第三章管理信息系统的技术基础

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1、1主要内容：主要内容：1. 数据处理数据处理2. 数据组织数据组织3. 数据库技术数据库技术4. 计算机网络计算机网络21 数据处理数据处理本节内容：本节内容：1.1 数据处理的概念数据处理的概念1.2 数据数据处理的目的处理的目的1.3 数据数据处理的内容处理的内容31 数据处理数据处理 1.1 数据处理的概念数据处理的概念 数据处理数据处理指把来自科学研究、生产实指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据践和社会经济活动等领域中的原始数据,用用一定的设备和手段一定的设备和手段,按一定的使用要求按一定的使用要求,加工加工成另一种形式的数据。成另一种形式的数据。 数据处理一般不

2、涉及复杂的数学计算数据处理一般不涉及复杂的数学计算,但要求处理的数据量很大。但要求处理的数据量很大。 4 1.2 数据数据处理的目的处理的目的 1.把数据转换成便于观察分析、传送或把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。进一步处理的形式。 2.从大量的原始数据中抽取，推导出对从大量的原始数据中抽取，推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。据。 3.利用计算机科学地保存和管理已经过利用计算机科学地保存和管理已经过处理处理(如校验、整理等如校验、整理等)的大量数据的大量数据,以便人以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资们能方便而充分地利用这

3、些宝贵的信息资源。源。5 1.3 数据数据处理的基本内容处理的基本内容 1.数据收集数据收集:根据系统自身的需求和用户根据系统自身的需求和用户的需要收集相关的数据。的需要收集相关的数据。 2.数据转换数据转换:为了使收集的信息适用于计为了使收集的信息适用于计算机处理的形式算机处理的形式,要设计各种代码来描述自要设计各种代码来描述自然界中的各种实际数据，这种将实际数据然界中的各种实际数据，这种将实际数据采用代码表述的方法被称为数据的转换。采用代码表述的方法被称为数据的转换。 3.数据的筛选、分组和排序数据的筛选、分组和排序。6 1.3 数据数据处理的基本内容处理的基本内容 4.数据的组织数据的组

4、织:将具有某种逻辑关系的将具有某种逻辑关系的一批数据组织起来，按一定的存储表示方一批数据组织起来，按一定的存储表示方式配置在计算机的存储器中式配置在计算机的存储器中,目的是使计算目的是使计算机处理时能够符合速度快、占用存储器的机处理时能够符合速度快、占用存储器的容量少、成本低等多方面的要求。容量少、成本低等多方面的要求。 5.数据的运算数据的运算:指算术运算和逻辑运算。指算术运算和逻辑运算。 6.数据存储数据存储。 7.数据检索数据检索。 8.数据输出数据输出。7 1.3 数据数据处理的基本内容处理的基本内容 数据处理是管理活动的最基本内容，数据处理是管理活动的最基本内容，也是管理信息系统的基

5、本功能。也是管理信息系统的基本功能。 数据处理时需要考虑的问题数据处理时需要考虑的问题: 1.数据以何种方式存储在计算机中。数据以何种方式存储在计算机中。 2.采用何种数据结构能有利于数据的存采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用。储和取用。 3.采用何种方法从已组织好的数据中检采用何种方法从已组织好的数据中检索数据。索数据。 82 数据组织数据组织本节内容：本节内容：2.1 数据结构数据结构2.2 数据文件数据文件2.3 数据库数据库92 数据组织数据组织 数据组织是按照一定的方式和规则对数据进行数据组织是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。归并、存储、处理的过程。 数据

6、的组织具有不同的形式数据的组织具有不同的形式 , ,通常可以用数组、通常可以用数组、文件及数据库来组织数据。文件及数据库来组织数据。 在管理信息系统中，大量数据以一定的形式存在管理信息系统中，大量数据以一定的形式存放在各种存贮介质中，数据的存诸放在各种存贮介质中，数据的存诸储储结构及内结构及内在联系的表示方式决定着数据处理的效率在联系的表示方式决定着数据处理的效率 。102.1 数据结构数据结构 数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。 数据结构又分为数据的逻辑结构和物理

7、结构。数据结构又分为数据的逻辑结构和物理结构。 数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，逻辑数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类：结构包括两大类： 线性结构线性结构-线性表、栈、队列及串线性表、栈、队列及串 非线性结构非线性结构-树和图树和图112.1 数据结构数据结构 物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机物理结构又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：n顺序存储顺序存储n链接存储链接存储n索引存储索引存储n散列存储散列存储122.1 数据结构数据结构 在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连在数据结构中

