第四版第二章2.1信息技术及其发展

2024-01-09 17:58:22   0  举报

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AI智能生成

在第四版第二章2.1中，主要介绍了信息技术及其发展。信息技术是一个广泛的领域，包括计算机科学、通信技术、计算机工程等多个学科。随着科技的不断进步，信息技术也在飞速发展。近年来，人工智能、大数据、物联网等新兴技术逐渐成为信息技术发展的主流。这些技术的快速发展改变了人们的生活方式，提高了工作效率，同时也带来了新的挑战。在章节中，详细阐述了这些技术的原理、应用以及未来发展趋势，旨在帮助读者更好地理解信息技术及其发展。

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大纲/内容

计算机硬件

计算机网络

网络作用范围

个人局域网 Personal Area Network,PAN

局域网 Local Area Network,LAN

城域网 Metropolitan Area Network,MAN

广域网 Wide Area Network,WAN

公用网 Public Network

专用网 Private Network

网络标准协议

OSI

OSI 采用了分层的结构化技术，从下到上共分物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

广域网协议主要包括

PPP点对点协议

ISDN综合业务数字网

xDSL(DSL 数字用户线路统称：HDSL,SDSL,MWL,ADSL)

DDN 数字专线

x.25

FR帧中继

ATM异步传输模式

IEEE 802协议族

802.1（802协议概论）

802.2（逻辑链路控制层LLC协议）

802.3（以太网的CSMA/CD 载波监听多路访问/冲突检测协议）

802.4（令牌总线Token Bus 协议）

802.5（令牌环Token Ring 协议）

802.6（城域网MAN协议）

802.7（FDDI 宽带技术协议）

802.8（光纤技术协议）

802.9（局域网上的语音/数据集成规范）

802.10（局域网安全互操作标准）

802.11（无线局域网WLAN 标准协议）

TCP/IP

Internet是一个包括成千上万相互协作的组织和网络的集合体。 TCP/IP 是 Internet的核心。

包含

应用层

表示层

会话层

传输层

TCP

UDP User Datagram Protocol 用户数据报协议

网络层

ICMP

IGMP

ARP

RARP

网络接口层

数据链路层

物理层

软件定义网络（Software Defined Network,SDN）

控制层

具有逻辑中心化和可编程的控制器

数据层

包括哑交换机(与传统的二层交换机不同，专指用于转发数据的设备),仅提供简单的数据转发功能，可以快速处理匹配的数据包，适应流量日益增长的需求。

控制器通过标准接口向交换机下发统一标准规则，交换机仅需按照这些规则执行相应的动作即可

整体架构由下到上（由南到北）

数据平面

由交换机等网络通用硬件组成，各个网络设备之间通过不同规则形成的SDN数据通路连接

控制平面

逻辑上为中心的SDN控制器

应用平面

各种基于SDN的网络应用，用户无须关心底层细节就可以编程】部署新应用。

第五代移动通信技术

5th Generation Mobile Communication Technology,5G

子主题

在正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access,OFDMA）和多入多出（Multiple Input Multiple Output MIMO）基础技术上，5G 为支持三大应用场景，采用了灵活的全新系统设计。

国际电信联盟ITU定义了5G的三大类应用场景

增强移动宽带（eMBB）

超高可靠低时延通信(uRLLC)

海量机器类通信(mMTC)

存储和数据库

存储技术

服务器类型分为

封闭系统的存储

大型机等服务器

开放系统的存储

基于包括麒麟、欧拉、 UNIX、Linux 等操作系统的服务器

存储分为

内置存储

外挂存储

直连式存储 Direct-Attached Storage,DAS

网络化存储 Fabric-Attached Storage,FAS

网络接入存储Network-Attached Storage,NAS

存储区域网络Storage Area Network, SAN

存储虚拟化（Storage Virtualization）

“云存储”的核心技术之一

绿色存储（Green Storage）技术

是一个系统设计方案，贯穿于整个存储设计过程，包含存储系统的外部环境、存储架构、存储产品、存储技术、文件系统和软件配置等多方面因素。

核心

设计运行温度更低的处理器和更有效率的系统，生产更低能耗的存储系统或组件，降低产品所产生的电子碳化合物，其最终目的是提高所有网络存储设备的能源效率，用最少的存储容量来满足业务需求，从而消耗最低的能源。

