目錄contents第1章

信息系統(tǒng)集成技術(shù)概述第2章

網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)第3章

數(shù)據(jù)集成技術(shù)第4章

設(shè)備集成技術(shù)第5章

應(yīng)用集成技術(shù)第6章

平臺(tái)集成技術(shù)第7章

典型技術(shù)應(yīng)用實(shí)例全套可編輯PPT課件

第1章

信息系統(tǒng)集成技術(shù)概述1.1信息系統(tǒng)的相關(guān)概念1.2信息系統(tǒng)集成的相關(guān)概念1.3信息系統(tǒng)集成技術(shù)的分類

1.1信息系統(tǒng)的相關(guān)概念

1.1.1信息系統(tǒng)的定義信息系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)的軟硬件與分析、計(jì)劃、控制和決策用的模型/數(shù)據(jù)庫(kù)，為業(yè)務(wù)作業(yè)、管理與決策提供信息支撐的專門(mén)系統(tǒng)，其覆蓋應(yīng)用領(lǐng)域廣、種類繁多，常見(jiàn)的信息系統(tǒng)有管理信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、指揮信息系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、辦公信息系統(tǒng)、科研協(xié)作系統(tǒng)、情報(bào)檢索系統(tǒng)等。

1.1.2信息系統(tǒng)的功能

信息系統(tǒng)的主要功能如下：

(1)信息采集。信息采集是將分布在各信息源的信息收集起來(lái)，記錄其數(shù)據(jù)，并按照信息系統(tǒng)需要的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，集中轉(zhuǎn)化成信息系統(tǒng)中可以互相交換和處理的形式。信息采集的方式包括人工錄入數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)、傳感器自動(dòng)收集等。

(2)信息處理。信息處理是對(duì)進(jìn)入信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。信息處理的方法包括排序、分類、歸并、查詢、統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)、模擬以及各種數(shù)學(xué)運(yùn)算。采用專用的數(shù)據(jù)處理工具還可以進(jìn)行基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的聯(lián)機(jī)分析處理與數(shù)據(jù)挖掘。

(3)信息存儲(chǔ)。信息存儲(chǔ)是存儲(chǔ)各種信息資料和數(shù)據(jù)。信息存儲(chǔ)包括物理存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的邏輯組織兩個(gè)方面。物理存儲(chǔ)是指將信息存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上；邏輯組織是指按信息的邏輯內(nèi)在聯(lián)系和使用方式把大批的信息組織成合理的結(jié)構(gòu)。

(4)信息傳輸。信息傳輸是將采集到的數(shù)據(jù)傳送到處理中心，再將經(jīng)加工處理后的信息傳送給使用者。信息傳輸?shù)姆绞椒殖蔁o(wú)線傳輸和有線傳輸兩大類。

(5)信息管理。信息管理是對(duì)信息資源和信息活動(dòng)的管理。信息管理負(fù)責(zé)對(duì)信息采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)進(jìn)行控制，管理內(nèi)容包括數(shù)據(jù)的種類、名稱、代碼、存儲(chǔ)介質(zhì)、邏輯組織方式、傳輸方式與保存時(shí)間等。

1.1.3信息系統(tǒng)的主要類型

(1)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)。業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)(TransactionProcessingSystem，TPS)主要用于支持組織運(yùn)行層面的重復(fù)且變化不大的各種過(guò)程處理與事務(wù)處理。

(2)管理信息系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem，MIS)是提供業(yè)務(wù)管理所需的信息以支持業(yè)務(wù)活動(dòng)和決策的系統(tǒng)。

(3)決策支持系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem，DSS)是指通過(guò)數(shù)據(jù)模型和知識(shí)，以人機(jī)交互方式幫助決策者形成半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化決策的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

1.1.4信息系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指各部件的構(gòu)成框架，對(duì)部件的不同理解構(gòu)成了不同的結(jié)構(gòu)方式。

(1)概念結(jié)構(gòu)。從概念上看，信息系統(tǒng)由四大部件組成，即信息源、信息處理器、信息用戶和信息管理者。

(2)功能結(jié)構(gòu)。從使用的角度看，信息系統(tǒng)總是具有一個(gè)目標(biāo)和多種功能，各種功能之間又有各種信息聯(lián)系，構(gòu)成一個(gè)有機(jī)結(jié)合的整體，形成一個(gè)功能結(jié)構(gòu)。

(3)軟件結(jié)構(gòu)。信息系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)是由支持信息系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)或軟件模塊所組成的結(jié)構(gòu)。

(4)硬件結(jié)構(gòu)。信息系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)指系統(tǒng)硬件的組成及其連接方式。

1.1.5信息系統(tǒng)的運(yùn)行模式

1.客戶端/服務(wù)器模式

客戶端/服務(wù)器(Client/Server,C/S)模式是將數(shù)據(jù)存取和應(yīng)用程序分離，由客戶端執(zhí)行應(yīng)用程序，服務(wù)器執(zhí)行數(shù)據(jù)操作。在這種模式下，客戶端負(fù)責(zé)處理本地業(yè)務(wù)邏輯，并向服務(wù)器發(fā)送公共業(yè)務(wù)處理需求請(qǐng)求；服務(wù)器負(fù)責(zé)處理公共業(yè)務(wù)邏輯，并管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

2.瀏覽器/服務(wù)器模式

瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server,B/S)模式是基于Web瀏覽器，采用TCP/IP、HTTP為傳輸協(xié)議，用戶界面同企業(yè)邏輯分離的運(yùn)行模式。在B/S模式下，用戶使用基于Web瀏覽器的程序向服務(wù)器程序發(fā)送業(yè)務(wù)邏輯請(qǐng)求，由中間件接收用戶請(qǐng)求，完成業(yè)務(wù)邏輯處理，并將結(jié)果反饋給數(shù)據(jù)服務(wù)器，其中由數(shù)據(jù)服務(wù)器完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)與維護(hù)操作。

3.富網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式

富網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用(RichInternetApplication,RIA)模式是Web應(yīng)用程序的特殊種類，該模式介于C/S與B/S之間，改進(jìn)了B/S架構(gòu)的用戶交互模式，使數(shù)據(jù)可以緩存到客戶端程序，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)比基于HTML的響應(yīng)速度更快且數(shù)據(jù)往返服務(wù)器次數(shù)更少的用戶界面。同時(shí)，通過(guò)豐富化的用戶界面支持，用戶界面、后端服務(wù)與數(shù)據(jù)處理等分離得更加干凈。

4.混合架構(gòu)模式

混合架構(gòu)模式具有更強(qiáng)的用戶支撐性與擴(kuò)展性，對(duì)于規(guī)模較大、復(fù)雜度較高、應(yīng)用場(chǎng)景多樣的信息系統(tǒng)較為合適，但其開(kāi)發(fā)方案與體系設(shè)計(jì)往往較為復(fù)雜，前后端開(kāi)發(fā)要求較高，尤其是后端開(kāi)發(fā)與運(yùn)維的成本較高。

5.對(duì)等計(jì)算模式

傳統(tǒng)的C/S和B/S模式中，大量客戶端的資源經(jīng)常處于閑置狀態(tài)，造成浪費(fèi)，服務(wù)器也很容易成為系統(tǒng)可擴(kuò)展性和性能的瓶頸，由此產(chǎn)生了對(duì)等(PeertoPeer，P2P)計(jì)算模式。在P2P計(jì)算模式中，客戶端與服務(wù)器不再區(qū)分地位，可以最大限度地應(yīng)用客戶端算力資源，服務(wù)器僅充當(dāng)日志記錄與管理維護(hù)角色?？蛻舳伺c服務(wù)器無(wú)須通過(guò)專門(mén)服務(wù)器就可直接通信來(lái)共享資源。P2P計(jì)算模式當(dāng)前被廣泛用于廣域分布式計(jì)算、文件共享、協(xié)同工作、分布式存儲(chǔ)、應(yīng)用層組播、即時(shí)通信等應(yīng)用領(lǐng)域。

6.云計(jì)算模式

云計(jì)算指通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(多指因特網(wǎng))形成的計(jì)算能力極強(qiáng)的系統(tǒng)，可存儲(chǔ)、集合相關(guān)資源并可按需配置，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)。云計(jì)算模式經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已經(jīng)不僅僅是一種分布式計(jì)算，而是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、負(fù)載均衡、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、熱備份冗雜和虛擬化等計(jì)算機(jī)技術(shù)混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。云計(jì)算是與信息技術(shù)、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的一種服務(wù)，它把許多計(jì)算資源集合起來(lái)，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，只需要很少的人參與，就可快速提供硬件資源，這種計(jì)算資源共享池叫作“云”。

1.2信息系統(tǒng)集成的相關(guān)概念

1.2.1信息系統(tǒng)集成的需求分析一個(gè)企業(yè)或組織的IT部門(mén)經(jīng)常會(huì)遇到服務(wù)器、客戶終端、配套設(shè)備如何選擇，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、組網(wǎng)方式如何設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、管理軟件如何開(kāi)發(fā)等問(wèn)題，雖然每個(gè)問(wèn)題都有多種選擇，但是如何排列組合使其發(fā)揮最大效用都是需要認(rèn)真斟酌的，任何一種錯(cuò)誤的選擇都將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的失敗。因此，需要一整套概念與方法，由此產(chǎn)生了信息系統(tǒng)集成的概念，如圖1-1所示。圖1-1信息系統(tǒng)集成的層次結(jié)構(gòu)163

從信息化建設(shè)的發(fā)展歷程來(lái)看，其大致經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：

(1)信息技術(shù)的局部應(yīng)用階段(單元技術(shù)應(yīng)用階段)。

(2)內(nèi)部跨部門(mén)信息整合階段(信息集成階段)。

(3)與外部的信息整合和信息互動(dòng)階段(跨企業(yè)/行業(yè)信息集成階段)。該階段主要開(kāi)展跨企業(yè)/行業(yè)間的數(shù)據(jù)共享、信息交互與業(yè)務(wù)服務(wù)，形成統(tǒng)一的控制管理與定制化服務(wù)規(guī)劃。

