第三章 信息系统集成专业知识
信息系统的生命周期可以分为立项、开发、运维及消亡四个阶段
立项阶段：概念阶段或需求阶段，这一阶段根据用户业务发展和经营管理的需要，提出建设信息系统的初步构想，然后对企业信息系统的需求进行深入调研和分析，形成《需求规格说明书》并确定立项。
开发阶段：以立项阶段所做的需求分析为基础，进行总体规划，之后，通过系统分析、系统设计、系统实施、系统验收等工作实现并交付系统。
运维阶段：信息系统通过验收，正式移交给用户以后，进入运维阶段。要保障系统正常运行，系统维护是一项必要的工作。系统的运行维护可分为更正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护等类型。
消亡阶段：信息系统不可避免的会遇到系统更新改造、功能扩展，甚至废弃重建等情况，对此，在信息系统建设的初期就应该注意系统消亡条件和时机，以及由此而花费的成本。
信息系统常用的开发方法包括结构化方法、原型法、面向对象方法等。
结构化方法（生命周期法）：是应用最为广泛的一种开发方法。结构化方法的特点是注重开发过程的整体性和全局性，其精髓是自顶而下，逐步求精和模块化设计，缺点是开发周期长；文档、设计说明繁琐，工作效率低；要求在开发之初全面认识系统的需求，充分预料各种可能发生的变化，但这不现实。
原型法：认为在无法全面准确地提出用户需求的情况下，并不要求对系统做全面详细的分析，而是基于对用户需求的初步理解，先快速开发一个原型系统，然后通过反复修改来实现用户的最终系统需求。它的特点在于对用户的需求是动态响应、逐步纳入的；系统分析、设计与实施都是随着对原型的不断修改而同时完成的，相互之间并无明显界限，也没有明确分工。原型又可以分为抛弃型原型（Throw-It-Away Prototype）和进化型原型(Evolutionary Prototype)。特点：周期短、成本及风险低、速度快。 动态响应，逐步纳入
面向对象方法（Object Oriented,OO）：用对象表示客观事物，对象是一个严格模块化的实体，在系统开发中可被共享和重复使用，以达到复用的目的。其关键是能否建立一个全面、合理、统一的模型，既能反映需求对应的问题域，也能被计算机系统对应的求解域所接受。对象是类的实例，类是对象的抽象，类中包含方法和属性，一个类可以产生多个对象。
面向对象方法主要涉及分析、设计、实现三个阶段，其特点是在整个开发过程中使用的是同一套工具。整个开发过程实际上都是对面向对象三种模型的建立、补充和验证。因此其分析、设计和实现三个阶段的界限并非十分明确。
在系统开发是实际工作中，往往根据需要将多种开发方法进行组合应用，最终完成系统开发的全部任务。
系统方案设计包括总体设计和各部分的详细设计(物理设计)两个方面。
系统总体设计：包括系统的总体架构方案设计、软件系统的总体架构设计、数据存储的总体设计、计算机和网络系统的方案设计等。
系统详细设计：包括代码设计、数据库设计、人/机界面设计、处理过程设计等。
系统架构：是将系统整体分解为更小的子系统和组件，从而形成不同的逻辑层和服务。对整个系统的分解，既要进行“纵向”的分解，也需要对同一逻辑层分块，进行“横向”分解。系统的选型主要取决于系统架构。
软件需求是针对待解决问题的特性的描述，所定义的需求必须是可以被验证，在资源有限时，可以通过优先级对需求进行权衡。
通过需求分析可以检测和解决需求之间的冲突，发现系统的边界，详细描述出系统需求。
软件测试：测试是为了评价和改进产品质量、识别产品的缺陷和问题而进行的活动。软件测试是针对一个程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期的行为。
软件测试。为了发现错误而执行程序的过程，从软件开发者的角度出发，则希望软件测试成为表明软件产品中不存则错误的过程，验证该软件已正确的实现了用户的要求，确立人们对软件质量的信息。从用户的角度出发，普遍希望通过软件测试暴露软件中隐藏的错误和缺陷，以考虑是否可接受该产品。
尽早地和不断地进行软件测试，测试用例应当由测试输入。系统测试应尽可能在实际运行使用环境下进行。
