【系统分析师之路】第十一章 新技术应用
1.物联网：
通过信息传感设备，按规定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以识别智能化识别与定位，跟踪，监控和管理的一种网络。它主要解决物与物，物与人，人与人之间的互联。
它有两个关键技术：嵌入式技术和传感器技术。
从技术架构上看，物联网可以分为三层：感知层，网络层，应用层。
| 1 | 感知层 | 由各种传感器构成，包括温湿度传感器，二维码标签，GPS等感知终端。它是识别物体，采集信息的来源。 |
| 2 | 网络层 | 是整个物联网的中枢，负责传递和感知层获取的信息。 |
| 3 | 应用层 | 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。 |
物联网的关键技术：产品和传感器（条码，RFID），自动化识别技术，无线传输技术，自组织组网技术，中间件技术。
RFID射频识别：一种传感器技术，通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
RFID无需人工干预，作为条形码的无线版本，它具有条形码所不具备的防水防磁，耐高温，使用寿命长，读取距离大，标签上数据可以加密，存储数据大，更容易附在不同的产品上等优点。
RFID可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，可以用在工厂的流水线上跟踪物体，也可以用在车辆身份识别和自动收费。
各个层次所用的公共技术包括：编码技术，标识技术，解析技术，安全技术和中间件技术。其中传感和识别技术是物联网应用的重要基础。
物联网的应用场景：智能微层，智能电网，智慧物流，智能家居，智能交通，智慧农业，环境保护，医疗健康，城市管理，精通服务保险业，公共安全。
2.云计算
利用互联网上的软件和数据的能力。云计算是一种基于并高度依赖因特网，用户与实际服务提供的计算资源相分离，集合了大量计算设备和资源，并向用户屏蔽底层差异的分布式处理架构。通过建立网络服务器集群，将大量通过网络连接的软硬件进行统一管理和调度，构成一个计算池。
它的特点是提供可靠安全的数据存储中心，对用户端的设备要求最低，使用起来最方便；可轻松实现数据应用共享；为存储管理数据提供了无限多空间。
云计算通过互联网来提供动态易扩展且是虚拟化的资源，并且计算能力也可作为一种资源通过互联网流通。它就是通过网络提供可动态伸缩的廉价计算能力。它是快速按需，弹性的服务。
云计算的特点：超大规模，虚拟化，高可靠性，通用性，高可扩展性，按需服务，极其廉价，潜在的危险性。
云计算服务可以分为IaaS，PaaS和SaaS三种类型。
| IaaS | 基础设施即服务 | 向用户提供计算机能力，存储空间等基础设施方面的服务。它单纯出租资源，能力有限。 |
| PaaS | 平台即服务 | 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，它更注重构建紧密的产业生态。 |
| SaaS | 软件即服务 | 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。向用户提供多租户，可定制的应用能力。SaaS采用的技术有：Web技术和SOA架构。 |
SaaS：根据自己的需求，通过互联网向厂商订购所需的应用软件服务。
SaaS的特点有四个：低建设成本，低维护成本，低应用门槛，低投入风险。
SaaS使用了如Web Service等大量的新技术，提供更简单灵活的服务。SaaS模式相比较于传统软件而言，在软件的升级服务数据安全传输上都有很大的优势。
3.互联网加
与现代制造业相结合，促进电子商务，工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。它可以助推传统产业的转型升级。它是与传统行业进行深度融合后，创造新的发展生态，协同制造公共服务平台多采用分布式系统。
互联网加提升制造业数字化，网络化，智能化水平，加强产业链协作，发展基于互联网的协同制造的新模式。其中重点包括：智能制造，大规模个性化定制，网络化协同制造和服务型制造。
互联网加的案例：互联网金融，互联网医疗等。
CPS物理信息系统：是一个综合计算，网络和物理环境的多维复杂系统，通过3C技术的有机融合和深度协作，实现大型工程系统的实时感知，动态控制和信息服务。它是智能制造的核心。