1.2.2信息系統(tǒng)集成的定義

信息系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用涉及軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備、計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)等各個(gè)計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域。將這些相關(guān)領(lǐng)域中的開(kāi)發(fā)模式、理論方法與項(xiàng)目實(shí)踐融合到一起，使系統(tǒng)各部分之間能彼此有機(jī)地、協(xié)調(diào)地工作，以發(fā)揮整體效益，達(dá)到整體優(yōu)化的目的，從而形成一整套系統(tǒng)開(kāi)發(fā)概念與方法，稱為信息系統(tǒng)集成。

1.2.3信息系統(tǒng)集成的目標(biāo)

信息系統(tǒng)集成覆蓋信息化建設(shè)的諸多方面，其最終目標(biāo)是提供信息化服務(wù)決策支持，具體目標(biāo)是建立良好通暢的系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境、信息操控能力、功能交互調(diào)用、共享服務(wù)支持與高效的組織、管理、控制機(jī)制。具體目標(biāo)如下：

(1)暢通的系統(tǒng)內(nèi)外環(huán)境。

(2)暢通的系統(tǒng)內(nèi)信息操控。

(3)建立暢通的功能交互。

(4)建立暢通的服務(wù)支持。

(5)高效的管理、組織、控制。

1.2.4信息系統(tǒng)集成的原則

信息系統(tǒng)集成的主要原則如下：

(1)開(kāi)放性。

(2)結(jié)構(gòu)化。

(3)先進(jìn)性。

(4)主流化。

1.2.5信息系統(tǒng)集成的關(guān)鍵問(wèn)題

信息系統(tǒng)集成的難點(diǎn)在于系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)與優(yōu)化。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)建設(shè)完成以后，可能出現(xiàn)雖然單個(gè)功能模塊滿足指標(biāo)要求，但是整體效率低下、響應(yīng)速度慢等問(wèn)題。其主要原因是在系統(tǒng)集成過(guò)程中，需要注意產(chǎn)品、設(shè)備、技術(shù)、功能的集成或局部系統(tǒng)調(diào)整等問(wèn)題，如果系統(tǒng)規(guī)模較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，就很難面面俱到。

1.2.6信息系統(tǒng)集成的發(fā)展趨勢(shì)

(1)系統(tǒng)概念邊界的變化。

(2)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法的變化。

(3)系統(tǒng)運(yùn)維管理的變化。

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息系統(tǒng)集成的內(nèi)容也有了明顯的拓展，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)信息終端與接入方式的改變。

(2)虛擬與現(xiàn)實(shí)的統(tǒng)一化。

(3)系統(tǒng)應(yīng)用方向的轉(zhuǎn)變。

1.3信息系統(tǒng)集成技術(shù)的分類

信息系統(tǒng)集成技術(shù)可分為以下五個(gè)層次：

(1)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)集成主要指提供信息系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，支持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)以及系統(tǒng)軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)。

(2)數(shù)據(jù)集成技術(shù)。數(shù)據(jù)集成是將分布在信息系統(tǒng)環(huán)境中的自治和異構(gòu)數(shù)據(jù)源中的信息有效地集成，實(shí)現(xiàn)各信息子系統(tǒng)間的信息共享。

(3)設(shè)備集成技術(shù)。設(shè)備集成是指將計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)硬件等設(shè)備進(jìn)行綜合運(yùn)用，從而使不同設(shè)備間能夠協(xié)調(diào)一致工作，系統(tǒng)整體性能達(dá)到良好的滿意度。

(4)應(yīng)用集成技術(shù)。應(yīng)用集成是指在集成系統(tǒng)的整體功能目標(biāo)的統(tǒng)一框架下，基于各種不同平臺(tái)、用不同方案建立的應(yīng)用軟件和系統(tǒng)，按特定的開(kāi)放協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范集合在一起，從而成為一體化的多功能系統(tǒng)。

(5)平臺(tái)集成技術(shù)。平臺(tái)集成是指將網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、操作系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)、開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)等軟硬件平臺(tái)進(jìn)行綜合集成，使其平臺(tái)系統(tǒng)可以滿足綜合使用、統(tǒng)一運(yùn)維要求。平臺(tái)集成的主要工作包括云環(huán)境集成設(shè)計(jì)、跨操作系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)等。第2章

網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)2.1網(wǎng)絡(luò)集成概述2.2邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)2.3物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)2.4網(wǎng)絡(luò)集成管理2.5網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試

2.1網(wǎng)絡(luò)集成概述

2.1.1需求分析網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)是信息系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)將分布于獨(dú)立計(jì)算機(jī)中的信息數(shù)據(jù)共享交換，需要構(gòu)建局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相互連通，考慮到數(shù)據(jù)的保密性與訪問(wèn)的時(shí)效性，需要構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，因此構(gòu)建健壯、穩(wěn)定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)中至關(guān)重要的一環(huán)。

2.1.2相關(guān)概念

1.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的定義

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成是根據(jù)用戶需求，規(guī)劃、設(shè)計(jì)與實(shí)施網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過(guò)選擇合適的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)設(shè)備，將服務(wù)器系統(tǒng)、終端設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)等集成在一起，并按低耗、高效、高可靠性的系統(tǒng)組織原則完成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟硬件配置及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝、開(kāi)發(fā)、實(shí)施的全過(guò)程。

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

(1)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成要以滿足用戶的需求為根本出發(fā)點(diǎn)。

(2)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成不是選擇最好的產(chǎn)品的簡(jiǎn)單行為，而是要選擇最適合用戶的需求和投資規(guī)模的產(chǎn)品和技術(shù)。

(3)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成不是簡(jiǎn)單的設(shè)備供貨，它更多體現(xiàn)的是設(shè)計(jì)、調(diào)試與開(kāi)發(fā)，其本質(zhì)是一種技術(shù)行為。

(4)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成包含技術(shù)、管理和實(shí)施等方面，是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程。

(5)性價(jià)比是評(píng)價(jià)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成項(xiàng)目設(shè)計(jì)是否合理和實(shí)施成功的重要參考因素。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類型

(1)局域網(wǎng)。局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)是指在小范圍地域內(nèi)進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通常是在同一建筑物、學(xué)?；蚱髽I(yè)內(nèi)部建立的網(wǎng)絡(luò)。

(2)城域網(wǎng)。城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)是介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍通常在一個(gè)城市范圍內(nèi)。城域網(wǎng)的特點(diǎn)是傳輸速度快、帶寬較大、數(shù)據(jù)傳輸距離較長(zhǎng)，適合用于城市內(nèi)部的公共服務(wù)、核心企業(yè)、教育醫(yī)療等領(lǐng)域。

(3)廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)是指在較大地域范圍內(nèi)進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可覆蓋一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家甚至全球。

3.?OSI七層協(xié)議

(1)物理層。其主要完成網(wǎng)絡(luò)的物理連接和電信號(hào)的傳輸，包括物理聯(lián)網(wǎng)媒介，如電纜連線連接器。具體接口標(biāo)準(zhǔn)有RS232、V35、RJ-45、FDDI。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層。其主要作用是將從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸?，并在物理層提供的傳輸介質(zhì)上可靠地傳輸。常見(jiàn)的協(xié)議有有線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3、高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制HDLC、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP、串行線路網(wǎng)際協(xié)議SLIP。

(3)網(wǎng)絡(luò)層。其主要是數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。典型的協(xié)議是網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議IP、互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議(InternetControlMessageProtocol，ICMP)。

(4)傳輸層。其主要是提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)在源和目標(biāo)應(yīng)用程序之間的可靠傳輸。常見(jiàn)的協(xié)議有傳輸控制協(xié)議TCP、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UserDatagramProtocol，UDP)、序列分組交換協(xié)議(SequencedPacketExchange，SPX)。

(5)會(huì)話層。其主要是在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點(diǎn)之間建立和維持通信，以及提供交互會(huì)話的管理功能。常見(jiàn)的協(xié)議有遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用協(xié)議(RemoteProcedureCallProtocol，RPC)、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)(NetworkFileSystem，NFS)。

(6)表示層。其主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的格式化和轉(zhuǎn)換，以確保不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)能夠正確解釋和使用。常見(jiàn)的協(xié)議有圖像文件格式標(biāo)準(zhǔn)JPEG、美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼ASCII、圖形交換格式標(biāo)準(zhǔn)GIF、安全套接層/安全傳輸層協(xié)議SSL/TLS、視頻音頻數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)MPEG。

(7)應(yīng)用層。其主要提供了用戶與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之間的接口。常見(jiàn)的協(xié)議有超文本傳輸協(xié)議HTTP、遠(yuǎn)程終端協(xié)議Telnet、文件傳輸協(xié)議(FileTransferProtocol，F(xiàn)TP)、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議(SimpleMailTransferProtocol，SMTP)。

4.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)層次，存在不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如圖2-1所示。圖2-1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)示意圖

常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)、TCP/IP協(xié)議等，具體內(nèi)容如下：

1)?IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)是LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定的一系列局域網(wǎng)和城域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如802.1(802協(xié)議概論)、802.2(邏輯鏈路控制層LLC協(xié)議)、802.3(以太網(wǎng)的CSMA/CD載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)協(xié)議)、802.4(令牌總線TokenBus協(xié)議)、802.5(令牌環(huán)TokenRing協(xié)議)、802.6(城域網(wǎng)MAN協(xié)議)、802.7(FDDI寬帶技術(shù)協(xié)議)、802.8(光纖技術(shù)協(xié)議)、802.9(局域網(wǎng)上的語(yǔ)音/數(shù)據(jù)集成規(guī)范)、802.10(局域網(wǎng)安全操作標(biāo)準(zhǔn))、802.11(無(wú)線局域網(wǎng)WLAN標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議)。

2)?TCP/IP模型

TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)協(xié)議包含了一系列構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。利用TCP/IP協(xié)議可以方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。TCP/IP模型分為五層，如圖2-2所示。圖2-2TCP/IP模型示意圖

2.1.3主要技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成過(guò)程包含邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)集成管理、網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試等階段，涉及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸互聯(lián)、可靠性、安全性與管理測(cè)試等多方面內(nèi)容，具體技術(shù)內(nèi)容見(jiàn)表2-1。

