信管 第二章 信息技术与发展

这是一个关于信管 第二章 信息技术与发展的思维导图，包含计算机软硬件、计算机网络、网络标准协议、第五代通信技术、存储和数据库等。

第 二 章 信 息 技 术 发 展

• 2.1.1计算机软硬件
  • 硬件
    • 控制器/运算器(CPU)、存储器（内存分为:读写RAM/只ROM） 输入设备、输出设备。 存储容量以字节为单位。
  • 软件
    • 程序及文档，可分为系统软件、应用软件和中间件（处于操作系统和应用程序之间）
• 2.1.2计算机网络
  • 通信基础
    • 通信系统包含三个部分:源系统、传输系统和目的系统
    • 关键技术：数字通信技术、信息传输技术、通信网络技术
  • 网络基础
    • 从网络作用范围划分:个人局域网、局域网、城域网、广域网
    • 从网络使用者可划分:公用网（大众用）与专用网（仅供单位）
  • 网络设备
    • 信息在网络中传输主要有:以太网技术和网络交换技术
    • 网络交换形式:数据交换，线路交换，报文交换和分组交换
    • 交换层次不同
      • 物理层（电话网）；链路层(二层交换，对MAC地址进行变更)；网络层(三层交换，对IP地址变更)；传输层(四层交换，对端口变更)；应用层交换（网关）
    • 网络互联设备：中继器、网桥、路由器、网关和交换机
  • OSI协议
    • 物理层
      • 包括物理连网媒介
        • RS-232、V.35、RJ-45、FDDI
    • 数据链路层
      • 将数据分割成特定的帧
        • IEEE802.3/2、HDLC、PPP、ATM
    • 网络层
      • 网络地址翻译成物理地址,路由器
        • IP、ICMP、IGMP、IPX、ARP
    • 传输层
      • 确保数据可靠/无错地从A点传输到B点
        • TCP、UDP、SPX
    • 会话层
      • 建立和维持通信
        • RPC、SQL、NFS
    • 表示层
      • 充当翻译官，格式转化
        • JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG
    • 应用层
      • 提供接口：HTTP、Telnet、FTP、SMTP
    • 巫数网传会表应
• 网络标准协议
  • 以太网规范IEEE802.3是重要的局域网协议
  • TCP和UCP
    • TCP
      • 可靠的、面向连接的；传输数据量比较少且对可靠性要求高
    • UCP
      • UDP是一种不可靠的、无连接的协议。
      • 可靠性要求不是很高，但要求速度快的场合
• 第五代通信技术
  • 第五代通信技术5G具有高速率，低延时等特点
  • 应用场景：增强移动宽带、超高可靠低时延通信和海量机器类通信
• 2.1.3存储和数据库
  • 直连式存储(DAS)
    • 存储设备通过光缆（SCSI接口电缆）直接连接服务器，I/O(输入/输出)请求直接发送到存储设备。
  • 网络格式存储(FAS)
    • 网络接入存储(NAS)
      • 一种专业网络文件存储及文件备份设备，基于TCP/IP局域网
    • 存储区域网络(SAN)
      • 保密性：信息不被泄露给未授权的个人
      • 完整性：保护资产的正确和完整性
      • 通过光纤连接，成本高
  • 存储虚拟化
    • 云存储核心技术之一，提高资源利用率，提高运行时间
  • 绿色存储
    • 核心是设计温度更低的处理器，是存储容量、性能与能耗三者平衡

