2 信息技术知识

2.1 软件工程

2.1.1 软件需求分析与定义

需求分析----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、并详细出系统需求（需求的可验证性是其基本属性）

2.1.2 软件设计、测试与维护

2.1.2.1 软件设计

软件设计----架构设计和详细设计（注意两者的区别）

（1）概要设计就是：设计软件的结构，包括组成模块、模块之间的层次结构和调用关系，每个模块的功能，同时还要设计该项目的应用系统总体数据和数据库结构，即应用系统要存储什么数据以什么样的结构存储，他们之间有什么关系---------概要设计阶段通常得到软件结构图
（2）详细设计：为每个模块完成的功能进行具体的描述，要把功能描述转变为精确的、结构化的过程描述。详细设计阶段常用的描述方式有：流程图、N-S图、PAD图、伪代码等

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2.1.2.2 软件测试

软件测试是针对程序的行为，在有限测试用例集合上，动态验证是否达到预期的行为。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

• Ø所有的软件测试都应追溯到用户需求
• Ø应当把尽早地和不断地进行软件测试作为软件测试者的座右铭（需求分析和设计阶段就应该开始测试）
• Ø完全测试是不可能的，测试需要终止（穷举测试不可能）
• Ø测试无法显示软件潜在的缺陷（只能证明软件存在错误而不能证明软件没有错误）
• Ø充分注意测试中的群集现象
• Ø程序员应避免检查自己的程序
• Ø尽量避免测试的随意性

软件测试伴随开发和维护过程，通常可以在概念上划分为单元测试、集成测试和系统测试3个阶段

2.1.2.3 软件维护

软件维护：将软件维护定义为需要提供软件支持的全部活动。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改、培训、帮助资料等。

有如下类型：

就（纠）是（适）鱼（预）丸（完）：有错就改、适应是被动的，完善是锦上添花，未来是预防

①更正性维护---更正交付后发现的错误；
②适应性维护---使软件产品能够在变化后或变化中的环境中继续使用；（外部环境变化后系统必须要变化）
③完善性维护---改进交付后产品的性能和可维护性**（锦上添花）**
④预防性维护---在软件产品中的潜在错误成为实际错误前，检测并更正它们（涉及到未来的还没做的一般为预防性维护）

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2.1.3 软件质量保证及质量评价

（1）软件质量包括“内部质量” “外部质量”和“使用质量”三部分。

（2）验证过程—软件本身构造正确并符合规范的产品；确认过程—正确的产品满足用户的需求。（区分：正确、 确认需求）

（3）评审与审计----管理评审、技术评审、检查、走查、审计。

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。###独立性

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2.1.4 软件配置管理

口诀：计标 控壮婶发交

有个叫技标的人，控（状告）壮婶的发胶（交）

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

2.1.5 软件过程管理

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（2）项目规划（3）项目实施（4）项目监控与评审（5）项目收尾与关闭

2.1.6 软件开发工具

软件开发工具：用于辅助软件生命周期过程的基于计算机的工具。通常使用这些工具来支持特定的软件工程方法，减少手工方式管理的负担。工具的种类包括支持单个任务的工具及涵盖整个生命周期的工具。

(1)软件需求工具包括需求建模工具和需求追踪工具。

(2)软件设计工具包括软件设计创建和检查工具。

(3)软件构造工具包括程序编辑器、编译器、代码生成器、解释器、调试器等。

(4)软件测试工具包括测试生成器、测试执行框架、测试评价工具、测试管理工具、性能分析工具。

(5)软件维护工具包括理解工具(如可视化工具)和再造工具(如重构工具) 。

(6)软件配置管理工具包括追踪工具、版本管理工具和发布工具。—追发版追着出版社去发布版本

(7)软件工程管理工具包括项目计划与追踪工具、风险管理工具和度量工具。

(8)软件工程过程工具包括建模工具、管理工具、软件开发环境。—建模工程过程就是先建个模型

(9)软件质量工具包括检查工具和分析工具—减分质量就是不能减分

2.1.7 复用

特征：拿来就用，降低成本，特别适用于面向对象

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，用软件复用的特点提高其通用性，面向对象的方法特别适用于软件复用的设计