2.2邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

2.2.1性能需求分析性能需求分析是指根據(jù)用戶調(diào)研結(jié)果，結(jié)合用戶的地理分布情況、應(yīng)用類型與業(yè)務(wù)密集度，分析所建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)負(fù)載、信息包流量、信息流特征等元素，從而得出網(wǎng)絡(luò)帶寬、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容。

具體網(wǎng)絡(luò)性能需求分析內(nèi)容如下所述。

(1)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)負(fù)載分析。

(2)信息包流量及流向分析。

(3)信息流特征分析。

(4)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析。

(5)網(wǎng)絡(luò)可靠性分析。

(6)網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計(jì)。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功能需求與性能要求，其網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)如表2-2所示。

2.2.2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

對(duì)于信息點(diǎn)少、用戶需求簡(jiǎn)單、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型單一的網(wǎng)絡(luò)，通常采用平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1)平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是沒(méi)有層次的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)信息點(diǎn)的工作地位相等，完成的是相同性質(zhì)的工作。在局域網(wǎng)中，平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)通常是將多個(gè)計(jì)算機(jī)/服務(wù)器與集線器/交換機(jī)相連。如圖2-3(a)所示，將服務(wù)器、工作站、客戶機(jī)(PC、筆記本)、路由器、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等硬件設(shè)備與交換機(jī)直連，構(gòu)成星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。由于多個(gè)硬件處于一個(gè)沖突域與廣播域，平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生通信延遲、吞吐量限制等問(wèn)題。在廣域網(wǎng)中，平面結(jié)構(gòu)由在各地的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成一個(gè)平面的回路結(jié)構(gòu)，如圖2-3(b)所示。如果節(jié)點(diǎn)較多，采用平面回路結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生路由環(huán)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)時(shí)延增大，出錯(cuò)率增加。圖2-3平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2)二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是將網(wǎng)絡(luò)通過(guò)交換機(jī)分割成兩層結(jié)構(gòu)，底層交換機(jī)帶寬較低，分別與若干個(gè)工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)連接，上層的交換機(jī)帶寬較高。在局域網(wǎng)中，二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由于將原來(lái)平面結(jié)構(gòu)的一個(gè)沖突域分割成多個(gè)沖突域，較好地解決了節(jié)點(diǎn)規(guī)模較大時(shí)帶來(lái)的通信時(shí)延問(wèn)題，以及服務(wù)器高帶寬的需求；在廣域網(wǎng)中，二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以減少回路結(jié)構(gòu)帶來(lái)的冗余流量，如圖2-4所示。圖2-4二層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、信息點(diǎn)數(shù)目多、用戶需求復(fù)雜時(shí)，就必須采用網(wǎng)絡(luò)分層設(shè)計(jì)模型。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般采用三層分級(jí)結(jié)構(gòu)，按照核心層、匯聚層、接入層進(jìn)行分組，如圖2-5所示。其中，核心層提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的傳輸通道，匯聚層提供基于策略的連接控制，接入層提供用戶接入網(wǎng)絡(luò)的通道。圖2-5復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖圖2-5復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

1)核心層

核心層是網(wǎng)絡(luò)高速交換的主干，通過(guò)高速轉(zhuǎn)發(fā)通信提供優(yōu)化的、可靠的傳輸結(jié)構(gòu)。核心層可以通過(guò)路由器接入或者直接通過(guò)交換機(jī)連接到服務(wù)商，用來(lái)提供Internet接入，與核心層連接的設(shè)備主要包括匯聚層設(shè)備和企業(yè)級(jí)服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)處理量大且與國(guó)家數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)直接相連，核心層對(duì)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)采用獨(dú)立的核心路由器或三層交換機(jī)，以充分利用集中交換的優(yōu)勢(shì)。

核心層負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)，從功能上又分為核心骨干網(wǎng)、服務(wù)器區(qū)與網(wǎng)絡(luò)出口區(qū)。

2)匯聚層

匯聚層負(fù)責(zé)核心層與接入層之間的連接，負(fù)責(zé)定義網(wǎng)絡(luò)的管理策略，提供流量控制和用戶管理功能。該層把核心層同網(wǎng)絡(luò)的其他部分區(qū)分開(kāi)，并對(duì)潛在的復(fù)雜數(shù)據(jù)包操作進(jìn)行處理。匯聚層是多臺(tái)接入層交換機(jī)的匯聚點(diǎn)，必須能夠處理來(lái)自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路，因此匯聚層的交換機(jī)需具備交換容量大、端口密度高、可靠性高等特點(diǎn)。

3)接入層

接入層是終端用戶接入網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)，主要功能是為最終用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)入口控制，并通過(guò)過(guò)濾和訪問(wèn)控制列表提供對(duì)用戶流量的進(jìn)一步控制。

2.2.3出口路由規(guī)劃

絕大部分網(wǎng)絡(luò)集成項(xiàng)目中，都會(huì)有訪問(wèn)Internet的需求，因此需要對(duì)路由協(xié)議(GatewayProtocol，GP)進(jìn)行考慮與設(shè)計(jì)。路由可分為靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由兩類。靜態(tài)路由是指所有路由器中的路由表必須手工配置，在所有路由中，靜態(tài)路由優(yōu)先級(jí)最高。動(dòng)態(tài)路由是路由器之間交換信息時(shí)自動(dòng)建立路由表，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)與鏈路的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整。靜態(tài)路由和動(dòng)態(tài)路由可以在網(wǎng)絡(luò)中并存，可以在邊界網(wǎng)絡(luò)配置靜態(tài)路由，而骨干網(wǎng)絡(luò)使用動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，如表2-3所示。

2.2.4網(wǎng)絡(luò)與IP地址規(guī)劃

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與IP地址劃分。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是對(duì)網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)/虛網(wǎng)的數(shù)量與配置內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃，并分配相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、網(wǎng)絡(luò)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址。IP地址劃分是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案，為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)/虛網(wǎng)中的IP設(shè)備分配相應(yīng)的IP地址，并明確相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址。

1.IP地址規(guī)劃基本方法

在IPv4協(xié)議中，IP地址的長(zhǎng)度是32位，IP地址采用網(wǎng)絡(luò)號(hào)加主機(jī)號(hào)的層次結(jié)構(gòu)來(lái)組織。當(dāng)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，有多個(gè)獨(dú)立部門(mén)時(shí)，僅憑分配的網(wǎng)絡(luò)號(hào)無(wú)法進(jìn)行有效的層次化管理。因此，需要采用子網(wǎng)劃分技術(shù)，從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)比特位作為子網(wǎng)號(hào)，劃分成多個(gè)子網(wǎng)。因此，IP地址雖然長(zhǎng)度沒(méi)變，但是IP地址結(jié)構(gòu)從二級(jí)結(jié)構(gòu)變?yōu)槿?jí)結(jié)構(gòu)，如圖2-6所示。圖2-6子網(wǎng)劃分技術(shù)示意圖

2.無(wú)類別域間路由技術(shù)

當(dāng)有較多的子網(wǎng)劃分時(shí)，路由器的處理能力和路由效率是必須考慮的問(wèn)題，需要盡量降低路由表的數(shù)量，即盡量減少下級(jí)網(wǎng)絡(luò)中的邏輯網(wǎng)絡(luò)數(shù)量。因此，需要讓路由選擇協(xié)議能夠用一個(gè)地址通告眾多網(wǎng)絡(luò)，使多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)在高層路由器中使用一條路由，即路由聚合技術(shù)。通過(guò)路由聚合，網(wǎng)絡(luò)和子網(wǎng)大小不同的復(fù)雜分層體系通過(guò)共享的網(wǎng)絡(luò)前綴在各點(diǎn)進(jìn)行匯總，有效地減少了上級(jí)路由器的路由選擇表項(xiàng)，減輕了上級(jí)路由器的負(fù)擔(dān)

3.可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼技術(shù)

由于網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)末梢網(wǎng)絡(luò)包含的主機(jī)數(shù)量不等，在傳統(tǒng)的定長(zhǎng)子網(wǎng)劃分中，只能采用一個(gè)子網(wǎng)掩碼，一旦子網(wǎng)掩碼的長(zhǎng)度確定，子網(wǎng)的數(shù)量和每個(gè)子網(wǎng)中可用IP地址的數(shù)量就都確定了。而在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，每個(gè)子網(wǎng)的大小要求往往并不相同，如果采用定長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼，則可能造成大量IP地址浪費(fèi)，不能適應(yīng)實(shí)際工程需要。

4.網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)

當(dāng)前，越來(lái)越多的組織或公司在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上組建自己的私有網(wǎng)絡(luò)，這要求私有網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要獲得一個(gè)IP地址。為了節(jié)約合法的IP地址，緩解IP地址緊張問(wèn)題，引入私有IP地址。一般一個(gè)組織或公司的私有網(wǎng)絡(luò)都是末梢網(wǎng)絡(luò)，為節(jié)約IP地址，往往為私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的主機(jī)分配私有IP地址，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部通信均由私有IP地址來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主機(jī)需要與Internet進(jìn)行通信時(shí)，由于私有IP地址不能在Internet上被路由，必須在末梢網(wǎng)絡(luò)的邊界網(wǎng)關(guān)路由器上將內(nèi)部主機(jī)的私有IP地址轉(zhuǎn)換為可以在Internet上被路由的合法IP地址，如圖2-7所示。圖2-7網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)示意圖

5.動(dòng)態(tài)IP地址分配技術(shù)

在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及服務(wù)器等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)通常需要一個(gè)特定的IP地址。但對(duì)于大量的客戶端主機(jī)而言，并不需要固定某一個(gè)IP地址，尤其對(duì)經(jīng)常變化位置的客戶端主機(jī)，靜態(tài)分配IP地址的方法在大型網(wǎng)絡(luò)中增加了工作量，并且當(dāng)可用的IP地址少于網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)數(shù)量時(shí)將無(wú)法進(jìn)行有效分配，從而造成IP地址浪費(fèi)。

6.虛擬局域網(wǎng)劃分技術(shù)

