第三章管理信息系统技术基础

第三章管理信息系统技术基础管理信息系统是基于管理和计算机的系统，同时也是基于网络的系统。管理信息系统的技术基础主要包括计算机系统、网络技术、数据库技术和迷信管理等几个方面的内容。§3.1计算机系统计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两局部。计算机硬件是机器的可见局部，是计算机系统任务的基础，计算机软件协助用户运用硬件以完成数据的输入、处置、输入及存储等活动。§3.1.1计算机体系结构1．单机结构假设在一个系统内每台计算机的运用是各自独立的，这样的系统就是单机结构的系统。单机结构中的计算机处于步伐一致的孤立形状，各自运转一套系统软件、运用软件和业务数据。单机结构的计算机之间不能直接交流信息，它们之间的通讯只能靠磁盘、磁带等介质备份来完成。这种分散式结构使得各个部门即使拥有各自的单机信息处置系统，无法结合构成一个一致的综合的管理信息系统，这就构成了一个个〝信息孤岛〞。各部门不能充沛应用计算机来停止协谐和协作。2．主机/终端结构主机--终端结构采用集中式处置方式，提高了信息处置的效率，降低了系统费用，易于管理控制，也可以保证数据的平安性和分歧性。在早期的计算机系统中主机--终端结构系统曾风行一时。它有一台大型主机，可以同时接数台或数十台终端机。一切的文件都存储在主机的磁盘中，顺序也在主机上运转。主机对各终端机用户传来的数据停止分时处置，使每个终端用户觉得像拥有一台自己的大型计算机一样。终端只是一种数据输入输入设备，没有CPU和存储器，只是担任将用户键盘输入的信息传到主机，然后输入由主机前往的处置结果。但由于顺序运转和文件访问都在主机上，用户完全依赖于主机，一旦主机出现缺点就会使一切用户遭到影响。由于许多用户共享一台主机。主机要同时处置来自各个终端的数据，这样能够形成主机的负荷过重。所以系统的功用主要取决于主计算机的功用和通讯设备的速度。3．文件效劳器／任务站结构在文件效劳器/任务站系统中，多个任务站与一台效劳器相互衔接起来。普通以一台高功用微机或小型机作为效劳器，所谓任务站实践上就是一台PC机，当它与文件效劳器衔接并登录后，可以到文件效劳器上存取文件，失掉所需的文件后在任务站上运转。数据库管理系统装置在文件效劳器上，而数据处置和运用顺序散布在任务站上，文件效劳器仅提供对数据的共享访问和文件管理，没有协同处置才干。文件效劳器管理着网络文件系统，提供网络共享打印效劳，处置任务站之间的各种通讯，照应任务站的网络央求。任务站运转网络运用顺序时，先将文件效劳器的顺序和数据调入本机内存之中，运转后在本机上输入或在打印机上输入。文件效劳器的处置方式会添加网络线路的传输负荷，降低网络传输的效率和照应时间，很容易形成网络阻塞。4．客户机/效劳器结构在客户机/效劳器结构中，客户机是一台PC机或任务站，担任与运用者沟通。效劳器可以是提供网络控制功用的任何规模的计算机。这种结构不同于传统文件效劳器/任务站结构，主要区别在于对数据的处置分前台和后台。客户机完成屏幕交互和输入、输入等前台义务并向效劳器提出央求，而效劳器那么完成少量的数据处置及存储管理等后台义务，为前台提供效劳。通常状况下客户机只执行本地前端运用，而将数据库的操作交由效劳器担任，以合理平衡的事务处置充沛保证数据的完整性和分歧性。客户机运用软件普通包括用户界面软件、本地数据库、字处置软件和电子表格等。客户机的运作进程是：客户机将央求传送给效劳器，效劳器回送处置结果，客户机据此停止剖析，然后送给用户。效劳器分为数据库效劳器、任务组运用效劳器、电子邮件效劳器、打印效劳器等等。例如：我们想要由客户机上的前端运用顺序查询某些相关数据，而效劳器端此时假设是数据库效劳器且有十万条记载将被搜索，当效劳器收到央求音讯时即会到数据库中寻觅该相关数据，找到后只送回前端的运用者所需求的记载，而并不是将整个十万条记载的庞大数据库全部都传回。这样才可降低网络负荷，从而提高整个系统效率。主机/终端结构的一切顺序都在主机内执行，而文件效劳器网络结构的一切顺序都在客户端执行，这两种结构都不能提供真正的可伸缩运用的系统框架。而客户机/效劳器结构那么可以将运用顺序散布在客户机和效劳器之间，以提供更快、更有效的运用顺序功用。经过客户端和效劳器端的最正确分工协作，使整个系统到达最高的效率。5．阅读器/效劳器系统结构阅读器/效劳器结构，是随着Internet技术的兴起，对客户机/效劳器结构的一种变化或许改良的结构。在客户机/效劳器结构中，少量的运用顺序都在客户端停止，每个客户机都必需装置运用顺序和工具。系统的灵敏性、可扩展性都遭到很大影响。在阅读器/效劳器结构下，用户界面完全经过WWW阅读器完成，一局部事务逻辑在前端完成，但是主要事务逻辑在效劳器端完成，构成所谓三层结构。阅读器/效劳器结构，主要是应用了不时成熟的WWW阅读器技术，结合阅读器的多种Script言语(VBScript、JavaScript)和ActiveX技术，用通用阅读器就完成了原来需求复杂公用软件才干完成的弱小功用，并浪费了开发本钱，是一种全新的软件系统结构技术。随着Windows98/Windows2000将阅读器技术植入操作系统外部，这种结构更成为当今运用软件的首选体系结构。显然B/S结构运用顺序相关于传统的C/S结构运用顺序将是庞大的提高。§3.1.2计算机及中心设备1．