3C技术：Computer，Communication，Control。
4.大数据
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。需要新的处理模式。
大数据要实现数据的增值，数据之和的价值远大于数据的价值之和。大数据具有体量大，结构多样，时效性强等特点。
业界通常用5V来概括大数据的特点。大量（Volume），多样（Variety），高速（Velocity），增值性（Veracity），价值（Value）。
大数据必须依托的技术是：云计算的分布式处理，分布式数据库，云存储，虚拟化技术。
适用于大数据的技术：大规模并行处理数据库，数据挖掘电网，分布式文件系统，分布式数据库，云计算平台，互联网和可扩展的存储系统。
大数据从数据源经过分析挖掘到最终获得价值需要经过五个环节：数据准备，数据存储与管理，计算处理，数据分析和知识展现。
大数据所涉及到的技术主要包括：数据采集，数据存储，数据管理，数据分析与挖掘。
| No | 大数据的技术 | 说明 |
| 1 | 数据采集 | 数据抽取工具ETL |
| 2 | 数据存储 | 结构化数据，非结构化数据，半结构化数据的存储与访问。 |
| 3 | 数据管理 | 分布式并行处理技术 |
| 4 | 数据分析与挖掘 | 根据业务需求对大数据进行关联，聚类和分析，并利用图形表格加以表示。（核心部分） |
5.移动互联网
用手机等无线终端通过3G或者WLAN接入互联网。它是移动互联网➕互联网内容和应用。它不仅是互联网的延伸，而是互联网的研究方向。
特点：终端移动性，业务使用的私密性，终端和网络的局限性，业务与终端，网络的强关联性。
移动互联网时代关键技术：架构技术SOA，页面展示技术Web2.0，HTML5，以及主流开发平台：安卓，IOS。
| Web2.0 | 不是一种技术，严格来说是提倡众人参与的互联网思维模式。 |
| HTML5 | 页面展示技术，相对于HTML4是一个划时代的改变。 |
| SOA | 面向服务的架构，是一种粗粒度松耦合的服务架构，服务之间通过简单精确定义接口进行通信，不涉及底层编程接口和通讯模型，SOA可以看作是B/S模型，XML，WebService技术之后的自然延伸。 |
| WebService | 是实现SOA的主要技术，是一个平台独立，低耦合，自包含的，基于可编程的Web应用程序，使用开放的XML来表述发布，发现，协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序。 |
6.智慧城市
利用新一代信息技术来感知，检测和分析，整个城市资源。对各种需求作出迅速灵活，准确反映。这里所说的新一代技术指的是云计算，大数据，物联网，地理信息，人工智能，移动计算。
智慧城市的建设主要包括：
1）通过传感器或信息采集设备全方位的获取城市系统数据。
2）通过网络将城市数据关联融合处理，分析的信息。
3）充分通过分享，智能挖掘将信息变成知识。
4）结合信息技术把知识应用到各行各业形成智慧。
五个功能层：
1）物联感知层
2）通信网络层
3）计算与存储层
4）数据及服务支撑层
5）智慧应用层
三个支撑体系：
1）安全保障体系
2）建设和运营管理体系
3）标准规范体系
7.IPv6
是IETF互联网工程任务组设计的用于用于替代现行版本的下一代IP协议。IPv4的地址长度是4个字节32位，IPv6的地址长度是32字节128位。
8.3G，4G和5G技术
2G:GSM。
3G存在的四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMax，其中TD-SCDMA是中国大唐的。
4G是第四代移动通信和技术，集3G与WLAN与一体并能够传输高质量视频图像，且图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术。
4G系统能够以100Mbps的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对无线服务的要求。TD-LTE和FDD-LTE都属于4G技术。
5G:是移动电话行动通信标准，是4G之后的延伸，网速可达5M/S-6M/S。
9.人工智能，3D打印
