1、網絡技術基礎
1.1、計算機網絡的概念及發展
計算機網絡是計算機技術和現代通信技術相結合的產物。
計算機網絡概念： 將地理位置不同、具有獨立功能的多個計算機系統，通過通信設備和通信線路連接，利用功能完善的網絡軟件實現網絡資源共享的系統。
計算機網絡的組成：
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通信子網：
由專門負責通信的計算機和高速通信線路等構成，負責為全網提供主機間的通信鏈路及信息傳輸工作，實現計算機系統的互聯。
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資源子網
提供網絡訪問和數據處理能力，使網上用戶能夠享受資源網上的軟、硬件和數據。
網絡協議：一種用於網絡間相互通信的技術標准，一門大家都公認並遵守執行的“共同語言”；精確地規定了所交換數據的格式和時序。
OSI參考模型：是國際標准化組織ISO於1981年發布的一套理論意義上的開放系統互聯模型。它由物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層7個層次組成，簡稱七層協議。
OSI七層協議的主要功能:
| OSI層次 | OSI每層的主要功能 |
|---|---|
| 應用層 | 確定進程之間通信的性質及接口，以滿足客戶的需要 |
| 表示層 | 處理兩個通信系統間信息交換的表示方式 |
| 會話層 | 組織兩個會話進程之間的通信，並管理數據的交換 |
| 傳輸層 | 向用戶提供可靠的端到端的服務，並向高層屏蔽了下層數據通信的細節，數據傳輸以報文為單位 |
| 網絡層 | 提供鏈接和路由選擇，數據傳輸以分組或包為單位 |
| 數據鏈路層 | 建立數據鏈接，保證以幀為單位有效地傳輸數據 |
| 物理層 | 利用通信介質，提供物理連接，以便接發比特流 |
TCP/IP協議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）:是傳輸控制協議/網絡協議的簡稱。
| TCP/IP層次 | TCP/IP每層的主要功能 |
|---|---|
| 應用層 | 向用戶提供一組常用的應用協議，以及建立在TCP/IP協議簇上的一些沒有標准化的用戶應用程序 |
| 傳輸層 | 提供端到端的進程間通信服務 |
| 網際層 | 使互聯的計算機網絡進行通信 |
| 網絡接口層 | 通過特定的網絡進行傳輸或從特定的網上接收物理幀，抽出某些數據信息交給上層 |
以太網（Ethernet）協議：規定用無源的電費作為總線來傳輸數據幀，是最為普遍的局域網。
1.2、網絡的分類與拓撲結構
網絡分類（按覆蓋范圍分）：
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局域網（Local Area Network, LAN）
小范圍內計算機、終端和外圍設備互聯而成的網絡
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城域網（Metropolitan Area Network ，MAN）
幾十千米范圍內的企業、單位、多個局域網互聯而成的通信網絡
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廣域網（Wide Area Network， WAN）
地理位置相距較遠的多個計算機系統或局域網互聯實現數據通信網絡
計算機網絡拓撲結構：網絡終結點與通信線路間的幾何關系，反映了網絡中各實體間的結構關系。
| 拓撲結構 | 說明 |
|---|---|
| 星形網絡 | 各結點通過點到點通信線路與中心結點連接。優點是系統結構簡單、穩定性好；缺點是一旦中心結點出現故障，整個網絡都將癱瘓 |
| 總線型網絡 | 一條稱為總線的中央電纜連接所有工作站和其他共享設備。優點是系統結構簡單、穩定性好；缺點是一旦中心結點出現故障，整個網絡都將癱瘓 |
| 環形網絡 | 將工作站、共享設備通過電信線路構成一個閉合的環。優點是簡化了路徑選擇，當某個結點發生故障時，不影響其他結點之間的連接；缺點是結點過多從而影響傳輸速率，而且網絡擴充后平均傳輸效率將更低 |
1.3、網絡設備綜述
1.3.1、網絡傳輸設備
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傳輸介質
數據傳輸系統中發送裝置和接收裝置的物理媒體。有線的如：光纖等；無線的如：微波、無線電等。
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網絡適配器（網卡）
計算機、通信控制設備之間通過傳輸介質進行通信的接口，是將各個結點上的設備連接到網絡上的接口部件。
它是基本功能是數據轉換、數據包的拆裝和網絡存取控制等。
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調制解調器（Modern）
利用信道傳遞數字信號時使用的遠程連接設備。主要功能是數模/模數信號的轉換。
1.3.2、網絡互聯設備
中繼器（Repeater）：又稱重發器，可放大增強信號。
集線器（HUB）：網絡中心設備，可連接多個站點的緩沖設備，相當於多端口中繼器
網橋（Bridge）：連接兩個同類型局域網，用於轉發、存儲數據和過濾地址
交換機（Switch）：相當於多端口網橋，可互聯多個網段，進行數據幀轉發和協議轉換
路由器（Router）：實現網絡層互聯的智能設備
網關：在網絡層以上實現網絡互連。
注：中繼器和集線器是物理層設備。 網橋和交換機是數據鏈路層設備。路由器是網絡層設備。網關是應用層，目前尚無硬件設備。現實中交換機已經取代了HUB和Bridge。
1.3.3、網絡中的計算機設備
- 網絡服務器（Server）：資源網絡中核心設備，含有網絡操作系統和數據庫管理系統
- 工作站（Client）：連網、有獨立運行功能，受網絡服務器控制和管理的、共享網絡資源的計算機。
1.4、國際互聯網Internet
Internet: 是指連接世界各國的計算機設備和網絡的系統。 目前最大的計算機網絡（ARPnet）
IP地址：Internet上使用的地址。 例：202.112.112.101
域名系統（DNS）:TCP/IP的名字管理機制。 www.ruc.edu.cn
1.5、移動互聯網
廣義概念：用戶可用手機、筆記本等移動終端通過協議接入互聯網。