常用的计算机类型〔1〕微型计算机：微型计算机是终端用户最重要的计算机，可分为台式计算机、便携式计算机及效劳器三类：台式计算机是管理信息系统中运用最普遍的计算机，是停止输入输入、散布式的数据处置、存储等的基本单元，在网络中作为客户机运用；便携式计算机方便人们在外出时和移动中运用；效劳器是高档高配置的公用微型计算机，采用多CPU结构，并配置了大容量的内存和硬盘，处置功用很强。〔2〕任务站：任务站是一种功用极强的微型计算机，有很好的联网才干，还具有很强的图形化处置功用。其运算速度比微机快，普通用于图象处置、计算机辅佐设计等专业范围。〔3〕小型机：小型机普通可以满足部门级或中型企事业单位的需求。例如：AS/400、DEC公司的VAX系列等。〔4〕大中型机：大中型机具有很弱小而完全的功用，运算速度为每秒几千万次，存储容量大，可衔接数百至数千个终端同时任务。大型机主要用于大型商场、企业集团、银行、航空公司订票系统、国民经济管理部门等。〔5〕小巨型机：小巨型机是新开展起来的小型超级计算机，它是巨型机小型化的结果，其功用与巨型机相似，而造价比巨型机低得多，具有很好的功用价钱比。〔6〕巨型机：又称为超级计算机，它具有极高的功用和速度，其运算速度在每秒一亿次以上，最快可达几千亿次。多用于尖端科技范围。消费这类计算机的才干可以反映一个国度的计算机迷信水平。我国是世界上有才干消费巨型机计算机的少数国度之一。2．计算机中心设备计算机由主机和中心设备所组成。主机包括中央处置机CPU〔运算器和控制器〕，主存储器。中心设备包括输入设备、输入设备和外存储器。(1〕输入设备。给计算机输人数据和指令的方法有：键盘、指示器、光输入设备、磁输入设备和语音识别输入装置。应用这些设备可以将源数据快速而准确地输入，甚至完成自动的数据输入，保证进入数据库的数据具有正确性和实时性。(2〕输入设备。信息输入的方式主要包括显示输入设备、打印输入设备、图形输入设备和语音输入装置。有效地应用这些设备以适宜各种用户的不同需求。〔3〕存储设备。存储设备是一种特殊的I/O〔输入输入〕设备，包括系统备份设备、主外存设备等。效劳器经常需求按要求配置独立的、公用的存储设备。由于这些外存设备普通用做存储或备份整个网络上的系统软件、运用软件和共享数据，一旦出现缺点，那么能够惹起整个网络瘫痪，丧失重要的数据，因此而遭到特别的注重。§3.1.3管理信息系统软件技术基础1.计算机软件的概念计算机软件是支持计算机运转的各种顺序，以及开发、运用和维护这些顺序的各种技术文档的总称。顺序是以某种方式的计算机言语〔机器指令、C言语、C＋十言语等〕表达的处置某种效果的步骤或顺序。文档是描画顺序操作及运用的有关资料，没有各种文档，顺序设计人员就无法对软件停止更新、改造、完善；用户就无法正确地运用、维护软件。从狭义上讲，软件应包括顺序、相应的数据以及有关的知识和文档三局部。数据是指顺序能正常加工信息所需求的原料。顺序是软件的主体，是可执行的局部。而顺序由算法和言语组成。2．计算机软件的种类依照不同的原那么和规范，计算机软件有不同的划分种类。从运用的角度动身，可将软件划分为系统软件和运用软件两大类。〔1〕系统软件。系统软件是指对整个计算机系统停止管理、调度、监控和维护的软件，是为其他顺序提供效劳的顺序集合。其主要功用是：简化计算机操作；充沛发扬硬件功用；支持运用软件的运转并提供效劳。系统软件主要包括操作系统、言语处置顺序、效劳性顺序、数据库管理系统、网络通讯管理顺序等。操作系统是一组具有管理和控制功用的、可以合理地组织计算机的任务流程，以提高计算机系统的任务效率，方便用户运用计算机的顺序的集合。操作系统是用户与计算机的接口，任何用户都是经过操作系统运用计算机的，也只要在有了操作系统之后，用户才干十分方便地运用计算机。言语处置顺序主要是指各种初级顺序设计言语的解释顺序和编译顺序。其功用是把用初级顺序设计言语编写的源顺序〝翻译〞成计算机可直接执行的目的顺序。效劳性顺序包括用户顺序的装入顺序、衔接顺序、编辑顺序、对机器实施监控、缺点诊断顺序等。它是停止软件开发和维护任务中运用的一些软件工具。数据库管理系统是为管理和操纵数据库而设计的软件系统。网络通讯管理顺序是用于计算机网络中的通讯管理、控制信息的传送和接纳的软件。〔2〕运用软件。运用软件是直接面向用户、为用户效劳，是为处置各类运用效果而编写的顺序。普通包括适用顺序和工具软件两类适用顺序是指依据特定用户处置某一详细效果而开发的顺序，如订票系统、图书情报检索系统、档案管理系统、辅佐教学软件等。工具软件是为了方便用户而提供的软件工具，如字处置软件Word，图形处置软件AutoCAD，系统维护软件Norton等。§3.2计算机网络技术计算机网络是管理信息系统的基础。由于一个企业或组织中的信息处置都是散布式的，把散布式信息按其原本面目散布在不同位置的计算机停止处置，并经过网络把散布式信息崇成起来，是管理信息系统的主要运转方式，因此，计算机网络技术是管理信息系统的基本技术。§3.2.1计算机网络的概念1.计算机网络的概念计算机网络是把散布在不同天文位置的计算机及通讯设备用传输介质衔接起来，并配以相应的网络软件所构成的系统。计算机网络是计算机及相关外部设备组成的一个群体，其中计算机是网络中信息处置的主体，网络中的每台计算机既是网络中的一个节点同时又是一个独立的实体，它们必需遵守共同的网络协议，经过传输介质来完成数据通讯和资源共享及散布式处置。2.计算机网络的组成和功用计算机网络大体上总可以把它划分为两个局部：资源子网和通讯子网，〔1〕资源子网完成联网信息处置功用的局部称为资源子网。资源子网普通由主计算机系统、终端、监控设备、连网外设等组成。资源子网担任全网的数据处置和向网络用户提供网络资源及网络效劳等。〔2〕通讯子网完成数据通讯功用的局部称为计算机网中的通讯子网。