阿尔法狗，iPhoneX，百度无人车，这些都是人工智能的应用。它主要用于计算机视觉，自然语言处理，数据挖掘。
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，是属于打印技术的创新。
10.区块链
是分布式数据存储，点对点传输，共识机制，加密算法，等计算机技术的新型应用模式。区块链是比特币的一个重要概念，它的本质是去中心化的数据库，也是比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块。它对于金融脱媒有巨大的潜能，对于引导全球贸易有着巨大的影响。
11.中间件
为了解决分布异构的问题而产生的新技术，中间件是位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。
中间件是一种独立的系统软件或服务程序。它位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。随着中间件应用的不断增长，中间件的范围已经覆盖分布式对象和组件，消息通信，以及移动应用等软件系统。
中间件基本功能
1）客户机服务器之间的通信
2）客户机与应用层之间的高效率通信机制
3）提供应用层不同服务之间互操作
4）提供应用层与数据库间的连接和控制
5）提供一个多层结构应用开发和运行的平台
6）提供一个应用框架
7）屏蔽操作系统，硬件，网络和数据库
8）提供交易管理机制
9）提供应用负载均衡和高可用性
10）提供应用安全机制与管理功能
中间件的优点：缩短应用开发周期，节约开发成本，降低应用开发失败率，保护已有的投资，简化应用集成，减少维护费用，提高应用开发质量，增强应用的生命力，屏蔽了底层操作系统的复杂性，也屏蔽了异构平台的差异，开发人员可将注意力集中在业务逻辑上，基于中间件的开发具有良好的可扩充性，易管理性，高可用性和可移植性。
中间件分类：底层型中间件，通用型中间件，集成型中间件三种。
| 底层型中间件 | 它的主流技术有JVM，CLR公用语言运行时，ACE自适应通信环境，JDBCJava数据库连接和ODBC开放数据库互联。 |
| 通用型中间件 | 它的主流技术有CORBA公共对象请求代理体系结构，EJB，COM/DCOM。代表产品有BEA WebLogic和IBM MQSerise。 |
| 集成型中间件 | 它的主流技术有WorkFlow和EAI。 |
中间件需要屏蔽分布环境中异构的操作系统和网络协议，并提供分布式环境下的通信服务，我们将这种通信服务称之为平台。
中间件的平台也分为三类：RPC，MOM，ORB。
| RPC | 广泛使用的分布式应用程序处理方法。一个应用程序使用RPC来远程执行一个位于不同地址空间里的过程，并且从效果上看和执行本地调用相同。它是同步的，如果采用线程则可以进行异步调用。 |
| MOM | 利用高效可靠的消息机制进行平台无关的数据交流，并基于数据通信来进行系统分布式集成。 |
| ORB | 提供一个通信框架，透明的在异构的分布计算环境中传递对象请求。他是对象总线，它在Cobra规范中处于核心地位。它使得对象可以透明的向其他对象发出请求或接受其他对象的响应。 |
RMI Java远程方法调用提供了Java程序语言的远程通信功能。
大部分对象都是既扮演服务器又扮演客户机。与RPC所支持的单纯的C/S结构相比，ORB可以支持更加复杂的结构。
12.J2EE和.NET
J2EE为设计开发，装配和部署企业级应用程序提供了一个基于构件的解决方案。该模型具有重用构件的能力，基于XML的数据交换，统一的安全模式和灵活的事务机制。
J2EE的组成包括：构件Component，容器Container，服务Service三部分组成。
| J2EE的组成 | 英文名 | 说明 |
| 构件 | Component | 应用逻辑的代码 |
| 容器 | Container | 构件的运行环境 |
| 服务 | Service | 应用服务器提供的各种功能接口，可同系统资源进行交互。 |
| 简称 | 全称 | 说明 |
| EJB | 服务器端构件模型 | Java服务器端的构件模型。EJB容器提供服务器端的系统级功能，包括线程管理，状态管理和安全管理等。 |
| JDBC | Java语言连接数据库的标准 | 它的API有两个部分，一个用来访问数据库的应用程序级的接口，一个将JDBC驱动整合到J2EE平台中的服务器提供商接口。 |
