第三章 管理信息系統(tǒng)平臺的構(gòu)建技術(shù)

1、第三章 管理信息系統(tǒng)平臺的構(gòu)建技術(shù)Computer technology is the technological basis to construct the platform of management information system. This chapter is mainly about the new development of computer hardware, data communication mode, data switching technology, computer network architecture, local area network med

2、ium access control technology, TCP/IP protocol set, database architecture, the features and operations of the relational model, the basic concept of data warehouse and so on.第一節(jié) 計算機系統(tǒng)一、計算機系統(tǒng)計算機是一種能夠接收和存儲信息，并按照存儲在其內(nèi)部的程序?qū)斎氲男畔⑦M行加工、處理，得到人們所期望的結(jié)果，然后把處理結(jié)果輸出的高度自動化的電子設(shè)備。計算機的發(fā)展史大型主機的發(fā)展階段1946年美國研制出第一臺全自動電子計算

3、機ENIAC，標志著電子計算機的誕生，此后計算機進入了飛速發(fā)展的階段。計算機發(fā)展史具體如表3-1所示。表3-1 計算機發(fā)展史 年代器件第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1969第四代1970-電子器件電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路主存儲器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器外部存儲器磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤磁帶、磁盤、光盤處理方式機器語言匯編語言監(jiān)控程序連續(xù)處理作業(yè)高級語言編譯多道程序?qū)崟r處理實時、分時處理網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運算速度5千-3萬次/秒幾十萬-百萬次/秒百萬-幾百萬次/秒幾百萬-千億次/秒目前，世界各國

4、研究人員正在加緊開發(fā)以智能電子計算機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機、分子計算機、光子計算機、量子計算機等為代表的未來新一代計算機。智能電子計算機是一種有知識、會學習、能推理的計算機，具有能理解自然語言、聲音、文字和圖像的能力，可進行思維、聯(lián)想、推理，具有匯集、記憶、檢索等活動。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，將具有類似人腦的智慧和靈活性，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)的功能。分子計算機運行靠的是分子晶體可以吸收以電荷形式存在的信息，并以更有效的方式進行組織排列。憑借著分子納米級的尺寸，分子計算機的體積和耗電將劇減，并能更長期地存儲大量數(shù)據(jù)。光子計算機利用光子取代電子進行數(shù)據(jù)運算、傳輸和存儲，光子計算

5、機將使運算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。微型計算機的發(fā)展微型機又稱為個人計算機（personal computer，PC），它的發(fā)展階段以微處理器（microprocessor unit，MPU）為標志。世界上第一臺微處理器Intel 4004誕生于20世紀70年代，第一臺微型計算機MCS-4隨之于1971年誕生，其后微機迅速普及。微型計算機發(fā)展至今，大約經(jīng)歷了五個階段。第一代，1981年IBM公司的IBMPC/XT使用8位Intel 8088 CPU；第二代，1984年IBM公司的IBMPC/AT使用16位I

6、ntel 80286 CPU；第三代，1986年Compaq公司的386AT和1987年IBM公司的PS/2-50使用32位Intel 80386 CPU；第四代，1989年486微機使用Intel 80486 CPU；第五代，1993年微機使用Intel Pentium CPU（586）和其后的P、P、PIV，高檔PIV已發(fā)展到字長64位，主頻3.8GHz。計算機的分類按計算機的規(guī)模和性能可以分為六大類：超級計算機或稱巨型機（supercomputer）超級計算機具有強有力的傳輸數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)能力，具有大容量的內(nèi)外存，采用專用的操作系統(tǒng)等。我國研制的銀河機也屬于巨型機。1999年9月，我國研

7、制的“神威”巨型計算機系統(tǒng)研制成功，運算速度達每秒3840億次浮點運算，其總設(shè)計師金怡濂獲得2002年度國家最高科學技術(shù)獎。據(jù)2004年11月報道，由美國的藍色基因L創(chuàng)下了70.72TFLOPS的新紀錄，并榮登2004年超級計算機排行榜榜首。（T譯為太拉，1太拉為1萬億，F(xiàn)LOPS為每秒可運行的浮點運算次數(shù)）。小超級機或稱小巨型機（minisupercomputer）小超級機又稱桌上型超級電腦，由并行的多個微處理器組成，它使巨型機縮小成個人機的大小，或者使個人機具有超級電腦的性能。大型主機（mainframe）它包括我們通常所說的大、中型計算機。這是在微型機出現(xiàn)之前最主要的計算模式。不過隨著微

8、機與網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，許多大型機正在被高檔微機群取代。小型機（minicomputer）小型機常采用多CPU結(jié)構(gòu)，具有較大容量的內(nèi)存和多臺大容量硬盤，數(shù)據(jù)處理功能較強，實時處理性能比較好等。同樣小型機也受到高檔微機的挑戰(zhàn)。工作站（workstation）工作站使用大屏幕、高分辨率的顯示器，有大容量的內(nèi)外存儲器，大都具有網(wǎng)絡(luò)功能。一般采用UNIX操作系統(tǒng)，具有多任務(wù)、多用戶的功能，適合于分布式處理。它們的用途比較特殊，主要用于計算機輔助設(shè)計、圖像處理、軟件工程以及大型控制中心。個人計算機（personal computer，PC）或稱微型機這是目前發(fā)展最快的領(lǐng)域。根據(jù)它所使用的微處理器芯片的不同而

9、分為若干類型。使用Intel公司的Pentium系列和AMD公司的Athlon系列微處理器的IBM PC及其兼容機最為普及。計算機的組成計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。計算機硬件是指計算機系統(tǒng)中由電子、機械、磁性和光電元件組成的各種計算機部件和設(shè)備。計算機的種類很多，但從功能上都可以劃分為五個基本組成部分，即輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲器、運算器和控制器，運算器和控制器常集成在一起，稱為中央處理器（CPU）。計算機硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，雙線代表數(shù)據(jù)流，實線代表控制流，計算機各部件間的聯(lián)系通過信息流動來實現(xiàn)。圖3-1 計算機系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)二、計算機硬件硬件設(shè)備是計算機物理設(shè)備的總稱。中