不同类型的网络，其通讯子网的物理组成各不相反。局域网最复杂，它的通讯子网由传输介质和主机网络接口板〔网卡〕组成。在广域网中，通讯子网除了包括传输介质和主机网络接口板之外，还包括一组转发部件。这里所谓的转发部件是一种公用计算机，它衔接两条或更多的传输线，担任主机之间的数据转发，相当于系统中的程控交流机。把网络中通讯局部的子网和以主计算机为主体的资源子网分分开，这是网络层次结构思想的重要表达，使得对整个计算机网络的剖析和设计大为简化。但是这种划分方法也存在着一个清楚的缺陷，就是没有把网络结构与协议层次结合起来。所以容易形成一种误解，似乎资源子网中的主计算机不参与任何通讯操作，这显然是不契合理想的。〔3〕计算机网络的功用数据通讯：随着Internet在世界各地的流行，传统的、电报、邮递通讯方式遭到很大冲击，电子邮件已为人们普遍接受，网上、视频会议等各种通讯方式正在迅速开展。数据通讯是计算机网络最基本的功用。该功用用于完成计算机和计算机、计算机与终端之间的数据传输。资源共享：资源共享是指网上的用户能局部或全部地享用系统中的资源，从而大大提高系统资源的应用率。共享的资源包括软件资源、硬件资源和数据资源。散布式处置：在具有散布式处置才干的计算机网络中。当网络中某台计算机负荷过重时，网络操作系统自动完成对多台计算机的协调任务，将义务散布到多台计算机上停止处置，使各台计算机的负载平衡，提高了每台计算机的可用性，也计算机的处置才干。3.计算机网络的分类〔1〕掩盖地域范围的大小，网络可分为局域网、广域网和城域网。局域网掩盖有限的区域，通常是数公里之内的计算机连成的网络。常用于一幢大楼内或紧邻的楼群之间的通讯。局域网的传输速率通常为10～100MbpS，目前1000M以太网正在校园网和企业网中普遍运用。例如部门级网、校园网、园区网等。广域网是广阔地域的网络。广域网要运用公共的通讯系统，应用各种通讯设备掩盖广阔的天文区域，如长途、卫星传输、电缆等。Internet可以视为世界上最大的广域网。广域网的完成，都是依照一定的网络体系结构和相应的协议停止的。为了完成不同系统的互连和相互协同任务，必需树立共同的网络体系结构和协议规范。国际规范化组织ISO为此于1979年提出了开放系统互连〔OSI〕参考模型，国际上一些威望组织也制定了相应的一系列国际规范协议，这些协议关于广域网的完成、树立和运用有重要的指点作用。城域网是介于局域网和广域网之间，它的大小通常是掩盖一个地域或城市。城郊区域网采用的是局域网技术。〔2〕按数据传输方式计算机网络可以分为两类：广播式网络和点到点式网络。在广播式网络中，一切连网的计算机共享一个公共通讯信道，在任一时间内只允许一个节点运用公共通讯信道，当一个节点应用公共通讯信道〝发送〞数据包时，其他节点都能〝收听〞到这个数据包。由于发送的数据包中含有目的地址和源地址，接纳到数据包的计算机反省数据包中的目的地址能否与本计算机的地址相反，假设地址相反，那么将数据包接纳，否那么将丢弃该数据包。在点到点式网络中，每条物理线路衔接一对节点。假设两个节点之间没有直接衔接的物理线路，那么它们之间的通讯只能经过其他中间节点停止接纳、存储、转发的进程，直到将数据送到目的地。由于衔接计算机之间的线路的复杂性，形成从源计算机到目的计算机之间能够存在多条路由，所以，在点到点式网络的通讯协议中必需要有路由算法。§3.2.2局域网技术1．局域网的拓扑结构网络拓扑结构是指网络中节点相互衔接的方法和方式。局域网中常用的主要网络拓扑结构有：总线型、星型、环型结构。(a)总线(a)总线结构(b)星型结构(c)环型结构ABCD图3-1网络拓扑结构图总线结构在总线型结构网络中，一切的节点都经过硬件接口联接在一条公共的电缆线上，如图3-1〔a〕所示。总线型结构的优点是：结构复杂；用的电缆较少，网络衔接本钱较低；易于布线，装置容易。总线型结构的缺陷在于网络线路对整个系统影响较大，由于总线是一切任务站共享的，一旦总线发作缺点将会影响到一切用户，使整个网络瘫痪；缺点诊断和隔离困难，总线结构不是集中控制，发作缺点时需求在网上各个站点停止检测。由于总线型结构网络，一切节点共享一条公用的数据传输链路，所以在任一个时间段，它只能被一个设备占用。为使任务有序，通常采用具有抵触检测的载波侦听多路复用〔CSMA/CD〕的访问方式，决议下一次哪个站点可以发送数据。〔2〕星型结构在星型拓扑结构网络中，有一个中央节点----集线器，它与一切其他节点直接相连。任何两结点之间的通讯都要经过中心结点，中心结点控制网络的通讯如图3-1〔b〕所示。星型拓扑构型结构复杂、易于完成、便于管理；每个衔接只接入一个设备，当衔接点出现缺点时不会影响整个网络；由于每个站点直接衔接到中央节点，因此缺点易于检测和隔离，可以很方便地将有缺点的站点从系统中撤除。但是网络的中心结点是全网牢靠性的瓶颈，中心结点的缺点能够形成全网瘫痪。〔3〕环型结构在环型拓扑构型网络中，一切的计算机用公共传输电缆组成一个闭环，数据将沿环的一个方向逐站传送如图3-1〔c〕所示。环型拓扑结构复杂，传输延时确定。但环上节点增多时效率下降，负载才干较差。环中任何一个结点出现线路缺点，都能够形成网络瘫痪。为保证环的正常任务，需求较复杂的环维护处置，环结点的参与和撤出进程都比拟复杂。2.网络传输介质传输介质是网络数据活动的载体，是网络通讯中发送方和接纳方之间的物理通路。目前，网络传输介质种类很多，但是常用传输介质有以下几种。〔a〕双绞线导体〔a〕双绞线导体金属网绝缘层维护层〔b〕同轴电缆〔c〕光纤电缆纤芯包层维护层图3-2常用缆线表示图双绞线由旋扭在一同的两根、四根或八根绝缘线组成，如图3-2〔a〕所示。