| Java Servlet | Java服务器端小程序 | 运用于Web服务器中，用来扩展Web服务器功能。在Servlet技术中封装了HTTP协议，可完全运用于Web服务器中。 |
| JSP | Java服务器页面 | 使用JSP可以直接在HTML中嵌入Java代码，并提交给服务器运行，使用JSP便于逻辑与表现形式的分离。 |
| JMS | Java消息服务 | JMS是一个消息标准，它允许J2EE应用程序建立，发送，接收和阅读消息。 |
| JNDI | Java命名目录接口 | 为应用程序提供标准的目录操作方法。应用程序可以使用JNDI访问各种命名服务。这使得J2EE应用程序可以和传统应用程序和系统共存。 |
| JTA | Java事务API | 提供事务处理的标准接口。EJB使用JTA与事务处理服务器通信。 |
| JavaMail API | Java邮件API | 是一个用于阅读、编写和发送电子消息的可选包(标准扩展),用来创建邮件用户代理(Mail User Agent,MUA)类型程序。 |
| JAXP | JavaXML解析API | 使得应用程序可以更简单的处理XML。 |
| JCA | J2EE连接体系结构 | J2EE连接器体系结构和访问EIS资源的组件。资源适配器很明显被看作了JCA的基础组件, |
| JAAS | Java认证和授权服务 | 将一些标准的安全机制通过一种通用的，可配置的方式集成到系统中。 |
·.NET平台
操作系统是.NET的基础。
.NET Enterprise Servers提供了一系列服务器产品，通过这些产品可以缩短构件大型企业应用的周期。
.NET Framework位于整个.NET平台的中央，为开发提供低层的支持。它的核心部分是CLR。CLR是.NET程序的执行引擎。CLR还负责.NET程序的内存管理，对象生命期的管理，线程管理，安全等一系例的服务。.NET不具备跨平台的能力。仅支持Windows操作系统。
·比较分析
共同点：这两个平台都是为了解决构建企业计算等大型平台而出现的，都包含一系列的技术，都可以缩短开发周期提高效率，都是为了解决同一种问题。
差异点：
.NET语言选择范围更大。J2EE只能用Java。
.NET的标准并没有完全的开放，使用.NET唯一可以不选择用微软的产品也就只有数据库。而J2EE选择范围余地较大。
J2EE是一种开放型的标准，任何厂商都可以用这些标准来开发自己的产品。
13.虚拟计算
虚拟计算：是一种以虚拟化，网络，云计算等技术的融合为核心的一种计算平台。
它的本质：共享资源。解决资源共享的理论。
它的核心：网络资源的聚合与协同。
通过重组等手段为我们提供更多更完善的共享服务。它是计算机技术与通信技术融合的产物。
虚拟计算环境：建立在开放的网络基础之上，通过对分布自治资源的集成和综合利用，为终端用户或应用系统提供和谐安全透明的一体化服务的环境。释放互联网资源的巨大能力。
P2P，云计算，普适计算都是属于虚拟计算的范畴。
14.P2P技术
一种用于不同的PC用户之间，不经过中继设备直接交换数据或服务的技术。在P2P中每个节点都具有客户端和服务器双重特征。
本质思想：整个网络中不存在中心节点，在P2P结构中每一个节点大都同时具有信息消费者，信息提供者，信息通信者三方面功能。使用P2P技术提供高质量和大容量的流媒体服务成为可能。
| P2P的优点 | Peer之间直接通信，可充分利用网络带宽，减少网络的拥塞情况。实现整个网络的负载均衡。 |
| P2P的缺点 | 分散性的特点所以管理复杂。动态性的特点导致访问结果不可预见；匿名性特点可能会带来系统的安全漏洞 |
15.普适计算
普适是无处不在的意思。计算机不是按照传统的主机+显示器的形式出现，而是采用将嵌入式处理器，存储器，通信模块和传感器集成在一起，以信息设备的形式出现。计算机本身从人们的视线里面消失。在普适计算的模式下，人们能够在任何时间，任何地点，以任何方式进行信息的获取和处理。
普适计算系统组成：新的嵌入式系统，系统软件，普适网络，交换模式。
| 系统组成 | 普适计算定义 |
| 嵌入式系统 | 以嵌入式计算机为技术核心。 |
| 系统软件 | 构成普适计算基础的软件部分。 |
| 普适网络 | 普适计算是网络计算的自然延伸。 |
| 交换模式 | 能适应频繁而复杂的交换方式。 |
