第三章管理信息系統的技術基礎目錄CONTENTS信息技術1人機交互技術2軟件開發技術311、信息技術1.1計算機技術1.2計算機網絡技術1.3數據庫技術1.4信息安全技術1、信息技術信息技術是管理信息系統的基礎，只有把信息技術與管理結合起來，才能夠更好的實現信息的價值。信息技術代表著當今先進生產力的發展方向信息技術包含計算機技術、計算機網絡技術、數據庫技術、信息安全技術1.1計算機技術計算機系統技術：計算機作為一個完整系統運行所用的技術。通信技術：信息從一個地點傳送到另一個地點所采取的方法和措施。（國家與社會的神經系統）傳感系統：信息系統的“感覺器官”多媒體技術：指以數字化為基礎,能夠對多種媒體信息進行采集、加工處理、存儲、和傳遞,并能使各種媒體信息之間能建立起有機的邏輯聯系,集成為一個具有良好交互性的系統技術。多媒體技術，集文字、文本、圖形圖像、視頻、語音等多種媒體信息于一體。1.2計算機網絡技術概念：采取一定的通信協議、將分布在不同地點的多個獨立計算機系統，通過互聯信道連接在一起，從來實現數據與服務共享的現代技術，是現代計算機技術與通信技術相結合的產物。計算機網絡定義

資源共享觀點將計算機網絡定義為“以能夠共享資源的方式互聯起來的相互獨立的計算機系統的集合”。（1）從網絡結點分布來看，可分為局域網（LocalAreaNetwork，LAN）城域網（MetropolitanAreaNetwork，MAN）廣域網（WideAreaNetwork，WAN）（2）網絡拓撲結構可以分為：星型網、樹型網、環形網、總線網（3）根據網絡的傳輸介質，可以將網絡分為有線網和無線網。有線網根據線路的不同分為同軸電纜網、雙絞線網和光纖網，電腦與路由器等網絡設備連接，使用直通線纜就是水晶頭兩端都同時采用T568A標準或者T568B的接法請插入圖片（見教程）Internet起源發展X因特網是Internet的中文譯名，它的前身是美國國防部高級研究計劃局（ARPA）主持研制的ARPAnet。

20世紀50年代末，正處于冷戰時期。當時美國軍方為了自己的計算機網絡在受到襲擊時，即使部分網絡被摧毀，其余部分仍能保持通信聯系，便由美國國防部的高級研究計劃局（ARPA）建設了一個軍用網，叫做“阿帕網（ARPAnet）。阿帕網于1969年正式啟用，當時僅連接了4臺計算機，供科學家們進行計算機聯網實驗用。這就是因特網的前身。

到70年代，ARPAnet已經有了好幾十個計算機網絡，但是每個網絡只能在網絡內部的計算機之間互聯通信，不同計算機網絡之間仍然不能互通。為此，ARPA又設立了新的研究項目，支持學術界和工業界進行有關的研究。研究的主要內容就是想用一種新的方法將不同的計算機局域網互聯，形成“互聯網”。研究人員稱之為“internetwork”，簡稱“Internet”。Internet現狀因特網是一個建立在網絡互聯基礎上的、開放的全球性網絡。所有采用TCP/IP協議的計算機都可加入Internet,實現信息共享和相互通信。1、Internet的結構特點

Internet采用了目前最流行的客戶機／服務器工作模式，凡是使用TCP/IP協議，并能與Internet的任意主機進行通信的計算機，無論是何種類型、采用何種操作系統，均可看成是Internet的一部分。2．文件傳輸（FTP）：4．電子公告牌（BBS）：3．遠程登錄（Telnet）Internet提供的服務

1．電子郵件（E－mail）：5．新聞組（NewsGroup）6．WWW服務Internet的關鍵技術-TCP/IP技術

Internet上的每一臺計算機都會分配一個唯一的地址，即IP地址，它類似上網的全球通用戶都有一個唯一的電話號碼一樣。IP地址是一個4字節(共32bit)的數字，被分為4段，每段8位，段與段之間用句點分隔。為了便于表達和識別，IP地址是以十進制形式表示的如，每段所能表示的十進制數最大不超過255。IP地址由兩部分組成，即網絡號(NetgworkID)和主機號(HostID)。網絡號標識的是Internet上的一個子網，而主機號標識的是子網中的某臺主機。主機號碼A類位010網絡號碼10網絡號碼110網絡號碼7831位01151631位012232431主機號碼主機號碼B類C類7878A類地址的范圍是：1.0.0.1——126.255.255.254B類地址的范圍是：128.0.0.1---191.255.255.254C類地址的范圍是：192.0.0.1---223.255.255.254子網掩碼的應用子網掩碼又叫網絡掩碼、地址掩碼。子網掩碼只有一個作用就是輔助TCP/IP協議將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分，不能單獨存在，必須結合IP地址一起使用。