这样可使各个线对之间的电磁搅扰最小。运用时，一个绞线对作为一条通讯链路。双绞线可分红以下两种类型：有屏蔽双绞线〔STP〕和非屏蔽双绞线〔UTP〕。有屏蔽双绞线外面盘绕一层金属屏蔽维护膜，用以增加信号传送时所发生的电磁搅扰，非屏蔽双绞线没有金属屏蔽层，它的抗搅扰才干差，但是非屏蔽双绞线价钱廉价。〔2〕同轴电缆同轴电缆是计算机通讯网中最常用的传输介质之一。同轴电缆的结构如图3-2(a)所示，中心导体可以是单股实心导体或多股线束导线。同轴电缆有基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆：它的特征阻抗为50Ω，只用于传输数字信号。基带同轴电缆又有粗同轴电缆和细同轴电缆两个种类。基带同轴电缆是基带局域网中常用的传输介质。宽带同轴电缆：它的特征阻抗为75Ω，可用于传输多个经过调制的模拟信号，故称宽带同轴电缆。〔3〕光导纤维以金属导体为中心的传输介质，传输的是电信号；而光导纤维传输的是具有数字特征的光脉冲信号。光缆由缆芯、包层、吸收外壳和维护层等四局部组成,如图3-2〔c〕所示。光纤传输光信号基于光的全反射原理。经过光在光纤中的不时反射来传送被调制的光信号，就可以把信息从光纤的一端传送到另一端。光纤的特点：重量轻；传输速率高；误码率低；还有不受电磁搅扰、保密性好、传输损耗高等一系列优点，〔4〕无线信道无线信道适宜于难于铺设传输线路的偏远山区和沿海岛屿，也为少量的便携式计算机入网提供了条件。目前常用的无线信道有卫星、红外线、激光和微波等。3．介质访问控制方法〔1〕以太网任务原理目前运用最广的一类局域网是以太网〔Ethernet〕。它的中心技术是随机争用型介质访问控制方法，即带有抵触检测的载波侦听多路访问〔CSMA／CD〕方法。CSMA／CD方法用来处置多结点如何共享公用总线的效果。在以太网中，任何结点都没有可预定的发送时间，它们的发送都是随机的，网络中结点都必需对等地争用发送时间，这种介质访问控制属于随机争用型方法。在采用CSMA／CD方法的局域网中，每个结点应用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙闲形状。假设总线上曾经有数据信号传输,那么为总线忙；假设总线上没有数据传输，那么为总线闲暇。假设一个结点预备好发送的数据帧，并且此时总线处于闲暇形状，那么它就可以发送数据。但是，同时还存在着一种能够，那就是在简直相反的时辰，有两个或两个以上结点发送了数据，那么就会发生抵触，因此结点在发送数据时应该停止抵触检测。假设在发送数据进程中没有检测出抵触，结点将在发送完毕后进入正常完毕形状；假设在发送数据进程中检测出抵触，为了处置信道争用抵触，结点将中止发送数据，并在随机延迟后重发。〔2〕令牌环的任务原理在令牌环网中，结点经过环接口衔接成物理环形。令牌是一种特殊的MAC控制。令牌帧中有一位标志令牌的忙／闲。当环正常任务时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与结点在环中陈列的顺序相反。如图3－1〔b〕所示，假设结点A有数据帧要发送，它必需等候闲暇令牌的到来。当结点A取得闲暇令牌之后，它将令牌标志位由〝闲〞变为〝忙〞，然后传送数据帧。结点B、C、D将依次接纳到数据帧。如该数据帧的目的地址是结点C，那么结点C在正确接纳该数据帧后，在帧中标志出帧已被正确接纳和复制。当结点A重新接纳到自己收回的、已被目的结点正确接纳的数据帧时，它将回收已发送的数据帧，并将忙令牌改成闲暇令牌，再将闲暇令牌向它的下一结点传送。令牌环控制方式的特点：环中结点访问延迟确定，适用于重负载环境。令牌环控制方式的缺陷主要是：环维护复杂，完成较困难。〔3〕令牌总线的任务原理令牌总线是一种在总线拓扑中应用〝令牌〞作为控制结点访问公共传输介质确实定型介质访问控制方法。在采用令牌总线方法的局域网中，任何一个结点只要在取得令牌后才干运用共享总线去发送数据。令牌是一种特殊结构的控制帧，用来控制结点对总线的访问权。每个结点有本站地址，并知道上一结点地址与下一结点地址。令牌传递规则由洼地址向低地址，最后由最低地址向最洼地址依次循环传递，从而在一个物理总线上构成一个逻辑环。环中令牌传递顺序与结点在总线上的物理位置有关。因此，令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环网。令牌帧含有一个目的地址，接纳到令牌帧的结点可以在令牌持有最大时间内发送一个或多个帧。4．网络衔接器件不同传输介质所用的衔接器件是不同的，传输介质和衔接器件必需婚配。常用的传输介质衔接器件有如下几种：〔1〕T型衔接器、BNC衔接器，用于细同轴电缆的衔接。顺应于总线网络。〔2〕RJ－45衔接器：用于非屏蔽双绞线的衔接。顺应于星型网络。〔3〕DB－15衔接器：用于粗缆收发器和网卡的衔接。顺应于总线网络。〔4〕网络适配器：又称为网络接口卡或网卡。它是计算机衔接通讯介质的接口，插在相关的设备中。它的主要功用是完成物理信号的转换以及执行网络协议。§3.2.3广域网技术所谓广域网是将天文位置相距较远的多个计算机系统经过线路衔接起来完成数据通讯的计算机网络，或许说是将分散于各地的局域网互联而构成的跨地域的大型网络。在广域网中，数据经过通讯子网的交流方式分为两类：线路交流方式、存储转发交流方式。1.线路交流方式线路交流方式与交流方式的任务进程很相似。两台计算机经过通讯子网停止数据交流之前，首先要在通讯子网中树立一个实践的物理线路衔接。