第 二 章 信 息 技 术 发 展

• 1.2数据结构模型 （数据库核心）
  • 三种模型
    • 层次模型
      • 用“树”结构表示实体集之间关联
      • 一个结点有多个双亲结点等，用层次模型表示这类联系就很笨拙（一对多联系）
    • 网状模型
      • 用网状结构清晰表示这种非层次关系
      • 两个以上的结点都可以有多个双亲结点；结构比较复杂，用户不容易使用
    • 格式化结构模式
    • 关系模型
      • 用二维表格的形式表示实体以及实体之间联系的模型
• 1.3常用数据库类型
  • 关系型数据库(SQL)
    • 支持事务的 ACID原则，即原子性、一致性、隔离性和持久性
    • 优点:容易理解，使用方便，易于维护
    • 缺点
      • 数据读写必须经过 SQL 解析，大量数据、读写性能不足
      • 具有固定表结构，因此扩展困难，多表关联查询性能欠佳
    • 采用关系数据模型
  • 非关系型数据库（N0SQL）
    • 分布式的、非关系型的、不保证遵循ACID原则
    • 常见非关系型数据库：键值数据库、列存储、面向文档
    • 优点
      • 高并发，大数据下读写能力较强；支持分布式，易于扩展; 简单，弱结构化存储
    • 缺点
      • (1)事务支持较弱，通过性差(2)无约束，复杂场景支持较差
• 1.4数据仓库
  • 概念含义
    • 是一个面向主题，集成的，非易失的且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策
  • 体系结构
    • 数据源
      • 数据源是数据仓库的基础
    • 数据存储与管理
      • 是数据库系统的核心，数据仓库真正的关键是数据的存储和管理
    • 联机处理分析服务器
      • 联机分机处理（OLAP）
    • 前端工具
      • 查询工具、报表工具、分析工具、数据挖掘工具
    • 数据分析工具主要针对OLAP服务器 报表工具、数据挖掘工具主要针对数据仓库
• 2.1.4信息安全基础
  • 信息安全层次
    • 行为安全
      • 动态安全
        • 政治、法律、道德层次上的要求
    • 行为安全
      • 动态安全
        • 秘密性、完整性、 可控性
    • 数据安全
      • 静态安全
        • 秘密性、完整性和可用性
    • 设备安全
      • 确定性、可靠性、可用性
  • 信息安全三要素（CIA）
    • 保密性
      • 信息不被泄露给未授权的个人
    • 完整性
      • 保护资产的正确和完整性
      • 检验
        • 阻止未授权主体作出的修改
        • 阻止授权主体可以做未授权修改
        • 确保数据没有被改变
    • 可用性
      • 需要时，授权实体可以访问和使用的特征

第二章信息化技术发展

• 1.2加密解密
  • 加密技术两个元素：算法和密钥
  • 两类数据加密技术
    • 对称加密
      • 加密和解密密钥相同
      • 数据加密标准：DES算法
    • 非对称加密
      • 典型RSA算法为代表，加密密钥和解密密钥不同
      • 加密密钥公开而解密密钥需要保密
  • 数字签名
    • 证明当事者身份和数据真实性的一种信息（第三者验证）
    • 利用RSA 密码可以同时实现数字签名和数据加密
  • 认证
    • 鉴别/确认：它是证实某事是否名副其实或是否有效的一个过程（双方互相认证，不允许第三方验证）
• 1.3信息系统安全
  • 计算机设备安全、网络、操作系统安全、数据库系统和应用系统安全
• 1.4网络安全技术
  • 防火墙
    • 建立在内外网络边界上的过滤机制，内部网络被认为是安全和可信赖的，而外部网络被认为是不安全和不可信赖的
  • 入侵检测与防护
    • 入侵检测系统(IDS)
      • 注重网络安全状况监管，违反安全策略行为，发出报警，大多数IDS系统都是被动的
    • 入侵防护系统(IPS)
      • 提供主动防护，对入侵行为控制，是预先对入侵活动和攻击性流量进行拦截
  • 虚拟专用网络VPN
    • 公用网络中建立专用的、安全的数据通信通道 隧道技术：点对点隧道协议、第二层隧道协议、IP安全协议
  • 安全扫描
    • 扫描器是最有效的网络安全检测工具之一，检测远程或主机安全弱点，系统漏洞
  • 网络蜜罐技术
    • 是一种主动防御技术，也是一个“诱捕”攻击者的陷阱
  • 用户和实体行为分析技术
• 1.5Web 威胁防护技术
  • Web访问控制技术
    • 访问web网站要进行用户名、用户口令识别验证
  • 单点登录技术
    • 实现一点登录，多点访问
  • 网页防篡改技术
    • 包括时间轮询技术、核心内嵌技术、事件触发技术 文件过滤驱动技术
  • Web内容安全
    • 分为电子邮件过滤、网页过滤、反间谍软件
• 1.6安全行为分析技术
  • 用户和应用实体行为分析(UEBA)提供用户画像及基于各种分析方法异常检测，结合基本分析方法和高级分析方法
  • UEBA系统通常包括数据获取层、算法分析层和场景应用层