8、，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。 一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息，存放结点本身信息的域称为数据域，的信息，存放结点本身信息的域称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或链域域或链域 存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。干带指针的结点组成的集合，称为链。 2.1.1 指针与链指针与链132.1 数据结构数据结构 LLINK 左指针左指针 IN

9、FO 信息信息 RLINK 右指针右指针 图图3.1 3.1 结点的结构结点的结构No.NAMEAGE0152王一王一22220256王二王二28281234王三王三25252345李一李一31310001李二李二1919 H0152王一 22 1234 王三 25 2345 李一 310256王二 28 0001 李二 19图3.3链表的逻辑结构142.1 2.1 数据结构数据结构 线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。 将一个线性表存储到计算机中，可以采取许

10、多不同将一个线性表存储到计算机中，可以采取许多不同的方式，最简单的是顺序存储方式即把线性表的结的方式，最简单的是顺序存储方式即把线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，结点在计算机内的存放位置完全由结点在线性表中结点在计算机内的存放位置完全由结点在线性表中的顺序号决定，用这种方法存储的线性表称为顺序的顺序号决定，用这种方法存储的线性表称为顺序表。表。 2.1.2 2.1.2 线性表线性表152.1 2.1 数据结构数据结构 顺序表存在插入或删除一个结点时操作比较复杂的顺序表存在插入或删除一个结点时操作比较复杂的缺点，因此，线性表仅适用于

11、经常进行检索，但数缺点，因此，线性表仅适用于经常进行检索，但数据不经常变动的情况。据不经常变动的情况。 可以采用链接存储方式来存储线性表，称为链表。可以采用链接存储方式来存储线性表，称为链表。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，结点之间的逻辑关系由指针表示。所以，单元中，结点之间的逻辑关系由指针表示。所以，在插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，在插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动。而不需要进行大量的数据移动。

12、2.1.2 线性表线性表162.1 数据结构数据结构 树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类似于自然界中的树。树结构在数据处理中应用最广泛，自然界中的树。树结构在数据处理中应用最广泛，也是最重要的一类非线性结构。也是最重要的一类非线性结构。 采用树形结构，可以把复杂的数据联系表示成固定采用树形结构，可以把复杂的数据联系表示成固定长度的记录，从而大大方便了数据的处理。长度的记录，从而大大方便了数据的处理。 除了上面介绍的线性表和树结构，还有队列、图等，除了上面介绍的线性表和树结构，还有队列、图等，也是重要的数据结构。也是重要的数据结构。2.1.3 树

13、树172.2 数据文件数据文件 在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据库组织。库组织。 把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，就构成数据文件。数据建造容易，使用灵活，处理就构成数据文件。数据建造容易，使用灵活，处理速度快，特别适合单项业务系统使用。速度快，特别适合单项业务系统使用。 数据文件是为某一目的而形成的同类记录的集合，数据文件是为某一目的而形成的同类记录的集合，记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成，数据项是数据处理的最小单位。

14、项组成，数据项是数据处理的最小单位。18 2.2 数据文件数据文件 如果用文件描述某一事物的总体（例如工资 单），则每个个体的情况就是其中的一条记录（如每个职工的工资情况）。 数据项描述的则是个体的若干属性（如姓名、基本工资等）。数据项都有一个代表着事物某一方面属性的名，同时相对于每条记录，还有一个代表这方面属性的值。例如，对于属性名为“姓名”的数据项，具体到一个个体就对应着一个数据项的值，如“张又兴”。192.2 2.2 数据文件数据文件202.3 数据库数据库 数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。 文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适

15、用于文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合，对于一个组织的管理信息系统而单项应用的场合，对于一个组织的管理信息系统而言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。的数据结构，而且要考虑全局数据结构。 为了实现整个组织数据的结构化，要求在数据组织为了实现整个组织数据的结构化，要求在数据组织结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据之间的关系。因而在复杂的应用中，应采用数据库之间的关系。因而在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。组织数据。21 3 数据库技