10、央處理器（central processing unit，CPU）中央處理器在微機中又稱為微處理器，它主要由運算器、控制器和寄存器組成。其主要功能是按照程序給出的指令序列分析指令、執(zhí)行指令，控制并協(xié)調(diào)各部件的工作，完成對數(shù)據(jù)的加工處理。存儲器（memory）存儲器是是計算機的記憶和存儲部件，負責存儲數(shù)據(jù)和程序，并根據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和程序，主要分為主存儲器和輔助存儲兩類。主存儲器又稱內(nèi)部存儲器，簡稱內(nèi)存，主要由半導(dǎo)體存儲器組成。計算機運行過程中內(nèi)存用來存儲當前數(shù)據(jù)和程序指令的。計算機的輔助存儲器又稱外部存儲器，簡稱外存，用于數(shù)據(jù)和程序的長久保存。常用的輔助存儲器有磁盤（帶）、移動硬盤、光盤

11、、閃存存儲器（usb flash盤，又稱優(yōu)盤和閃盤）。為了解決成本價格、存取速度和存儲容量的矛盾，目前計算機的存儲系統(tǒng)是由各種不同的存儲器組成的。主存儲器內(nèi)存和CPU一起構(gòu)成了計算機的主機部分。內(nèi)存儲器按其工作方式的不同，可以分為隨機存儲器RAM和只讀存儲器ROM兩種。RAM可以分為靜態(tài)SRAM和動態(tài)DRAM兩種，目前常用的DRAM有SDRAM（synchronous DRAM，同步動態(tài)隨機存儲器）和DDR SDRAM（dual date rate SDRAM，雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率同步動態(tài)隨機存儲器，DDR SRAM理論上具有雙倍SDRAM內(nèi)存的帶寬）。ROM是一種內(nèi)容只能讀出而不能寫入和修改的存

12、儲器，其存儲的信息是在制作該存儲器時就被寫入的。計算機斷電后，ROM中的信息不會丟失。ROM常用來存放檢測程序、ROMBIOS等。只讀存儲器除了ROM外，現(xiàn)在為方便BIOS的升級等又出現(xiàn)了PROM、EPROM、EEPROM（electrically erasable programmable ROM）等類型。PROM是可編程只讀存儲器，但只可編寫（燒制）一次。EPROM器件是可擦除可編程只讀存儲器，使用EPROM寫入器用紫外線照射的方法可以反復(fù)多次擦除原來寫入的內(nèi)容，重新寫入新的內(nèi)容。EEPROM是電可擦除可編程只讀存儲器，使用普通微機就可對它重寫。EPROM、EEPROM與ROM不同，其內(nèi)容

13、可以多次擦除而更新，但只要更新固化好以后，就只能讀出，而不能象RAM那樣可以隨機讀出和寫入信息。外存儲器外存儲器根據(jù)使用介質(zhì)的不同，可分為磁性、光電和電子幾種。外存的容量一般都比較大，讀寫速度較慢。光盤驅(qū)動器是讀取光盤的設(shè)備。CD-ROM為只讀光盤，它的容量為650MB，可用于存放各種信息。光驅(qū)的一個主要技術(shù)指標是數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸速率的單位是“倍速”，其基數(shù)是150KB/秒。40X就是指40倍速光驅(qū)，其數(shù)據(jù)的傳輸速率為6000KB/秒。常用的光盤有三種：只讀光盤、一次性寫入光盤（WORM簡稱WO）、可擦寫光盤（CD-RW）。可擦寫光盤是能夠多次重寫的光盤，目前常用的是磁光型（magneto

14、optic disk，MO）?？刹翆懝獗P需插入特制的光盤驅(qū)動器進行讀寫操作。DVD-ROM是CD-ROM的后繼產(chǎn)品，DVD盤光道之間的間距縮小，記錄信息的最小凹凸坑長度縮小，導(dǎo)致了DVD盤的存儲容量可提高至4.7GB，是CD-ROM的7倍。而且DVD驅(qū)動器具有向下的兼容性，也可以讀取CD-ROM的光盤。閃存是一種新型的EEPROM內(nèi)存，不需要特殊設(shè)備和方式即可實現(xiàn)實時擦寫。市面上常用的有U盤/優(yōu)盤，有數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、MP3上用的CF（compact flash）卡、SM（smart media）卡，MMC（multimedia）卡等等。它們攜帶和使用方便，容量和價格適中，一般容量從64M

15、B到1GB，深受廣大計算機使用者的青睞。比較而言，存取速度由快到慢為：內(nèi)存硬盤光盤軟盤，存儲容量由大到小為：硬盤光盤內(nèi)存軟盤。外部設(shè)備外部設(shè)備包含輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。鍵盤是微機的標準輸入設(shè)備，顯示器是微機的標準輸出設(shè)備。在微型計算機系統(tǒng)中，最常用的輸入設(shè)備是鼠標和鍵盤。掃描儀是一個典型的圖像輸入設(shè)備。它可以將照片、圖片、圖形輸入到計算機中，并轉(zhuǎn)換成圖像文件存儲于硬盤中。視頻捕獲卡是視頻媒體信息的輸入設(shè)備，它可以將電視、攝影機和錄像的視頻信號輸入到計算機中，可以將視頻片斷錄制到硬盤上。條形碼讀入器是一種輸入設(shè)備。條形碼是一種用線條和線條間的間隔按一定的規(guī)則表示數(shù)據(jù)的條形符號。條形碼讀入器用以掃描