局域網(wǎng)LAN常常作為一個(gè)單獨(dú)的廣播域，使用集線器和二層交換機(jī)連接在一起的主機(jī)或服務(wù)器處于同一個(gè)廣播域，當(dāng)同一廣播域內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)量很多時(shí)，容易占用帶寬，廣播包將嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)通信效率，從而產(chǎn)生廣播風(fēng)暴。因此，出現(xiàn)了虛擬局域網(wǎng)(VirtualLocalAreaNetwork，VLAN)。

2.3物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

2.3.1網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

1.有線傳輸介質(zhì)局域網(wǎng)中常用的有線傳輸介質(zhì)主要包括雙絞線、同軸電纜和光纜等。不同傳輸介質(zhì)的傳輸距離、帶寬、施工難度和費(fèi)用等都不相同，具體如表2-4所示。

如圖2-8所示，接入層設(shè)備與用戶層機(jī)器之間的連接以及接入層設(shè)備與匯聚層之間的連接可以考慮采用雙絞線，但是它們之間的距離不能大于100?m。匯聚層與核心層設(shè)備的連接可以考慮采用光纜，如果是百兆標(biāo)準(zhǔn)的單模光纜，距離不能超過(guò)2?km。圖2-8局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)選擇案例圖

2.無(wú)線傳輸介質(zhì)

有線傳輸容易受到地理?xiàng)l件及臨時(shí)組網(wǎng)需求等因素的限制，因此就需要用到無(wú)線傳輸技術(shù)。無(wú)線傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)就是抗干擾能力相比有線傳輸介質(zhì)弱，但傳輸信號(hào)容易。常用的無(wú)線傳輸介質(zhì)主要包括無(wú)線電波、微波、紅外線等。隨著網(wǎng)絡(luò)范圍的不同，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用的技術(shù)也各不相同，如表2-5所示。

2.3.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備

1.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的功能與選型

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的核心，主要包括局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)以及廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)等，其設(shè)備包括中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)等，如表2-6所示。

在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成時(shí)，選擇網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的一般原則如下：

(1)選用主流廠家、主流型號(hào)的設(shè)備；

(2)選用技術(shù)先進(jìn)、性能成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品；

(3)選用性能/價(jià)格比高的產(chǎn)品；

(4)選用行業(yè)慣例產(chǎn)品；

(5)選用用戶熟悉的或已用過(guò)的廠家設(shè)備；

(6)盡量選用同一廠家的設(shè)備，型號(hào)不宜太多，以便管理與維護(hù)。

2.交換機(jī)設(shè)備選型

交換機(jī)(Switch)作為網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備的核心設(shè)備，其性能及功能決定著局域網(wǎng)的可管理性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能。選擇交換機(jī)時(shí)應(yīng)該從以下幾方面來(lái)考慮：

(1)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層次。交換機(jī)設(shè)備選型首先需要判斷其應(yīng)用屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的哪一層，屬于核心層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)和接入層交換機(jī)等的哪一類交換機(jī)。根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與所在的層次結(jié)構(gòu)，選取交換機(jī)的類型，具體內(nèi)容參考表2-7。

(2)交換機(jī)帶機(jī)量。交換機(jī)的帶機(jī)量主要體現(xiàn)在交換機(jī)的MAC地址(MediaAccessControlAddress，媒體訪問(wèn)控制地址，也稱為局域網(wǎng)地址，以太網(wǎng)地址或物理地址)表深度。對(duì)于三層交換機(jī)，需要關(guān)注主機(jī)路由條目數(shù)，其所有接入終端的個(gè)數(shù)應(yīng)小于三層交換機(jī)的主機(jī)路由條目數(shù)。

(3)背板帶寬。背板帶寬標(biāo)志著一個(gè)交換機(jī)總的吞吐能力，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。對(duì)于匯聚層和核心層交換機(jī)，背板帶寬越大越好。若要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全雙工無(wú)阻塞傳輸，必須滿足最小背板帶寬要求，即所有端口速率兩倍之和。

(4)包轉(zhuǎn)發(fā)率。包轉(zhuǎn)發(fā)率標(biāo)志著交換機(jī)的交換能力，以數(shù)據(jù)包為單位，即Mp/s(百萬(wàn)包/秒)。這里需要注意的是各廠商公布的包轉(zhuǎn)發(fā)率都是以64字節(jié)定長(zhǎng)包在設(shè)備上的傳輸為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)給出的，并且部分核心層交換機(jī)的包轉(zhuǎn)發(fā)率指標(biāo)設(shè)計(jì)會(huì)低于其提供的所有端口無(wú)阻塞工作方式的速率之和。

(5)端口數(shù)量。交換機(jī)支持的物理端口數(shù)量決定該交換機(jī)接入終端或二級(jí)設(shè)備的數(shù)量。交換機(jī)的接入端口用于連接內(nèi)網(wǎng)終端，上聯(lián)端口用于連接上級(jí)設(shè)備，需要根據(jù)實(shí)際需求結(jié)合后期網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展等因素進(jìn)行綜合選擇。

(6)端口參數(shù)。交換機(jī)的端口參數(shù)主要考慮端口速率(百兆、千兆、萬(wàn)兆)和端口類型(RJ45、SFP/光口、PoE供電網(wǎng)口等)，需要根據(jù)交換機(jī)層次、部署位置和應(yīng)用類型等內(nèi)容進(jìn)行綜合選擇。

(7)功能支持。大中型局域網(wǎng)交換機(jī)需要考慮VLAN支持與配置管理、DHCP偵聽(tīng)及相關(guān)安全性功能支持。

2.3.3Internet網(wǎng)絡(luò)接入

1.有線接入

1)電話撥號(hào)

基于公共交換電話網(wǎng)(PublicSwitchTelephoneNetwork，PSTN)將用戶計(jì)算機(jī)接入Internet網(wǎng)絡(luò)，用戶計(jì)算機(jī)和Internet中的遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器(RemoteAccessServer，RAS)均通過(guò)調(diào)制解調(diào)器(Modem)與電話網(wǎng)相連。用戶在訪問(wèn)Internet時(shí)，通過(guò)撥號(hào)方式與Internet中的RAS建立連接，借助RAS訪問(wèn)整個(gè)Internet，如圖2-9所示。圖2-9PSTN技術(shù)原理圖

2)數(shù)字用戶線路

數(shù)字用戶線路(DigitalSubscriberLine，DSL)是以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)組合，包括HDSL(High-SpeedDSL，高速率數(shù)字用戶線路)、SDSL(SymmetricDSL，對(duì)稱數(shù)字用戶線路)、VDSL(Very-high-bit-rateDSL，超高速數(shù)字用戶線路)、ADSL(AsymmetricDSL，非對(duì)稱數(shù)字用戶線)和RADSL(RateAdaptireDSL，速率自適應(yīng)數(shù)字用戶線)等，一般稱為xDSL技術(shù)，一般由用戶端、電話線路和電話局端等部分組成。其中電話線路可以利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)資源，不需要做任何變動(dòng)，如圖2-10所示。圖2-10DSL技術(shù)原理圖

3)有線電視網(wǎng)

光纜同軸電纜混合網(wǎng)(HybridFiberCoaxial，HFC)是通過(guò)有線電視(CableTelevision，CATV)的電纜系統(tǒng)，采用模擬頻分復(fù)用技術(shù)，通過(guò)電纜調(diào)制解調(diào)器，綜合應(yīng)用模擬/數(shù)字傳輸與射頻技術(shù)接入Internet。由于其應(yīng)用了有線電視的電纜系統(tǒng)，可以提供電視廣播(模擬及數(shù)字電視)、影視點(diǎn)播、數(shù)據(jù)通信、電信服務(wù)(電話、傳真等)以及豐富的增值服務(wù)等，如圖2-11所示。圖2-11有線電視網(wǎng)技術(shù)原理圖

4)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是專門(mén)為數(shù)據(jù)信息傳輸建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)，通常是利用光纖傳輸技術(shù)，以以太網(wǎng)架構(gòu)寬帶IP接入Internet，如圖2-12所示。由于以太網(wǎng)的幀格式和IP數(shù)據(jù)格式是一致的，用以太網(wǎng)傳輸IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，中間沒(méi)有任何格式轉(zhuǎn)換問(wèn)題，并且配合光纖傳輸技術(shù)使得傳輸性能與傳輸質(zhì)量更高，如表2-8所示。圖2-12數(shù)據(jù)通信網(wǎng)技術(shù)原理圖

2.無(wú)線接入

無(wú)線接入技術(shù)主要有移動(dòng)通信、數(shù)字微波和衛(wèi)星通信等，主要以本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)、無(wú)線寬帶大范圍接入等方式實(shí)現(xiàn)，如表2-9所示。

1)移動(dòng)通信網(wǎng)

移動(dòng)通信技術(shù)是把一個(gè)地理區(qū)域分成若干個(gè)小區(qū)，充分利用無(wú)線傳輸在每一組連接內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，一般用于手機(jī)、智能平板、智能手表等終端接入Internet網(wǎng)絡(luò)。

2)微波無(wú)線網(wǎng)

微波無(wú)線網(wǎng)是通過(guò)地面微波通信方式，即在源、目?jī)啥私⑽⒉ㄔO(shè)備無(wú)線塔及在傳輸鏈路之間設(shè)立若干個(gè)中繼站，主要應(yīng)用于有線難以布線與維護(hù)等的場(chǎng)景。

3)衛(wèi)星通信網(wǎng)

衛(wèi)星通信網(wǎng)是利用人造地球衛(wèi)星作為空中微波中繼站實(shí)現(xiàn)地球上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間的通信，主要應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶分散的場(chǎng)景，但隨著近年來(lái)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，亦可應(yīng)用在覆蓋面積大、規(guī)模大的互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)環(huán)境。

2.3.4網(wǎng)絡(luò)可靠性技術(shù)

1.鏈路冗余

在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，大部分系統(tǒng)采用以樹(shù)型結(jié)構(gòu)為主的層次結(jié)構(gòu)。如果上下層設(shè)備只有一條鏈路，在鏈路發(fā)生故障時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)不可用。因此，適當(dāng)在核心層、匯聚層之間引入冗余鏈路，如圖2-13所示，避免單點(diǎn)故障，以提高系統(tǒng)的可靠性。