16、术数据库技术本节主要内容：本节主要内容：3.1 数据库系统的构成数据库系统的构成3.2 数据模型数据模型3.3 数据库数据处理数据库数据处理3.4 数据库保护数据库保护223.1 数据库系统的构成数据库系统的构成 数据库是以一定的组织方式存贮在一起的相关数据数据库是以一定的组织方式存贮在一起的相关数据的集合，它能以最佳的方式，最少的数据冗余为多的集合，它能以最佳的方式，最少的数据冗余为多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。 数据库系统的主要组成部分有：数据库系统的主要组成部分有：n计算机系统计算机系统n数据库数据库n数据库管理系统数据库管理系统(DB

17、MS)n人员人员-数据库管理员、系统程序员、用户数据库管理员、系统程序员、用户23 3.2 数据模型数据模型 根据模型应用的不同目的，可以将数据模根据模型应用的不同目的，可以将数据模型分为两个层次型分为两个层次: 一是概念模型一是概念模型(也称信息模型也称信息模型) 二是数据模型二是数据模型(如网状、层次及关系模型如网状、层次及关系模型) 有关这方面的内容将在本书第七章第七节有关这方面的内容将在本书第七章第七节中详细阐述。中详细阐述。243.3 数据库数据处理数据库数据处理 数据库数据的建立、修改、删除以及备份和恢复是数据库数据的建立、修改、删除以及备份和恢复是管理信息系统开发和使用过程中极为

18、常见和重要的管理信息系统开发和使用过程中极为常见和重要的数据处理工作。数据处理工作。 数据库中的数据以一定的格式存放在数据表里，现数据库中的数据以一定的格式存放在数据表里，现实中常常通过对基本表的建立与删除、数据查询及实中常常通过对基本表的建立与删除、数据查询及更改等数据库操作完成特定的数据处理要求。更改等数据库操作完成特定的数据处理要求。253.3 数据库数据处理数据库数据处理1.建立。建立基本表的语句格式为：建立。建立基本表的语句格式为： CREATE TABLE (列名列名1 类型类型 ,列名列名2 类类型型 )； 常用的类型有常用的类型有CHAR(字符型字符型),INT(整型整型) ,

19、 NUMERIC(数值型数值型),DATETIME(日期时间型日期时间型), BIT(逻辑型逻辑型),VARCHAR(变长字符型变长字符型)等。等。3.3.1 基本表的建立与删除基本表的建立与删除263.3 数据库数据处理数据库数据处理 例例1. 建立一个建立一个“学生学生”表表Student，它由学号，它由学号（sno）、姓名（）、姓名（sname）、性别（）、性别（gender）、所）、所在系别（在系别（department）、年龄）、年龄(age)五个属性组成，五个属性组成，其中学号为主码。建立该表的语句如下：其中学号为主码。建立该表的语句如下：CREATE TABLE Student

20、( sno CHAR(9) PRIMARY KEY，sname CHAR(20)，gender CHAR(2)，department CHAR(20)，age SMALLINT) ; 3.3.1 基本表的建立与删除基本表的建立与删除273.3 数据库数据处理数据库数据处理2.修改。修改基本表定义的语句格式为：修改。修改基本表定义的语句格式为：ALTER TABLE ADD 列名列名 类型；类型； 例例2. 向例向例1所建的所建的Student表增加表增加“入学时间入学时间”列，列，其数据类型为日期型。其数据类型为日期型。 ALTER TABLE Student ADD entrance DAT

21、ETIME3.3.1 基本表的建立与删除基本表的建立与删除283.3 数据库数据处理数据库数据处理3.删除。删除基本表的语句为：删除。删除基本表的语句为： DROP TABLE ； 例例3.删除例删除例1所建的所建的Student表。表。 DROP TABLE Student3.3.1 基本表的建立与删除基本表的建立与删除293.3 数据库数据处理数据库数据处理 SQL的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为：的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为： SELECT FROM WHERE GROUP BY ORDER BY ASC/DESC 例例4.查询例查询例1所建的所建的Student表中

22、所有年龄在表中所有年龄在20岁以岁以下的学生姓名、性别及其年龄，查询结果按年龄降下的学生姓名、性别及其年龄，查询结果按年龄降序排列。序排列。 SELECT sname，gender，age FROM Student WHERE age 20 ORDER BY age DESC； 3.3.2数据查询数据查询303.3 数据库数据处理数据库数据处理 SQL的数据更新语句包括数据修改、删除和插入三的数据更新语句包括数据修改、删除和插入三种操作种操作1.数据修改数据修改(UPDATE) 。 UPDATE SET = ,= WHERE 例例5.将将Student表中学号为表中学号为200215121的学