16、條形碼，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)譯碼后輸入計算機。光筆與相應(yīng)的硬件和軟件結(jié)合，可用來在屏幕或書寫板上作圖或?qū)懽州斎胗嬎銠C。觸摸屏是一種快速實現(xiàn)人機對話的工具?？煞譃殡娙菔?、電阻式和紅外式三種，常用的為前兩種。電容式觸摸屏工作原理是在熒光屏前安裝一塊特殊玻璃屏，其正反兩面涂上專門材料，當手指觸摸屏幕時，引起正反面間電容值發(fā)生變化，控制器將這種變化編譯成（X，Y）坐標值，傳給計算機處理。而電阻式觸摸屏所涂材料當手指觸摸屏幕時，引起觸點正反面間電阻值發(fā)生變化。微機的顯示系統(tǒng)由顯示器和圖形適配器（graphics adapter，也稱為圖形卡或顯卡）組成。它們共同決定了圖像輸出的質(zhì)量。顯示器的主要技術(shù)

17、指標有分辨率、像素和點距（兩個像素點間的距離）。顯示器像素點越多，分辨率越高，點距越小，圖像越清晰。目前的圖形卡能夠支持1024×768（或1280×視頻隨機存儲器（video RAM），也稱為顯存或VRAM。VRAM用于存儲當前正在顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)，以及此后將要顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)。VRAM的大小決定著顯示器最大分辨率下所能顯示的顏色數(shù)、分辨率和顯示的速度。打印機主要有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機等。打印機的技術(shù)指標主要有打印速度、印字質(zhì)量、打印噪聲等。聲卡又稱音頻卡（audio card），它用于處理音頻媒體信息的輸入輸出，是一個重要的多媒體組件，與聲卡相配套的硬件還有麥

18、克風和音箱。一般聲卡都具有如下功能：錄音、播放聲音、樂器數(shù)字接口MIDI等。三、計算機軟件軟件系統(tǒng)是指計算機程序及其有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分組成。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信管理程序等部分；應(yīng)用軟件是用來完成用戶所要求的數(shù)據(jù)處理任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)用戶特定功能的程序。操作系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)（operation system，OS）是一組對計算機資源進行控制與管理的系統(tǒng)化程序集合，它是用戶和計算機硬件系統(tǒng)之間的接口。操作系統(tǒng)具備五大功能：處理器管理、存儲管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。如Windows、Linux、Unix等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫

19、管理系統(tǒng)（database management system，DBMS）軟件是專門對數(shù)據(jù)記錄進行綜合管理的軟件，對數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)記錄的更新、數(shù)據(jù)記錄的查詢以及對數(shù)據(jù)記錄的各種運算提供全面的支持。如Oracle，Sybase，Microsoft SQL Server，Access等。程序設(shè)計語言計算機指令是用程序設(shè)計語言編寫的，程序設(shè)計語言是人與計算機進行交流的工具。機器語言是一種在計算機上可以直接執(zhí)行的二進制代碼指令。匯編語言用便于人記憶的助記符作為操作指令，是一種十分接近機器語言的符號語言。高級語言采用英語詞匯作為指令關(guān)鍵詞，按照規(guī)定的語義和語法結(jié)構(gòu)要求編寫程序。高級語言中每一條

20、語句的功能相當于匯編語言的多條指令的功能，也被稱為第三代語言（3GL）。如C、PASCAL等。第四代語言（4GL）是為降低程序開發(fā)難度和提高程序開發(fā)效率而設(shè)計的通用語言。如某些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢語句（如SQL）和應(yīng)用軟件包的宏語言就具有第四代語言的特征。編寫的程序是非過程化的，即程序指令只要告訴計算機需要“做什么”，而不必詳述“怎樣做”的具體過程。面向?qū)ο蟮某绦蛘Z言是1980年后新發(fā)展的程序設(shè)計語言，面向?qū)ο笳Z言將數(shù)據(jù)與操作合成為對象，即對象數(shù)據(jù)和操作，這樣的對象可以重用，從而大大提高編程效率，如C+、Java等。由于因特網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，標記語言也開始引起人們的注意，如HTML、XML等。應(yīng)用軟件

21、應(yīng)用軟件是直接面向最終用戶的具體應(yīng)用軟件，可分為通用和專用兩種。通用應(yīng)用軟件是某些具有通用信息處理功能的商品化軟件。它的特點是通用性，因此可以被許多有類似應(yīng)用需求的用戶所使用。比較典型的通用軟件有文字處理軟件、表格處理軟件、數(shù)值統(tǒng)計分析軟件、財務(wù)核算軟件等。如Microsoft Office、用友財務(wù)軟件等。專用應(yīng)用軟件是專業(yè)人士為滿足用戶特定要求而單獨開發(fā)的專門應(yīng)用軟件，如為某公司定制的人力資源管理信息系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)一般來說是借助于計算機硬件等設(shè)備，進行信息處理的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，因此計算機系統(tǒng)是管理信息系統(tǒng)平臺構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)。計算機系統(tǒng)所涉及的軟硬件系統(tǒng)發(fā)展非常迅速，在管理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)

22、過程中，需要不斷跟蹤其發(fā)展，充分利用和發(fā)揮其性能。第二節(jié) 通信和網(wǎng)絡(luò)一、數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)是承載信息的實體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和含義。信號（signal）是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，按其編碼機制可分為模擬信號和數(shù)字信號。數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)，通信的根本目的是傳輸信息如語言、文字、數(shù)碼和圖像等，而信息往往以具體的數(shù)據(jù)形式來表現(xiàn)，數(shù)據(jù)通過介質(zhì)傳送時又必須轉(zhuǎn)換為一定形式的信號，因此通信歸結(jié)到底是在一定的傳輸媒體上傳送電信號，從而達到傳送數(shù)據(jù)和交換信息的目的。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)一個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如3-2圖所示。在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中信息的發(fā)出者稱其為信源；信息的接收者稱為信宿；發(fā)送器對發(fā)送信號編碼或

