信息系统集成专业技术知识

信息系统建设

信息系统的生命周期

信息系统建设的内容主要包括设备采购、系统集成、软件开发和运维服务等。

信息系统集成是指，将计算机软件、硬件、网络通信、信息安全等技术和产品集成为能够满足用户特定需求的信息系统。

信息系统的生命周期可以分为立项、开发、运维及消亡四个阶段。

1. 立项阶段：即概念阶段或需求阶段，这一阶段根据用户业务发展和经营管理的需要，提出建设信息系统的初步构想；然后对企业信息系统的需求进行深入调研和分析，形成《需求规格说明书》并确定立项。
2. 开发阶段：以立项阶段所做的需求分析为基础，进行总体规划。之后，通过系统分析、系统设计、系统实施、系统验收等工作实现并交付系统。
3. 运维阶段：信息系统通过验收，正式移交给用户以后，进入运维阶段。要保障系统正常运行，系统维护是一项必要的工作。系统的运行维护可分为更正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护等类型。
4. 消亡阶段：信息系统不可避免地会遇到系统更新改造、功能扩展，甚至废弃重建等情况。对此，在信息系统建设的初期就应该注意系统消亡条件和时机，以及由此而花费的成本。

信息系统的开发方法

常用的开发方法包括：结构化方法、原型法、面向对象方法。

1. 结构化方法：是应用最为广泛的一种开发方法。把整个系统的开发过程分为若干阶段，然后依次进行，前一阶段是后一阶段的工作依据，按顺序完成。每个阶段和主要步骤都有明确详尽的文档编制要求，并对其进行有效控制。

结构化方法的特点是注重开发过程的整体性和全局性。但其缺点是开发周期长；文档、设计说明繁琐，工作效率低；要求在开发之初全面认识系统的需求，充分预料各种可能发生的变化，但这并不十分现实。

2. 原型法：认为在无法全面准确地提出用户需求的情况下，并不要求对系统做全面、详细的分析，而是基于对用户需求的初步理解，先快速开发一个原型系统，然后通过反复修改来实现用户的最终系统的需求。

原型法的特点在于其对用户的需求是动态响应、逐步纳入的；系统分析、设计与实现都是随着对原型的不断修改而同时完成的，相互之间并无明显界限，也没有明确分工。

原型又可以分为抛弃型原型和进化型原型两种。

3. 面向对象方法（Object Oriented，OO）：用对象表示客观事物，对象是一个严格模块化的实体，在系统开发中可被共享和重复引用，以达到复用的目的。其关键是能否建立一个全面、合理、统一的模型，既能反映需求对应的问题域，也能被计算机系统对应的求解域所接受。

面向对象方法主要涉及分析、设计和实现三个阶段。其特点事在整个开发过程中使用的是同一套工具。整个开发过程实际上都是对面向对象三种模型的建立、补充和验证。因此，其分析、设计和实现三个阶段的界限并非十分明确。

在系统开发的实际工作中，往往根据需要将多种开发方法进行组合应用，最终完成系统开发的全部任务。

信息系统设计

信息系统方案设计

系统方案设计包括总体设计和各部门的详细设计（物理设计）两个方面。

1. 系统总体设计：包括系统的总体架构方案设计、软件系统的总体架构设计、数据存储的总体设计、计算机和网络系统的方案设计等。
2. 系统详细设计：包括代码设计、数据库设计、人/机界面设计、处理过程设计等。

信息系统架构

系统架构是系统整体分解为更小的子系统和组件，从而形成不同的逻辑层或服务。之后，进一步确定各层的接口，层与层相互之间的关系。对整个系统的分解，既需要进行“纵向”分解，也需要对同一逻辑层分块，进行“横向”分解。系统的分解可参考“架构模式”进行。

通过对系统的一系列分解，最终形成系统的整体架构。系统的选型主要取决于系统架构。

设备、DBMS及技术选型

在系统设计中进行设备、DBMS（数据库管理系统）及技术选型时，不只要考虑系统的功能要求，还要考虑到系统实现的内外环境和主客观条件。

在选型时，需要权衡各种可供选用的计算机硬件技术、软件技术、数据管理技术、数据通信技术和计算机网络技术及相关产品。同时，必须考虑用户的使用要求、系统运行环境、现行的信息管理和信息技术的标准、规范及有关法律制度等。