子網掩碼和IP地址一樣有32bit，確定子網掩碼的方法是其與IP地址中標識網絡號的所有對應位都用"1"，而與主機號對應的位都是"0"。如分為2個子網的C類IP地址用22位來標識網絡號，則其子網掩碼為:11111111111111111111111110000000即28。默認網關默認網關的意思是一臺主機如果找不到可用的網關，就把數據包發給默認指定的網關，由這個網關來處理數據包。因為通常來說,一個稍微復雜點兒的網絡不可能只有一個子網,而是由多個不同子網組成的.經過不同子網間的網絡通訊必須要經過網關.網關的作用就是起到信息轉發作用。比如有網絡A和網絡B，網絡A的IP地址范圍為“~192.168.1.254”，子網掩碼為255.255.255.*;網絡B的IP地址范圍為“~54”，子網掩碼為255.255.255.*。在沒有路由器的情況下，兩個網絡之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網絡連接在同一臺交換機(或集線器)上，TCP/IP協議也會判定兩個網絡中的主機處在不同的網絡里。而要實現這兩個網絡之間的通信，則必須通過網關。如果網絡A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網絡中，就把數據包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網絡B的網關，網絡B的網關再轉發給網絡B的某個主機。默認網關作用過程域名如果人們只能用數字型的IP地址來進行網絡和主機標識，顯然是存在難以記憶的問題，為了解決這一問題，Internet的研究人員研制出一種字符型標識方法，即為每一個接入Internet的主機起一個字符型的名字稱為域名，用它來作為主機的標識，如用代替03，這樣方便記憶。DNS服務器在互聯網的作用是：把域名轉換成為網絡可以識別的ip地址。多級域名規則：

主機名.三級域名.二級域名.頂級域名

ac---科研機構com---Commercialorganizations，工、商、金融等企業edu---Educationalinstitutions教育機構gov---Governmentalentities政府部門mil---Military，軍事機構arpa---ComefromARPANet，由ARPANET(美國國防部高級研究計劃局建立的計算機網）沿留的名稱，被用于互聯網內部功能net---Networkoperationsandservicecenters，互聯網絡、接入網絡的信息中心（NIC)和運行中心（NOC)org---Otherorganizations，各種非盈利性的組織biz---webbusinessguide網絡商務向導，適用于商業公司（注：biz是business的習慣縮用）info---infomation，提供信息服務的企業vip

---VeryImportantPerson，提供給個人專用頂級域名pro---professional，適用于醫生、律師、會計師等專業人員的通用頂級域名name---name，適用于個人注冊的通用頂級域名coop---cooperation，適用于商業合作社的專用頂級域名aero---aero，適用于航空運輸業的專用頂級域名museum---museum，適用于博物館的專用頂級域名top

---中高端企業以及個人mobi---適用于手機網絡的域名asia---適用于亞洲地區的域名tel---適用于電話方面的域名int---Internationalorganizations，國際組織1.3數據庫技術數據庫是以一定的組織方式存儲在一起的相關數據的集合，它能以最佳的方式，最少的數據冗余為多種應用服務，程序與數據有較高的獨立性。數據庫系統的產生：數據處理/數據管理直接推動了大數據（BigData）技術的發展數據管理數據管理的組成:數據描述和數據模型現實世界信息世界計算機世界⑴現實世界(RealityField)：指人們頭腦之外的客觀世界，它包含客觀事物及其相互聯系。⑵信息世界(Info.Field)：或稱觀念世界，是客觀世界在人們頭腦中的反映，客觀事物在觀念世界中稱為實體(Entity)。⑶數據世界(DataField)：指信息世界中信息的數據化。在客觀世界中的事物及其聯系，在數據世界中用數據模型描述。

數據模型是對客觀事物及其聯系的數據化描述。目前，在實際數據庫系統中支持的數據模型主要有三種:

其中關系模型是三種數據模型中最重要的模型。20世紀80年代以來，計算機系統商推出的數據庫管理系統幾乎全部是支持關系模型的。數據模型數據(信息)模型最常用表示方法是實體—聯系方法，即E-R方法(Entity-Relation)。序號概念定義E—R圖素1實體(entity)觀念世界中被描述的客觀事物或事物之間的聯系2屬性(property)實體具有的某種特征。實體分為個體和總體，總體是個體組成的集合。3聯系(relation)實體之間或實體內部屬性之間的關系。A．一對一，用1：1表示；B．一對多，用1：N表示；C．多對多，用M：N表示地點面積倉庫號倉庫存放產品貨號品名數量價格1N產品與倉庫兩個實體的E-R圖為：