23、轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生能夠傳輸?shù)墓?、電信號；接收器將收到的信號轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備可以處理的信號；傳輸系統(tǒng)是連接信源與信宿之間的復(fù)雜線路網(wǎng)絡(luò)。連接信源與信宿的物理和邏輯設(shè)備稱為信道。圖3-2 通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信方式并行通信和串行通信并行通信方式是將一組數(shù)據(jù)按數(shù)位寬度同時進行傳輸，每一個數(shù)位都要有自己的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送、接收設(shè)備。并行通信的傳輸速率高，但傳輸設(shè)備多，并行通信方式一般用在距離近、傳輸速率要求高的通信中。串行通信方式是在一根數(shù)據(jù)傳輸線上，每次傳送一位二進制數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)一位接一位地傳送。在傳輸距離遠，傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)的場合，都采用串行傳輸方式，如計算機網(wǎng)絡(luò)中。單工通信與雙工通信按照數(shù)據(jù)傳輸方向及其時間關(guān)系

24、可將通信方式分為單工、半雙工和全雙工三種。在單工通信中，發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間只有一個傳輸通道，數(shù)據(jù)單方向的從發(fā)送端到接收端，傳輸通道的方向不能改變。在半雙工通信中，兩個設(shè)備之間有兩個傳輸通道，可以輪流雙方向地傳送，但不能同時進行。在全雙工通信中，兩個設(shè)備之間有兩個傳輸通道，并且可同時雙向傳送數(shù)據(jù)，相當于兩個相反方向的單工通信的組合?；鶐鬏斉c頻帶傳輸基帶傳輸是指在數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號。當進行遠距離通信時，往往將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號（調(diào)制）后傳輸，在接收端再進行信號的恢復(fù)（解調(diào)），當調(diào)制成頻率信號的頻率范圍在音頻范圍（200Hz3.4kHz）內(nèi)時，這種傳輸方式稱為頻帶傳輸。其頻率范圍比音

25、頻范圍寬時，則稱之為寬帶傳輸。同步傳輸與異步傳輸在串行通信通訊中，發(fā)送與接收方必須以同樣的速率在相同的時段內(nèi)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，否則收發(fā)會產(chǎn)生微小誤差，微小誤差的積累，會導(dǎo)致傳輸錯誤，為此要用到同步技術(shù)。所謂同步是指接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每個數(shù)據(jù)的起止時間和重復(fù)頻率來接收數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時間上必須一致（同步）。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒絺鬏斉c同步傳輸兩種。異步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個字符都要附加1位起始位“0”、1位寄偶校驗位和l位停止位“1”，以標記一個字符的開始和結(jié)束。起始位和停止位結(jié)合起來，便可實現(xiàn)字符的同步。同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一

26、個特殊的字符或比特序列，標記一個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，一般還要附加一個校驗序列，以便對數(shù)據(jù)塊進行差錯控制。數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。有線介質(zhì)常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖三種。雙絞線是以螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成的。兩根線扭在一起是為了減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線早就用在電話通信中，用于模擬信號的傳輸，它也可常用于數(shù)字信號的傳輸。同軸電纜也像雙絞線那樣由一對導(dǎo)體組成，但它們是按“同軸”形式構(gòu)成線對?；鶐S電纜用來直接傳輸數(shù)字信號，寬帶同軸電纜多用于頻分多路復(fù)用的模擬信號發(fā)送，閉路電視所使用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的石英

27、玻璃纖維，外加保護層構(gòu)成。用光纖來傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號，而在接收端又要由光檢波器還原成電信號。無線傳輸介質(zhì)是通過大氣傳輸，目前有三種技術(shù)：微波、紅外線和激光。微波通信是在對流層視線距離范圍內(nèi)利用無線電波進行傳輸?shù)囊环N通信方式，頻率范圍為2GHz-40GHz。衛(wèi)星通信是微波通信的特殊形式，衛(wèi)星接收來自地面發(fā)送站發(fā)出的電磁波信號后，再以廣播方式用不同的頻率發(fā)回地面，為地面工作站接收。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣，有很強的方向性，都是沿直線傳播的。所不同的是紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換為紅外光信號和激光信號，直接在空間傳播。調(diào)制和解調(diào)調(diào)制即把數(shù)字數(shù)據(jù)對應(yīng)的原始

28、電脈沖信號變換成適合于遠距離模擬傳輸線路傳輸?shù)哪M信號，反之模擬信號還原為數(shù)字信號稱為解調(diào)。調(diào)制方法有以下幾種：振幅、頻率、相位。調(diào)幅方式也稱為幅移鍵控法ASK ，它是用固定頻率的正弦信號的兩種不同幅度來表示二進制數(shù)的“1”和“0”。通常對“1”信號，調(diào)制器送出一幅度恒定的固定頻率的模擬信號；而對于“0”，輸出幅度為0的信號。調(diào)頻方式也稱移頻鍵控法FSK，它是用載波信號的兩種不同的頻率來表示二進制數(shù)的“1”和“0”。一般用載波頻率附近的兩個不同頻率表示兩個二進制的值。調(diào)相方式即移相鍵控法PSK，它是用載波信號的不同相位來表示二進制數(shù)。根據(jù)確定相位參考點的不同，調(diào)相方式可分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相（

29、或差分調(diào)相）。多路復(fù)用技術(shù)在一條介質(zhì)上同時傳送多路信號的傳輸方式，叫做介質(zhì)的多路復(fù)用。有頻分、時分和波分三種。信道所能傳輸?shù)男盘栴l率有一定的范圍，這一范圍稱作該信道頻帶的寬度，即帶寬。頻分多路復(fù)用（FDM）技術(shù)應(yīng)用的基本條件是傳輸介質(zhì)的可用帶寬必須超過各路給定信號所需帶寬的總和。傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個窄頻帶，每一路信號占用一個窄頻帶的方法稱為頻分多路復(fù)用。時分多路復(fù)用TDM應(yīng)用的基本條件是傳輸介質(zhì)能達到的數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)超過各路傳輸數(shù)字信號所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。即將每一條物理信道按時間分成若干時間片，使其每個信號按時間片輪流交替地使用單一信道，這種使多個數(shù)字信號在宏觀上同時進行傳輸?shù)姆椒ǚQ為