数据和对应的预期输出结果这两部分组成；程序员应避免检查自己的程序；在设计用例时，应包括合理的输入条件和不合理的输入条件；充分注意测试中的群集现象。经验表明，测试后程序残存的错误数目与该程序中已发现的错误数目成正比。严格执行测试计划，排除测试的随意性；应当对每一个测试结果做全面检查；妥善保存测试计划、测试用例、出错统计和最终分析报告，为软件维护提供方便。
测试不再只是一种仅在编码阶段完成后才开始的活动。现在的软件测试被认为是一种应该包括在整个开发和维护过程中的活动，它本身是实际产品构造的一个重要部分。
常用的测试方法有黑盒测试和白盒测试。
黑盒测试：不考虑程序的内部结构，主要是在程序的接口上进行测试，测试用例设计有：1.等价类划分2.边界值分析3.错误推测法4.因果图
白盒测试：把测试对象看作一个透明的盒子，对程序所有逻辑路径进行测试。具体代表的逻辑覆盖包含：1.语句覆盖2.判断覆盖3.条件覆盖4.判定——条件覆盖5.条件组合覆盖6.路径覆盖。
软件测试是由一系列不同的测试所组成，可以分为：单元测试、集成测试、确认测试、系统测试。
单元测试——模块测试：是对每个模块进行测试。要理解驱动模块和桩模块。主要目的是针对编码过程中可能存在的各种错误，例如用户输入验证过程中的边界值的错误。
集成测试：在单元测试的基础上，将所有模块按照设计要求组装成系统，必须精心计划，应提交集成测试计划、集成测试规格说明书和集成测试分析报告。主要目的是针对详细设计中可能存在的问题，尤其是检查各单元与其他程序部分之间的接口上可能存在的错误。
确认测试：验证软件的功能、性能以及其他特性是否与用户的要求一致。
系统测试：将软件放在整个计算机环境下，在实际运行环境中进行一系列的测试，发现软件与系统定义不符合或者矛盾的地方。
测试：是在开发环境进行的测试
测试：是用户在实际环境中进行的测试，开发者不在旁边
回归测试是指修改了旧代码后，重新进行测试以确认修改引入新的错误或者导致其他代码产生错误。在给定的预算和进度下，尽可能有效率地进行回归测试，需要对测试用例库进行维护并依据一定的策略选择相应的回归测试包。对测试用例库的维护通常包括删除过时的测试用例、改进不受控制的测试用例、删除冗余的测试用例、增添新的测试用例等。在软件生命周期中，即使一个得到良好维护测试用例库也可能变得相当大，这使每次回归测试都重新运行完整的测试用例包变得不切实际，时间和成本约束可能阻碍运行这样以恶搞测试，又是测试组不得不选择一个缩减的回归测试包来完成回归测试。
模糊测试是指将一个随机的、非预期的数据源作为程序的输入，然后系统地找出这些输入所引起的程序失效。通过模糊测试你将会抢在别人之前来揭示软件易受攻击的弱点。模糊测试现在已经发展成为一种最有效的软件安全测试方法。
软件工程：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；软件工程由方法、工具、过程三部分组成。
软件需求：是针对解决问题的特性的描述，定义的需求必须可被验证。
业务需求：是指反映企业或客户对系统高层次的目标要求。
用户需求：描述的是用户的具体目标，或用户要求系统必须完成的认为你
系统需求（行为需求）：是从系统的角度来说明软件的需求，包括功能需求、非功能需求和设计约束等。
软件维护：将软件维护定义为需要提供支持的全部活动。这些活动包括在交付前完成的活动、以及交付后完成的活动，交付前要完成的活动包括交付后的运行计划和维护计划等。交付后的活动包括软件修培训、帮助资料等。
软件维护的类型：更正性维护——更正交付后发现的错误；适应性维护——是软件产品能够在变化后或者变化中的环境中继续使用；完善性维护——改进交付后产品的性能和可维护性；预防性维护——在软件产品中的潜在错误成为实际错误前，检测并更正他们。
软件质量：外部质量、使用质量、内部质量。
软件质量管理过程包括：质量保证过程、验证过程、确认过程、评审过程、审计过程等。
软件质量保证：通过制定计划、实施和完成等活动保证项目生命周期中的软件产品和过程符合并满足用户需求。