圖2-13鏈路冗余示意圖

2.鏈路聚合

鏈路聚合用于將多個(gè)物理鏈路組合成一個(gè)邏輯鏈路，以增加帶寬和提高可靠性。在核心交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)鏈路聚合時(shí)，通常使用的協(xié)議是以太網(wǎng)聚合協(xié)議，并且當(dāng)一個(gè)物理鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，鏈路聚合可以自動(dòng)將數(shù)據(jù)流量切換到其他正常工作的鏈路，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的故障轉(zhuǎn)移，如圖2-14所示。圖2-14鏈路聚合示意圖

3.交換機(jī)冗余

核心交換機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)的中樞，其高可用性是至關(guān)重要的。冗余技術(shù)用于提供故障轉(zhuǎn)移和容錯(cuò)能力，確保即使在某個(gè)組件或鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)仍然可用。常見(jiàn)的冗余技術(shù)如下：

(1)冗余電源：核心交換機(jī)通常配備多個(gè)電源模塊，當(dāng)其中一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，其他電源可以自動(dòng)接管，確保交換機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)冗余風(fēng)扇：交換機(jī)的風(fēng)扇模塊通常也采用冗余設(shè)計(jì)，當(dāng)一個(gè)風(fēng)扇出現(xiàn)故障時(shí)，其他風(fēng)扇可以保持散熱效果，防止交換機(jī)過(guò)熱。

(3)冗余模塊：核心交換機(jī)還可以使用其他冗余模塊，如冗余控制板或冗余轉(zhuǎn)發(fā)模塊，以確保交換機(jī)的正常運(yùn)行。

4.交換機(jī)堆疊

堆疊是一種將多個(gè)交換機(jī)物理連接成一個(gè)邏輯單元的技術(shù)。在堆疊模式下，多個(gè)交換機(jī)被視為一個(gè)整體，作為一個(gè)邏輯交換機(jī)進(jìn)行管理和配置。在核心交換機(jī)堆疊中，通常使用的協(xié)議是堆疊協(xié)議，通過(guò)該協(xié)議在多個(gè)交換機(jī)之間建立邏輯連接，并管理堆疊中的配置和狀態(tài)信息。采用堆疊技術(shù)可簡(jiǎn)化交換機(jī)的配置和監(jiān)控的復(fù)雜性，提供冗余和故障轉(zhuǎn)移功能，其他交換機(jī)可接管故障交換機(jī)的業(yè)務(wù)，并且可以較為便捷地?cái)U(kuò)展網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和帶寬，如圖2-15所示。圖2-15交換機(jī)堆疊示意圖

2.3.5網(wǎng)絡(luò)安全性技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，容易產(chǎn)生各種安全漏洞和隱患。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)存在安全漏洞時(shí)，容易使網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)發(fā)生人為的故障，破壞信息的機(jī)密性、完整性、可用性，帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失。因此，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成時(shí)必須考慮網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，通常可以考慮采用防火墻、入侵檢測(cè)和漏洞掃描等技術(shù)措施。

1.防火墻

防火墻是將一個(gè)或一組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署于網(wǎng)絡(luò)邊界，通過(guò)執(zhí)行安全策略，在兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)間加強(qiáng)訪問(wèn)控制，對(duì)進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)邊界的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，以防止惡意入侵、惡意代碼的傳播等，保障內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全。防火墻工作原理如圖2-16所示。圖2-16防火墻工作原理圖

在選擇防火墻時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注網(wǎng)絡(luò)功能支持與安全功能支持兩個(gè)方面的指標(biāo)，具體內(nèi)容見(jiàn)表2-10。

2.入侵檢測(cè)

防火墻只能防范來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，無(wú)法防范來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部入侵者。因此，需要應(yīng)用入侵檢測(cè)系統(tǒng)(IntrusionDetectionSystem，IDS)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)流量、應(yīng)用進(jìn)程狀態(tài)、系統(tǒng)事件和日志等信息，一旦發(fā)現(xiàn)非法用戶訪問(wèn)和安全事件，即采取切斷連接、重啟服務(wù)進(jìn)程、報(bào)警、記錄入侵軌跡等安全措施，從而縮短黑客入侵時(shí)間。根據(jù)部署位置不同，入侵檢測(cè)系統(tǒng)可以分為基于主機(jī)的IDS、基于網(wǎng)絡(luò)的IDS和混合方式的IDS。

1)基于主機(jī)的IDS

基于主機(jī)的IDS主要監(jiān)視主機(jī)上的事件、系統(tǒng)日志和敏感資源的狀態(tài)，一旦發(fā)生變化，IDS將其與攻擊特征比較分析，如果匹配的話，發(fā)出入侵報(bào)警并采取相應(yīng)的行動(dòng)?；谥鳈C(jī)的IDS適用于任何網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，不需要額外的硬件，但不能檢測(cè)利用網(wǎng)絡(luò)包的攻擊行為，如DoS攻擊。

2)基于網(wǎng)絡(luò)的IDS

基于網(wǎng)絡(luò)的IDS主要監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，一旦檢測(cè)到攻擊，采取通知、報(bào)警以及中斷連接等方式來(lái)對(duì)攻擊做出反應(yīng)?；诰W(wǎng)絡(luò)的IDS獨(dú)立于操作系統(tǒng)，成本低，不需在每臺(tái)設(shè)備上單獨(dú)部署，攻擊者轉(zhuǎn)移證據(jù)很困難，可實(shí)時(shí)檢測(cè)和快速響應(yīng)，將入侵破壞減到最低，但不能檢測(cè)非網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的攻擊行為。

3)混合方式的IDS

由于基于主機(jī)的IDS和基于網(wǎng)絡(luò)的IDS各有特點(diǎn)，通常采用混合的方式進(jìn)行IDS部署。入侵檢測(cè)系統(tǒng)的部署方式如圖2-17所示，在核心網(wǎng)段安裝入侵檢測(cè)服務(wù)器系統(tǒng)，在重點(diǎn)保護(hù)網(wǎng)段安裝檢測(cè)代理，實(shí)行分布檢測(cè)與集中管理。圖2-17入侵檢測(cè)系統(tǒng)工作原理圖

3.漏洞掃描

漏洞掃描技術(shù)通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等的配置信息和運(yùn)行情況進(jìn)行分析和模擬攻擊，以了解網(wǎng)絡(luò)的安全設(shè)置和運(yùn)行的應(yīng)用服務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全漏洞，客觀評(píng)估網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。網(wǎng)絡(luò)管理員能根據(jù)掃描的結(jié)果更正網(wǎng)絡(luò)安全漏洞和系統(tǒng)中的錯(cuò)誤設(shè)置，在黑客攻擊前進(jìn)行防范。

漏洞掃描系統(tǒng)一般部署于專門(mén)的掃描服務(wù)器中，掃描服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中的部署方式如圖2-18所示。與入侵檢測(cè)系統(tǒng)類似，一般也是在核心網(wǎng)段安裝漏洞掃描服務(wù)器，對(duì)重點(diǎn)保護(hù)網(wǎng)段的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行漏洞掃描，將掃描信息存儲(chǔ)到掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，分析這些數(shù)據(jù)便可以發(fā)現(xiàn)可能存在的漏洞。圖2-18漏洞掃描系統(tǒng)工作原理圖

2.4網(wǎng)絡(luò)集成管理

2.4.1網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理功能一般依托于專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)完成。一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理工作站、被管代理和管理信息庫(kù)等多個(gè)部件組成。各部件分別介紹如下：

(1)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。

(2)網(wǎng)絡(luò)管理工作站。

(3)被管代理。

(4)管理信息庫(kù)。

2.4.2網(wǎng)絡(luò)管理功能

網(wǎng)絡(luò)管理涉及網(wǎng)絡(luò)資源和應(yīng)用的諸多方面，ISO將網(wǎng)絡(luò)管理劃分為性能、安全、計(jì)費(fèi)、配置和故障五大部分。各功能分別介紹如下：

(1)性能管理。性能管理是指周期性地收集，并向網(wǎng)管中心報(bào)告被監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)資源的性能測(cè)量數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)作為性能歷史記錄在網(wǎng)管中心保存一段時(shí)間，以便分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率并及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓶頸，為優(yōu)化系統(tǒng)性能提供依據(jù)。

(2)安全管理。安全管理是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)資源與設(shè)備不被非法訪問(wèn)，控制用戶對(duì)資源的存取以及對(duì)加密機(jī)構(gòu)中的密鑰進(jìn)行管理。安全管理包括數(shù)據(jù)鏈路加密、密鑰分配、病毒免疫、災(zāi)難恢復(fù)措施等方面。

(3)計(jì)費(fèi)管理。計(jì)費(fèi)管理是監(jiān)視和記錄用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的使用情況，并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，主要涉及收集計(jì)費(fèi)記錄、計(jì)算用戶賬單、網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營(yíng)預(yù)算等方面。

(4)配置管理。配置管理是負(fù)責(zé)控制網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備的配置信息，提供有關(guān)工具手段，使網(wǎng)絡(luò)管理者可以生成、查詢及修改網(wǎng)絡(luò)各部分運(yùn)行參數(shù)和條件。

(5)故障管理。故障管理是對(duì)來(lái)自硬件設(shè)備或路徑節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信息進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)告和存儲(chǔ)，以及進(jìn)行故障的診斷、定位與處理。

2.4.3網(wǎng)絡(luò)管理方式

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本工作流程為：在被管理部件上預(yù)置代理，網(wǎng)絡(luò)管理者使用網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議從代理的MIB中取得被管網(wǎng)絡(luò)部件的管理信息，并加入自己的MIB中。管理軟件通過(guò)對(duì)MIB的分析和處理，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理的目的。

1.集中式管理

集中式管理方式具有一對(duì)多關(guān)系。采用此種模式的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置一臺(tái)功能強(qiáng)大的管理計(jì)算機(jī)，它集成了管理軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)，負(fù)責(zé)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、收集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)、配置管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行條件等；網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)(計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、路由器、交換機(jī)等)作為被管設(shè)備只需加載預(yù)置代理程序，并統(tǒng)一由中心管理計(jì)算機(jī)管理，如圖2-19所示。圖2-19集中式管理示意圖

