信息系统项目管理师（高项第四版）-第2章信息技术发展

信息系统项目管理师（高项第四版）-第2章信息技术发展的思维导图，息技术是在信息科学的基本原理和方法下，获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的应用技术总称。

信息技术发展

信息技术是在信息科学的基本原理和方法下，获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的应用技术总称。 从信息技术的发展过程来看，信息技术在传感器技术、通信技术和计算机技术的基础上，融合创新和持续发展，孕育和产生了物联网、云计算、大数据、区块链、人工智能和虚拟现实等新一代信息技术，成为支撑当今经济活动和社会生活的基石，代表着当今先进生产力的发展方向。 新一代信息技术已成为世界各国投资和重点发展的战略性产业。

信息技术及其发展

信息技术是以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、存储、传播和使用的技术。

计算机软硬件

计算机硬件（Computer Hardware）是指计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种物理装置的总称。

计算机软件（Computer Software）是指计算机系统中的程序及其文档，程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述：文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。

硬件和软件互相依存。硬件是软件赖以工作的物质基础，软件的正常工作是硬件发挥作用的重要途径。 硬件与软件在一定意义上来说没有绝对严格的界线。

计算机网络

在计算机领域中，网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。 从网络的作用范围可将网络划分为个人局域网（Personal Area Network，PAN）、局域网（Local Area Network，LAN）、城域网（Metroplitan 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

国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合制定的开发系统互联参考模型（Open System Interconnect，OSI）

物理层

数据链路层

网络层

传输层

会话层

表示层

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数字用户线路的统称：HDSL、SDSL、MVL、ADSL）

DDN数字专线

x.25

FR帧中继

ATM异步传输模式

IEEE 802 协议族

IEEE802规范包括：

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化）

802.11（无线局域网WLAN标准协议）

TCP/IP

TCP/IP是Internet 的核心

TCP/IP在一定程度上参考了OSI，它将OSI的七层模型简化为四层

应用层、表示层、会话层三个层次提供的服务相差不是很大，所以在TCP/IP中，它们被合并为应用层一个层次。

网络层由于传输层和网络层在网络协议中的地位十分重要，所以在TCP/IP中它们被作为独立的两个层次。

因为数据链路层和物理层的内容相差不多，所以在TCP/IP中它们被归并在网络接口层一个层次里。

应用层

FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）

TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议）

HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）

SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议）

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）

Telne（远程登录协议）

DNS（DomainName System，域名系统）

SNMP（Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）

传输层

TCP（Transmission Control Protocol）

UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）

流量控制、错误校验和排序服务

网络层

IP

ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）

IGMP（Internet Group Management Protocol，网际组管理协议）

ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）

RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）

处理信息的路由和主机地址解析

网络接口层

软件定义网络

软件定义网络（Software Define Network，SDN）是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，它可通过软件变成的形式定义和控制网络，其通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。

利用分层的思想，SDN将数据与控制想分离。

在控制层，博阿凯具有逻辑中心化和可编程的控制器，可掌握全局网络信息，方便运营商和科研人员管理配置网络和部署新协议等。

在数据层，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。

SDN中的接口具有开放性，以控制器为逻辑中心，南向接口负责与数据平面进行通信，北向接口负责与应用平面进行通信，东西向接口负责多控制器之间的通信。

第五代移动通信技术

第五代移动通信技术（5th Generation Mobile Communication Technology，5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代移动通信技术。

5G同时支持中低频和高频频段，

中低频满足覆盖和容量需求，

高频满足在热点区域提升容量的需求，5G针对中低频和高频设计了统一的技术方案，并支持百MHz的基础带宽。

5G采用LDPC（一种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码）、Porlar（一种基于信道极化理论的线性分组码）新型信道编码方案、性能更强的大规模天线技术等。

为了支持低延时、高可靠，5G采用短帧、快速反馈、多层/多站数据重传等技术。

国际电信联盟（ITU）定义了5G的三大类应用场景

增强移动带宽（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

封闭系统的存储

开发系统的存储

开发系统指基于麒麟、欧拉、UNIX、Linux等操作系统的服务器。

开发系统的存储分为

内置存储

外挂存储

外挂存储更加链接方式分为

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）

根据数据传输协议划分

 