验证并确认：确定某一活动的产品是否符合活动的需求，最终的软件产品是否达到其意图并满足用户需求。验证过程试图确保活动的输出产品已经被正确构造，级活动的输出产品满足活动的规范说明；确认过程则试图确保构造了正确的产品，级产品满足其特定的目的。
评审与审计：包括管理评审、技术评审、检查、走查、审计等等。管理评审的目的是监控进展，决定计划和进度的状态，或评价用于达到目标所用管理方法的有效性。技术评审的目的是评价软件产品，以确定其对使用意图的适合性。软件审计的目的是提供软件产品和过程对于可应用的规则、标准、指南、计划和流程的遵从性的独立评价。审计是正式组织的活动，识别违例情况，并生成审计报告，采取更正性行动。
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。
软件配置管理计划：了解组织结构和组织单元之间的关系，明确软件配置控制任务。
软件配置标识：识别要控制的配置项，并为这些配置项及其版本建立基线。
软件配置控制：管理软件生命周期中的变更。
软件配置状态记录：标识、收集、维护并报告配置管理的配置状态信息。
软件配置审计：独立评价软件产品和过程是否遵从已有的规则、标准、指南、计划和流程而进行的活动。
软件发布管理与交付：创建特定的交付版本，完成此任务的关键是软件库。
软件过程管理涉及技术过程和管理过程，通常包括以下几个方面：
1.项目启动与范围定义：启动项目并确定软件需求
2.项目规划：制定计划。确定适当的软件生命周期过程，并完成相关的工作。
3.项目实施：根据计划完后相关的工作
4.项目监控与评审：确认项目工作是否满足需求，发现问题并解决问题
5.项目收尾与关闭：为了项目结束所做的活动，需要项目验收，并在验收后进行归档、事后分析和过程改进等活动。
软件开发工具：
软件需求工具：需求建模工具、需求追踪工具
软件配置管理工具：追踪工具、版本管理工具、发布工具
软件工程过程工具：建模工具、管理工具、软件开发环境
软件质量工具：检查工具、分析工具。
软件复用：指利用已有软件的各种有关知识构造新的软件，以缩减软件开发和维护的费用。复用是提高软件生产力和质量的一种重要技术。
软件复用的主要思想是将软件看成是由不同功能的“组件”所组成的有机体，每一个组件在设计编写时可以被设计完成同类工作的通用工具。这样，如果完成各种工作的组件被建立起来以后，编写某一特定软件的工作就变成了将各种不同组件组织连接起来的简单问题，这对于软件产品的最终质量和维护工作都有本质性的改变。
早期的软件复用主要是代码级复用，被复用的知识专指程序，后来扩大到包括领域知识、开发经验、设计决策、架构、需求、设计、代码和文档等一切相关方面。
由于面向对象方法的主要概念及原则与软件复用的要求十分吻合，所以该方法特别有利于软件复用。
面向对象的基本概念包括对象、类、抽象、封装、继承、多态、接口、消息、组件、复用和模式等。
对象：由数据及其操作所构成的封装体，是系统中用来描述客观事物的一个模块，是构成系统的基本单位。对象包含三个基本要素，分别是对象标识、对象状态和对象行为。
类：现实世界中实体的形式化描述，类将该实体的属性（数据）和操作（函数）封装在一起。类和对象的关系可理解为：对象是类的实例，类是对象的模板。
抽象：通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程，抽象是一种单一化的描述，强调给出与应用相关的特性，抛弃不相关的特性。对象是现实世界中某个实体的抽象，类是一组对象的抽象。
封装：将相关的概念组成一个单元模块，并通过一个名称来引用它。面向对象封装是将数据和基于数据的操作封装成一个整体对象，对数据的访问或修改只能通过对象对外提供的接口进行。
继承：表示类之间的层次关系，这种关系使得某类对象可以继承另外一类对象的特征，继承可以分为单继承和多继承。
多态：使得在多个类中可以定义同一个操作或属性名，并在每个类中可以有不同的实现。多态使得某个属性或操作在不同的时期可以表示不同类的对象特性。
接口：描述对操作规范的说明，其只说明操作应该做什么，并没有定义操作如何做。可以将接口理解为类的一个特例，它规定了实现此接口类的操作方法，把真正的实现细节交由实现该接口的类去完成。