23、生的年的学生的年龄改为龄改为22岁。岁。 UPDATE Student SET age=22 WHERE sno=2002151213.3.3数据更新数据更新313.3 数据库数据处理数据库数据处理 2.数据删除数据删除(DELETE) 。其一般格式为：。其一般格式为：DELETE FROM WHERE 例例6.从从Student表中删除学号为表中删除学号为200215128的学生记的学生记录。录。DELETE FROM Student WHERE sno=2002151283.3.3数据更新数据更新323.4 数据库保护数据库保护 为了保证数据的安全可靠和正确有效，为了保证数据的安全可靠和正

24、确有效，DBMS必须必须提供统一的数据保护功能，主要包括数据的安全性、提供统一的数据保护功能，主要包括数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等内容。完整性、并发控制和数据库恢复等内容。 数据的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用数据的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。数据的安全可通所造成的数据泄露、更改和破坏。数据的安全可通过对用户进行标识和鉴定、存取控制、过对用户进行标识和鉴定、存取控制、OS级安全保级安全保护等措施得到一定的保障。护等措施得到一定的保障。 数据的完整性是指数据的正确性、有效性与相容性。数据的完整性是指数据的正确性、有效性与相容性。关系

25、模型的完整性有实体完整性、参照完整性及用关系模型的完整性有实体完整性、参照完整性及用户定义的完整性。户定义的完整性。333.4 数据库保护数据库保护 实体完整性。指二维表中描述主关键字的属性不能实体完整性。指二维表中描述主关键字的属性不能取空值。取空值。 参照完整性。指具有一对多联系的两个表之间子表参照完整性。指具有一对多联系的两个表之间子表中与主表的主关键字相关联的那个属性中与主表的主关键字相关联的那个属性(外部码外部码)的的值要么为空，要么等于主表中主关键字的某个值。值要么为空，要么等于主表中主关键字的某个值。 用户定义的完整性。它是针对某一具体数据库的约用户定义的完整性。它是针对某一具体

26、数据库的约束条件，由应用环境确定。如月份是束条件，由应用环境确定。如月份是1-12的正整数，的正整数，职工的年龄应大于职工的年龄应大于18小于小于70等。等。343.4 数据库保护数据库保护 并发控制是指当多个用户同时存取、修改数据库时，并发控制是指当多个用户同时存取、修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制、协调。加以控制、协调。 数据库恢复是指当计算机软、硬件或网络通信线路数据库恢复是指当计算机软、硬件或网络通信线路发生故障而破坏了数

27、据或对数据库的操作失败使数发生故障而破坏了数据或对数据库的操作失败使数据。据。35 4 计算机网络计算机网络本节主要内容：本节主要内容：4.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构4.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术4.4 Internet/Intranet4.5 多媒体网络多媒体网络364.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类计算机网络是管理信息系统运行的基础。计算机网络是管理信息系统运行的基础。 把分布式信息按其本来面目由分布在不同位把分布式信息按其本来面目由分布在不同位置的计算机进行处理，并通过通信网络把分置的计算机

28、进行处理，并通过通信网络把分布式信息集成起来，是管理信息系统的主要布式信息集成起来，是管理信息系统的主要运行方式运行方式计算机网络是管理信息系统的基本使能技术。计算机网络是管理信息系统的基本使能技术。374.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类计算机网络是用通信介质把分布在不同地理计算机网络是用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其他网络设备连接起来，实位置的计算机和其他网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。现信息互通和资源共享的系统。计算机网络的重要概念有：计算机网络的重要概念有： n 网络介质网络介质 n 协议协议 n 节点节点n 链路链路 4.1.1计算机网络的概

29、念计算机网络的概念384.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形。上所形成的几何构形。 计算机网络从功能上可分为两部分，资源子计算机网络从功能上可分为两部分，资源子网和通信子网。网和通信子网。用户通过终端可以访问分布在各处的主机上用户通过终端可以访问分布在各处的主机上的数据信息，从而实现整个系统的软硬件、的数据信息，从而实现整个系统的软硬件、信息等资源的共享。信息等资源的共享。4.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构394.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类4.1.2 网络拓扑结构