软件工程

软件需求分析与定义

软件需求是针对待解决问题的特性的描述。所定义的需求必须可以被验证。在资源有限时，可以通过优先级对需求进行权衡。

通过需求分析，可以检测和解决需求之间的冲突；发现系统的边界；并详细描述出系统需求。

软件设计、测试与维护

软件测试：测试是为了评价和改进产品质量、识别产品的缺陷和问题而进行的活动。软件测试是针对一个程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期的行为。

测试不再只是一种仅在编码阶段完成后才开始的活动。现在的软件测试被认为是一种应该包括在整个开发和维护过程中的活动，它本身是实际产品构造的一个重要部分。

软件维护：定义为需要提供软件支持的全部活动。包括在交付前完成的活动，以及交付后完成的活动。交付前要完成的活动包括交付后的运行计划和维护计划等。交付后的活动包括软件修改、培训、帮助资料等。

软件维护有如下类型：

1. 更正性维护：更正交付后发现的错误。
2. 适应性维护：使软件产品能够在变化后或变化中的环境中继续使用。
3. 完善性维护：改进交付后产品的性能和可维护性。
4. 预防性维护：在软件产品中的潜在错误成为实际错误前，检测并更正它们。

软件质量保证及质量评价

1. 软件质量保证：通过制订计划、实施和完成等活动保证项目生命周期中的软件产品和过程符合其规定的要求。
2. 验证与确认：确定某一活动的产品是否符合活动的需求，最终的软件产品是否达到其意图并满足用户需求。
3. 评审与审计：包括管理评审、技术评审、检查、走查、审计等。

管理评审的目的是监控进展，决定计划和进度的状态，或评价用于达到目标所用管理方法的有效性。技术评审的目的是评价软件产品，以确定其对使用意图的适合性。

软件审计的目的是提供软件产品和过程对于可应用的规则、标准、指南、计划和流程的遵从性的独立评价。审计是正式组织的活动识别违例情况，并要生成审计报告，采取更正性行动。

软件配置管理

软件配置管理通过标识产品的组成元素、管理和控制变更、验证、记录和报告配置信息，来控制产品的进化和完整性。配置管理与质量保证活动密切相关，可以帮助达成软件质量保证目标。

软件配置管理活动包括软件配置管理计划、软件配置标识、软件配置控制、软件配置状态记录、软件配置审计、软件发布管理与交付等活动。

软件复用

软件复用是指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以缩短软件开发及维护的费用。复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。

早期的软件复用主要是代码级复用，被复用的知识专指程序；后来扩大到包括领域知识、开发经验、设计决策、架构、需求、设计、代码和文档等一切有关方面。

面向对象方法的主要概念及原则与软件复用的要求十分吻合，所以该方法特别有利于软件复用。

面向对象系统分析与设计

面向对象的基本概念

对象：由数据及其操作所构成的封装体，是系统中用来描述客观事物的一个模块，是构成系统的基本单位。对象包含三个基本要素，分别是对象标识、对象状态和对象行为。

类：现实世界中实体的形态化描述，类将该实体的属性（数据）和操作（函数）封装在一起。

类和对象的关系可以理解为，对象是类的实例，类是对象的模板。如果将对象比作房子，那么类就是房子的设计图纸。

抽象：通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程。对象是现实世界中某个实体的抽象，类是一组对象的抽象。

封装：将相关的概念组成一个单元模块，并通过一个名称来引用它。面向对象封装是将数据和基于数据的操作封装成一个整体对象，对数据的访问或修改只能通过对象对外提供的接口进行。

继承：表示类之间的层次关系（父类与子类），这种关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征，继承又可分为单继承和多继承。子类可以不用重复指定父类的属性。