2.2 面向对象系统分析与设计

2.2.1 概念

面问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

（l）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—个模块，是构成系统的基本单位对象包含3个基本要素，分别是对象标识、对象状态和对象行为—（对象之间通过消息交互）人

（2）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，对象是类的实例，类是对象的抽象–人类

（3）抽象:通过特定的实例抽取共同特征以后形成概念的过程–人类的特征就是抽象出来的

（4）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–人体器官就是封装在里面

（5）多态:使得在多个类中可以定义同—个操作或属性名称，并在每个类中可以有不同的体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—龙生九子，九子各不相同

（6）接口:描述对操作规范的说明

（7）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

（8）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—攒电脑

（9）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。其包括特定环境、问题和解决方案3个组成部分–抽象出来固定的思维

不同的龙==（对象），抽取（抽象）共同特征（具有蛇身、蜥腿、鹰爪、蛇尾、鹿角、鱼鳞、口角有须、额下有珠的形象）形成龙（类）==

九条龙从父类集成了一些龙的特性，同时又有自己不同的特点（龙生九子，九子各不同）（多态）

不同龙直接通过龙语==(消息）==传递信息

龙和凤经常放在一起形成一种吉祥的语言（龙凤呈祥、龙飞凤舞）----模式

面向面向对象系统分析用例模型、类ˉ对象模型、对象ˉ关系模型和对象ˉ行为模型组成
面向对象系统设计基于系统分析得出的问题域模型，用面向对象的方法设计出软件基础架构（概要设计）和完整的类结构（详细设计）， 以实现业务功能。
面向对象系统设计主要包括用例设计、类设计和子系统设计

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2.2.2 统一建模语言

Unified Modeling Language (UML)又称统一建模语言或标准建模语言，它是一个支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置所使用的功能

RUP是面向对象技术进行软件开发的最佳实践之一。特别适用于迭代的开发方法

2.2.2.1 用例图

用例图是指由参与者（Actor）、用例（Use Case），边界以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的视图。用例图（User Case）是外部用户（被称为参与者）所能观察到的系统功能的模型图。

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2.2.2.2 类图

软件公司中方和外方分类的例子

• 依赖

某人要过河，需要借用一条船，此时人与船之间的关系就是依赖。在UML中，依赖关系用带箭头的虚线表示，由依赖的一方指向被依赖的一方

是一种使用的关系, 即一个类的实现需要另一个类的协助, 所以要尽量不使用双向的互相依赖。可以简单的理解，就是一个类A使用到了另一个类B，而这种使用关系是具有偶然性的、临时性的、非常弱的，但是B类的变化会影响到A；

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• 泛化(Generalization)关系

足球联赛的例子

子类继承自父类，父类是子类的泛化。

也就是**继承关系的反关系**，用于描述父类与子类之间的关系，父类又称作基类或超类，子类又称作派生类。在UML中，泛化关系用带空心三角形的直线来表示。

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• 关联（Association)

老师与学生，丈夫与妻子。（顾客与许多产品—双向关联）—说道关联就要想到拥有

是一种拥有的关系, 它使一个类知道另一个类的属性和方法；

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• 聚合（Aggregation）

聚合是关联关系的一种特例，他体现的是整体与部分、拥有的关系，此时整体与部分之间是可分离的，

例如：汽车发动机(Engine)是汽车(Car)的组成部分，但是汽车发动机可以独立存在，因此，汽车和发动机是聚合关系

• 组合(Composition)

组合也是关联关系的一种特例，这种关系比聚合更强，也称为强聚合；他同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束

例子：鸟与翅膀的关系

• 实现关系（Implementation）

是用来规定接口和实现接口的类或者构建结构的关系，接口是操作的集合，而这些操作就用于规定类或者构建的一种服务。

例子：笔记本电脑如何实现访问等功能，通过接口去实现

2.2.2.3 对象图

描述对象及其关系的图。对象图可以看作类图在某一时刻的实例。几乎使用与类图完全相同的标识。他们的不同点在于，对象图显示类的多个对象的实例，而不是实际的类。

2.2.2.4 状态图

例子：春运订火车票的例子

用来描述一个特定的对象所有可能的状态,以及由于各种事件的发生而引起的状态之间的转移和变化。

2.2.2.5 活动图

将进程或其他计算的结构展示为计算内部一步步的控制流和数据流，主要用来描述系统的动态视图。活动图在本质上是一种流程图。活动图着重表现从一个活动到另一个活动的控制流，是内部处理驱动的流程。

