【第四版 软考高项】第05章 信息系统工程
2024-07-26 12:09:48 0 举报AI智能生成
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信息系统工程是一门涉及信息系统规划、分析、设计、实施、维护和消亡全过程的学科，它包括了信息系统的需求分析、架构设计、编码实现、测试、部署、运维和优化等环节。信息系统工程的核心内容是确保信息系统在规定的时间和预算内，满足用户的要求，提供稳定、可靠、高效的服务。 信息系统工程的文档类型众多，主要包括：可行性研究报告、项目建议书、需求规格说明书、系统设计说明书、测试计划和测试报告、项目进度报告、项目验收报告等。这些文档是信息系统工程过程的重要组成部分，通过对文档的编写和管理，可以有效地控制和管理信息系统项目的进度、质量和成本。 信息系统工程是一个复杂的工程领域，涉及到多学科知识和技能，包括计算机科学、软件工程、项目管理、系统工程、业务领域知识等。信息系统工程师需要具备优秀的沟通协作、解决问题、组织和计划等方面的能力，以及高度的责任心和敬业精神。
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大纲/内容
信息系统工程是信息科学、管理科学、系统科学、计算机科学与通信技术相结合的综合性、交叉性、具有独特风格的应用学科；
综述
定义：将系统的、规范的、可度量的工程化方法应用于软件开发、运行和维护的全过程及上述方法的研究；
目标：提高软件生产率、提高软件质量、降低软件成本；
组成：由方法、工具和过程三个部分组成；
概述
数据流风格：数据流风格包括批处理序列和管道/过滤器两种风格；
调用/返回风格：调用/返回风格包括主程序/子程序、数据抽象和面向对象，以及层次结构
独立构件风格：独立构件风格包括进程通信和事件驱动的系统；
虚拟机风格：虚拟机风格包括解释器和基于规则的系统；
仓库风格：仓库风格包括数据库系统、黑板系统和超文本系统；
软件架构风格：软件架构风格是描述某一特定应用领域中系统组织方式的惯用模式；
敏感点：敏感点是一个或多个构件(或之间的关系)的特性；
权衡点：权衡点是影响多个质量属性的特性，是多个质量属性的敏感点；
两个概念
调查问卷(或检查表)的方式
架构权衡分析法ATAM
软件架构分析法SAAM
成本效益分析法CBAM
基于场景的方式一般采用刺激 (Stimulus) 、环境 (Environment) 和响应 (Response) 三方面来对场景进行描述
基于度量的方式
评估方式
软件架构评估
5.1.1 架构设计
业务需求（从目标到具体）、用户需求（从整体到局部）、系统需求（从概念到细节）
QFD将软件需求分为三类，分别是常规需求、期望需求和意外需求；
QFD：将用户要求转化成软件需求的技术，其目的是最大限度地提升软件工程过程中用户的满意度；
需求的层次
常见的需求获取方法包括用户访谈、问卷调查、采样、情节串联板、联合需求计划等；
需求获取
数据模型：实体关系图(E-R图)表示；
其建立的模型的核心是数据字典，围绕这个核心，有三个层次的模型；
结构化分析SA
OOA模型包括用例模型和分析模型；
面向对象的分析OOA
外框
需求分析
需求规格说明书SRS编制
需求验证与确认
需求过程
UML的结构包括构造块、规则和公共机制三个部分；
依赖(Dependency)：依赖是两个事物之间的语义关系，一个事物发生变化会影响另一个事物的语义；
关联(Association)：关联描述一组对象之间连接的结构关系；
泛化(Generalization)：泛化是一般化和特殊化的关系，描述特殊元素的对象可替换一般元素的对象；
实现(Realization)：实现是类之间的语义关系，其中的一个类指定了由另一个类保证执行的契约；
四种关系
14种各种图
逻辑视图：也称为设计视图，它表示了设计模型中在架构方面具有重要意义的部分，即类、子系统、包和用例实现的子集；
进程视图：是可执行线程和进程作为活动类的建模；是逻辑视图的一次执行实例，描述了并发与同步结构；
实现视图：对组成基于系统的物理代码的文件和构件进行建模；
部署视图：把构件部署到一组物理节点上，表示软件到硬件的映射和分布结构；