多态：使得在多个类中可以定义同一个操作或属性名，并在每个类中可以有不同的实现。多态使得某个属性或操作在不同的时期可以表示不同类的对象特征。

接口：描述对操作规范的说明，只说明操作应该做什么，并没有定义操作如何做。可以将接口理解成为类的一个特例，它规定了实现此接口的类的操作方法，把真正的实现细节交由该接口的类去完成。

消息：体现对象间的交互，通过它向目标对象发送操作请求。

组件：表示软件系统可替换的、物理的组成部分，封装了模块功能的实现。组件应当是内聚的，并具有相对稳定的公开接口。

复用：指将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统。组件技术是软件复用实现的关键。

模式：描述了一个不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。其包括特定环境、问题和解决方案三个组成部分。

统一建模语言与可视化建模

统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）用于对软件进行可视化描述、构造和建立软件系统的文档。UML适用于各种软件开发、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域记忆各种开发工具。

UML是一种可视化的建模语言，而不是编程语言。

UML比较适合用于迭代式的开发过程。

UML图提供了对系统进行建模的描述方式，主要包括：用例图（Use Case Diagram）、类图（Class Diagram）、对象图（Object Diagram）、组件图（Component Diagram）、部署图（Deployment Diagram）、状态图（State Diagram）、序列图（Sequence Diagram）、协作图（Collaboration Diagram）、活动图（Activity Diagram）等。

面向对象系统分析

面向对象系统分析运用面向对象方法分析问题域，建立基于对象、消息的业务模型，形成对客观世界和业务本身的正确认识。

面向对象系统分析的模型由用例模板、类-对象、对象-关系模板和对象-行为模型组成。

面向对象系统设计

面向对象系统设计基于系统分析得出的问题域模板，用面向对象方法设计出软件基础架构（概要设计）和完整的类机构（详细设计），以实现业务功能。

面向对象系统设计主要包括用例设计、类设计和子系统设计等。

软件架构

软件架构定义和软件架构模式

将软件系统划分成多个模式，明确各模块之间的相互作用，组合起来实现系统的全部特征，就是系统架构。

软件架构设计的一个核心问题是能否使用架构模式，即能否达到架构级的软件重用。软件架构模式描述了某一特定应用领域中系统的组织方式，反映了领域中众多系统所共有的结构和特征，描述了将各个模块和子系统有效地组织成一个完整系统的解决方案。

常见的典型架构模式

1. 管道/过滤器模式。
2. 面向对象模式。
3. 事件驱动模式。
4. 分层模式。
5. 客户/服务模式（Client/Server，C/S）。C/S模式中客户与服务器分离，允许网络分布操作，适用于分布式系统。为了解决C/S模式中客户端的问题，发展形成了浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式；为了解决C/S模式中服务器端的问题，发展形成了三层（多层）C/S模式，即多层应用架构。

软件架构分析与评估

1. 数据库的选择问题：目前主流的数据库系统是关系数据库。
2. 用户界面选择问题：HTML/HTTP（S）协议是实现Internet应用的重要技术。
3. 灵活性和性能问题：权衡独立于厂商的抽象定义（标准）所提供的灵活性和特定厂商产品带来的性能。
4. 技术选择问题：选择成熟的技术可以规避项目风险。不仅需要了解技术的优势，还需要了解技术的适用范围和局限性。
5. 人员的问题：聘请经验丰富的架构设计师，可以有效地保证项目的成功。

软件中间件

中间件是位于硬件、操作系统等平台和应用之间的通用服务。借由中间件，解决了分布系统的异构问题。主要母的是实现应用与平台的无关性。

通常将终结件分为数据库访问中间件、远程过程调用中间件、面向消息中间件、事物中间件、分布式对象中间件等。

典型应用集成技术

数据库与数据仓库技术

数据仓库（Data Warehouse）是一个面向主题的（Subject Oriented）、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合，用于支持管理决策。数据仓库是对多个异构数据源（包括历史数据）的有效集成，集成后按主题重组，且存放在数据仓库中的数据一般不再修改。

大数据分析相比于传统的数据仓库应用，具有数据量大、查询分析复杂等特点。在技术上，大数据必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术等。