2.分布式管理

分布式管理方式將網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)管理域，每個(gè)管理域配備一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與一個(gè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)。多個(gè)管理域之間對(duì)等，域之間的通信在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行。分布式網(wǎng)絡(luò)管理模式不會(huì)因一臺(tái)管理設(shè)備出現(xiàn)故障而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理，穩(wěn)定性更高；被管設(shè)備具有一定的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)負(fù)荷較小，對(duì)管理設(shè)備性能要求較低，如圖2-20所示。圖2-20分布式管理示意圖

3.分層式管理

為了兼顧解決集中式管理中數(shù)據(jù)/業(yè)務(wù)過(guò)于集中及分布式管理中難以擴(kuò)展的問(wèn)題，分層式管理方式將管理內(nèi)容分為總管理節(jié)點(diǎn)、域管理節(jié)點(diǎn)和域設(shè)備三層，其中域管理節(jié)點(diǎn)之間不再相互通信，由總管理節(jié)點(diǎn)收集各域管理節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的總體管理工作。分層式網(wǎng)絡(luò)管理模式的體系結(jié)構(gòu)如圖2-21所示。圖2-21分層次管理示意圖

4.管理方式對(duì)比分析

各類型網(wǎng)絡(luò)管理方式對(duì)比分析如表2-11所示。

5.網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括多任務(wù)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用程序集、數(shù)據(jù)庫(kù)及圖形化用戶接口等，如圖2-22所示。

圖2-22網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖

在這種體系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過(guò)各種管理應(yīng)用提供的管理能力來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理功能。網(wǎng)絡(luò)管理人員利用圖形化用戶接口與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)交互通信，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口實(shí)現(xiàn)與各網(wǎng)絡(luò)元素及其他網(wǎng)管系統(tǒng)間的管理信息交換。

2.5網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試

2.5.1測(cè)試流程網(wǎng)絡(luò)集成測(cè)試是網(wǎng)絡(luò)集成項(xiàng)目的最后一環(huán)，測(cè)試需要檢驗(yàn)采購(gòu)設(shè)備與系統(tǒng)中的缺陷、工程施工過(guò)程中的問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)情況、網(wǎng)絡(luò)工程的設(shè)計(jì)方案滿足情況等內(nèi)容。測(cè)試流程包括以下三個(gè)步驟：

(1)測(cè)試準(zhǔn)備。

(2)實(shí)施測(cè)試。

(3)測(cè)試評(píng)估。

2.5.2測(cè)試內(nèi)容

測(cè)試內(nèi)容主要分為功能測(cè)試和性能測(cè)試兩個(gè)方面的指標(biāo)要求，具體如表2-12所示。第3章

數(shù)據(jù)集成技術(shù)3.1數(shù)據(jù)集成概論3.2數(shù)據(jù)采集技術(shù)3.3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)3.5數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)

3.1數(shù)據(jù)集成概論

3.1.1需求分析隨著信息系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，同一個(gè)組織內(nèi)部應(yīng)用了各種信息系統(tǒng)，構(gòu)建了內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，建立了門(mén)戶網(wǎng)址等。由于各系統(tǒng)建設(shè)時(shí)間的不一致、業(yè)務(wù)需求的不同、管理模式的變化等因素，致使相互之間不能進(jìn)行信息共享，業(yè)務(wù)不能順利進(jìn)行和有效控制，形成了許多“信息孤島”，數(shù)據(jù)分布在不同的物理空間與信息系統(tǒng)中，并以不同的格式表示和不同的介質(zhì)存儲(chǔ)，導(dǎo)致存在如下弊端：

(1)數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題。信息的多口采集、重復(fù)輸入以及多頭使用和維護(hù)，使信息更新的同步性差，從而影響了數(shù)據(jù)的一致性和正確性，并使信息資源拆亂分散，信息使用和管理效率低下且失去了準(zhǔn)確的依據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)重復(fù)管理問(wèn)題。缺乏業(yè)務(wù)功能交互與信息共享，難以對(duì)業(yè)務(wù)過(guò)程及業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施有效監(jiān)控，同一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被多個(gè)系統(tǒng)重復(fù)管理，進(jìn)而帶來(lái)了無(wú)效勞動(dòng)、數(shù)據(jù)混亂、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。

(3)數(shù)據(jù)共享使用問(wèn)題。孤立的信息系統(tǒng)無(wú)法有效地提供部門(mén)跨系統(tǒng)的綜合性信息，各類數(shù)據(jù)不能形成有價(jià)值的信息，局部的信息不能被提升為管理知識(shí)，無(wú)法形成決策支持。

3.1.2相關(guān)概念

1.異構(gòu)數(shù)據(jù)的定義

異構(gòu)數(shù)據(jù)通常是指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存取方式、形式不一樣的多個(gè)數(shù)據(jù)集和數(shù)據(jù)源，包含關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)(Oracle/SQLServer/MySQL等)、Excel文件、txt文本數(shù)據(jù)、XML數(shù)據(jù)等不同數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)源。異構(gòu)數(shù)據(jù)通常具備以下特性：

(1)異構(gòu)性。

(2)分布性。

(3)各個(gè)數(shù)據(jù)源有很強(qiáng)的自治性，它們可以在不通知集成系統(tǒng)的前提下改變。

2.數(shù)據(jù)集成的定義

數(shù)據(jù)集成是把不同來(lái)源、格式、特點(diǎn)性質(zhì)的數(shù)據(jù)在邏輯上或物理上進(jìn)行有機(jī)集中，面向平臺(tái)上運(yùn)行的各種應(yīng)用、系統(tǒng)、服務(wù)，提供完整、一致和安全的數(shù)據(jù)訪問(wèn)、信息查詢及決策支持服務(wù)。數(shù)據(jù)集成主要是為了解決不同應(yīng)用和系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和交換需求。

數(shù)據(jù)集成的核心任務(wù)是將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起，使整體上的數(shù)據(jù)保持一致性與完整性，為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源訪問(wèn)接口，執(zhí)行用戶對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)請(qǐng)求，使用戶無(wú)須關(guān)心如何實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)，只關(guān)心以何種方式訪問(wèn)何種數(shù)據(jù)，如圖3-1所示。圖3-1數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)模型

3.2數(shù)據(jù)采集技術(shù)

3.2.1數(shù)據(jù)采集應(yīng)用數(shù)據(jù)采集需要將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信設(shè)備、環(huán)境設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以及傳感器設(shè)備等位置分散、動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過(guò)各種通信手段(以太網(wǎng)接口、串行接口)進(jìn)行收集，轉(zhuǎn)換成信息系統(tǒng)能夠處理的格式并采用各種物理介質(zhì)保存起來(lái)，如圖3-2所示。圖3-2數(shù)據(jù)采集應(yīng)用示意圖

數(shù)據(jù)采集框架如圖3-3所示，數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備是一種具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集處理功能的自動(dòng)化設(shè)備，具備實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)存儲(chǔ)、即時(shí)顯示、即時(shí)反饋、自動(dòng)處理、自動(dòng)傳輸?shù)裙δ?。?shù)據(jù)采集的方式包括人工采集、WiFi與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備傳感數(shù)據(jù)采集、RFID(RadioFrequencyIdentification，射頻識(shí)別)數(shù)據(jù)采集、條碼數(shù)據(jù)采集、攝像頭采集、麥克風(fēng)語(yǔ)音采集等。數(shù)據(jù)采集階段中要考慮的主要問(wèn)題有與信息源的接口、原始數(shù)據(jù)格式、采集頻率/粒度、通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)丟失后如何擬合等。圖3-3數(shù)據(jù)采集框架示意圖

3.2.2采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件。按照被測(cè)信息的不同，傳感器分為物理量傳感器、化學(xué)量傳感器和生物量傳感器等三類，如表3-1所示。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作是誤差的合成與分配、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇、硬軟件的合理配置。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，首先根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)及對(duì)系統(tǒng)性能的要求，選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮被測(cè)信號(hào)的變化速率和通道數(shù)以及對(duì)測(cè)量精度、分辨率的要求等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比較適合采用分布式架構(gòu)開(kāi)展建設(shè)，一般由數(shù)據(jù)采集站、上位機(jī)及通信接口組成，如圖3-4所示。圖3-4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖

3.3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

3.3.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是將數(shù)據(jù)從一種格式/結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為另一種格式/結(jié)構(gòu)的過(guò)程。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換對(duì)于數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)管理等活動(dòng)至關(guān)重要。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)換、刪除空值數(shù)據(jù)、清理重復(fù)數(shù)據(jù)、豐富數(shù)據(jù)或執(zhí)行聚合。數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)整理都涉及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程中一般采用兩種方法：一是借助專業(yè)的ETL(ExtractTransformLoad，抽取-轉(zhuǎn)換-加載)工具，二是采用SQL編程方式。

3.3.2數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換方法

ETL過(guò)程即數(shù)據(jù)從異構(gòu)的數(shù)據(jù)源經(jīng)過(guò)抽取與轉(zhuǎn)換，最終加載到目標(biāo)數(shù)據(jù)源的過(guò)程，如圖3-5所示。ETL負(fù)責(zé)對(duì)分布、異構(gòu)的源數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的規(guī)則對(duì)不完整數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)以及錯(cuò)誤數(shù)據(jù)等“臟”數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行清洗，得到符合要求的數(shù)據(jù)，作為數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。圖3-5ETL轉(zhuǎn)換方法原理圖

需要對(duì)業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)的原始操作數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)清洗轉(zhuǎn)換，ETL技術(shù)就是解決該類問(wèn)題的。

1.數(shù)據(jù)抽取

數(shù)據(jù)抽取是從各種原始的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中將原始數(shù)據(jù)讀取出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)源多采用的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取數(shù)據(jù)有全量抽取和增量抽取兩種方式。全量抽取是將數(shù)據(jù)源中的表或視圖的數(shù)據(jù)原封不動(dòng)地從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取出來(lái)，增量抽取只抽取自上次抽取以來(lái)新增或修改的數(shù)據(jù)。