线路交流进程如图3-3所示。AAB图3-3线路交流方式的任务原理结点A结点B结点D结点C结点D结点E 线路交流方式的通讯进程分为以下三个阶段：(1)线路树立阶段：假设主机A要与主机B通讯，首先要经过通讯子网在主机A与主机B之间树立一条物理线路。主机A首先向通讯子网中结点A发送〝呼叫央求包〞，其中含有需求树立线路衔接的源主机地址与目的主机地址。结点A接到呼叫央求后，依据目的主机地址和路由算法，选择下一个结点，例如选择了却点B，那么结点A向结点B发送〝呼叫央求包〞，结点B接到呼叫央求后，异样依据目的计算机的目的地址和路选算法，如选择下一个结点，依此类推，当结点E接到呼叫央求后，向与其直接衔接的主机B发送〝呼叫央求包〞。主机B如接纳到主机A的呼叫央求，那么经过曾经树立的物理线路衔接〝结点E一结点D--结点B一结点A〞，向主机A发送〝呼叫应对包〞。至此，从〝主机A一结点A一结点B一结点D一结点E一主机B〞的公用物理线路衔接树立完成。该物理衔接为此次主机A与主机B的数据交流效劳。〔2〕数据传输阶段：在主机A与主机B经过通讯子网的物理线路衔接树立以后，主机A与主机B就可以经过该衔接实时、双向交流数据。〔3〕线路释放阶段：在数据传输完成后，要停止路途释放阶段，以便其他用户运用该段线路。线路释放普通是由主机A向主机B收回〝释放央求包〞，主机B赞同完毕传输后，将向结点E发送〝释放应对包〞，然后依照结点D--结点B一结点A一主机A次第，依次将树立的物理衔接释放，完毕此次通讯。线路交流方式的特点是：通讯子网中的结点是用交流设备来完成输入与输入线路的物理衔接。线路衔接进程完成后，在两台主机之间已树立的物理线路衔接为此次通讯公用。通讯子网中的结点交流设备不能存储数据，不具有过失控制才干。线路交流方式的优点是：通讯实时性强，适用于交互式会话类通讯。线路交流方式的缺陷是：对突发性通讯不顺应，系统效率低；系统不具有存储数据的才干、不具有过失控制才干，无法发现与纠正传输进程中发作的数据过失。2．存储转发交流方式在停止线路交流方式研讨的基础上，人们提出了存储转发交流方式。存储转发交流方式将发送的数据与目的地址、源地址、控制信息依照一定格式组成一个数据单元〔报文或报文分组〕进入通讯子网；通讯子网中的结点是通讯控制处置机，它担任完成数据单元的接纳、存储、过失校验、路由选择和转发功用。存储转发方式的优点主要有：由于通讯子网中的通讯控制处置机具有储报功用，因此多个报文或报文分组可以共享通讯信道，提高了线路的应用率；通讯子网中通讯控制处置机具有最正确路由选择功用，提高了系统通讯效率；报文或报文分组在经过通讯子网中的每个通讯控制处置机时，均要停止过失反省与纠错处置，因此可以增加传输进程中的错误，提高了系统牢靠性；通讯控制处置机，可以对不同通讯速率的线路停止速率转换，也可以对不同的数据代码格式停止变换。正是由于存储转发交流方式有以上清楚的优点，因此，它在计算机网络中失掉了普遍的运用。〔1〕存储转发方式的分类存储转发交流方式可以分为两类：报文交流与报文分组交流。传送的数据单元相应地称为报文与报文分组。假设在发送数据时，不论发送数据的长度是多少，都把它当做一个逻辑单元，加上目的地址、源地址与控制信息，按一定的格式组成一个报文。另一种方法是限制数据的最大长度。发送站将一个长报文分红多个分组，构成报文分组。接纳站再将多个报文分组按顺序重新组织成一个长报文。报文分组通常也被称为分组。由于分组长度较短，发送每个分组的延迟较小，当传输入错时，检错容易并且重发破费的时间较少，这就有利于提高存储转发结点的存储空间应用率与传输效率，因此成为当今公用数据交流网中主要的交流技术，这类通讯子网称为分组交流网。〔2〕分组交流技术的分类分组交流技术在实践运用中，又可以分为以下两类：数据报方式、虚电路方式。数据报方式是报文分组存储转发的一种方式，源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输途径。同一报文的不同分组在通讯子网中能够是经过不同的传输途径送到目的主机，这样，一个报文的不同分组抵达目的主机时能够出现乱序、重复与丧失现象，所以，每一个分组在传输进程中都必需带有目的地址、源地址和分组顺序号。数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通讯，不适用于长报文、会话通讯。虚电路方式试图将数据报方式与线路交流方式结合起来，发扬两种方法的优点，到达最正确的数据交流效果。虚电路方式在分组发送之前，需求在发送方和接纳方树立一条逻辑衔接的虚电路。虚电路方式具有以下几个特点：①在每次报文分组发送之前，必需在发送方与接纳方之间树立一条逻辑衔接。之所以说是一条逻辑衔接，是由于不需求真正去树立一条物理链路，由于衔接发送方与接纳方的物理链路曾经存在。②一次通讯的一切报文分组都经过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不用带目的地址、源地址等辅佐信息。报文分组抵达目的结点时不会出现丧失、重复与乱序的现象。③报文分组经过虚电路上的每个结点时，结点只需求做过失检测，而不需求做途径选择。④通讯子网中每个结点可以和任何结点树立多条虚电路衔接。由于虚电路方式具有分组交流与线路交流两种方式的优点，因此在到了普遍的运用。§3.2.4网络衔接器件和设备1.网络适配器网络适配器又称为网络接口卡或网卡〔NIC，NetworkInterfaceCard〕。它是计算机衔接通讯介质的接口，插在相关的设备中。