30、時分多路復(fù)用（TDM）。波分多路復(fù)用（WDM）用于光纖，允許在一條光纖中同時傳送多束互不干擾的不同波長的激光光束。數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常采用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)有3種：電路交換、報文交換和分組交換。電路交換在數(shù)據(jù)傳輸期間，源節(jié)點與目的節(jié)點之間有一條利用中間節(jié)點構(gòu)成的專用的物理連接線路，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前，一直保持這條線路。用電路交換技術(shù)完成的數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷如下三個過程：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除。報文交換不需在兩個站點之間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪模ㄕ军c一次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊），長度不限且可變。傳送過程采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站在發(fā)送一個報文時，把目的地址附加在報文上，途經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在收下整個報

31、文后，暫存這個報文并檢查有無錯誤，然后利用目的地址和路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點，通過逐個節(jié)點轉(zhuǎn)送直到目的站點。在某一時間內(nèi)，報文的傳輸只占用兩個節(jié)點之間的一段線路。而在兩個通信用戶間的其它線路段，可傳輸其它用戶的報文，不像電路交換那樣必須端到端信道全部占用。分組交換為了更好地利用信道容量，并降低節(jié)點中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以使用分組交換。在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，每個分組的長度有一個上限，因此，一個較長的報文必須分成若干個分組，每個分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。其傳輸過程與報文交換類似，但由于限制了每個分組的長度，因此大大地改善了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅?。分組交換可分為虛電路分組交換和數(shù)

32、據(jù)報分組交換兩種。在虛電路方式中，仍然要經(jīng)歷建立虛電路、交換數(shù)據(jù)和拆除虛電路三個過程。邏輯通路所以是“虛”的，是因為這條電路不是專用的。在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組的傳送是被單獨處理的，每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身帶有分組序號和地址信息，傳送過程亦采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。當某一個站點要發(fā)送報文時，先把報文拆成若干個數(shù)據(jù)報，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。但以后，各個數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不再相同，從而各個數(shù)據(jù)報的到達也不保證是按順序的，目的站必須對到達的數(shù)據(jù)報排序重組。二、計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)的定義美國國防部1971年2月建成了具有15個結(jié)點、23臺主機的網(wǎng)絡(luò)，這就是著名的ARPAnet，這是世界上

33、最早出現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡(luò)之一，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的許多概念和方法都來源于ARPAnet。計算機網(wǎng)絡(luò)定義為：用通信設(shè)備和傳輸介質(zhì)將地理上分散的、功能獨立的計算機連接起來，并在網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的控制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的管理下實現(xiàn)信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理、資源共享和數(shù)據(jù)通信的功能，從邏輯功能上可分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個部分。結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種資源組成，向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，負責整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)和各種網(wǎng)絡(luò)資源的共享服務(wù)。通信子網(wǎng)由通信控制處理機（CCP）、通信線路與其他通信設(shè)備組成，完成數(shù)據(jù)的

34、傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、加工和交換等通信處理功能。圖3-3 計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖計算機網(wǎng)絡(luò)分類計算機網(wǎng)絡(luò)的分類標準很多，比如按網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸率等，下面介紹兩種重要的網(wǎng)絡(luò)分類標準。按拓撲結(jié)構(gòu)分類將連接在網(wǎng)絡(luò)上的計算機和互連設(shè)備看作一個結(jié)點，將設(shè)備之間的通信線路看作線，進而以圖的形式來表示這些點與線之間的關(guān)系，這種抽象方法稱為拓撲，圖被稱為拓撲結(jié)構(gòu)圖。計算機網(wǎng)絡(luò)中常見拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型等，如圖3-4所示。圖3-4 常用網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大小可將計算機網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（local area network，LAN）、城域網(wǎng)(metro

35、politan area network，MAN）、廣域網(wǎng)(wide area network，WAN)三種。計算機局域網(wǎng)地理分布范圍較小（如辦公樓群或校園），數(shù)據(jù)傳輸速率高，誤碼率低，協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、周期短、便于管理和擴充。計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件組成及互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件主要有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)等。服務(wù)器是連在局域網(wǎng)上的一臺計算機，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和共享資源。工作站是指用戶使用它能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中工作，訪問網(wǎng)絡(luò)共享資源的計算機系統(tǒng)，通常又被稱為客戶機。網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括用于網(wǎng)內(nèi)連接的網(wǎng)絡(luò)適配器（即網(wǎng)卡，用于計算機處理數(shù)據(jù)和網(wǎng)線傳輸信號的轉(zhuǎn)換）、調(diào)制解調(diào)

36、器（完成數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換）、中繼器（對傳輸信號進行放大和傳輸）、集線器（多端口中繼器，是共享帶寬方式的，其各個端口平均分享帶寬）、交換器（又叫交換式集線器，每個端口都具有相同的固定的帶寬）、網(wǎng)橋（有兩個端口，用于連接不同的網(wǎng)段，可以再生和過濾傳輸信號，并能識別數(shù)據(jù)的目的地址）、路由器（用于不同類型網(wǎng)絡(luò)連接，完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、路由選擇從而把數(shù)據(jù)包按照一條最優(yōu)的路徑發(fā)送至目的網(wǎng)絡(luò)）、網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器，主要用于連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)到主機的連接）等。網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)在前面已經(jīng)提到。網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)一個計算機網(wǎng)絡(luò)擁有豐富的軟硬件資源，為了能使網(wǎng)絡(luò)用戶實現(xiàn)通信、共享網(wǎng)絡(luò)資源

37、，需要對用戶通信過程和網(wǎng)絡(luò)資源進行有效管理，完成這一功能的軟件系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有Novell公司的Netware，Microsoft公司的Windows、悠久穩(wěn)定的Unix和開放源代碼的Linux等。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議（protocol）計算機網(wǎng)絡(luò)中多個互連的節(jié)點要交換數(shù)據(jù)，必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的關(guān)于信息順序、格式和內(nèi)容的規(guī)則、約定與標準被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)通信是一個復(fù)雜的過程，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)多采用分層式結(jié)構(gòu)，每一層關(guān)注和解決通信中的某一方面的問題，每一層都具有相對獨立的通信功能，以減少問題的復(fù)雜性。每一層只使用下一層提供的服