活动图主要描述行为的动作（基本都有动词）
状态图主要描述行为的结果。

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2.2.2.6 交互图—顺序图（序列图）

强调的消息时间顺序的交互图，描述类系统中类与类之间的交互，它将这些交互建模成消息互换，换句话说，顺序图描述了类与类之间之间相互交换以完成期望行为的消息。

2.2.2.7 交互图—协作图（通信图）

强调的是发送和接收消息的对象之间的组织结构。每个对象是如何交互的

2.2.2.8 构件图（组件图）

描述了软件的各种构件和他们之间的依赖关系。构件图由源文件代码、二进制代码、可执行文件或动态链接库（DLL）等构件组成，并通过依赖关系相连接。

使用构件图的思想是复用。

2.2.2.9 部署图(配置图)

是用来显示系统中软件和硬件的物理架构。

从部署图中，可以了解到软件和硬件组件之间的物理关系以及处理节点的组件分布情况。使用部署图可以显示运行时系统的结构，同时还传达构成应用程序的硬件和软件元素的配置和部署方式。

2.3 应用集成技术

2.3.1 数据库与数据仓库技术

（1）数据仓库是一个面向主题的、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。

（2）数据仓库系统结构：OLAP(联机分析处理)

2.3.2 Web Service技术

WEB服务典型技术包括：

用于传递信息的简单对象访问协议SOAP（Simple Object Access Protocol），用于描述服务的WEB服务描述语言WSDL（Web Services Description Language），用于WEB服务注册的统一描述、发现及集成规范UDDI（Universal Description, Discovery andIntegration），用于数据交换的XML。

（1）适用于Web Service的情况：跨越防火墙、应用程序集成、B2B集成、软件重用。

（2）不适用于Web Service的情况：单机应用程序，局域网上的同构应用程序。

2.3.3 JavaEE结构

（1）JavaEE应用将开发工作分成两类：业务逻辑开发和表示逻辑开发，其余的系统资源则由应用服务器负责处理，不必为中间层的资源和运行管理进行编码。

（2）JavaEE应用服务器运行环境主要包括组件、容器、服务三部分。组件是代码，容器是环境，服务是接口。

2.3.4 NET架构

通用语言运行环境处于.NET开发框架的最底层，倒数第二层是基础类库。

2.3.5 软件中间件

（1）中间件解决了分布系统的异构问题，具有标准的程序接口和协议。

（2）通常将中间件分为：

①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的数据库资源。典型的技术如Windows平台的ODBC和Java平台的JDBC等。

②远程过程调用中间件（RPC），从效果上来看和执行本地调用相同。

③面向消息中间件（MOM），进行平台无关的数据传递，典型如IBM的MQSeries。

④分布式对象中间件，典型OMG的CORBA、Java的RMI/EJB、Microsoft的DCOM等。

⑤事务中间件,完成事务管理与协调、负载平衡、失效恢复等任务，典型IBM/BEA的Tuxedo、支持EJB的JavaEE应用服务器等。

2.4 计算机网络技术

2.4.1 OSI的七层协议

物联网传会话不要用

2.4.2 网络协议和标准

哪几个协议基于UDP，口诀：总结STDD（石头蛋蛋）

2.4.2.1 EEE802规范

口诀：1概 2逻 3C 司令 五环 六城 11无

IEEE802规范包括: 802.l（802协议概论）、802.2（逻辑链路控制层LLC协议）、8023（以太网 的CSMA／CD载波监听多路访问／冲突检测协议）、8024（令牌总线TokenBus协议）、802.5（令牌环（TokenRing）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）、8029（局域网上的语音／数据集成规范）、802.l0（局域网安全互操作标准）、802.ll（无线局域网WLAN标准协议）

2.4.2.2 IEEE802.3 的标准

（l）IEEE802.3标准以太网l0Mb／s传输介质为细同轴电缆。

（2）IEEE802.3u快速以太网l00Mb／s双绞线。

（3）IEEE802.3z千兆以太网1000Mb／s光纤或双绞线

（4）FDDⅣ光纤分布式数据接口

2.4.2.3 广域网协议

广域网协议包括: 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、x25、FR帧中继、ATM异步传输模式