30、网络拓扑结构主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机通信链路通信链路通信设备通信设备通信子网通信子网资源子网资源子网图图3.93.9计算机网络的组成计算机网络的组成404.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种结构：结构： n 点点- -点信道网络点信道网络 :即网络中每一条信道都连接到一对即网络中每一条信道都连接到一对节点上，如果某两个节点之间没有直接通信的信道，节点上，如果某两个节点之间没有直接通信的信道，则要经过其他节点用存储则要经过其他节点用存储- -转发方式通信。转发方式通信。点点-

31、点信道点信道的通信网络有星形、环形、树形、网形等几种拓扑结的通信网络有星形、环形、树形、网形等几种拓扑结构构 。 4.1.2 网络拓扑结构网络拓扑结构图图3.10 3.10 点点信道的拓扑结构点点信道的拓扑结构414.1 计算机网络的概念与分类计算机网络的概念与分类根据网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为星根据网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为星状网、树状网、总线网、环状网、网状网等。状网、树状网、总线网、环状网、网状网等。根据网络的使用范围分类，可以分为公用网和专根据网络的使用范围分类，可以分为公用网和专用网。用网。 根据数据的组织方式分类，可以分为分布式网络、根据数据的组织方式分类，可以

32、分为分布式网络、集中式网络和分布集中式网络。集中式网络和分布集中式网络。根据网络的分布范围，可分为根据网络的分布范围，可分为 局域网局域网、广域网，、广域网，城域网或市域网。城域网或市域网。 4.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类424.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 国际标准化组织国际标准化组织ISO经过多年努力经过多年努力于于1978年提出了年提出了“开放系统互连开放系统互连联联参考模型参考模型”OSI/RM，从此开始，从此开始了有组织有计划地制定一系列网了有组织有计划地制定一系列网络国际标准。络国际标准。OSI参考模型采用的是层次结构，参考模型采用的是层次结构，分为分为7

33、层。数据通信的交换结点只层。数据通信的交换结点只有最低有最低3层，称为中继开放系统。层，称为中继开放系统。4.2.1 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型应用层应用层运输层运输层网络层网络层表示层表示层会话层会话层数据链路层数据链路层物理层物理层OSI OSI 的体系结构的体系结构434.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 各层的主要功能：各层的主要功能：物理层。主要处理与电、机械、功能和过程有关物理层。主要处理与电、机械、功能和过程有关的各种特性，以便建立、维持和拆除物理连接。的各种特性，以便建立、维持和拆除物理连接。 数据链路层。将不可靠的物理传输信道变为可靠数据链路层。将不可靠

34、的物理传输信道变为可靠的信道，并将数据组织成适于正确传输的帧形式的信道，并将数据组织成适于正确传输的帧形式的数据块。帧中包含应答、流控制、差错控制等的数据块。帧中包含应答、流控制、差错控制等信息，以确保数据正确传输。信息，以确保数据正确传输。4.2.1 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型444.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 网络层。网络层。 控制通信子网的工作，解决路径选择、控制通信子网的工作，解决路径选择、流控制问题以使不相邻节点之间的数据能够正确流控制问题以使不相邻节点之间的数据能够正确传送。传送。 运输层。提供两端点间可靠、透明的数据传输，运输层。提供两端点间可靠、透明

35、的数据传输，管理多路复用。管理多路复用。 会话层。在两实体间建立通信伙伴关系，进行数会话层。在两实体间建立通信伙伴关系，进行数据交换，完成一次对话连接。据交换，完成一次对话连接。 4.2.1 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型454.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 表示层。处理数据表示、进行转换、消除网内各表示层。处理数据表示、进行转换、消除网内各实体间的语义差异，执行通用数据交换的功能，实体间的语义差异，执行通用数据交换的功能，提供标准应用接口、公共通信服务。对传送的信提供标准应用接口、公共通信服务。对传送的信息加密（和解密）、正文压缩（和还原）也是表息加密（和解密）、正文压

36、缩（和还原）也是表示层的任务。示层的任务。 应用层。负责应用管理、执行应用程序，为用户应用层。负责应用管理、执行应用程序，为用户提供提供OSIOSI环境的各种服务，管理和分配网络资源，环境的各种服务，管理和分配网络资源，建立应用程序包等。如文件传送、电子邮件和网建立应用程序包等。如文件传送、电子邮件和网络管理等。络管理等。4.2.1 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型464.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 OSI的七层功能可分为三组，的七层功能可分为三组，1、2层解决网络信层解决网络信道问题，道问题，3、4层解决传输服务问题，层解决传输服务问题，5、6、7层层处理对应用进程的访