1)觸發(fā)器

觸發(fā)器是在要抽取的表上建立觸發(fā)機(jī)制，一般要建立插入、修改、刪除3個(gè)觸發(fā)器。每當(dāng)源表中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的觸發(fā)器將變化的數(shù)據(jù)寫(xiě)入一個(gè)臨時(shí)表，抽取線程從臨時(shí)表中抽取數(shù)據(jù)，臨時(shí)表中抽取過(guò)的數(shù)據(jù)被標(biāo)記或刪除。觸發(fā)器方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)抽取的性能較高，缺點(diǎn)是要求業(yè)務(wù)表建立觸發(fā)器，對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)有一定的影響。

2)時(shí)間戳

時(shí)間戳是一種基于快照比較變化數(shù)據(jù)的捕獲方式，在源表上增加一個(gè)時(shí)間戳字段，在系統(tǒng)中更新修改表數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)修改時(shí)間戳字段的值。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取時(shí)，通過(guò)比較系統(tǒng)時(shí)間與時(shí)間戳字段的值來(lái)定位數(shù)據(jù)抽取內(nèi)容。

3)全表比對(duì)

典型的全表比對(duì)的方式是采用MD5(MessageDigestAlgorithm5，信息-摘要算法)校驗(yàn)碼方法。ETL工具事先為要抽取的表建立一個(gè)結(jié)構(gòu)類似的MD5臨時(shí)表，記錄源表主鍵以及根據(jù)所有字段的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的MD5校驗(yàn)碼。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取時(shí)，對(duì)源表和MD5臨時(shí)表進(jìn)行MD5校驗(yàn)碼的比對(duì)，從而決定源表中的數(shù)據(jù)是新增、修改還是刪除，同時(shí)更新MD5校驗(yàn)碼。MD5校驗(yàn)碼方法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于源數(shù)據(jù)庫(kù)，僅需要建立MD5臨時(shí)表，對(duì)系統(tǒng)的侵入性較小。但是由于抽取時(shí)MD5臨時(shí)表的建立涉及比較計(jì)算，導(dǎo)致抽取時(shí)性能較差，并且當(dāng)表中沒(méi)有主鍵或唯一列且含有重復(fù)記錄時(shí)，MD5校驗(yàn)碼方法的準(zhǔn)確性較差。

4)日志對(duì)比

日志對(duì)比是通過(guò)分析數(shù)據(jù)庫(kù)自身的日志來(lái)判斷變化的數(shù)據(jù)。Oracle的數(shù)據(jù)改變捕獲技術(shù)(ChangedDataCapture，CDC)是該方面的主流技術(shù)，通過(guò)識(shí)別從上次抽取之后數(shù)據(jù)的變化內(nèi)容，對(duì)源數(shù)據(jù)表進(jìn)行新增、修改、刪除等操作，并且將變化的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)的變化表中。最終將發(fā)生變化的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫(kù)視圖的方式提供給目標(biāo)系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是將數(shù)據(jù)按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)換、清洗，處理一些冗余、歧義、不完整、違反業(yè)務(wù)規(guī)則的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的格式、內(nèi)容與粒度。數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和加工可以在ETL引擎中進(jìn)行，也可以在數(shù)據(jù)抽取過(guò)程中利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的特性同時(shí)進(jìn)行。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的操作如下：

(1)直接映射：數(shù)據(jù)源字段和目標(biāo)字段長(zhǎng)度或精度相同，則無(wú)須做任何處理。

(2)字符串處理：從數(shù)據(jù)源的字符串字段中進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換、字符串截取等操作，以獲取特定信息作為目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的某個(gè)字段。

(3)字段運(yùn)算：將數(shù)據(jù)源的一個(gè)或多個(gè)字段進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算而得到目標(biāo)字段。

(4)空值判斷：對(duì)數(shù)據(jù)源中的空值字段進(jìn)行判斷，并轉(zhuǎn)換成特定的值。

(5)日期轉(zhuǎn)換：對(duì)數(shù)據(jù)源字段的日期格式進(jìn)行統(tǒng)一格式轉(zhuǎn)換。

(6)聚集運(yùn)算：對(duì)數(shù)據(jù)源一個(gè)或多個(gè)字段運(yùn)用sum、count、avg、min、max等聚集函數(shù)得到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)表中的一些度量字段。

(7)既定取值：對(duì)目標(biāo)字段取一個(gè)固定的或依賴系統(tǒng)的值，而不依賴于數(shù)據(jù)源字段。

3.數(shù)據(jù)加載

數(shù)據(jù)加載是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)按照計(jì)劃增量或全部導(dǎo)入到目標(biāo)庫(kù)中。一般來(lái)說(shuō)有兩種裝載方式：

一是直接采用SQL語(yǔ)言進(jìn)行新增、刪除、修改等操作；

二是采用特有的批量裝載工具或API(ApplicationProgramInterface，應(yīng)用程序接口)。第一種方法由于進(jìn)行了SQL命令的日志記錄，具備一定的數(shù)據(jù)恢復(fù)性；第二種方法的批量裝載工具易于操作使用，在裝入大量數(shù)據(jù)時(shí)效率較高。

3.3.3ETL工具介紹

ETL工具根據(jù)其提供廠商分為兩種：

一種是數(shù)據(jù)庫(kù)廠商自帶的ETL工具，典型的代表產(chǎn)品有Oracle的ODI、SQLServer的SSIS等；

另一種是第三方工具提供商，如InformaticaEnterpriseDataIntegration、Kettle等。

下面介紹四種常用的ETL工具。

(1)?OracleDataIntegrator(ODI)。ODI是Oracle在2006年收購(gòu)Sunopsis公司后整合推出的一款數(shù)據(jù)集成工具，現(xiàn)在是OracleFusionMiddleware的組件。ODI是一個(gè)全面的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)，涉及領(lǐng)域包括高容量、高性能、批處理、事件驅(qū)動(dòng)的少量傳送集成過(guò)程以及支持SOA的數(shù)據(jù)服務(wù)。與常見(jiàn)的ETL工具不同，ODI不是采用獨(dú)立的引擎而是采用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。ODI是以圖形模塊設(shè)計(jì)工具和調(diào)度代理訪問(wèn)信息庫(kù)為中心進(jìn)行組織的。

(2)?MicrosoftSQLServerIntegrationServices(SSIS)。SSIS的前身是MicrosoftSQLServer的DTS(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù))，是用于生成企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換解決方案的平臺(tái)。SSIS具備許多現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)，如TransformData(數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)、ExecuteProcess(執(zhí)行處理)、ActiveXScript(動(dòng)態(tài)腳本)、ExecuteSQL(執(zhí)行SQL)和BulkInsertTasks(塊插入任務(wù))。SSIS包含一組豐富的內(nèi)置任務(wù)和轉(zhuǎn)換、用于構(gòu)造包的工具以及用于運(yùn)行和管理包的服務(wù)。SSIS可以使用圖形工具來(lái)創(chuàng)建解決方案，也可以對(duì)各種對(duì)象模型進(jìn)行編程，通過(guò)編程方式創(chuàng)建包，并編寫(xiě)自定義任務(wù)以及其他包對(duì)象的代碼。

(3)?InformaticaEnterpriseDataIntegration。Informatica是Informatica公司旗下的數(shù)據(jù)集成與應(yīng)用解決方案，包括InformaticaPowerCenter和InformaticaPowerExchange兩大產(chǎn)品，具備數(shù)據(jù)集成工具、數(shù)據(jù)質(zhì)量工具、元數(shù)據(jù)管理解決方案、主數(shù)據(jù)管理解決方案及企業(yè)級(jí)集成平臺(tái)等系列解決方案。InformaticaPowerCenter是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)整合引擎，具備數(shù)據(jù)清洗和匹配、數(shù)據(jù)屏蔽、數(shù)據(jù)驗(yàn)證、負(fù)載均衡、企業(yè)網(wǎng)格、元數(shù)據(jù)交換、下推優(yōu)化、團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)等組件功能，不需要開(kāi)發(fā)者手工編寫(xiě)這些過(guò)程的代碼。

(4)?Kettle。Kettle是Pentaho公司旗下的開(kāi)源元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)ETL工具軟件。Kettle支持Windows、Linux等多個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)，具備無(wú)代碼拖拽式構(gòu)建數(shù)據(jù)管道、數(shù)據(jù)管道可視化、模板化開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)管道、深度Hadoop支持、數(shù)據(jù)任務(wù)下Spark集群、支持?jǐn)?shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)等特點(diǎn)。Kettle主要包含Spoon、Pan、Chef、Kitchen等四個(gè)工具。其中：Spoon是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作的圖形化設(shè)計(jì)工具；Pan是由Spoon設(shè)計(jì)ETL轉(zhuǎn)換的后臺(tái)運(yùn)行程序；Chef是任務(wù)管理工具，負(fù)責(zé)完成任務(wù)內(nèi)容配置、轉(zhuǎn)換與腳本設(shè)計(jì)；Kitchen是遠(yuǎn)程執(zhí)行數(shù)據(jù)任務(wù)的服務(wù)調(diào)度程序。

上述四種ETL工具對(duì)比分析如表3-2所示。

3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)3.4.1數(shù)據(jù)庫(kù)中間件技術(shù)在對(duì)編程語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)種類版本的適配性問(wèn)題，如圖3-6(a)、(b)所示。對(duì)于不同編程語(yǔ)言與不同數(shù)據(jù)庫(kù)版本，都需要使用不同的驅(qū)動(dòng)程序，其API的調(diào)用方法都會(huì)存在差異性，增加了開(kāi)發(fā)成本。為解決該問(wèn)題，發(fā)展出了ODBC(OpenDatabaseConnectivity，開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)連接)、JDBC(JavaDatabaseConnectivity，Java數(shù)據(jù)庫(kù)連接)、ADO(ActiveXDataObject，ActiveX數(shù)據(jù)對(duì)象)等數(shù)據(jù)庫(kù)中間件技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)打通異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)系，向下協(xié)調(diào)各異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，向上為應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的API調(diào)用方法，從而可以屏蔽數(shù)據(jù)庫(kù)的分布地點(diǎn)、平臺(tái)版本、SQL擴(kuò)展語(yǔ)句、特殊的本地API等差異，如圖3-6(c)所示。圖3-6數(shù)據(jù)庫(kù)中間件技術(shù)示意圖