它的主要功用是完成物理信号的转换以及执行网络协议。由于网络的体系结构、传输介质和访问方式等各不相反，使得网卡的种类单一、功用差异很大。关于文件效劳器，因其处置速度直接影响整个网络脑控能，所以应该运用尽能够好的网卡。2.中继器〔1〕用途：中继器是物理层互联设备，对信号起缩小再生作用，可以延伸缆线的长度，但是中继器不过滤经过的任何信号。〔2〕基本功用：依据传输介质和网卡的技术规范，总存在一个最大的传输距离，称为网段。当实践长度超越网段规则时，便需在中间加装中继器，把衰减的信号加以缩小和整形，使其恢复为规范信号后，再传送到下一个网段。〔3〕种类：有单路中继器和多路中继器之分。前者只能扩接一个网段；后者可将多个网段衔接成一个网络。3．集线器集线器亦称集散器或HUB。〔1〕用途：是一种是物理层的互联设备，以星型方式衔接多个计算机或其它设备的网络衔接设备。〔2〕基本功用：在局域网络中，这种设备经常运用双绞线衔接各个入网设备，集线器可将不同缆线〔如双绞线，或同轴电缆，或光缆衔接的网段〕的网段互联。〔3〕种类：集线器分为无源、有源、智能和交流四种方式。①无源集线器：只把多段网络传输介质衔接在一同，允许信号经过，不对信号作任何处置，因此所衔接的介质长度只要最大有效长度的一半。②有源集线器：对网络介质上的信号有再生和缩小作用，因此所衔接的介质长度可以到达最大有效长度。③智能集线器：除具有有源集线器功用外，还具有网络管理功用，接受网络管理系统的管理，并具有把有缺点的通讯口自动切换到备用通讯口等才干。④交流集线器：亦称交流机，是具有线路交流才干和网络分段才干的智能集线器。推出交流机是为了在提高原有网络功用的同时又维护原有投资、提高网络照应速度和负载才干。4.网桥〔1〕用途：网桥是数据链路层的互联设备，用于多个局域网之间的数据存储和转发。它只需求互联网络的操作系统相反，具有相反的协议；可以将不同传输介质以及不同访问方法的网络互联起来。网桥适宜于局域网之间和广域网之间的互联。〔2〕基本功用：①扩展网络：网桥具有中继器的一切功用，既有在各种介质中缩小转发数据信号的功用，从而扩展网段范围。②通讯分段：网桥对转发的数据信号具有寻址和途径选择的逻辑功用。它只把另一网络需求的信号转发给它，而不是一切信号。这种功用是中继器所不具有的。5．路由器〔Router〕〔1〕用途：路由器是网络层的互联设备，提供各种类型、各种速率的链路或通讯子网接口。适宜于局域网之间和广域网之间的互联〔2〕基本功用：路由器可以依据网上信息的拥堵水平，自动选择适宜的线路传送信息。可对收到的数据分组停止过滤、转发、加密、紧缩等处置。包括配置管理、容错管理、功用管理。路由器可衔接各种广域网。〔3〕类型：①单协议路由器：只能运用于特定的协议环境，仅作为短期的低本钱处置方案来运用②多协议路由器：支持多种协议，可恣意设定某一特定协议有效或制止，运用灵敏。6.网关〔Gateway〕〔l〕用途：网关是网络高层互联设备。适宜于局域网之间和广域网之间的互联〔2〕主要功用：容纳不同网络间的各种差异，对互联网间的网络协议停止转换。可对数据重新分组，执行报文存储、转发功用，完成网络间的通讯。支持互联网之间的网络管理。§3.2.5Internet和Intranet1.InternetInternet又称国际互联网络，是全球性的互联网络,组网的技术主要是基于TCP／IP协议网络互联技术。Internet源于美国国防部初级研讨方案署〔ARPA〕1969年树立的ARPANET，这一军用计算机实验网络的目的，是把不同类型的计算机互连成为网络，并要求一局部遭破坏时整个网络仍能任务。1974年TCP／IP协议于研制出来后，成为Internet的中心协议。后来ARPANET向社会片面开放。使得它在很短的时间内迅速地从学术界的网络演化为运用于各范围的全球性网络。由于Internet的开放性，以及它具有的信息资源共享和交流的才干，从一末尾就显示出了弱小的生命力，吸引了广阔的用户。Internet技术主要包括以下几个方面。(1)Internet采用了TCP／IP这一开放式的群众化的协议，这是目前独一可以和网络上各种计算机衔接的通讯协议。(2)提供了当今时代广为盛行的树立在TCP／IP协议基础之上的WWW〔WorldWideWeb〕阅读效劳。(3)采用了DNS效劳器域名系统，巧妙地处置了计算机和用户之间的〝地址〞翻译效果。2.IntranetIntranet一词来源于Intra和Network，可以把Intranet了解为企业外部的Internet，普通称为企业外部网。它是在一致行政管理和平安控制管理之下，采用Internet的规范技术和运用系统树立成的企业外部的信息管理和交流平台。从功用下去看，除了具有Internet已有的各种功用之外，企业信息的共享和交流往往具有多种平安控制的需求，Intranet最重要的特点是网络平安功用和企业多种运用信息系统的功用。Intranet除了能提供Internet上提供的基本效劳〔例如：DNS、E--mail、WWW、FTP等〕外，还应增添企业计算机运用需求的一些功用，例如数据库系统、事务处置，以及CAD〔计算机辅佐设计〕、GIS〔通用信息系统〕等运用。§3.3数据库技术随着迷信技术和社会消费力的开展，对数据处置技术提出了新的更高的要求。数据库技术就是顺应这个要求于60年代中期出现的。经过数十年的开展，数据库技术日趋成熟并失掉了绝后的普及。目前，在政治、经济、军事、企业管理、消费管理、人事管理、图书资料、文献档案检索等诸多范围都已有了普遍的运用，成为广阔科技任务者和管理人员的得力助手和重要工具，在现代信息社会中扮演着十分重要的角色。