数据结构模型

数据结构模型是数据库系统的核心

常见数据结构模型有

层次模型

网状模型

每个记录有一个唯一标识它的内部标识符，称为码 (DatabaseKey, DBK), 它在一个记录存入数据库时由数据库管理系统 (Database Management System,DBMS) 自动赋予。 DBK 可以看作记录的逻辑地址，可作记录的替身或用于寻找记录。网状数据库是导航式 (Navigation) 数据库，用户在操作数据库时不但说明要做什么，还要说明怎么做。例如在查找语句中不但要说明查找的对象，而且要规定存取路径。

关系模型

基本的关系建造块是域或者叫数据类型。元组是属性的有序多重集 (Multiset), 属性是域和值的有序对。关系变量 (Relvar) 是域和名字的有序对(序偶)的集合，它充当关系的表头 (Header)。关系是元组的集合。

常用数据库类型

关系型数据库 SQL

ACID原则

原子性 Atomicity

一致性 Consistency

隔离性Isolation

持久性Durability

非关系型数据库Not Only SQL, NoSQL

常见的非关系数据库分为

键值数据库

列存储Column-oriented

面向文档 Document-Oriented

图形数据库

数据仓库基础概念包括

清洗/转换.加载（Extract/Transformation/Load，ETL）

元数据

关于数据的数据，指在数据仓库建设过程中所产生的有关数据源定义、目标定义、转换规则等相关的关键数据。

典型的元数据包括

数据仓库表的结构

数据仓库表的属性

从记录系统到数据仓库的映射

数据模型的规格说明

抽取日志和访问数据的公用例行程序等

粒度

分割

数据集市

操作数据存储

(Operation Data Store,ODS): 能支持组织日常的全局应用的数据集合，是不同于DB 的一种新的数据环境，是DW 扩展后得到的一个混合形式。它具有四个基本特点：面向主题的、集成的、可变的、当前或接近当前的。

数据模型

人工关系

数据仓库常见的系统结构

数据源

数据的存储与管理

联机分析处理（On-Line Analytic Processing,OLAP）服务器

基于关系数据库的OLAP（Relational OLAP，ROLAP）

HOLAP 基本数据存放于关系数据库管理系统 (Relational Database
Management System,RDBMS) 之中

基于多维数据组织的OLAP（Multidimensional OLAP,MOLAP）

基本数据和聚合数据均存放在RDBMS 之中

聚合数据存放于多维数据库中

基于混合数据组织的OLAP （Hybrid OLAP，HOLAP）

前端工具

信息安全属性

保密性（Confidentiality）

信息不被未授权者知晓的属性

完整性（Integrity）

信息是正确的、真实的、未被篡改的、完整无缺的属性

可用性（Availability）

信息可以随时正常使用的属性

安全可以划分为四个层次

设备安全

网络安全

操作系统安全

数据库系统安全

应用系统安全

网络安全技术主要包括

防火墙

入侵检测与防护

VPN

安全扫描

网络蜜罐技术

用户和实体行为分析技术等

密钥加密技术

对称密钥体制

加密密钥和解密密钥相同

非对称密钥体制

加密密钥和解密密钥不同，加密密钥可以公开而解密密钥需要保密

安全行为分析技术

用户和实体行为分析 (User and Entity Behavior Analytics,UEBA)

数据获取层

算法分析层

场景应用层

网络安全态势感知Network Security Situation Awareness

信息技术的发展

软硬件方面

“软件定义一切”概念成为当前发展主流

网络技术方面

5G成为主流

面向物联网、低时延场景的窄带物联网 (Narrow Band Internet of Things,NB-IoT) 和增强型机器类型通信 (enhanced Machine-Type
Communication,eMTC)、工业物联网 (Industrial Internet of Things,IIoT) 和低延时高可靠通
信 (Ultra Reliable Low Latency Communication,URLLC) 等技术，将进一步得到充分发展。

存储和数据库方面

推动数据库技术不断向着模型拓展、架构解耦的方向演进。

信息安全

传统计算机安全理念将过渡到以可信计算理念为核心的计算机安全