用例视图：是最基本的需求分析模型；
UML视图
UML
用例模型：是一种需求合成技术，先获取需求并记录下来，然后从这些零散的要求和期望中进行整理与提炼；用例模型：一般需要经历四个阶段，分别是识别参与者、合并需求获得用例、细化用例描述和调整用例模型；
分析模型：描述系统的基本逻辑结构，展示对象和类如何组成系统(静态模型)，以及它们如何保待通信，实现系统行为(动态模型)；分析模型：过程大致包括定义概念类，确定类之间的关系，为类添加职责，建立交互图等；
面向对象分析阶段的核心工作是建立系统的用例模型与分析模型；
面向对象分析
5.1.2 需求分析
基本原则：高内聚低耦合；
概要设计、详细设计
结构化设计SD
对类和对象进行设计，包括类的属性、方法以及类与类之间的关系；
单职原则：设计功能单一的类，本原则与结构化方法的高内聚原则是一致的；
开闭原则：对扩展开放，对修改封闭；
李氏替换原则：子类可以替换父类。依赖倒置原则：要依赖于抽象，而不是具体实现；要针对接口编程，不要针对实现编程；
接口隔离原则：使用多个专门的接口比使用单一的总接口要好；
组合重用原则：要尽量使用组合，而不是继承关系达到重用目的；
迪米特原则(最少知识法则)：一个对象应当对其他对象有尽可能少的了解；
设计原则
面向对象设计OOD
类模式：处理类和子类之间的关系；
对象模式：处理对象之间的关系；
根据处理范围
创建型模式：主要用于创建对象，包括工厂方法模式、抽象工厂模式、原型模式、单例模式和建造者模式等；
结构型模式：主要用于处理类或对象的组合，包括适配器模式、桥接模式、组合模式、装饰模式、外观模式、享元模式和代理模式等；
行为型模式：主要用于描述类或对象的交互以及职责的分配，包括职责链模式、命令模式、解释器模式、迭代器模式、中介者模式、备忘录模式等；
根据目的和用途
设计模式
5.1.3 软件设计
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；
软件配置管理
编码效率包括：程序效率、算法效率、存储效率、IO效率；
程序设计语言、程序设计风格、程序复杂性度量、编码效率；
软件编码
对文档的静态测试主要以检查单的形式进行；对代码的静态测试一般采用桌前检查(Desk Checking)、代码走查和代码审查；
静态测试
白盒测试和黑盒测试
动态测试
软件测试方法可分为静态测试和动态测试
软件测试
5.1.4 软件实现
软件部署与交付
容器技术：常用的待续部署方案有Kubernetes+Docker和Matrix系统两种；
不可变服务器：除了更新和安装补丁程序以外，不对服务器进行任何更改；
蓝绿部署：在部署的时候准备新旧两个部署版本，通过域名解析切换的方式将用户使用环境切换到新版本中，当出现问题的时候，可以快速地将用户环境切回旧版本，并对新版本进行修复和调整；
金丝雀部署（灰度发布）：是指当有新版本发布的时候，先让少量用户使用新版本，并且观察新版本是否存在问题。如果出现问题，就及时处理并重新发布；如果一切正常，就稳步地将新版本适配给所有的用户；
持续交付：是一个完全自动化的过程，当业务开发完成的时候，可以做到一键部署；常用的待续部署方案有Kubernetes+Docker和Matrix系统两种；
工作职责和人员分工的转变；
大数据和云计算基础设施的普及进一步给部署带来新的飞跃；
研发运维的融合；
趋势：持续集成、持续交付和持续部署
5.1.5 部署交付
概念：软件过程能力是组织基于软件过程、技术、资源和人员能力达成业务目标的综合能力；包括治理能力、开发与交付能力、管理与支待能力、组织管理能力等方面；
国际常用的能力成熟度模型CMMI
成熟度模型：CSMM模型由4个能力域、20个能力子域、161个能力要求组成；
成熟度等级：CSMM定义了5个等级；
中国电子工业标准化技术协会团体标准《软件过程能力成熟度模型》CSMM
5.1.6 过程能力
5.1 软件工程
概念模型
关系的完整性约束包括三大类型：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性；
主要的数据结构有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型；