38、務(wù)，并向上一層提供服務(wù)，而且僅在相鄰層間有接口。每層協(xié)議都有自己的數(shù)據(jù)包格式，依據(jù)每層之間的數(shù)據(jù)包組裝原則，在源端數(shù)據(jù)包每向下傳送一層，都會添加本層協(xié)議的報頭，目的端向上傳輸時則去掉協(xié)議的報頭，依靠各層功能的邏輯組合，實現(xiàn)從一端主機到另一端主機的通信。常見的分層體系結(jié)構(gòu)模型有OSI、TCP/IP和IEEE802等。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型國際標準化組織ISO于1982年制定了一個開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM，就是常說的網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議。其層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸如圖3-5所示。OSI/RM僅是一個概念模型，并不是一個具體的計算機或網(wǎng)絡(luò)，也未確切描述用于各層的協(xié)議和服務(wù)。但可使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標

39、準的主機進行互連以實現(xiàn)相互通信，這正是“開放”這個詞表示的含義。OSI/RM低三層面向數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)通信子網(wǎng)的功能。高三層面向兩端具體應(yīng)用進程，實現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能。傳輸層是整個協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的中心，它下靠傳輸服務(wù)提供者低三層通信子網(wǎng)的支持，上為傳輸服務(wù)用戶高三層資源子網(wǎng)提供從源端機到目的端機的可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。每一對等層之間進行對等的通信，對等層的通信必須遵循該層的協(xié)議（如兩端傳輸層的通信就要遵守傳輸層協(xié)議），除了最低層物理層間的比特流傳輸是真實通信外，其它對等層之間的通信都是虛擬通信，都是在各自下一層通信的支持下進行的。圖3-5 OSI模型層次和數(shù)據(jù)傳輸TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議的體系

40、結(jié)構(gòu)分為四層，它與OSI模型各層的對應(yīng)關(guān)系如圖3-6所示。建立在TCP/IP結(jié)構(gòu)體系上的TCP/IP協(xié)議是應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。TCP/IP標準并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議，一般各物理網(wǎng)絡(luò)可以使用自己的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和物理層協(xié)議。網(wǎng)際層負責將源主機的分組發(fā)送到目的主機上，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP和互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP屬于該層。傳輸層主要功能是提供從一個應(yīng)用程序到另一個應(yīng)用程序的通信，即端對端的通信。面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP和面向無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP屬于該層。應(yīng)用層相當于OSI參考模型高3層的功能，通過使用下面各層所提供的服務(wù)，直接向用戶提供服務(wù)，是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面或接口。

41、其最常用的協(xié)議有超文本傳輸協(xié)議HTTP、文件傳輸協(xié)議FTP、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP3、域名服務(wù)DNS、遠程登錄協(xié)議Telnet等。圖3-6 TCP/IP模型層次結(jié)構(gòu)局域網(wǎng)IEEE802標準（IEEE國際電氣和電子工程師協(xié)會）局域網(wǎng)一般僅包含OSI參考模型中的低三層通信子網(wǎng)功能。又由于局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)簡單，任意兩個結(jié)點間都有唯一的路由，因此不需要網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇功能，所以IEEE802協(xié)議中不再設(shè)立單獨的網(wǎng)絡(luò)層。傳統(tǒng)局域網(wǎng)是共享介質(zhì)式局域網(wǎng)（如總線型拓撲網(wǎng)絡(luò)或用集線器連接各個結(jié)點的星型拓撲網(wǎng)絡(luò)），所有結(jié)點共享一條公共通信傳輸介質(zhì)，在任何一個時間段內(nèi)，只能有一個結(jié)點占用公用通信信道

42、。分配信道的使用權(quán)，也就是當信息傳輸為使用傳輸介質(zhì)產(chǎn)生競爭或沖突時，介質(zhì)訪問控制（控制誰先使用傳輸介質(zhì)）的問題就是關(guān)鍵。這樣將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制子層LLC和介質(zhì)訪問控制子層MAC（medium access control），加上物理層構(gòu)成局域網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)。MAC子層的主要功能就是介質(zhì)訪問控制技術(shù)，常用的主要有三種：1）載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）：每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道，如果空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；如果忙，就不發(fā)送，等待一段時間后再重發(fā)。并且為進一步消除沖突，發(fā)送數(shù)據(jù)的站點邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊監(jiān)聽信道，只要監(jiān)聽到發(fā)生沖突，就立即停止發(fā)送，并發(fā)送若干比特的干擾信號

43、。以太網(wǎng)（ethernet）是基于總線型的廣播式網(wǎng)絡(luò)，它是最成功的局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE802.3即是采用CSMA/CD的10Mbps標準以太網(wǎng)標準，其物理層標準為10BASE-T。在標準以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，IEEE于1995年通過了100Mbps快速以太網(wǎng)的IEEE802.3u標準，1998年又公布了基于光纖的IEEE802.3z和基于5類雙絞線的IEEE802.3ab的1000Mbps高速以太網(wǎng)標準，其MAC子層均沿用了CSMA/CD技術(shù)。2002年10Gbps以太網(wǎng)的標準IEEE802.3ae也已公布，實驗性網(wǎng)絡(luò)已在試用。2）令牌環(huán)（token ring）介質(zhì)訪問控制技術(shù)：用于環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)