§3.3.1数据库的概述1.数据库的定义和特征数据库是被存储起来的数据及数据间逻辑关系的集合体，它经过数据库管理系统〔DBMS〕对其停止树立、存取和维护，并为用户提供有效效劳。数据库管理方式克制了数据文件管理方式的弊端，它具有如下一些主要特征。〔l〕数据独立性数据独立是指数据的存取独立于运用它的顺序。文件系统的一个重要缺陷是数据的存取方式与运用顺序亲密相关。当数据需求扩大或增加时，必需相应地修正顺序，形成时间和人力的极大糜费。而在数据库方式下，各运用顺序普通不再与详细物理存储器上的某一数据文件相对应，它们各自对应于一个逻辑数据文件。这些逻辑数据文件经过数据库管理系统软件同存储器上的实践存储的数据树立联络，从而使数据与运用顺序相对独立。提高了数据库运用顺序的动摇性，数据库中的数据在停止了增、删、修正等处置后，普通无需改动运用顺序，从而提高了整个数据库运用系统的任务效率。〔2〕最小的数据冗余数据冗余是指数据被重复存储。在文件管理方式下，数据文件是经过各自的运用顺序而树立的，不同的用户即使有许少数据是相反的，也只能各自存储自己所需求的数据。因此形成存储的数据少量重复，这样既糜费了少量的存储空间，也使数据的修正变得十分困难。〔3〕完成了数据共享数据库中的数据允许不同的用户运用，也允许多个用户同时存取数据而互不影响。目前在许多计算机网络中树立的数据库系统，允许多个用户依照各自的权限运用同一数据库中的数据，完成了数据资源的多用户共享，提高了数据的应用率。〔4〕数据的平安性数据的平安性是指采取相应的措施防止合法存取及恶意破坏数据。以保证数据的完整性和正确性。在数据库中，对用户能否属于合法或越权运用数据设有严厉的反省措施，但规则了运用数据的规程，从而保证了数据的牢靠性、完整性和正确性。〔5〕便于用户运用数据库管理系统设计了最接近用户的编程言语，使编程任务大为简化和容易停止；设计了丰厚的数据统计功用，使操作愈加复杂。在数据库管理系统的支持下，计算机可以从冗杂的数据中以极快的速度向用户提供所需的信息，为用户的运营决策、业务处置、资料剖析等任务提供了极大的方便。2.数据模型数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作手腕的方式构架。目前，数据库管理系统通常采用的数据模型有三种基本类型，即层次模型、网状模型及关系模型。〔l〕层次模型层次模型是层次式数据库所采用的数据模型，它是以树结构作为基本结构，经过树结构及树结构之间的逻辑关系来表示数据间联络的一种模型，它反映了理想世界中实体之间的一对多关系。其数据间的逻辑关系如图3-4所示，这集体系是满足以下条件的基本层次关系的集合：①有且仅有一个最初级的节点，叫作根；②除根之外，一切节点都与一个且仅与一个比它初级的节点〔父节点〕相衔接。医生甲隶属医生甲隶属学校病房门诊医生乙病人丙病人乙病人甲图3--5网状模型学校(根)经管系文法系数理系先生1先生2图3-4层次模型在层次结构中，树的节点是实体，树枝表示实体间的关系。树中有独一的一个节点向上没有联络，该节点就是下面所说的报节点；还有假定干节点向下没有任何关系，把这些节点称为叶；其他节点称为中间节点。中间节点向上只与一个节点相关系，而向下可与多个节点相关系。习气上，把上一层的节点称作〝父〞节点，而把下一层的节点称作〝子〞节点。从于节点到父节点的映象是独一的，经过父节点可以找到其全部子节点，这也是层次式结构中存取节点的一个基本方法。层次式数据模型是数据处置中开展较早和技术上比拟成熟的一种数据结构。关于理想生活中反映具有层次关系的实体、或需求区分主目和细目的文件，都可以采用这种模型来表示。层次模型的主要缺陷是处置一般记载效率较低，尤其是处置最低层的一般记载。另外，数据库文件的维护较费事尤其是当经常少量地执行增、删记载的操作时，需求对数据停止整理，更新数据库文件。〔2〕网状模型网状数据模型反映了理想世界中实体间存在的较为复杂的关系。与层次模型不同，处于某一层次的实体不但可以有多个下层实体，而且它可同时归属多个下层实体。理想生活中往往由某些实体的多归属性构成网状结构，如图3－5所示。其中，医生甲、医生乙即是门诊医生、又是病房医生还是隶属学校的教员；病员甲、病员乙和病员丙由医生甲和医生乙两人担任治疗。理想生活中少数网状结构比拟复杂，复杂网状结构的数据处置也很繁琐，而且适宜于这一网状结构的处置方法往往不适宜于别的网状结构。实践上，在少数数据库系统中，复杂网状结构经常先转变为复杂网状结构或层次结构来处置。(3)关系模型关系式数据模型可以了解为一张二维表。关系模型的结构如表3-1所示，表格中的每一行代表一个实体，称为记载；每一列代表实体的一个属性，称之为字段。实体的多方面特性可用多个数据项〔字段值〕所组成。这样的二维表格也称作一个〝关系〞。关系具有如下性质：①关系中的列是异性质的，称为属性或称为字段。用字段名来区分不同的属性。②关系中不能出现相反的记载，记载的顺序有限制。③每个关系都有一个关键字，它能独一地标识关系中的一个记载。④关系中列的顺序不重要。表3-1关系表学号姓名性别年龄班级……02080101……张三……男……19……信息1班…………关系式数据库是开展较晚的一种数据库，但由于关系式数据结构具有坚实的数学实际基础，复杂、明了、直观、容易了解和掌握，在理想生活中运用最多，因此关系式数据库失掉了十分普遍的运用。而且，由于层次式和网状式数据结构都可以经过一定方法转化为关系式数据结构，运用关系式数据模型来处置。因此。关系式数据库被以为是今后数据库的开展方向。3．