第二章信息技术发展

• 2.1物联网
  • 关键技术
    • 关键技术主要涉及传感器技术、传感网和应用系统架构等
  • 物联网架构三层
    • 感知层
      • 各种传感器构成,包括温度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端
      • 识别物体、采集信息的来源。
    • 网络层
      • 各种网络,包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成
      • 整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。
    • 应用层
      • 应用层是物联网和用户的接口,它与行业需求结合实现物联网的智能应用。
  • 应用和发展
• 2.2云计算
  • 云计算层次
    • 基础设施即服务（IaaS)
      • 向用户提供计算机能力、存储空间等基础设施方面的服务
    • 平台即服务( PaaS)
      • 用户提供虚拟的操作系统、数据库管理系统、Web应用等平台化的服务
    • 软件即服务( SaaS)
      • 向用户提供应用软件(办公软件等)、向用户提供多租户、可定制的应用能力
  • 关键技术
    • 虚拟化技术
      • 虚拟化和超线程是完全不同的，多任务是指在一个操作系统中多个程序同时运行；在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统
      • 超线程技术只是用单CPU模拟双 CPU来平衡程序的运行性能
      • 容器技术
        • 是一种全新意义上的虚拟化技术
        • 将单个操作系统的资源划分到孤立的组，更好地在孤立的组之间平衡有冲突的资源使用需求
    • 云存储技术
      • 传统媒体发展起来的全新存储形式（cloud)
    • 多租户和访问控制管理
      • 云计算访问控制模型、基于ABE 密码机制的云计算访问控制、云中多租户及虚拟化访问控制研究
    • 云安全技术
      • 云计算安全性、为保障云基础设施的安全性、云安全技术服务
• 2.3大数据
  • 特征
    • 数据海量、数据类型多样、数据价值密度低、数据 处理速度快等
  • 关键技术
    • 大数据获取技术
      • 的研究主要集中在数据采集、整合和清洗
    • 分布式数据处理技术
      • 分布式计算系统有 Hadoop、Spark 和 Storm
    • 大数据管理技术
      • 主要集中在大数据存储、大数据协同和安全隐私等
    • 大数据应用和服务技术
      • 主要包含分析应用技术和可视化技术

第二章信息技术发展

• 2.4区块链
  • 技术基础
    • 以非对称加密算法为基础，以改进的默克尔树(Merkle Tree)为数据结构，使用共识机制、点对点网络、智能合约等技术结合而成的一种分布式存储数据库技术。
    • 分为：公有链、联盟链、私有链和混合链
    • 具有以下特征：多中心化、多方维护、时序数据、智能合约、不可篡改
  • 关键技术
    • （1）分布式账本（2）加密算法（3）共识机制
  • 应用与发展
• 2.5人工智能
  • 机器学习
    • 是一种自动将模型与数据匹配，并通过训练模型对数据进行“学习”的技术
    • 神经网络是机器学习的一种形式
    • 机器学习模型是以统计为基础的，
  • 自然语言处理
    • 致力于研究实现人与计算机之间使用自然语言进行有效通信的各种理论和方法
    • 要应用于机器翻译、舆情监测、自动摘要、观点提取、文本分类、问题回答、文本语义对比、语音识别、中文 OCR等
  • 专家系统
• 2.6虚拟现实
  • 技术基础
    • 虚拟现实技术已经从桌面虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统、分布式虚拟现实系统
  • 特征
    • 沉浸性
      • 用户成为并感受到自己是计算机系统所创造环境中的一部分
    • 交互性
      • 用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。
    • 多感知性
      • 表示计算机技术应该拥有很多感知方式
    • 构想性
      • 也称想象性，使用者在虚拟空间中，可以与周围的物体进行互动
    • 自主性
      • 自主性指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度。
  • 关键技术
    • 主要涉及人机交互技术、传感器技术、动态环境建模技术和系统集成技术
  • 应用与发展
    • 当前的技术趋势和方向主要聚焦在以下方面：(1)硬件性能优化迭代加快(2)网络技术的发展有效助力其应用化的程度。(3)虚拟现实产业要素加速融通(4)新技术驱动新商业