44、的網(wǎng)絡(luò)，屬于有序的競爭協(xié)議。使用一個特殊的標志（令牌），當某個站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，必須等待標記為空的令牌到來，將令牌的空標記改為忙，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)上。發(fā)送的數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)的過程中，所經(jīng)過的環(huán)上的各個站點都將數(shù)據(jù)的目的地址與本站點的地址進行比較，若不同則直接傳給后面的站點，若相同則將數(shù)據(jù)復(fù)制接收，然后繼續(xù)傳給后面的站點。IEEE802.5標準就采用該技術(shù)。3）令牌總線（token bus）訪問控制技術(shù)：應(yīng)用于總線拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，訪問控制采用與令牌環(huán)相似的訪問控制方法。該技術(shù)令牌的傳遞不依總線上的物理順序，而按結(jié)點的地址高低形成的邏輯環(huán)形順序。IEEE802.4標準采用令牌總線訪問控制技術(shù)。除了共

45、享介質(zhì)式局域網(wǎng)，現(xiàn)在常用的為交換式局域網(wǎng)，核心設(shè)備是交換機，其各個端口都與一個結(jié)點相連，多個端口之間建立并發(fā)式連接而可以獨享交換機的帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬。Internet基礎(chǔ)InternetInternet是一個全球性的計算機網(wǎng)絡(luò)，是眾多計算機網(wǎng)絡(luò)互相連接組成的一個大的網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議族就是Internet上的常用通訊協(xié)議。IP地址和域名系統(tǒng)在Internet上，所有的計算機都有一個Internet上唯一的數(shù)字編號作為其在Internet的標識，這個編號稱為IP地址。IP地址包含兩個重要的標識符：網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。IP地址用32位二進制數(shù)碼表示，每8位用圓點分割，常用4個用圓點隔開的十

46、進制數(shù)表示IP地址。IP地址分為A、B、C、D、E五類，適用于不同規(guī)模的子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼也稱為屏蔽碼，是一個32bit的值，可以用來區(qū)分IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。為記憶方便，TCP/IP協(xié)議專門設(shè)計了一種層次結(jié)構(gòu)的字符型主機命名機制：域名，這種管理機制被稱為域名系統(tǒng)（DNS）。Internet上IP地址和域名都是唯一的，域名地址與IP地址之間存在一一對應(yīng)的關(guān)系。TCP/IP協(xié)議族它是一組數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，下面簡單介紹這些協(xié)議的作用。傳輸控制協(xié)議TCP建立主機間可靠的連接，將數(shù)據(jù)包按正確的順序發(fā)送，如果數(shù)據(jù)丟失了，TCP負責自動重傳丟失的數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP在傳輸前不需建立連接，用于傳送一次

47、性數(shù)據(jù)較小的應(yīng)用，或?qū)煽啃砸蟛桓叩膶崟r語音視頻傳送。IP數(shù)據(jù)包是一個獨立的信息包，由路由器通過包中的地址信息進行尋址和路由選擇以進行數(shù)據(jù)傳輸，IP協(xié)議是提供這種數(shù)據(jù)包傳輸服務(wù)的通訊協(xié)議。TCP和IP協(xié)同工作，IP協(xié)議用來給傳輸信息包編址并將它們以盡可能最佳的路由路徑發(fā)送到目的地址。而TCP協(xié)議負責數(shù)據(jù)包的正確到達。Internet控制信息協(xié)議ICMP負責傳送各種信息、錯誤報告。WWW上每個Web頁面由超文本標記語言HTML來編寫，頁面中包含指向其他頁面鏈接地址，萬維網(wǎng)實際上是一個由千千萬萬個頁面組成的信息網(wǎng)。存放Web頁面的計算機稱為Web站點或WWW服務(wù)器。索取頁面、瀏覽信息的程序稱為瀏

48、覽器（browser）。HTTP超文本傳輸協(xié)議就是用來在瀏覽器和WWW服務(wù)器之間傳送超文本的協(xié)議，HTTP協(xié)議由兩個部分組成：從瀏覽器到服務(wù)器的請求和從服務(wù)器到瀏覽器的應(yīng)答。文件傳輸協(xié)議FTP建立在TCP協(xié)議上，用于實現(xiàn)文件傳輸。網(wǎng)絡(luò)上存在著大量的共享文件，獲得這些文件的主要方式就是FTP，可以實現(xiàn)文件的下載download（從遠程主機向本地主機復(fù)制文件）和上傳upload（從本地主機向遠程主機復(fù)制文件）。若想獲取FTP服務(wù)器的資源，需要擁有該主機的IP地址（主機域名）、賬號、密碼。但許多FTP服務(wù)器允許用戶用匿名用戶名anonymous登錄，口令任意，一般為電子郵件地址。在Internet上

49、收發(fā)電子郵件時常用簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP和郵局（post office protocol）POP3協(xié)議。SMTP是基于TCP協(xié)議的簡單的基于文本的電子郵件傳輸協(xié)議，用于郵件服務(wù)器之間交換郵件的協(xié)議。POP3是可以從郵件服務(wù)器將郵件下載到本地計算機，在自己的客戶端閱讀郵件。POP3協(xié)議是用于接收郵件的協(xié)議，SMTP協(xié)議為用于發(fā)送郵件的協(xié)議。DNS域名系統(tǒng)實現(xiàn)域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。通過域名不能直接找到主機，需要從域名查找IP地址，這個過程就是域名解析。大部分域名系統(tǒng)都維護著一個大型的數(shù)據(jù)庫，它描述了域名與IP地址的對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)庫被定期地更新，DNS即通過查找這個數(shù)據(jù)庫完成域名和IP地址

50、之間的相互轉(zhuǎn)換。遠程登錄協(xié)議Telnet用來將一臺計算機連接到遠程計算機上，使之相當于遠程計算機的一個終端。Telnet實現(xiàn)虛擬或仿真終端的服務(wù)，使用戶通過TCP連接注冊到遠地的另一個主機上，將用戶的鍵盤操作傳到遠地主機，將遠地主機的輸出通過TCP連接返回到用戶屏幕。第三節(jié) 數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫一、數(shù)據(jù)庫概述數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生在20世紀50年代中期以前沒有專門用于數(shù)據(jù)管理的軟件，操作系統(tǒng)出現(xiàn)以后可以通過操作系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。但是操作系統(tǒng)是以文件為單位進行管理的，文件之間沒有聯(lián)系，很難解決數(shù)據(jù)在多個文件中重復(fù)存儲和數(shù)據(jù)不一致的問題。為此，20世紀60年代后期出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如圖3-7所示。數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生使