消息：体现对象间的交互，通过它向目标对象发送操作请求。
组件：表示软件系统可替换的、物理的组成部分，封装了模块功能的实现。组件应当是内聚的，并具有相对稳定的公开接口。
复用：指将已有的软件及其有效成分用于构造新的软件或系统。组件技术是 软件复用实现的关键。
模式：描述了一个不断重复发生的问题以及该问题的解决方案。
统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)用于对软件进行可视化描述、构造和建立软件系统的文档。UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，是一种总结了以往建模技术的经验并吸取当今优秀成果的标准建模方法。
UML是一种可视化的建模语言，不是编程语言。
图的名字 介绍
类图 描述一些类、包的静态结构和静态关系
对象图 给出一个系统中的对象的快照
组件图 描述可以部署的软件构件之间的静态关系
部署图 描述一个系统的拓扑结构
用例图 描述一系列角色和使用案例以及它们之间的关系，可以用来对一个系统的最基本的行为进行建模
活动图 描述不同过程之间的动态接触，是使用用例图描述的行为具体化
状态图 描述一系列对象的内部状态的变化和转移，注意一个类不能有2个不同的状态图
顺序图 是一种相互作用图，描述不同对象之间信息传递的时序
协作图 是一种相互作用图，描述发出信息，接受信息的一系列对象的组织结构
面向对象系统分析的模型：用例模型、类-对象模型、对象-关系模型、对象-行为模型。
类之间的关系：
1.依赖关系：如果元素A的变化会引起元素B的变化，则B依赖于A。
2.泛化关系：就是继承的反义词
3.关联关系：聚合关系、组合关系表示两个类的实例之间存在的某种语义上的联系。
4.实现关系：用来规定接口和实现接口的类和组件之间的关系，接口是操作的集合，这些操作用于规定类或组件的服务。
常见的典型架构模式如下：管道/过滤器模式，面向对象模式，事件驱动模式，分层模式，客户/服务器模式(Client/Server, C/S)。
管道/过滤器模式：典型应用包括批处理系统。该模式体现了各功能模块高内聚、低耦合的黑盒特性。
面向对象模式：典型应用是基于组件的软件开发
事件驱动模式：典型应用包括各种图形界面语言
分层模式：典型应用是分层通信协议。此模式也是通用应用架构的基础模式。
客户/服务器模式：客户与服务器分离，允许网络分布操作，适用于分布式系统。为了解决C/S模式中客户端的问题，发展形成了浏览器/服务器模式(Browser/Server, B/S)。
数据库：关系型(主流数据库)：Oracle、MySQL、SQLServer，非关系型：MongoDB。
HTML/HTTP协议是实现Internet应用的重要技术。
中间件是位于硬件、操作系统等平台和应用之间的通用服务。借由中间件解决了分布系统的异构问题。中间件服务具有标准的程序接口和协议。不同的应用、硬件及操作系统平台，可以提供符合让接口和协议规范的多种实现，其主要目的是实现应用于平台的无关性。借助中间件，屏蔽操作系统和网络协议的差异，为应用程序提供多种通讯机制，满足不同领域的应用需要。
为了完成系统底层传输层的集成，可以采用CORBA技术；为了完成不同系统的信息传递，采用消息中间件产品；为了完成不同硬件和操作系统的集成，采用J2EE中间件产品。
中间件的分类：
底层型中间件：JVM、CLR、ACE、JDBC、ODBC;
通用型中间件：CORBA、J2EE、MOM、COM
集成型中间件：WorkFlow、EAI
通常将中间件分为数据库访问中间件（ODBC、JDBC）、远程过程调用中间件、面向消息中间件(IBM的MQSeries)、事物中间件（IBM/BEA的Tuxedo）、分布式对象中间件。
数据库访问中间件：通过一个抽象层访问数据库，从而允许使用相同或相似的代码访问不同是数据库资源。
远程过程调用中间件（RPC）：是一种分布式应用程序的处理方法。
