第三单元 信息系统的网络 知识要点（学案）-高中信息技术沪科版（2019）必修2

相关课程标准：1.通过分析物联网应用实例，知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。2.观察日常生活中的信息系统，理解计算机网络在信息系统中的作用，通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能，知道接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。3.通过搭建小型信息系统的综合活动，体验信息系统的工作过程，认识信息系统在社会应用的优势及局限性。学习目标：1.通过组建小型无线网络，了解常见网络设备的功能。2.知道网络接入方式、带宽等因素对信息系统的影响。3.了解物联网。4.知道信息系统与外部世界的连接方式，了解常见的传感与控制机制。知识要点：一、信息系统的网络：㈠网络概念：利用通信设备和线路（有线的和无线的），将地理上分散分布的具有独立功能的多台计算机或移动终端相互连接，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。㈡网络的分类：1.按传输介质分：⑴无线网络：无线设备不受网络线缆的束缚。信号容易受外界信号干扰，信号强度随着网络设备之间距离的增加而快速减弱。⑵有线网络：具有高的带宽和较好的抗干扰性。通过有线连接入网的设备的便携能力不佳。2.按网络规模和地理范围分：⑴个域网PAN；⑵局域网LAN；⑶城域网MAN；⑷广域网WAN。3.按拓扑结构分：⑴星型网络；⑵环型网络；⑶总线型网络。二、搭建局域网：㈠需求分析：根据自己的实际需求，确定所需的功能，自行搭建数字家庭系统。㈡规划设计：1.接入层：⑴互联网接入方式：电话线拨号接入、ISDN接入、ADSL接入、有线电视网接入、光纤接入、无线接入、电力网接入等。较常见的是：ADSL、有线电视网、光纤接入。⑵互联网接入设备：网卡、调制解调器。2.网络层：路由器、交换机、无线AP、其他设备。3.终端层：台式计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。㈢网络设备连接：将各个网络设备通过线路（有线或无线）连接起来。㈣网络配置：1.IP地址：IP指的是“网络互连协议”，是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议，目前使用的有Ipv4和IPv6两个版本。IP地址指因特网协议地址，是用来识别网络设备的一串数字，通俗来讲就是网络中设备的一个编号。Ipv4中的IP地址由32位二进制数组成，分割成4段8位二进制数。IPv6中的IP地址由128位二进制数组成。IPv4中的IP地址每段数字处于0-255之间。2.DNS：域名系统，用于进行域名和IP地址的自动翻译。域名空间采用树状结构，分为根域名、顶级域名、二级域名、子域名、主机名。顶级域名分级方式如下：⑴地理分级：cn中国uk英国⑵组织分级：com商业组织edu教育机构gov政府机构mil军事组织net网络机构org非营利的组织、团体int国际组织3.子网掩码：用来指明一个IP地址哪些位标识的是网络地址，以及哪些位标识的是主机地址。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码的作用就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。4.网关：网关又称网间连接器、协议转换器。对于小型局域网来说，通常路由器就是网关，路由器地址是网关地址。5.无线SSID：无线SSID就是无线网络名称，可以自行设置。就作用上来讲，SSID看起来就像是无线接入点（AP）的MAC地址，无线局域网上的所有无线设备必须使用相同的SSID才能进行互相沟通。在无线局域网中SSID作用非常重要，它能阻隔其他无线设备访问您的无线局域网。要进行通信，无线设备必须使用相同的SSID名称。6.Wi-Fi密码：⑴密码设置规则：①密码不能和登录名完全一致。②密码不能和联系方式中“电话”、“传真”、“手机”、“邮编”的任何一个完全相同。③密码不能用连续数字（递增或递减）。④密码不能用连续且大小写一致的英文字符（顺序字符或倒序字符）。⑤密码不能用连续同一个字符或者数字。⑥密码最好由大写、小写字母以及规则允许的特殊字符组成。⑵密码作用：为无线网络进行加密设置是极为重要的。许多无线路由器或AP在出厂时，数据传输加密功能是关闭的，如果你拿来就用而不作进一步设置的话，那么你的无线网络就成为了一个不设防的摆设。㈤网络测试：网络配置完成后，须对网络进行测试，查看网络终端设备是否可以正常上网。如果发现联网失败，需要进行故障排查。排查时，通常需要对网络连接、网络设备及相应的设置进行检查，直到找出原因并解决问题为止。㈥接入方式的影响：1.带宽：指在单位时间内从网络中的某一点到另一点可传输的最大数据量。计算单位为Mb/s。补充：平时所标称的100M，就是100Mb/s，换算为常用的MB则为=12.5MB。带宽的大小决定网速的快慢。2.流量：指下载和上传产生的数据量。3.资费：不同的网络运营商之间的资费也有所不同。三、物联网：㈠概念：物联网指物和物相连的互联网络。根据国际电信联盟的定义，物联网主要解决物品与物品、人与物品、人与人之间的互连。㈡组成架构：1.感知层：感知层实现对现实世界的智能感知识别，主要包括各种类型的传感器、基础硬件以及种类技术规范等。