普适计算的特征：间断连接，轻量计算。
间断连接：服务器能否不时地与用户保持联系。
轻量计算：计算资源相对有限，主要用于商业用途的数据处理。
普适计算和云计算的区别
从目前的一些界定看来，普适计算是大的概念，云计算是其下的子概念。云计算是“普适计算”的一个具体的应用。互联网经历了三个时代的变迁。第一个时代是Web1.0的时代，人们通过媒体的报道和文章的撰写来了解资讯和新闻。第二个时代是Web2.0的时代，人们看到的分享的互联网的时代，也就是说个人可以经过博客，经过BBS等其他的方式都可以发表他们的意见，引起了很大的轰动，也造成了很多人与人之间、网友与网友之间的互动。互联网的第三个时代Web3.0，就是Web服 务无处不在，也就是普适计算的时代，而云计算正是互联网第三个时代的开始，即让网络从一个文字的，社区性的一个平台，变成一个可以在任意时间、任意地点提 供无限应用的，汇集众多服务的互联网时代。从这些分析可以看得出，普适计算是计算机技术应用的新的发展，是计算机技术应用到了生活的所有方面，成为生活的 一部分，而云计算是其初步的环节。
16.多核技术
在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎。仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善，先前的处理器产品就是如此。多核技术可以满足横向扩展，提高性能。它实现了分治法的战略。多核技术能使服务器并行处理任务，在更纤巧的外形中融入更强大的处理能力。
多核处理器通过关闭（降频）一些处理器等功耗技术，可以有效的降低能耗。
17.片上系统
Soc也称为系统级芯片，它已经成为集成电路设计业界的焦点。
它是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入式软件的全部内容。
Soc设计的关键技术主要包括：总线体系结构技术，知识产权和可复用技术，软硬件协同设计技术，SoC验证技术，可测性设计技术，低功耗设计技术，超深亚微米电路实现，它是一门跨学科的新兴研究领域。
18.构件与软件重用
构件：是一个功能相对独立的具有可重用价值的软件单元。是软件系统可替换的物理组成部分，它封装了实现体，并提供了一组接口的实现方法。
软件重用：全生命周期都有可重用的价值。它的定义是使用已有软件产品来开发新的软件系统的过程。
软件重用分为水平式重用和垂直式重用两种。
水平重用：重用不同应用领域中的软件元素。包括排序算法，数据结构人机界面构件，标准函数库等。
垂直式重用：主要关键点在于领域分析。根据应用领域的特征和相似性，预测软件构件的可重用性。具有较多公共性的应用领域之间重用软件构件。
构件三个主要的模块：OMG的CORBA，微软的COM和DCOM，SUN的EJB。
| 构件 | 公司 | 说明 |
| CORBA | OMG | 使得对象可以透明的发出请求和获得应答，从而建立起一个异质的分布式应用环境。它的技术规范主要有：定义语言，接口池，动态调用接口，对象适配器。 |
| DCOM | 微软 | 能够支持局域网，广域网，甚至因特网上不同计算机的对象之间的通信。DCOM是COM的无缝扩展。在做分布式计算时，DCOM处理网络协议的低层次的细节问题。 |
| EJB | SUN | 用于开发和部署多层结构，分布式，面向对象的的Java应用系统的跨平台的构建体系结构。有三种类型的EJB，分别是会话Bean，实体Bean，消息驱动Bean。 |
构件获取：包括领域分析，领域设计，领域实现三部分。
领域分析：分析领域的共性和变化性。
领域设计：建立满足领域需求的软件体系结构
领域实现：在代码级实现面向领域的构件。
构成一个系统的构件可以分为五类：
| No | 构件分类 | 说明 |
| 1 | 独立而成熟的构件 | 数据库管理系统和操作系统属于该类。用户只需使用就可以了 |
| 2 | 有限制的构件 | 指出了条件和前提。 |
| 3 | 适应性构件 | 进行了包装或使用了接口技术，达到兼容并可使用的目的。 |
| 4 | 装配的构件 | 装配的构件在安装时已装配在操作系统数据库管理系统上。 |
| 5 | 可修改的构件 | 可以进行版本替换，对原构件修改错误，增加新功能，重新包装或写接口来实现构件的替换。 |
构件分类法可以分为三大类：关键字分类法，刻面分类法，超文本组织方法。