其他

Web Services的主要目标是跨平台的互操作性。

JavaEE是最早由Sun公司提出、各厂商共同制定并得到广泛认可的工业标准。将开发工作分成：业务逻辑开发和表示逻辑开发。

微软的.NET是基于一组开发的互联网协议而推出的一系列的产品、技术和服务。

工作流程引擎的主要功能是流程调度和冲突检测。

组件技术就是利用某种编程手段，将一些人们所关心的，但又不便于让最终用户去直接操作的细节进行封装，同时实现各种业务逻辑规则，用于处理用户的内部操作细节。满足此目的的封装体被称作组件。

常用组件标准包括微软的COM/DCOM/COM+、OMG的CORBA及Java的RMI/EJB。

计算机网络知识

OSI七层协议

1. 物理层：包括物理联网媒介，如电缆连线连接器。该层的协议产生并检测电压以便发送和接受携带数据的信号。具有标准的有RS232、35、RJ-45、FDDI。
2. 数据链路层：控制网络层和物理层之间的通信。它的主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。常见的协议有IEEE 802.3/.2、HDLC、PPP、ATM。
3. 网络层：其主要功能是将网络地址（例如，IP地址）翻译成对应的物理地址（例如，网卡地址），并决定如何将数据从发送方路由到接收方。具体协议有IP、ICMP、IGMP、IPX、ARP等。
4. 传输层：主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从A点到传输到B点。如提供建立、维护和拆除传送连接的功能；选择网络层提供最合适的服务；在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。具有协议TCP、UDP、SPX。
5. 会话层：负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，以及提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。常见的协议有RPC、SQL、NFS。
6. 表示层：如同应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据按照网络能理解的方案进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。表示层管理数据的解密加密、数据转换、格式化和文本压缩。常见的协议有JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG。
7. 应用层：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务，如事物处理程序、文件传送协议和网络管理等。常见的协议有HTTP、Telnet、FTP、SMTP。

网络协议和标准

以太网规范IEEE802.3是重要的局域网协议，内容包括：

IEEE 802.3， 标准以太网，10Mb/s，  细同轴电缆

IEEE 802.3u，快速以太网，100Mb/s， 双绞线

IEEE 802.3z，千兆以太网，1000Mb/s，光纤或双绞线

标识技术

Internet上的每台主机都有一个唯一的标识，即主机的IP地址。

IP地址分为IPv4和IPv6两个版本。

IPv4由32位（即4字节）二进制数组成。

IPv6由128位（即16字节）二进制数组成。

Internet引进了字符形式的IP地址，即域名。

Internet上的域名有域名系统DNS统一管理。实现IP地址与域名之间的转换。

网络分类

根据计算机网络覆盖的地址范围：局域网、城域网、广域网。

根据链路传输控制技术分类：以太网、令牌网、FDDI网、ATM网、帧中继网、ISDN网。

根据网络拓扑结构分类：总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构和网状结构。

网络服务器

网络服务器是指在网络环境下运行相应的应用软件，为网上用户提供共享信息资源和各种服务的一种高性能计算机（或者计算机集群），英文名称叫做Server（Cluster）。

而集群对客户端而言，逻辑上仍是一台计算机。

一般需要7*24小时不间断工作。

网络交换技术

网络交换是指通过一定的设备，如交换机等，将不同的信号或者信号形式转换为对方可识别的信号类型，从而达到通信目的的一种交换形式。

常见的有数据交换、线路交换、报文交换和分组交换。

电路交换有预留，且分配一定空间，提供专用的网络资源，提供有保证的服务，应用于电话网；而分组交换无预留，且不分配空间，存在网络资源争用，提供无保证的服务。分组交换可用于数据报网络和虚电路网络。

网络存储技术

主流的网络存储技术主要有三种，分别是：直连式存储（DAS：Direct Attached Storage）、网络存储设备（NAS：Network Attached Storage）、和存储网络（SAN：Storage Area Network）。

光网络技术

光网络技术通常可分为光传输技术、光节点技术和光接入技术，它们之间有交叉和融合。

全光网（AON）是指信息从源节点到目的的节点完全在光域进行，即全部采用光波技术完成信息的传输和交换的宽带网络。它包括光传输、光放大、光再生、光选路、光交换、光存储、光信息处理等先进的全光技术。