倉庫（倉庫號，地點，面積）產品（貨號，品名，價格，倉庫號，數量）

學生課程兩個實體之間的E-R圖為:學號姓名性別助學金學生學習課程課程名課程號成績學時數MN學生（學號，姓名，性別，助學金）課程（課程號，課程名，學時數）學習情況（學號，課程號，成績）

范式條件第一范式（1NF）元組中每一個分量都必須是不可分割的數據項第二范式（2NF）不僅滿足第一范式，而且所有非主屬性完全依賴于其主碼第三范式（3NF）不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主屬性都不傳遞于任何主關鍵字范式表示的是關系模式的規范化程序，也即滿足某種約束條件的關系模式，根據滿足的約束條件的不同來確定范式。關系模型3范式1NF下表不符合第一范式的關系由非1NF規范化為1NF教師代碼姓名職稱系電話研究課題研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務教師代碼姓名職稱系電話研究課題號研究課題名1101王一麗教授管理系3324500管理信息1102劉明副教授管理系3324800金融工程1254李愛軍講師投資系3341630電子商務1NF轉化為2NF

上表中關系滿足1NF，但不滿足2NF。這種關系會引發下列問題：數據冗余、插入異常、刪除異常。解決的方法是將一個非2NF的關系模式分解為多個2NF的關系模式。在本例中，可將關分解為如下三個關系：教師：教師代碼、姓名、職稱、教師所在系、電話；課題：研究課題號、研究課題名；教師與課題關系：教師代碼、研究課題號。

由2NF規范化為3NF:上表符合第二范式，但是不符合第三范式這樣的關系同樣存在著高度冗余和更新異常問題。消除傳遞依賴關系的辦法是將關系分解為如下幾個3NF關系：教師：教師代碼、姓名、職稱、系代碼、電話；教師所在系：系代碼、系名稱、系主任、系地址。課題：研究課題號、研究課題名；

教師與課題關系：教師代碼、研究課題號；教師與系關系：教師代碼、系代碼3NF消除了插入異常、刪除異常、數據冗余及修改復雜等問題，已經是比較規范的關系。教師代碼姓名職稱系電話數據庫系統的構成計算機系統數據庫數據庫管理系統(DBMS)核心部分

人員系統分析員與數據庫設計人員系統程序員用戶數據庫管理員1.4信息安全技術信息安全技術是一門由密碼應用技術、信息安全技術、數據災難與數據恢復技術、操作系統維護技術、局域網組網與維護技術、數據庫應用技術等組成的計算機綜合應用學科。信息安全本身包括的范圍很大，大到國家軍事政治等機密安全，小范圍的當然還包括如防范商業企業機密泄露，防范青少年對不良信息的瀏覽，個人信息的泄露等。網絡環境下的信息安全體系是保證信息安全的關鍵，包括計算機安全操作系統、各種安全協議、安全機制（數字簽名，信息認證，數據加密等），直至安全系統，其中任何一個安全漏洞便可以威脅全局安全。信息安全的內容系統運行的安全訪問權限和系統信息資源保護信息內容的安全作業與交易的安全人員與規章制度安全安全體系整體的防范和應急反應功能信息安全技術種類加密技術防火墻技術身份驗證技術反病毒技術安全檢查技術安全審計與監控技術系統備份技術22、人機交互技術2.1人機交互2.2人機界面2.1人機交互含義：人機交互技術(Human-ComputerInteractionTechniques)是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機對話的技術。人機交互技術包括機器通過輸出或顯示設備給人提供大量有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息，回答問題及提示請示等。人機交互技術是計算機用戶界面設計中的重要內容之一。發展趨勢以虛擬現實為代表的計算機系統的擬人化以手持計算機、智能手機為代表的計算機的微型化、隨身化、嵌入化網絡瀏覽器（HTML和HTTP）是網絡用戶人機交互的主要方式常見的人機交互方式問答式交互（Yes/No簡單提示）菜單選擇（功能菜單）填表技術（注冊信息界面）直接操縱（win7系統圖形界面）語言交互（Applesiri或華為小管家）圖像交互（人臉識別）行為交互(虛擬現實)2.2人機界面是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。

01輸入

02輸出接口區分鍵盤敲擊與鼠標移動符合、圖形、聲音人機界面設計矛盾：計算機按照機器的特性去行為，人按照自己的方式思維和行動。原則：用戶為中心的基本原則順序原則功能原則一致性原則頻率原則重要性原則面向對象原則3軟件開發技術3.3統一建模語言3.1軟件及軟件工程軟件開發新技術3.1軟件及軟件工程軟件是信息的載體，提供了對信息的處理能力國標中對軟件的定義為:與計算機系統操作有關的計算機程序、規程、規則，以及可能有的文件、文檔及數據。軟件是包括計算機程序（Program）、支持程序運行的數據（Data）及其相關文檔（Document）資料的完整集合。軟件危機