面向消息中间件（MOM）：利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据传递，并可基于数据通信进行分布系统的集成。
分布式对象中间件：是建立对象之间客户/服务器关系的中间件，结合了对象技术与分布式计算技术。
事物中间件：提供支持大规模事务处理的可靠运行环境。
数据仓库(Data Warehouse)是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合，用于支持管理决策，是对多个异构数据源的有效集成。
大数据分析相比于传统的数据仓库应用，具有数据量大、查询分析复杂等特点。在技术上，大数据必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术等。
Web服务定义了一种松散的、粗粒度的分布计算模式，使用标准的HTTP协议传送XML表示及封装的内容，Web服务的主要目标是跨平台的互操作性。
Web服务的典型技术包括：用于传递信息的简单对象访问协议(Simple Object Access Protocal,SOAP)、用于描述服务的Web服务描述语言(Web Services Description Language,WSDL)、用于Web服务注册的统一描述、发现及集成(Universal Description Discovery and Integration,UDDI)、用于数据交换的XML。
Web服务的主要目标是跨平台的互操作性，适合使用Web Service的情况包括：跨越防火墙、应用程序集成、B2B集成、软件重用等。不适合使用Web服务的情况：单机应用程序、局域网上的同构应用程序等。
JavaEE应用服务器运行环境主要包括组件（Component）、容器(Container)及服务(Services)三部分。
.NET架构是基于一组开放的互联网协议而推出的一系列的产品、技术和服务。通用语言运行环境处于.NET开发框架的最低层，是该框架的基础。
工作流程引擎是工作流管理系统的运行和控制中心，主要功能是流程调度和冲突检测。
组件技术就是利用某种编程手段，将一些人们关心的，但又不便于让最终用户去直接操作的细节进行封装，同时实现各种业务逻辑规则，用于处理用户的内部操作细节。满足此目的的封装被称为组件。
常用组件标准包括微软的COM/DCOM/COM+、OMG的CORMA及Java的RMI/EJB。
TCP/IP是Internet的核心。
TCP是可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。
UDP的不可靠的、无连接的协议。
文件传输协议FTP、电子邮件协议SMTP、超文本传输协议HTTP、远程登录协议Telnet建立在TCP；域名服务器DNS、动态主机配置协议DHCP、简单文件传输协议TFTP建立在UDP。
IEEE 802.11：无线局域网WLAN标准协议，无线网络是指以无线电波作为信息传输媒介。
IPV6十六进制表示，128位地址。
交换机工作在数据链路层，第三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。
Internet上的域名由域名系统DNS统一管理。DNS是一个分布式数据库系统，由域名空间、域名服务器和地址转换请求程序三部分组成。
根据计算机网络所覆盖的地理范围的大小进行分类，计算机网络可分为：局域网、城域网、广域网。
网络按照拓扑结构划分有：总线型结构、环形结构、星型结构、树形结构和网状结构。
网络交换：物理层交换、链路层交换、网络层交换、传输层交换、应用层交换。常见的网络交换技术有数据交换、线路交换、报文交换和分组交换。
网络存储技术是基于数据存储的一种通用网路术语。网络存储结构大致分为3种：直连式存储DAS、网络存储设备NAS、存储网络SAN。
DNS：也称SAS，需要电缆等外界驱动
NAS：即插即用、主要通过NFS、CILS访问；NAS存储设备类似于一个专用的文件服务器，它去掉了通用服务器的大多数计算功能，而仅仅提供文件系统功能。NAS技术支持多种TCP/IP网络协议。