2.4.2.4 ipv4与ipv6

（1）Ipv4是32位，4段，每段之间用“.”表示

（2）把IPv6地址的l28位（l6个字节）Ipv6是为了解决Ipv4中地址空间不够的问题，每个整数用4个十六进制位表示’这些数之间用英文冒号（:）分开’例如： 3ffe:320l:l40l:l280:c8fHe4d:db39，ipsec在Ipv6中是强制的。DNS是域名系统，由域名到IP地址的转换

2.4.3 网络分类、组网和接入技术

2.4.3.1 网络分类

（1）根据计算机网络覆盖的地理范围分类，可以分为：局域网、城域网、广域网。

（2）根据链路传输控制技术分类，分为：以太网、令牌网、FDDI网、ATM网、帧中继网和ISDN网。其中，总线争用技术是以太网的标识，ATM称为异步传输模式，ISDN是综合业务数据网。

（3）根据网络拓扑结构分类，分为总线型、星型、树型、环型、网状。

2.4.3.2 网络交换技术

将不同的信号或者信号形式转换为对方可识别的信号类型从而达到通信目的的一种交换形式，如交换机

（1）网络交换常见的有数据交换、线路交换、报文交换和分组交换。

（2）在计算机网络中，按照交换层次的不同，网络交换可以分为物理层交换（如电话网）、链路层交换（二层交换，对MAC地址进行变更）、网络层交换（三层交换，对 IP地址进行变更）、传输层交换（四层交换，对端口进行变更，比较少见）和应用层交换（似乎可以理解为Web网关等）。

（3）网络中的数据交换可以分为电路交换、分组交换（数据包交换）、ATM交换、全光交换和标记交换。

（4）internet是数据报网络—单位是bit，而ATM为虚电路网络—单位是码元

2.4.3.3 网络接入技术

网络接入技术分为光纤接入、同轴接入、铜线接入、无线接入

2.4.3.4 光网络技术

光网络技术分为光传输技术、光节点技术、光接入技术

2.4.3.4 无线网络技术

（1）无线通信网络—无线电波作为信息传输媒介，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)

（2）4G包括 TD-LTE和FDD-LTE两种制式，

（3）5G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。

2.4.3.5 网络服务器与网络存储技术

网络存储结构大致分为直连式存储（DAS)、网络存储设备(NAS)—真正即插即用 和 存储网络（SAN）

DAS就是不基于网络的扩展存储，如外挂硬盘
NAS是类似于FTP，集中存储，用户通过网盘访问、上传或下载文件
SAN是把存储设备和存储管理系统独立于通信业务网络

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网络服务器与普通pc机的最大差异为----在多用户多任务环境下的可靠性（高性能计算机）

2.4.3.6 网络规划设计与实施

网络拓扑结构设计主要考虑因素：地理环境、传输介质与距离以及可靠性

（1）核心层、汇聚层、接入层

核心层选择----用户规模大小、网络传输信息的种类、用户可投入资金

汇聚层------------网络规模的大小

（2）网络通信设备选型包括核心交换机选型、汇聚层/接入层交换机选型、远程接入与访问设备选型。

2.4.3.7 网络安全及其防范技术

1、信息安全的基本要素有：

（1）机密性：确保信息不暴露给未授权的实体或进程。

（2）完整性：只有得到允许才能修改数据，并且能够判别出数据是否已被篡改。

（3）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

（4）可控性：可以控制授权范围内的信息流向及行为方式。

（5）可审查性：对出现的网络安全问题提供调查的依据和手段。

所以需要做的工作为：指定安全策略、用户验证、加密、访问控制、审计和管理

网络攻击的步骤：信息收集—试探寻找突破口、实施攻击、消除记录、保留访问权限 隔壁老王的例子

2、安全等保分为5个等级，分别是：自主保护级、系统审计保护级、安全标记保护级、结构化保护级、访问验证保护级

3、防火墙、扫描器、防毒软件、安全审计系统

（1）防火墙—鉴别什么样的数据包可以进出企业内部网，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）扫描器无法发现正在进行的入侵行为，而且它还有可能成为攻击者的工具