37、问。处理对应用进程的访问。从控制的角度来看，从控制的角度来看，1、2、3层为传输控制层，层为传输控制层，解决网络通信问题，解决网络通信问题，5、6、7层为应用控制层，层为应用控制层，解决应用进程通信问题，第解决应用进程通信问题，第4层则是传输与应用之层则是传输与应用之间的接口。间的接口。 4.2.1 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型474.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 从从2020世纪世纪8080年代末期以来，因特网年代末期以来，因特网(Internet)(Internet)飞飞速发展，已成为世界上最大的国际性计算机互联速发展，已成为世界上最大的国际性计算机互联网。因特网所

38、使用的网。因特网所使用的TCP/IPTCP/IP体系在计算机网络领体系在计算机网络领域占有十分重要地位。域占有十分重要地位。 传输控制协议传输控制协议(TCP)(TCP)和网际协议和网际协议(IP)(IP)是因特网所使是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。人们将用的各种协议中最重要的两个协议。人们将TCP/IPTCP/IP及其相关协议称为及其相关协议称为TCP/IPTCP/IP体系结构，简称体系结构，简称TCP/IPTCP/IP。4.2.2 TCP/IPTCP/IP网络体系结构网络体系结构484.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 TCP/IP体系结构共有网络接口、网际层、传输层体

39、系结构共有网络接口、网际层、传输层和应用层和应用层4个个 4.2.2 TCP/IPTCP/IP网络体系结构网络体系结构应用层应用层运输层运输层网络层网络层表示层表示层会话层会话层数据链路层数据链路层物理层物理层OSI OSI 的体系结构的体系结构TCP/IP TCP/IP 的体系结构的体系结构网络接口层网络接口层网际层网际层 IPIP ( (各种应用层协议如各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTPTELNET, FTP, SMTP等等) )运输层运输层(TCP(TCP或或UDP)UDP)应用层应用层49各层主要功能：各层主要功能：网络接口层。该层的作用是接收网络接口层。该层的作用是接

40、收IP数据报，并通数据报，并通过特定的网络进行传输或从特定的网上接收物理过特定的网络进行传输或从特定的网上接收物理帧，抽出帧，抽出IP数据报交网际数据报交网际IP层。层。网际层（网际层（IP层）。网际层的主要协议是无连接的层）。网际层的主要协议是无连接的网际协议网际协议IP。网际层主要负责主机之间的通信，。网际层主要负责主机之间的通信，处理网际层差错与控制报文处理网际层差错与控制报文ICMP，处理路径、，处理路径、流控、拥塞等问题。流控、拥塞等问题。4.2.2 TCP/IPTCP/IP网络体系结构网络体系结构4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 50运输层。运输层有运输层。运输层有TC

41、P和和UDP两个协议，它们两个协议，它们都是建立在都是建立在IP协议的基础上。其主要功能为格式协议的基础上。其主要功能为格式化信息流、提供端到端可靠传输、解决不同应用化信息流、提供端到端可靠传输、解决不同应用程序的识别等问题。程序的识别等问题。 应用层。对应于应用层。对应于OSI的会话层、表示层和应用层，的会话层、表示层和应用层，向用户提供一组常用的应用协议，如远程登录协向用户提供一组常用的应用协议，如远程登录协议（议（Telnet）、文件传输协议（）、文件传输协议（FTP）、简单邮）、简单邮件传输协议（件传输协议（SMTP）、超文本传输协议）、超文本传输协议（HTTP）等。）等。 4.2.2

42、 TCP/IPTCP/IP网络体系结构网络体系结构4.2 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 514.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术 以太网是按照以太网是按照IEEE802.3协议建立的局域网络，协议建立的局域网络，采用采用CSMA/CD（载波侦听多路访问（载波侦听多路访问/冲突检测）冲突检测）技术。技术。CSMA/CD即当一个节点有报文发送且已准备就即当一个节点有报文发送且已准备就绪时，先检测信道，如信道空闲，就在下一个时绪时，先检测信道，如信道空闲，就在下一个时间片占用信道并发送报文，若信道忙，该节点就间片占用信道并发送报文，若信道忙，该节点就不能发送。这样，所有站点在发送信息