軟件危機是指落后的軟件生產方式無法滿足迅速增長的計算機軟件需求，從而導致軟件開發與維護過程中出現一系列嚴重問題的現象。1968年，北大西洋公約組織(NATO)在聯邦德國的國際學術會議創造軟件危機(Softwarecrisis)一詞。而1960年代中期開始爆發眾所周知的軟件危機，為了解決問題，在1968、1969年連續召開兩次著名的NATO會議，并同時提出軟件工程的概念。軟件工程

概括的說，軟件工程是指導計算機軟件開發和維護的一門工程學科。軟件工程三要素：方法：（面向對象方法）完成軟件開發的各項任務的技術方法，為軟件開發提供“如何做”的技術工具：（EA）為運用方法而提供的自動的或半自動的軟件工程的支撐環境過程：為了獲得高質量的軟件所需要完成的一系列任務的框架，它規定了完成各項任務的工作步驟，如何將軟件工程方法與軟件工具

相結合，合理、及時地進行軟件開發軟件工程基本原理1、用分階段的生命周期計劃嚴格管理開發過程2、堅持進行階段評審3、實行嚴格的產品控制4、采用現代程序設計技術5、結果應能清楚地審查6、合理的安排軟件開發小組的人員7、必須不斷靈活的改進軟件工程實踐軟件復用指在軟件開發活動中，利用已有的、可復用的軟件成分來構造和生成新的軟件。該成分可能是已有的軟件成分，也可能是為復用而專門設計開發的可復用的軟件成分。軟件復用關鍵技術：

軟件組件技術軟件構架領域工程軟件再工程開發系統技術軟件過程CASE技術非技術性因素3.2統一建模語言統一建模語言：UnifiedModelLanguage(UML)又稱標準建模語言統一建模語言（UnifiedModelLanguage，UML）是一種用于對軟件系統進行可視化、詳述、構造和文檔化的建模語言，主要適用于分析與設計階段的系統建模。521．UML的定義

UML的定義包括UML語義和UML表示法兩個部分。UML語義描述基于UML的精確元模型定義；UML表示法定義UML符號的表示法，為開發者或開發工具使用這些圖形符號和文本語法提供了統一標準。UML的概念模型包括3個要素，即UML的基本構造塊、支配這些構造塊如何放在一起的規則和一些運用于整個UML的公共機制。532．UML的構造塊UML包含3種構造塊，即對象、關系和圖。對象是對模型中首要成分的抽象，關系把對象結合在一起，圖聚集了相關的對象。543．UML規則UML中語義規則有命名、范圍、可見性、完整性和執行。命名為事物、關系和圖起名字；范圍使名字具有特定含義的語境；可見性規則如何讓其他成分看見和使用這些名字；完整性規則規定事物如何正確、一致地相互聯系；執行表達運行或模擬動態模型的含義是什么。554．UML建模過程

實例：圖書信息管理系統是使用計算機實現圖書大量信息處理的電子檔案管理系統，主要滿足借書者、圖書管理員和系統管理員3方面的需求。對借書者來說主要是查詢個人信息、查詢圖書信息、預定當前正在被別人借閱的圖書、借閱圖書和返還圖書等；圖書管理員是系統的主要使用者，負責借書處理和還書處理，當讀者預定的圖書借出給定預定者后取消圖書預定；系統管理員主要負責系統的維護工作，涉及到讀者信息管理，圖書信息管理，系統狀態維護等。系統的功能分析如圖一、用例模型的建立建立用例模型首先要確定角色(Actors)，Actors表示提供或接收系統信息的人或系統，他們是與系統有交互作用的人或事務，代表一個系統的使用者或外部通信的目標。用例是系統中的一個功能單元，可以被描述為參與系統之間的一次交互作用。用例模型的用途是列出系統中的用例和參與者，并且顯示哪個是用例的執行。二、靜態模型的建立UML建模分析與設計中靜態模型是依據系統結構從靜態觀點描述系統的視圖，它定義系統中的對象和類及類之間的關系和類的內部結構，即類的屬性和操作。

分析用例模型和系統功能需求，在圖書管理系統中的類主要有Item(條目)、Title(標題)、Loan(借出)、Reservation(預定)、Borrower(借書者信息)等。三、建立動態模型系統的靜態模型建立以后，開始進行系統的動態建模。動態模型是描述系統的功能是如何完成的，用順序圖、活動圖和協作圖等從不同的角度來描述對象和對象之間的交互。順序圖將交互關系表示為一個二維圖。縱向是時間軸，橫向代表協作中獨立對象的類元角色。類元角色用生命線表示。當對象存在時