51、得信息系統(tǒng)的研制圍繞共享的數(shù)據(jù)庫為中心來進行，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，提高了數(shù)據(jù)的利用率和一致性，從而能更好地為決策服務(wù)。圖3-7 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念主要有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個概念。數(shù)據(jù)（data）是描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存貯的基本對象。數(shù)據(jù)庫（database，DB）是長期存儲在計算機內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DB能為各種用戶共享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)系緊密而又有較高的數(shù)據(jù)獨立性等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（database management system，DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用

52、程序提供訪問DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制，并能夠保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（database system，DBS）是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計算機系統(tǒng)。一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。二、數(shù)據(jù)庫的三級模式在數(shù)據(jù)模型中有型（type）和值（value）的概念。型是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是型的一個具體賦值。例如：學生記錄的型為（學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫），該記錄型的一個記錄值為（900201，李明，男，計算機，22，江

53、蘇）。三級模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用外模式、模式和內(nèi)模式三級模式結(jié)構(gòu)，如圖3-8所示。 圖3-8 數(shù)據(jù)庫三級模式內(nèi)模式（internal schema）又叫物理模式、存儲模式。內(nèi)模式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部表示，即對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)/存儲方式的描述。模式（schema）又叫邏輯模式、概念模式。模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言DDL來描述邏輯模式，嚴格定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等）以及數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系和數(shù)據(jù)的約束等。模式僅僅涉及到型的描述，不涉及到具體的值。模式的一個具體值稱為模式的一個實例。同一個模式可以有很

54、多實例。模式是相對穩(wěn)定的，而實例是相對變動的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系，而實例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)常變化，而數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)在一定時間范圍內(nèi)不會改變。外模式（external schema）又叫用戶模式、子模式。外模式是模式的子集，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。注意一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，一個內(nèi)模式，但可以有多個外模式。兩級映象在三級模式中提供了兩級映象，這不僅在三級數(shù)據(jù)庫模式之間建立了聯(lián)系，也保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨立性。如圖3-8所示。外模式/模式映象定義并保證了外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入使用后，可能有必要修改模式（如增加新關(guān)系、屬性、改變類

55、型），這時可以重新定義外模式/模式映象，而使現(xiàn)存外模式和應(yīng)用程序保持不變，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。這些映象定義通常包含在各自外模式的描述中。模式/內(nèi)模式映象定義并保證了模式和內(nèi)模式之間的對應(yīng)關(guān)系。當內(nèi)模式發(fā)生變化時，重新定義模式/內(nèi)模式映象，從而使模式和外模式保持不變，建立在外模式上的應(yīng)用程序也保持不變，保證了數(shù)據(jù)的物理獨立性。該映象定義通常包含在模式描述中。三、數(shù)據(jù)模型（data model）概述模型是現(xiàn)實世界事物特征的模擬和抽象。如航模飛機是對實際飛機的模擬和抽象，它不是真正的飛機，但又真實的反映了實際飛機的屬性和特征。為便于人和計算機都能理解，信息抽象采用逐步抽象的方法，把數(shù)據(jù)模型分成兩

56、個不同的層次：按用戶的觀點來對現(xiàn)實世界的抽象稱為概念模型（也稱信息模型）；以計算機系統(tǒng)的觀點模擬現(xiàn)實世界的模型叫做數(shù)據(jù)模型。也就是說，首先按人們的認識觀點將現(xiàn)實世界抽象為信息世界的概念模型，然后再通過數(shù)據(jù)模型將信息世界轉(zhuǎn)換為機器（計算機）世界。數(shù)據(jù)模型又可進一步細分為邏輯（數(shù)據(jù)）模型和物理（數(shù)據(jù)）模型兩個分層次。如圖3-9所示。圖3-9 模型的轉(zhuǎn)換概念模型（conceptual data model，CDM）概念模型就是概念層次的數(shù)據(jù)模型，簡稱為概念模型。是現(xiàn)實世界的事物經(jīng)過人腦的抽象加工，提取出對用戶有用的信息，經(jīng)過組織整理加工形成的。概念模型按用戶的觀點來對現(xiàn)實世界進行建模，這種建模方法是

57、缺乏計算機知識的用戶最容易理解的，并便于和數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員進行交流，是系統(tǒng)分析員、程序設(shè)計員、維護人員、用戶之間相互理解的共同語言；概念模型必須轉(zhuǎn)換成邏輯模型，才能在DBMS中實現(xiàn)。邏輯模型（logical data model，LDM）邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)看到的現(xiàn)實世界，它描述了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)。是具體的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，不同的DBMS提供了不同的邏輯數(shù)據(jù)模型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?。物理模型（physical data model，PDM）物理數(shù)據(jù)模型用來描述數(shù)據(jù)的物理存儲結(jié)構(gòu)和存儲方法，面向具體的DBMS，面向操作系統(tǒng)和機器。PDM不僅與

58、具體的DBMS有關(guān)，還與操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。每一種邏輯模型在實現(xiàn)時都有其對應(yīng)的物理模型。DBMS為保證其獨立性和可以執(zhí)行，大部分PDM的實現(xiàn)工作由系統(tǒng)自動完成，而設(shè)計者只設(shè)計某些特殊結(jié)構(gòu)。也就是說，一般用戶看不到物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以無須過多了解。概念模型基本術(shù)語首先介紹E-R模型中常用的幾個基本術(shù)語，利用它們可構(gòu)造出概念模型。實體、實體型、實體集：實體（entity）是客觀存在并能相互區(qū)分的事物。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。如：人、數(shù)據(jù)庫課程、計算機，正如幾何中“點”、“線”一樣。關(guān)鍵之處是一個實體能和別的實體區(qū)分開，一場足球賽不能嚴格地定義實體。實體型（entity type）