1.ODBC連接件

ODBC是1992年Microsoft與Sybase、Digital等公司共同制定的中間件標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而發(fā)展為Windows開(kāi)放服務(wù)結(jié)構(gòu)(WindowsOpenServicesArchitecture，WOSA)中有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)組成部分。它為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)提供了一組對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的標(biāo)準(zhǔn)API，并且具備對(duì)SQL語(yǔ)言的支持。使用ODBCAPI的應(yīng)用程序可以與任何具有ODBC驅(qū)動(dòng)程序的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行通信，如圖3-7所示。圖3-7ODBC的總體結(jié)構(gòu)

ODBC總體結(jié)構(gòu)主要有以下6個(gè)組件：

(1)應(yīng)用程序：執(zhí)行處理并調(diào)用ODBCAPI函數(shù)，提交SQL語(yǔ)句并獲得結(jié)果。

(2)?ODBCAPI：ODBC的應(yīng)用程序接口。

(3)驅(qū)動(dòng)程序管理器(DriverManager)：根據(jù)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言及訪問(wèn)數(shù)據(jù)源的不同，選擇性地加載/卸載驅(qū)動(dòng)程序，處理ODBC函數(shù)調(diào)用。

(4)?ODBC驅(qū)動(dòng)程序：處理ODBC函數(shù)調(diào)用，提交SQL請(qǐng)求到一個(gè)指定的數(shù)據(jù)源，并把結(jié)果返回到應(yīng)用程序。

(5)數(shù)據(jù)源：包括用戶要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

(6)?ODBC管理器：管理安裝的ODBC驅(qū)動(dòng)程序和管理數(shù)據(jù)源的工具軟件。

2.?OLEDB/ADO連接件

ODBC雖然已經(jīng)是一個(gè)穩(wěn)定并且執(zhí)行效率良好的數(shù)據(jù)連接件，但是存在無(wú)法獨(dú)立運(yùn)行、不支持非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、無(wú)法支持腳本文件等缺點(diǎn)，因此，Microsoft開(kāi)發(fā)了OLEDB、ADO等連接件，以滿足不同需求，如圖3-8所示。圖3-8ADO、OLEDB以及ODBC之間的關(guān)系

3.JDBC連接件

JDBC是Java語(yǔ)言中客戶端程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序接口規(guī)范，可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供統(tǒng)一訪問(wèn)，由一組用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的類和接口組成。與ODBC數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)需要高度規(guī)范化與定制化不同，JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式較為靈活，可以通過(guò)ODBC橋接、本地驅(qū)動(dòng)與網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)等多種方式。

JDBC的設(shè)計(jì)在思想上沿襲了ODBC，總體結(jié)構(gòu)類似于ODBC。JDBC除了具有ODBC的上述特點(diǎn)外，還支持硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的異構(gòu)性。利用Java的平臺(tái)無(wú)關(guān)性，JDBC應(yīng)用程序擁有更好的跨平臺(tái)特性，因而更適合異構(gòu)環(huán)境的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。

3.4.2數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)方法

隨著信息系統(tǒng)記錄管理的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，通過(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策支持已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理分析僅能解決單一或局部的統(tǒng)計(jì)與分析問(wèn)題。但對(duì)于整個(gè)領(lǐng)域或行業(yè)的宏觀決策，涉及的數(shù)據(jù)和信息范疇較廣，這就要同時(shí)啟動(dòng)大量數(shù)據(jù)庫(kù)表，并且要將眾多表中的數(shù)據(jù)按一定的規(guī)律擬合起來(lái)，形成針對(duì)某一主題的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如果利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理分析，則會(huì)出現(xiàn)三方面問(wèn)題：一是數(shù)據(jù)分析處理會(huì)消耗大量計(jì)算資源，從而影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理效率；二是聯(lián)機(jī)事務(wù)處理(On-lineTransactionProcessing，OLTP)缺少針對(duì)比較、趨勢(shì)分析與預(yù)測(cè)等的數(shù)據(jù)處理模板，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)應(yīng)用困難；三是會(huì)不斷積累產(chǎn)生與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的分析數(shù)據(jù)，影響關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。

因此，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)就成為解決上述問(wèn)題的良好方案。尹蒙(W.H.Inmon)于1993年在《構(gòu)建數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)》(BuildingtheDataWarehouse)中系統(tǒng)地對(duì)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行了定義：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是為決策支持服務(wù)的，是面向主題的、集成的、相對(duì)穩(wěn)定的、隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)具備以下特征：

(1)面向主題。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是面向應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，按照業(yè)務(wù)處理流程來(lái)組織數(shù)據(jù)，一般依托關(guān)聯(lián)關(guān)系來(lái)描述相關(guān)事務(wù)與應(yīng)用，目的在于提高數(shù)據(jù)處理的速度。

(2)集成性。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)主要用于進(jìn)行分析決策，要對(duì)來(lái)自多個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、篩選、清理、綜合。需要統(tǒng)一原始數(shù)據(jù)中的所有矛盾，如同名異義、異名同義、單位不統(tǒng)一等，而且要將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的數(shù)據(jù)模式上，還要監(jiān)視數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)變化，以便擴(kuò)充和更新數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

(3)相對(duì)穩(wěn)定。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)穩(wěn)定性是指數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)以后將被長(zhǎng)期保留。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)數(shù)據(jù)主要是為了分析決策，所涉及的數(shù)據(jù)操作主要是數(shù)據(jù)查詢，一般情況下并不進(jìn)行數(shù)據(jù)修改和刪除操作。

(4)具備時(shí)間特性。由于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)常用作趨勢(shì)預(yù)測(cè)分析，因此需要保留足夠長(zhǎng)時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)間期限遠(yuǎn)長(zhǎng)于傳統(tǒng)操作型數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)時(shí)間期限。傳統(tǒng)操作型數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)含有“當(dāng)前值”的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在訪問(wèn)時(shí)即使是有效的也能被更新，但數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是一系列某一時(shí)刻生成的快照。傳統(tǒng)操作型數(shù)據(jù)系統(tǒng)中可能包含也可能不包含時(shí)間元素，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中一定會(huì)包含時(shí)間元素。

總之，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的概念可以從兩個(gè)層次予以理解：首先，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)用于支持決策，面向分析型數(shù)據(jù)處理，不同于傳統(tǒng)操作型數(shù)據(jù)庫(kù)；其次，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是對(duì)多個(gè)異構(gòu)的數(shù)據(jù)源進(jìn)行有效集成，集成后按照主題進(jìn)行重組，并包含歷史數(shù)據(jù)，而且存放在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中的數(shù)據(jù)一般不再修改。

1.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一般采用三層結(jié)構(gòu)，如圖3-9所示。底層是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器，通過(guò)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的轉(zhuǎn)換集成形成主題數(shù)據(jù)集；中間層是OLAP(On-lineAnalysisProcessing，聯(lián)機(jī)分析處理)應(yīng)用工具，針對(duì)主題數(shù)據(jù)集實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)分析；頂層是前端工具，包括查詢和報(bào)告工具、分析工具或數(shù)據(jù)挖掘工具。圖3-9數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)組成

(1)數(shù)據(jù)源：它來(lái)自現(xiàn)有的多項(xiàng)用戶管理系統(tǒng)，即內(nèi)部數(shù)據(jù)源，也可以來(lái)自其他數(shù)據(jù)源，如其他數(shù)據(jù)庫(kù)、電子表格、文檔、其他類型的信息庫(kù)，還包括多種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)信息，如業(yè)務(wù)規(guī)則和流程邏輯、整理歸納出的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等。

(2)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)服務(wù)器：它支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和快速檢索。根據(jù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的分析主題與處理需求，通過(guò)ODBC、OLEDB、ADO、JDBC等數(shù)據(jù)庫(kù)中間件訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行ETL的處理策略，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、分析、抽取、凈化、匯總、變換、存儲(chǔ)等操作，從而形成主題數(shù)據(jù)集。

(3)?OLAP服務(wù)：OLAP是將預(yù)先設(shè)定的主題數(shù)據(jù)集通過(guò)各種分析操作，產(chǎn)生多維分析立方體供業(yè)務(wù)人員分析使用。

(4)前端工具：它面向用戶的需求，將分析結(jié)果以方便用戶理解的方式呈現(xiàn)給用戶，以支持用戶進(jìn)行決策，包括各種報(bào)表工具、查詢工具、數(shù)據(jù)分析工具、數(shù)據(jù)挖掘工具及各種基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的開(kāi)發(fā)工具。

2.數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的建立從分析業(yè)務(wù)需求出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)ETL執(zhí)行策略，形成主題數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)業(yè)務(wù)分析需求構(gòu)建OLAP數(shù)據(jù)處理策略，根據(jù)主題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，更新數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的具體步驟如下：

(1)確定分析的業(yè)務(wù)主題需求。

(2)設(shè)計(jì)硬件資源平臺(tái)。

(3)設(shè)計(jì)主題數(shù)據(jù)庫(kù)策略。

(4)選擇商用平臺(tái)工具。

(5)數(shù)據(jù)加載和清洗。

(6)根據(jù)主題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

(7)更新數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

3.數(shù)據(jù)集市

數(shù)據(jù)集市是完整的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)邏輯子集，而數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)正是由其所有的數(shù)據(jù)集市有機(jī)組合而成的。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是針對(duì)企業(yè)級(jí)的，能為整個(gè)企業(yè)各個(gè)部門(mén)的運(yùn)行提供決策支持手段；數(shù)據(jù)集市是針對(duì)某個(gè)部門(mén)進(jìn)行的、范圍相對(duì)較小的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。

(1)自上而下的實(shí)施。首先在原始數(shù)據(jù)源的基礎(chǔ)上導(dǎo)出數(shù)據(jù)，建立企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，然后根據(jù)需要導(dǎo)出部門(mén)和個(gè)人倉(cāng)庫(kù)。自上而下有利于保證各級(jí)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的一致性，但是周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、難度大。在這種形式下，主題數(shù)據(jù)集和面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)環(huán)境共同構(gòu)成一個(gè)多層次的體系化環(huán)境，可以進(jìn)行從OLTP到?jīng)Q策支持系統(tǒng)的所有應(yīng)用，如圖3-10所示。圖3-10自上向下的體