43、的同时，不能发送。这样，所有站点在发送信息的同时，也能检测冲突，一旦有冲突，就推迟发送。也能检测冲突，一旦有冲突，就推迟发送。以太网一般只能作为小型网络或工作组网络的选以太网一般只能作为小型网络或工作组网络的选型，不宜作为主干网。型，不宜作为主干网。 4.3.1 以太网以太网(Ethernet) (Ethernet) 524.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术 令牌环网即令牌环网即IEEE802.4协议，采用按需分配信道协议，采用按需分配信道的原则，即按一定的顺序在网络节点间传送称为的原则，即按一定的顺序在网络节点间传送称为“令牌令牌”的特定控制信息，得到令牌的节点若有的特定控制信息，得

44、到令牌的节点若有信息要发送，则将令牌置为忙，表示信道被占用，信息要发送，则将令牌置为忙，表示信道被占用，随即发送报文。报文发送完毕后将令牌置为空，随即发送报文。报文发送完毕后将令牌置为空，传给下一站点。传给下一站点。这种方法在较高通信量的情况下仍能保证一定的这种方法在较高通信量的情况下仍能保证一定的传输效率。传输效率。 4.3.2 令牌环网令牌环网534.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术 快速以太网保留了以太网的快速以太网保留了以太网的CSMA/CD技术，是技术，是以太网的发展，但速度可达以太网的发展，但速度可达100Mbps,近年来又近年来又有千兆位以太网面世。有千兆位以太网面世。快

45、速以太网在一定程度上缓解了网络瓶颈现象，快速以太网在一定程度上缓解了网络瓶颈现象，在小型网络应用中有较高效率，但传输距离有限，在小型网络应用中有较高效率，但传输距离有限，不适合作为大型网络的主干网。不适合作为大型网络的主干网。 4.3.3 快速以太网快速以太网544.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术 FDDI采用光纤作为传输介质，以令牌环方式仲裁采用光纤作为传输介质，以令牌环方式仲裁站点对介质的访问。站点对介质的访问。FDDI传输速率可达传输速率可达100Mbps，采用双环备份方，采用双环备份方式，传输距离远，可靠性高，互操作能力强，适式，传输距离远，可靠性高，互操作能力强，适合于作为

46、局域网络主干网选型。合于作为局域网络主干网选型。 4.3.4 FDDI(FDDI(光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口) )554.3 典型的网络通信技术典型的网络通信技术 ATM是一种以信元为单位在设备间传输信息的方是一种以信元为单位在设备间传输信息的方式，传输速率为式，传输速率为155Mbps，最高可达，最高可达622Mbps，信元内可携带任何信息进行传送。信元内可携带任何信息进行传送。ATM采用面向连接的服务方式，支持不同速度的采用面向连接的服务方式，支持不同速度的设备，具有较高的灵活性。缺点是价格昂贵，至设备，具有较高的灵活性。缺点是价格昂贵，至今没有统一的国际标准，在局域网应用中，正

47、受今没有统一的国际标准，在局域网应用中，正受到快速以太网的挑战。到快速以太网的挑战。 4.3.5 ATM(ATM(异步传输模式异步传输模式) ) 564.4 Internet/Intranet 随着管理信息系统的发展和信息技术应用水平的随着管理信息系统的发展和信息技术应用水平的不断提高，把不同的局域网通过主干网互联起来，不断提高，把不同的局域网通过主干网互联起来，既能满足信息技术应用日益发展的需要，又可以既能满足信息技术应用日益发展的需要，又可以充分保护已有的投资，成为网络技术发展的重要充分保护已有的投资，成为网络技术发展的重要方向。方向。网际互连联即通过主干网络把不同标准、不同结网际互连联即

48、通过主干网络把不同标准、不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来，从而实现更大范围的信息资的支持下联系起来，从而实现更大范围的信息资源共享。源共享。 4.4.1 InternetInternet574.4 Internet/Intranet 国际标准化组织国际标准化组织(ISO)提出了开放系统互联提出了开放系统互联(OSI)参考模型，凡按照该模型建立起来的网络就可以参考模型，凡按照该模型建立起来的网络就可以互连联。互连联。 Internet即是在即是在TCP/IP协议下实现的全球性的互协议下实现的全球性的互连连联联网络，称为网络

49、，称为“Internet”，我国称之为，我国称之为“因特因特网网”。Internet包括以下内容：基于包括以下内容：基于TCP/IP协议的网间协议的网间网、使用和开发这些网络的用户群和可以从网络网、使用和开发这些网络的用户群和可以从网络上获得的资源集。上获得的资源集。 4.4.1 InternetInternet583.4 Internet/Intranet Internet已经是全球最大的、开放的、由众多网已经是全球最大的、开放的、由众多网络互连络互连联联而成的计算机互联网。而成的计算机互联网。 Internet提供了丰富的、瞬息万变的信息资源，提供了丰富的、瞬息万变的信息资源，成为人们获取