狹義概念：用戶使用手機終端通過無線通信的方式 訪問采用WAP的網站。
2、數據庫基礎知識
數據管理技術的發展大致經歷了人工管理階段、文件管理階段、數據庫管理階段，以及數據倉庫與數據挖掘等幾個階段。
2.1、傳統數據文件的存儲方式
特點：編寫的程序和特定的文件緊密相連，文件之間相互獨立，缺少整體規划。
存在的問題：數據混亂、數據冗余、程序與文件過分依賴、實用性差。
2.2、數據庫的存儲方式
數據庫存儲方式：將數據集中並可減少重復，有效地提供多方面應用的數據組織方式。
數據庫系統（Datebase System,DBS）：指數據庫（DB）、維護和使用所需的計算機硬件、軟件（如DBMS、操作系統等）和使用人員（如系統分析員、程序員、數據庫管理員等）的總和。
數據庫管理系統（DBMS）的功能：
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數據定義
用數據定義語言對數據庫的結構進行描述。這些定義存儲在數據字典中，是DBMS運行基本依據。
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數據庫建立和維護
包括 數據庫的初始建立、數據的轉換、數據庫的轉儲和恢復、數據庫的重組織和重構造以及性能檢測分析等功能。
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數據庫操縱功能
用數據操縱語言實現用戶對數據庫中數據的基本操縱，包括對數據庫的檢索、插入、更新和刪除等。
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數據庫運行管理
包括多用戶環境下的事務管理和自動恢復、並發控制和死鎖檢測、安全性檢查和存取控制、完整性檢查和執行、運行日志的組織管理等。
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數據組織、存儲和管理
包括數據字典、用戶數據、存取路徑等。
2.3、關系數據模型
數據模型包括層次模型、網狀模型、關系模型和面向對象模型等。其中關系模型是目前最重要的一種數據模型，相應地，基於關系模型的數據庫系統稱為關系數據庫系統。
關系模型：
關系： 一個關系對應一個二維表，二維表名就是關系名。
元組：關系的一行（表中的值）即為一個元組。
屬性：關系的一列（字段）稱為屬性。列的值稱為屬性值。
主碼（主關鍵字）：在一個關系的若干屬性中指定一個或多個用來唯一標識該關系的元組，這個被指定的屬性或屬性組稱為該關系的主碼。
關系模式：在二維表中的行定義即對關系的描述稱為關系模式。一般表示為：關系名（屬性1，屬性2，屬性n）。例上圖的關系模型是：學生表（學號，姓名，性別，年齡，圖書證號，所在系）
2.4、E-R圖
2.4.1、E-R圖的基本概念
E-R圖：實體-聯系模型（Entity-Relationship Approach）。
E-R圖的優點：
- 清楚地描述了實體、實體屬性及實體之間的關系。
- 存在一定的規律，可以將E-R圖轉化為關系模型。
實體之間的聯系可分為3種：一對一聯系（1：1）、一對多聯系（1：n）和多對多聯系（m：n）
2.4.2、E-R圖轉換為關系數據模型的方法
使用E-R圖分析工具進行數據庫設計主要包括以下幾個步驟：
- 描述實體和屬性，確定主碼
- 按照具體情況，分析出實體和實體之間的聯系，確定實體和實體聯系的屬性
- 繪制E-R圖
- 按轉化規律，轉化為關系文件
3、信息技術發展情況
3.1、大數據
4個特點：數據量大（Volume）、數據類型繁多（Variety）、處理速度快（Velocity）、價值密度低（Value）。
影響：在思維方式方面，在數據具有“全樣而非抽樣、效率而非精確、相關而因果”三在顯著特征。
3.2、雲計算
雲計算的核心理念：服務！
雲計算的特征：
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虛似化 可將各物理資源虛擬成虛擬資源形成資源池
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彈性 根據用戶需求，動態變化自身的計算能力
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按需服務 用戶根據自己需求購買雲計算服務
雲計算按部署模式分類：
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公有雲
提供的雲服務通常遍布整個互聯網，費用一般較低，但安全性和隱私性一直受到用戶的關注。
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私有雲
針對某個機構量身定制的雲。
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社區雲
專為一些相對獨立、相互關聯的機構服務的。如供應鏈上的關聯企業，業務相互獨立，但存在一定聯系，需要進行信息的交互與資源協調。
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混合雲
表現為以上多種雲配置的組合。
雲計算按服務對象分類：
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軟件即服務（SaaS）
Soft as a Service,用戶只需要利用終端設備即可便捷地使用雲計算服務，而無需關心服務的軟硬件運行、維護與管理過程。
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平台即服務（Paas）
Platform as a Service,用戶應具備一定的信息技術水平，通過為用戶提供一種互聯網應用程序的接口和平台，免去用戶在平台構建、硬件維護和服務兼容性等方面的困擾。
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基礎架構即服務（IaaS）
Infrastructure as a Service，利用虛擬化技術、自動化技術和服務器模板技術，將CPU、內存、存儲、操作系統及相關軟件以遠程計算服務的方式提供給用戶。
IaaS將上述資源虛擬化為資源池，能夠為網絡環境下的用戶提供所需的計算資源、存儲資源及網絡資源等。