SAN:通过专用交换机将磁盘阵列与服务器连接，最大的特点就是将存储设备从传统的以太网中分离了出来；FC SAN具有热插传播、高速带宽、远程连接、连接设备数据量大等特点；IB SAN是一种交换结构I/O技术。
网络工程：分为网络实施、网络规划和网络设计三个阶段。
网络分层设计：包含核心层、汇聚层、接入层。接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。
无线通信网络根据应用领域可分为：无线个域网WPAN、无线局域网WLAN、无线城域网WMAN、蜂房移动通信网WWAN。
光网络技术：光传输技术、光节点技术、光缆接入技术。
第四代通信技术（4G）包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。5G理论上可在28GHz超高频段以1Gbps的速度传送数据，且最长传送距离可达2公里。
网络接入技术分为光纤接入、同轴接入、铜线接入、无线接入。
确立网络的物理拓扑结构是整个网络方案规划的基础，物理拓扑结构的选择往往和地理环境分布、传输介质与距离、网络传输可靠性等因素紧密相关。
信息安全的基本要素：（必考）
机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程
完整性：只有得到允许的人才能修改数据，并且能够判别出数据是否被篡改。
可用性：得到授权的实体在需要时可访问数据，即攻击者不能占用所有的资源而阻碍授权者的工作。
可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式。
可审查性：对出现的网络安全问题提供调查的依据和手段。
信息安全分为5个等级：自主保护级、系统审计保护级、安全标记保护级、访问验证保护级。
网络和信息安全产品：（必考）
1.防火墙
传统防火墙无法阻止和检测基于数据内容的黑客攻击和病毒入侵，同时也无法控制内部网络之间的违规行为。
2.扫描器
是入侵检测的一种，主要用来发现网络服务、网络设备和主机的漏洞。
3.防毒软件
在应对黑客入侵方面，可以查杀特洛伊木马和蠕虫等病毒程序，但对于基于网络的攻击行为却无能为力。
4.安全审计系统
从应用范围看，云计算可分为公有云、私有云和混合云。
物联网指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把物与物、人与物进行智能化连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。
物联网从架构上可以分为感知层、网络层、应用层。
感知层作为物联网架构的基础层面，主要达到信息采集并将采集到的数据上传的目的，感知层的技术包括：产品和传感器自动识别技术（条码、RFID、传感器等），无线传输技术（WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB）、自组织组网技术和中间件技术。
移动互联网一般指用户用手机等无线终端，通过4G或者WLAN等速率较高的移动网络接入互联网，可以在移动状态下使用互联网的网络资源。
移动终端在处理能力、显示效果、开放性等方面无法和PC相提并论，但在个性化、永远在线、位置性等方面强于PC。
移动互联网具有一下新特征：
1.接入移动性：移动终端的便携性使得用户可以在任意场合接入网络，移动互联网的使用场景是动态变化的。
2.时间碎片化：用户使用移动互联网的时间往往是上下班途中、工作之余、出差等候间隙等碎片时间，数据传输具有不连续性和冲突性。
3.生活相关性：移动终端被用户随身携带，具有唯一号码，与移动位置关联等特性使得移动应用可以进入人们的日常生活，满足衣食住行等要求。
4.终端多样性：目前各手机厂商分足鼎立，有各自不同的操作系统和底层硬件，终端类型多样，尚未形成统一的标准化接口协议。
大数据的数据规模：“超大规模”表示的是GB级别是数据，“海量”表示的是TB级别的数据，“大数据”表示PB级别及其以上的数据。
大数据所涉及的技术很多，主要包括数据采集、数据存储、数据管理、数据分析与挖掘四个环节。