（3）防毒软件----在应对黑客入侵方面,它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（如扫描、针对漏洞的攻击）却无能为力

（4）安全审计系统-----全审计系统通过独立的、对网络行为和主机操作提供全面与忠实的记录,方便用户分析与审查事故原因’很像飞机上的黑匣子°

防火墙是门卫 扫描器是保安 防毒软件是自我检查 安全审计系统是纪委

2.5 新一代信息技术

2.5.1 大数据

1、大数据5V

（1）大数据5V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）、Veracity（真实性） ------（口诀：大多价真高）

2、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4个环节

（1）在数据釆集阶段主要使用的技术是数据抽取工具ETL

（2）在数据存储环节主要有结构化数据、非结构化数据和半结构化数据的存储与访问。结构化数据—般存放在关系数据库’通过数据查询语言（SQL）来访问;非结构化（如图片、视频、doc文件等）和半结构化数据—般通过分布式文件系统的NoSQL（NotOnlySQL）进行存储

3、大数据关键技术：

①HDFS：能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用。

②HBase：不同于一般的关系数据库，是非结构化数据存储的数据库。

③MapReduce：一种编程模型，主要思想：概念“Map（映射）”和“Reduce（归约）”。

④Chukwa：用于监控大型分布式系统的数据收集系统。

2.5.2 云计算

2.5.2.1 概念及关键技术

1、云计算的特点：超大规模、高可扩展性、通用性、虚拟化、按需服务、极其廉价、潜在危险性

2、架构可以分为3个层次：

① 基础设施即服务（IaaS)—虚拟主机、存储服务,

②平台即服务（PaaS)----开发平台

③软件即服务（SaaS)----应用软件的租用

3、从云计算的核心，及大型数据中心的内部结构来看，其结构包括资源池、云操作系统和云平台接口

4、云计算关键技术包括网格计算和虚拟化两种。

（1）网格计算是一种计算能力提升的方式，其原理是依据并行计算理论，通过任务分解，将子任务分布式提交到其他服务器上运行，以获得更强大计算能力。网格计算的基础技术就是Web Services。云计算的平台技术，主要依赖于SOA

（2）虚拟化包括基础设施的虚拟化、网络虚拟化（VPN)和存储虚拟化（SAN/NAS)等技术

云计算应用

云计算的应用----公有云、私有云、混合云

• 公有云的，面向公众的，任何人都可以在云端申请资源，通常有公有云的运营商来建立维护，如阿里云
• 私有云，是单位自建和自己管理，单位自己使用，如某医院自建的云，医院的各种服务器都在自己的云中跑业务。
• 混合云是上面两种的结合

2.5.3 物联网

物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息

物联网架构：

①感知层：负责信息采集和物物之间的信息传输。（传感器、条码和二维码、RFID射频技术、音视频等多媒体信息等）

②网络层：利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输，是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。

③应用层：实现应用。是物联网发展的根本目标

2.5.4 移动互联网

2.5.4.1 特征

（1）移动互联网=移动通信网络+互联网内容和应用，它不仅是互联网的延伸，而且是互联网的发展方向

（2）移动互联网不仅具有传统互联网应用的简单复制和移植，还具有如下新特征：接入移动性、时间碎片性、生活相关性、终端多样性

2.5.4.2 移动互联网关键技术

①架构技术SOA：Service Oriented Architect，面向服务的架构，不涉及底层编程接口和通讯模型，Web Service是目前实现SOA的主要技术。

②页面展示技术Web2.0：严格来说不是一种技术，而是互联网思维模式。

③页面展示技术HTML5：在原有HTML基础上扩展了API，最大优势可以在网页上直接调试和修改。

④主流开发平台Android：特点入门容易，因为Android的中间层多以Java实现，指令相对减少、开发相对简单，而且开发社群活跃，开发资源丰富。

⑤主流开发平台IOS：一个非开源的操作系统，开发人员必须加入苹果开发者计划，需要付款以获得苹果的批准，开发语言是Objective-C、C、和C++，开发难度大于Android。

⑥主流开发平台Windows Phone：微软一款手机操作系统，开发技术：C、C++、C#等