逻辑模型
物理模型
数据模型
数据需求分析
概念模型设计
逻辑模型设计
物理模型设计
数据建模过程
5.2.1 数据建模
元数据是 描述数据的数据；
元数据标准化
数据元 是数据库、文件和数据交换的基本数据单元；
数据元标准化
数据模式标准化
数据分类与编码标准化
数据标准化管理
5.2.2 数据标准化
存储介质：磁带、磁盘、光盘；
数据存储
数据备份结构可以分为四种：DAS备份结构、基于LAN的备份结构、LANFREE备份结构和SERVER-FREE备份结构；
常见的备份策略主要有三种：完全备份、差分备份和增量备份；
数据备份
应用容灾、数据容灾；
衡量容灾系统有两个主要指标：RPO和RTO；其中RPO代表了当灾难发生时允许丢失的数据量；而RTO则代表了系统恢复的时间；
数据容灾
数据质量评价与控制
数据清理
5.2.3 数据运维
数据集成
数据挖掘流程一般包括确定分析对象、数据准备、数据挖掘、结果评估与结果应用五个阶段；
分析对象的数据量有差异
运用的分析方法有差异
分析侧重有差异；
成熟度不同；
与传统数据分析差异
数据挖掘
主要包括数据目录服务、数据查询与浏览及下载服务、数据分发服务；
数据服务
主要可分为七类：一维数据可视化、二维数据可视化、三维数据可视化、多维数据可视化、时态数据可视化、层次数据可视化和网络数据可视化；
数据可视化
信息检索
5.2.4 数据开发利用
数据库安全威胁
数据库安全对策
包括用户的身份认证、存取控制、数据库加密、数据审计、推理控制等内容；
数据库安全机制
5.2.5 数据库安全
5.2 数据工程
包括技术环境的集成、数据环境的集成和应用程序的集成；在技术上需要遵循的基本原则包括：开放性、结构化、先进性和主流化；
5.3.1 集成基础
传输子系统、交换子系统、安全子系统、网管子系统、服务器子系统、网络操作系统和服务子系统；
5.3.2 网络集成
数据集成层次：数据集成可以分为基本数据集成、多级视图集成、模式集成和多粒度数据集成四个层次；
异构数据集成：异构数据集成方法 过程式方法和声明式方法；
基于XML的数据交换标准和 基于 JSON 的数据交换格式；
ODBC：数据库系统之间存取系统的标准应用程序接口；
5.3.3 数据集成
软件构件的一系列标准CORBA、COM、DCOM 与 COM+、.NEI、J2EE等；
5.3.4 软件集成
5.3.5 应用集成
5.3 系统集成
5.4.1 工程概述
安全机制：包含基础设施实体安全、平台安全、数据安全、通信安全、应用安全、运行安全、管理安全、授权和审计安全、安全防范体系等；
安全服务：包括对等实体认证服务、数据保密服务、数据完整性服务、数据源点认证服务、禁止否认服务和犯罪证据提供服务等；
安全技术：主要涉及加密、数字签名技术、防控控制、数据完整性、认证、数据挖掘等；
信息安全空间：有3个坐标轴，x轴是“安全机制”，Y轴是“OSI 网络参考模型”，z轴是 “安全服务”；五大属性：认证、权限、完整、加密和不可否认；
5.4.2 安全系统
信息安全系统的建设是在OSI网络参考模型的各个层面进行的，因此信息安全系统工程活动离不开其他相关工程，主要包括：硬件工程、软件工程、通信及网络工程、数据存储与灾备工程、系统工程、测试工程、密码工程和组织信息化工程等；
5.4.3 工程基础
ISSE-CMM模型是信息安全系统工程实施的度量标准
ISSE-CMM基础
ISSE将信息安全系统工程实施过程分解为：工程过程(Engineering Process)、风险过程(Risk Process)和保证过程(Assurance Process)三个基本的部分；
ISSE过程
域维/安全过程域
Level1 非正规实施级
Level2 规划和跟踪级
Level3 充分定义级
Level4 量化控制级
Level5 持续改进级
公共特性分为5个级别
能力维/公共特性
能力级别
ISSE-CMM体系结构：该模型采用两维设计，其中一维是\
5.4.4 ISSE体系架构
5.4 安全工程
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