传感器：⑴概念：传感器是一种检测装置，能感知被测量物体或环境的信息，并能将感知到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信号输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。⑵基本工作原理：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。转换元件可将敏感元件感应到的物理量（如温度、湿度、照度等）或化学量（如酸碱度、浓度等）等转变成电信号（模拟信号）。传感器输出电信号通常为弱信号，需要放大电路将它放大，然后经过滤波电路过滤干扰信号等一系列信号调理后形成精度较高、信噪比（信号与噪声的比例）较大的电信号，再通过采样和模数转换，调理后的模拟信号被转换成数字信号以方便计算机等设备的处理，最后经过量程计算，数据（如当前的温度、湿度等）通过显示设备或其他输出设备输出。⑶类型：按用途分：①位置传感器；②接近和运动传感器；③惯性传感器；④压力敏和力敏传感器；⑤光敏传感器；⑥介质传感器；⑦温度传感器。2.传输层：传输层主要实现信息的传输，包括各种通信介质、设备和技术标准等。通信技术：⑴蜂窝通信系统：2G、3G、4G，甚至是5G。⑵近距离通信技术：①RFID：可通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。应用于物流管理、门禁控制、食品溯源等。②ZigBee：一种短距离、低功耗的无线通信技术。可以嵌入各种设备中，用于实现自动控制和远程控制。③Z-Wave：一种基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。主要应用于智能家居领域，如用于实现家电控制。④NFC：一种短距离的高频无线通信技术。由RFID演变而来，在单一芯片上结合了感应式读卡器、感应式卡片，可实现电子设备之间的非接触式点对点数据传输。主要用于交通一卡通、支付卡、门禁卡等。⑤蓝牙：一种无线技术标准，可实现两个设备之间的无线短距离数据交换。使用蓝牙时需要对互联的设备进行配对设置，这样才能在两个设备间建立持续的无线连接。主要应用于依托蓝牙与计算机进行短距离无线通信，如蓝牙鼠标、蓝牙音箱等。⑥Wi-Fi：一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4GUHF或5GSHFISM射频频段。把有线网络信号转换成无线信号，使用无线路由器供支持其技术的相关电脑，手机，平板等接收。主要应用于网络媒体、掌上设备、日常休闲、客运列车等。3.数据处理层：实现对数据的处理。包括各种服务器、存储器、云计算平台、数据挖掘和分析技术等。4.应用服务层：主要实现物联网的各种应用。包含各种智能硬件和服务软件等。四、信息系统与外部现实世界的连接方式：信息系统通过输入设备、输出和控制与外部现实世界连接。传感器对于信息系统的作用，如同人类的感觉器官对于大脑的作用，通过感知外部现实世界获取信息。信息系统通过输出和控制，实现一系列操作功能。补充：两种不同架构：C/S即Client/Server（客户机/服务器）结构，C/S结构在技能上非常成熟，它的重要特征就是交互性强、拥有安全的存取形式、网络通信数量低、响应速度快、利于处置大量数据。可是这个结构的程序就是针对性开发，变更不够灵活，维护与管理的难度较大。常常只局限在小型局域网，不利于扩展。而且，因为这个结构的每台客户机全部须要安装相对应的客户端程序，分布功能弱并且兼容性差，不可以完成迅速部署安装与配置，因为这样缺少通用性，拥有比较大的局限性。B/S即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，就是只安装维护一个服务器（Server），而客户端选用浏览器（Browse）运行软件。B/S结构应用程序相对于传统的C/S结构应用程序就是一个特别大的进步。B/S结构的重要特征就是分布性强、维护方便、开发简单并且共享性强、总体拥有费用低。但数据安全性问题、对服务器需要过高、数据传输速度慢、软件的个性化特征明显减少，这些缺点就是有目共睹的，难以完成传统形式下的特殊功能请求。比如通过浏览器实行大量的数据输入或实行报表的应答、专用性打印输出全部相对比较困难与不便。另外，完成复杂的应用构造有较大的困难。两者重要优缺点如下：C/S架构：优点：⑴可以足够表现客户端PC的处置才能，很多工作能够在客户端处置以后再提交给服务器，于是C/S客户端响应速度快。⑵操作界面漂亮、形式多样，能够足够满足客户自己的个性化要求。⑶C/S结构的管理信息系统拥有比较强的事务处置才能，可以完成复杂的业务过程。⑷安全性能能够非常容易确保，C/S通常面向相比固定的用户群，程序越发注重过程，它能够对权限实行多层次校验，提供了更安全的存取形式，对信息安全的控制才能非常强。通常高度机密的信息系统选用C/S结构适宜。缺点：⑴须要专门的客户端安装程序，分布功能弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不可以完成迅速部署安装与配置。⑵兼容性差，关于不一样的开发工具，拥有比较大的局限性。假如选用不一样工具，须要重新改写程序。⑶开发、维护费用较高，须要拥有肯定专业水准的技术人员才可以结束，发生一次升级，就全部客户端的程序全部须要更改。。⑷用户群固定。因为程序须要安装就可使用，因为这样不符合面向一些不可知的用户，于是实用面窄，常常用来局域网中。B/S架构：优点：⑴分布性强，客户端零维护。只需有网络、浏览器，能够随时随地实行查询、浏览等业务处理。⑵业务扩展简单便利，通过添加网页就可以添加服务器功能。⑶维护简单便利，只须要更改网页，就可以完成全部用户的同步更新。⑷开发简单，共享性强。缺点：⑴个性化特征明显减少，没办法完成拥有个性化的功能要求