无线网络技术

无线网络是指以无线电波作为信息传输媒介。

根据应用领域可分为：无线个域网（WPAN）、无线局域网（WLAN）、无线城域网（WMAN）、蜂房移动通信网（WWAN）。

网络接入技术

网络接入技术分为光纤接入、同轴接入、铜线接入、无线接入。

光纤是目前传输速率最高的传输介质，在主干网中已大量的采用了光纤。

无线技术有微波、卫星等。

综合布线、机房工程

机房是系统集成工程中服务器和网络设备的“家”，通常分为：

1. 智能建筑弱点总控机房，工作包括布线、监控、消防、计算机机房、楼宇自控等；
2. 电信间、弱电间和竖井；
3. 数据中心机房，包括企业自用数据中心、运营商托管或互联网数据中心，大型的数据中心，可达数万台服务器。

机房布线设计需要重点考虑以下几点：

1. 考虑机房环境的节能、环保、安全；
2. 适应冷热通道布置设备；
3. 列头柜的设置；
4. 敞开布线与线缆防火；
5. 长跳线短链路与性能测试；
6. 网络架构与外部网络，多运营商之间的网络互通；
7. 高端产品应用的特殊情况；
8. 机房与布线系统接地。

网络规划设计与实施

网络设计工作包括：

1. 网络拓扑结构设计；
2. 主干网络（核心层）设计；
3. 汇聚层和接入层设计；
4. 广域网连接与远程访问设计；
5. 无线网络设计；
6. 网络通信设备选型。

网络安全

信息安全的基本要素有：

1. 机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程。
2. 完整性：只有得到允许的人才能修改数据，并且能够判别出数据是否已被篡改。
3. 可用性：得到授权的实体在需要时可访问数据，即攻击者不能占用所有的资源而阻碍授权者的工作。
4. 可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式。
5. 可审查性：对出现的网络安全问题提供调查的依据和手段。

网络管理

网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合协调，以便对网络资源进行监视、测试、配置、分析、评价和控制。

网络管理中一个重要的工作就是备份，需要备份的数据一般包括：

1. 工作文档类文件；
2. E-mail、QQ记录类文件；
3. 设置类文件；
4. 系统类文件；
5. 数据库的备份；
6. 重要光盘；
7. 其他重要文件。

新兴信息技术

物联网概念

物联网（IoT：The Internet of Things），即“物物相连之网”，指通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物与物、人与物进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。

从计算机的协同处理来划分，可分为独立计算、互联网和物联网时代。

计算机：自动计算，以独立计算机进行信息处理。

互联网：人与人交互，基于计算机网络进行信息交互。

物联网：物物&人物交互，万物的信息感知、交互、处理的网络。

物联网概念的3个方面如下：

1. 物：客观世界的物品，主要包括人、商品、地理环境等。
2. 联：通过互联网、通信网、电视网以及传感网等实现网络互联。
3. 网：首先，应和通讯介质无关，有线无线都可。其次，应和通讯拓扑结构无关，总线、星型均可。最后，只要达到数据传输的目的的即可。

物联网关键技术

感知层作为物联网架构的基础层面，主要是达到信息采集并将采集到的数据上传的目的。

感知层的技术主要包括：产品和传感器（条码、RFID、传感器等）自动识别技术，无线传输技术（WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB），自组织组网技术和中间件技术。

移动互联网概念

移动互联网=移动通信网络+互联网内容和应用，它不仅是互联网的延伸，而且是互联网的发展方向。

移动互联网特点：

1. 接入移动性；
2. 时间碎片性；
3. 生活相关性；
4. 终端多样性。

移动互联网关键技术

1. （SOA：Service Oriented Architecture），即面向服务的架构。
2. Web2.0，指的是一个利用Web的平台，由用户主导而生成的内容。
3. HTML5，在移动设备上支持多媒体，使Web开发能够跨平台跨设备支持。
4. Android。
5. IOS。
6. Windows Phone。