关系的规范化实际关系规范化实际研讨关系形式中各属性之间的依赖关系及其对关系形式功用的影响，讨论关系形式应具有的性质和设计方法。它给我们提供了判别关系形式优劣的规范，在数据库设计任务中首先要经过规范化处置，依据详细的运用需求将每一个关系规范成第一范式、第二范式、第三范式的方式。〔1〕第一规范化方式第一规范化方式是指关系中的每一个属性都是不可分的数据项。简称1NF或第一范式。表3-2基本状况表学号姓名性别政治相貌籍贯学习情况课程称号效果学分从表3-2中可以看出数据项〝学习状况〞又包括了三个数据项：〝课程称号〞、〝效果〞和〝学分〞。假设将〝学习状况〞看成一个数据项的话，就不契合第一范式方式。我们可将〝学习状况〞、〝效果〞和〝学分〞看作是独立的数据项，如表3-3所示，那么该关系表契合第一范式要求。表3-3第一范式表学号姓名性别政治相貌籍贯课程称号效果学分001丁武男团员河北石家庄初等数学855001丁武男团员河北石家庄英语904但是，假设用这种关系表描画一个先生的基本状况，能够发生以下效果：第一，有关姓名、性别、政治相貌、籍贯等数据元素的值要被重复存储，由此发生了少量的数据冗余；第二，当某人的基本信息需求改动的话，如丁武的〝政治相貌〞要由〝团员〞改为〝党员〞，那么有关他的一切记载都要停止修正，假设他的第一条记载被修正而第二条记载没有失掉修正，那么发生了数据修正的不分歧，在数据处置时就会发生错误；第三，在数据存储中关键字是不能为空的，当某学员刚退学没有学任何课程时，该先生的记载就无法输入到数据库中，这种现象称为拔出异常；第四，当某先生的记载输入到数据库中时，假设该生因病取消了所选的一切课程，为此需求将该生的相关课程称号予以删除，由于关键字不能为空的，在删除这些信息的同时有关这个先生的基本信息也将被删除，这种现象称为删除异常。因此，需求将其进一步规范化处置第二规范化方式〔2NF〕。第二规范化方式首先满足第一范式，且一切非主属性完全函数依赖于其主属性。简称2NF或第二范式。关于表3-3所示的关系表，关键字是〝学号〞和〝课程称号〞，非关键字〝效果〞和〝学分〞完全函数依赖于关键字，而〝姓名〞、〝性别〞、〝政治相貌〞和〝籍贯〞那么只依赖于学号，与关键字是局部依赖的关系，不满足第二范式。为了消弭局部函数依赖，假定思索到一切学员的所选课程只要〝初等数学、〞和〝英语〞的话，可将原关系表写成如表3-4所示的关系表。在表3-4中，关键字是〝学号〞，非关键字都依赖于〝学号〞，所以表3-4满足第二范式。表3-4第二范式表学号姓名性别政治相貌籍贯课程称号1效果1学分1课程称号2效果2学分2001丁武男团员河北石家庄初等数学855英语904假设有的先生选了3门或3门以上的课程，这种表达方式就不可以满足要求。为此就必需调查一切先生的选课状况，失掉全体先生所选课程的总数n，然后树立3*n个数据元素，普通来说不同的先生在其读书时期所选的课程能够是不同的，因此而带来了少量的数据冗余，而且添加了处置的复杂水平，影响处置速度。由此可见一些关系虽然满足了第二范式的要求，但仍不是一种良好的结构，还需求进一步停止规范处置。第三规范化方式第三规范化方式应满足第二范式，且它的任何一个非主属性都不传递函数依赖于任何主属性。第三规范化方式简称为3NF或第三范式。由于表3-4所示的关系中，〝学号〞为关键字，〝课程称号1〞依赖于关键字〝学号〞；而〝效果1〞依赖于〝课程称号1〞，即〝效果1〞传递依赖于关键字〝学号〞，所以，表3-4所示的关系表不满足第三范式。为消弭这种传递关系，我们将表3-4分解成如表3-5所示的两个关系表。在表3-5(a)中，关键字为〝学号〞，其它非关键字都不传递依赖于关键字，所以满足第三范式。在表3-5(b)中，关键字为〝学号〞和〝课程称号〞其它非关键字都不传递依赖于关键字,所以满足第三范式。表3-5(a)表3-5(a)第三范式表表3-5(b)第三范式表学号姓名性别政治相貌籍贯001丁武男团员河北石家庄学号课程称号效果学分001初等数学855001英语904这样分解后的两个关系形式都满足了第三范式的要求，完全消弭了操作异常的效果。关系规范化的目的就是要消弭关系中的操作异常效果。在形式分解时，往往经过投影的方式停止分解，经过衔接可将分解后的关系恢复成原样，这样的分解才干既消弭了效果，又不损失信息。目前，规范实际已提出了五级范式。在实践运用中，关系形式分解到3NF已足够了。4．数据库技术的开展以后数据库技术已成为数据组织的主要方式，特别是关系数据库，由于它具有概念明晰、概念结构复杂、言语一体化、能停止集合处置以及坚实的数学基础等特点，在数据库运用和研讨中均占了主导位置。而且在计算机迷信与技术、工程的开发与各类运用范围中发扬了重要的作用。’此外，近年来在数据库研讨与实际两个范围仍在迅速开展，以数据库为基础的信息系统的运用范围也迅速扩展。与此同时，面向工程〔CAD／CAM／CIMS〕与办公的系统，以及天文信息系统等复杂运用也日益与数据库相结合。这些运用要求数据模型提供更丰厚的笼统手腕，更富于语义表现力，更适宜于直接表达用户对理想世界的看法，并顺应不时变化的运用环境。另外，由于大规模集成电路的迅猛开展、计算机价钱急剧下降和计算机网络技术与通讯技术的开展，都促使计算机的运用从单机向联网运用开展，以到达更高度的资源共享。多媒体技术仍将是计算机技术开展的重要方向，多媒体技术是将计算机系统中文版、图形、图象、声响、视频等多种信息媒体综合于一体停止编排处置的符术。多媒体技术的开展离不开多媒体数据处置技术。由于数据通讯技术的开展，计算机与通讯技术趋向更高水平的结合会成为网络环境下的信息处置系统