存储虚拟化（Storage Virtualization）

是“云存储”的核心技术之一，它把来自一个或多个网络的存储资源整合起来，向用户提供一个抽象的逻辑视图，用户可以通过这个视图中的统一逻辑接口来访问被整合的存储资源。

存储虚拟化使存储设备能够转换为逻辑数据存储。

绿色存储（Green Storage）技术

是指从节能环保的角度出发，用来设计生产能存储产品，降低数据存储设备的功耗，提高存储设备每瓦性能的技术。

数据结构模型

数据结构模型是数据库系统的核心

数据结构模型描述了在数据库中结构化和操作数据的方法，模型的结构部分规定了数据如何被描述（例如树、表等）。

层次模型

层次模型是数据库系统最早使用的一种模型，它用“树”结构标识实体集之间的关联，其中实体集（用矩形框表示）为节点，而树中各节点之间的连线表示它们之间的关联。

网状模型

网状模型用网状结构表示实体类型及其实体之间的联系。网状模型是一种可以灵活地描述事物及其之间关系的数据库模型。

关系模型

关系模型是在关系结构的数据库中用二维表格的形式表示实体以及实体之间的联系的模型。

统称为格式化数据模型

常用数据库类型

关系型数据库（SQL）

关系型数据库支持事务的ACID原则

原子性（Atomicity）

一致性（Consisitency）

隔离性（Isolation）

持久性（Durability）

保证在事务过程中数据的正确性

非关系型数据库（Not Only SQL，NoSQL）

是分布式、非关系型的、不保证遵循ACID原则的数据库存储系统

数据存储不需要固定的表结构，通常也不存在连接操作。

在大数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势。

常见的非关系数据库分为：

键值数据库：类似传统语言中使用的哈希表。可以通过key来添加、查询或者删除数据库，因为使用key主键访问，会获得很高的性能及扩展性。Key/Value模型对于信息系统来说，其优势在于简易、易部署、高并发。

列存储（Column-oriented）数据库：将数据存储在列族中，一个列族存储经常被一起查询，这种数据库通常用来应对分布式存储海量数据。

面向文档（Docment-oricented）数据库：

图形数据库：

不同存储方式数据库的优缺点



数据仓库

清晰/转换/加载（ETL）

元数据

粒度

分割

数据集市

操作数据存储（Operation Data Store，ODS）

数据模型

人工关系

数据仓库是一个面向主题的、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。

常见的数据仓库

数据源

基础

数据的存储与管理

核心

联机分析处理

基于关系数据库的OLAP（ROLAP）

基于多维数据组织的OLAP（MOLAP）

基于混合数据组织的OLAP（HOLAP）

前端工具

报表工具

数据挖掘工具

信息安全

信息安全基础

安全属性

保密性（ConRdentiality）：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。

安全层次

设备安全

数据安全

内容安全

行为安全

信息系统安全

计算机设备安全

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

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

加密解密

为了保证信息的安全性，就需要采用信息加密技术对信息进行伪装，使得信息非法窃取者无法理解信息的真实含义

发信者加明文数据加密成密文，然后将密文数据送入网络传输或存入计算机文件，而且只给合法收信者分配密钥。合法收信者接收到密文后，实行与加密变换相逆的变换，去掉密文的伪装并恢复明文，这一过程称为解密（Decryption）

加密技术包括两个元素

算法

密钥

密钥加密技术的密码体制

对称密钥体制

非对称密钥体制

安全行为分析技术

用户和实体行为分析（User and Entity Behavior Analytics，UEBA）提供了用户画像及基于各种分析方法的异常检测， 发现与用户或实体标准化画像或行为存在异常的活动所相关的潜在事件。

网络安全态势感知

预测未来的网络安全发展态势

一种基于环境的、动态的、整体的洞悉安全风险的能力

在安全大数据的基础上进行数据整合、特征提取

关键技术

海量多元异构数据的汇聚融合技术

面向多类型的网络安全威胁评估技术

网络安全态势评估与决策支撑技术

网络安全态势可视化

信息技术的发展

新一代信息技术及应用

物联网

物联网（The Internet of Things）定义

是指通过信息传感设备，按约定的协议将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。

物联网作用

物品与物品（Thing to thing，T2T）

人与物品（Human to Thing，H2T）

人与人（Human to Human，H2H）

主要解决相关三点的互连接。

引入M2M概念进行解释

人与人（Man to Man）

人与机器（Man to Machine）

机器与机器（Machine to Machine）

技术基础

物联网构架

感知层

温度传感器

二维码标签

RFID标签

读写器

摄像头

GPS

...等终端

由各种感知器构成，是物联网识别物体、采集信息的来源

网络层

应用层

物联网产业链

传感器和芯片

设备

网络运营及服务

软件与应用开发

系统集成

关键技术

传感器技术

射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是物联网中使用的一种传感器技术，在物联网中备受关注。

可跟踪性

传感网

微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System，MEMS）

微传感器

微执行器

信号处理和控制电路

通信接口和电源

微型器件系统，其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成多功能的微型系统

应用系统框架

机器

传感器硬件

通信网络

中间件

应用

该框架基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络获取的数据进行决策，改变对象的行为控制和反馈。