50、信息的一种方便、快捷、有效的手成为人们获取信息的一种方便、快捷、有效的手段，成为信息社会的重要支柱段，成为信息社会的重要支柱 。目前，目前，Internet提供的服务多种多样，如提供的服务多种多样，如WWW、电子邮件电子邮件(E-mail)服务、文件传送服务服务、文件传送服务(FTP)、信、信息查询服务、网络新闻服务和公告服务、娱乐和息查询服务、网络新闻服务和公告服务、娱乐和会话服务等。会话服务等。 3.4.1 InternetInternet594.4 Internet/Intranet Intranet(企业内部网企业内部网)是把是把Internet技术应用到企技术应用到企业内部建立的基于

51、开放技术的新型网络体系结构，业内部建立的基于开放技术的新型网络体系结构，可以说是组织内部的可以说是组织内部的Internet。Intranet采用浏览器采用浏览器/服务器系统结构，这种结构服务器系统结构，这种结构实质上是客户实质上是客户/服务器结构在新的技术条件下的延服务器结构在新的技术条件下的延伸。伸。在在Intranet结构下，客户结构下，客户/服务器结构自然延伸为服务器结构自然延伸为三层或多层结构，形成浏览器三层或多层结构，形成浏览器/服务器服务器(Browse/ Server)应用模式应用模式 。 4.4.2 IntranetIntranet604.4 Internet/Intrane

52、t 4.4.2 IntranetIntranet 浏览器浏览器WebWeb服务器服务器/ /应用服务器应用服务器 数据库服务器数据库服务器 数据库数据库图图3.13 3.13 浏览器浏览器/ /服务器结构服务器结构614.4 Internet/Intranet Extranet即扩展的即扩展的Intranet(Extended Intranet),它通过它通过Internet网络把分散在不同地理位置的网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来。联系起来。Extranet是通过虚拟专用网方式使企业与其他企是通过虚拟专用网方式使企业与其他企业或客户联系起来，完成共同目标的合作网络。业或客户

53、联系起来，完成共同目标的合作网络。Extranet既不像既不像Internet那样提供公共服务，也那样提供公共服务，也不像不像Intranet那样仅仅提供对内服务，它可以有那样仅仅提供对内服务，它可以有选择的向公众开放其服务或向有选择的合作者开选择的向公众开放其服务或向有选择的合作者开放其服务，为电子商务或其他商业应用提供安全放其服务，为电子商务或其他商业应用提供安全广域网平台。广域网平台。 4.4.3 ExtranetExtranet624.4 Internet/Intranet 虚拟专用网采用加密、认证和通道技术，提供了虚拟专用网采用加密、认证和通道技术，提供了Internet上两点间的安

54、全通信。上两点间的安全通信。虚拟专用网不仅适合于移动或者远程用户，也适虚拟专用网不仅适合于移动或者远程用户，也适用于分公司和总公司之间以及企业与供应商、分用于分公司和总公司之间以及企业与供应商、分销商之间的通信等，从而构成安全的销商之间的通信等，从而构成安全的Extranet。VPN中，采用了协议通道技术，数据包首先被加中，采用了协议通道技术，数据包首先被加密，然后封装到密，然后封装到IP包中并通过包中并通过Internet传输，在传输，在目的端由特定的主机或路由器解密。目的端由特定的主机或路由器解密。 4.4.4虚拟专用网（虚拟专用网（VPNVPN）633.5 多媒体网络多媒体网络 多媒体网络是指能够传送、接收及处理多媒体数据多媒体网络是指能够传送、接收及处理多媒体数据的计算机网络。的计算机网络。多媒体网络设计需从三个方面解决多媒体的需求：多媒体网络设计需从三个方面解决多媒体的需求：n 增加系统总线和网络对带宽的要求；增加系统总线和网络对带宽的要求；n 研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要求；求；n 采用异步传输模式采用异步传输模式(ATM)的关键技术，以便能快速的关键技术，以便能快速转接微型信息包，同时支持多媒体数据和普通数转接微型信息包，同时支持多媒体数据和普通数据的发送。据的发送。 64本章小结