应用和发展

云计算

云计算（Cloud Computing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。

分布式计算

效应计算

负载均衡

并行计算

网络存储

热备份冗余

虚拟化

等计算机技术混合演进并跃迁的结果。

技术基础

云计算是一种基于互联网的计算方式

按需求提供给网上的终端设备和终端用户

云计算实现了“快速、按需、弹性”的服务

资源层次

基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）

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

其单纯出租资源的盈利能力有限

平台即服务（Platform as a Service，PaaS）

PaaS向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。

其更注重构建和形成紧密的产业生态

软件即服务（Software as a Service，SaaS）

SaaS向用户提供应用软件（如CRM、办公软件等）、组件、工作流等虚拟化软件的服务

SaaS一般采用Web技术和SOA架构，通过Internet向用户提供多租户、可定制的应用能力，大大缩短了软件产业的渠道链条，减少了软件升级、定制和运行维护的复杂程度，并使软件提供商从软件产品的生产者变为服务的运营者。

关键技术

虚拟化技术

虚拟化是一个广义术语，在计算机领域通常是指计算机元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。

云存储技术

分布式文件系统作为云存储技术中的重要组成部分，在维持兼容性的基础上，对系统复制和容错功能进行提升。

多租户和访问控制管理

访问控制管理是云计算应用的核心问题之一。

云计算访问控制的研究主要集中在云计算访问控制模型、基于ABE密码体的云计算访问控制、云中多租户及虚拟化访问控制研究。

基于ABE密码机制的云计算访问控制包括4个参与方

数据提供者

可信第三方授权中心

云存储服务器

用户

云安全技术

主要研究内容

一是云计算技术本身的安全保护工作

二是借助于云服务的方式来保障客户端用户的安全防护需求

研究方面

云计算安全性

保障云基础设施的安全性

云安全技术服务

应用和发展

大数据

大数据（Big Data）定义

指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。

技术基础

海量数据

数据类型多样

数据价值密度低

数据处理速度快

大数据是具有体量大、结构多样、时效性强等特征的数据，处理大数据需要采用新型计算构架和智能算法等新技术。 大数据从数据源到最终价值实现一般需要经过数据准备、数据存储与管理、数据分析和计算、数据治理和知识展现等过程。

关键技术

大数据获取技术

数据采集

整合

清洗

大数据获取的研究主要集中在这三方面

分布数据处理技术

主流的分布式计算系统

Hadoop

Spark

Storm

Hadoop常用于离线的复杂的大数据处理，Spark常用于离线的快速的大数据处理，而Storm常用于在线的实时的大数据处理。

大数据管理技术

大数据存储

采用MPP构架的新型数据库集群，通过列存储、粗粒度索引等多项大数据处理技术和高效的分布式计算模式，实现大数据存储

围绕Hadoop衍生出相关的大数据技术，应对传统关系型数据库较难处理的数据和场景，通过扩展和封装Hadoop来实现对大数据存储、分析的支撑

基于集成的服务器、存储设备、操作系统、数据库管理系统，实现具有良好的稳定性、扩展性的大数据一体机。

大数据协同

安全隐私

大数据应用和服务技术

区块链

概念与2008年在《比特币：一种点对点电子现金系统》中被首次提出

区块链技术具有如下特点

多中心化存储

隐私保护

防篡改

提供了开发、分散和容错的事务机制，成为新一代匿名在线支付、汇款和数字资产交易的核心，被广泛应用于各大交易平台，为金融、监管机构、科技创新、农业以及政治等领域带来了深刻的革命。

技术基础

区块链概念可以理解为非对称加密算法为基础，以改进默克尔树（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。

区块链分为

公有链（Public Blockchain）

联盟链（Consortium Blockchain）

私有链（Private Blockchain）

混合链（Hybrid Blockchain）

区块链的典型特征

多中心化

建立可信的分布式系统

多发维护

时序数据

智能合约

不可篡改

开放共识

安全可信

关键技术

应用和发展

人工智能

人工智能是指研究和开放用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。

技术基础

关键技术

机器学习

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。

研究主要聚焦在

机器学习算法及应用

强化学习算法

近似算法

优化算法

规划问题

常见的学习算法主要包含

回归

聚类

分类

近似

估计

优化

神经网络是机器学习的一种形式

强化学习是机器学习的另外一种方式，指机器学习系统制订了目标而且迈向目标的每一步都会得到某种形式的奖励。

自然语言处理

自然语言处理（Natural Language Processing，NLP）是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。

主要应用

机器翻译

舆情监测

自动摘要

观点提取

本文分类

问题回答

文本语义对比

语音识别

中文OCR

专家系统

专家系统是一个智能计算机程序系统，通常由

人机交互界面

知识库

推理机

解释器

综合数据库

知识获取

以上六部分构成，其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验

专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。

主要研究

大型多专家协作系统

多种知识表示

综合知识库

自组织解题机制

多学科协同解题与并行推理

专家系统工具与环境

人工神经网络知识获取及学习机制

虚拟现实

技术基础

关键技术

应用和发展