4.1信息系统的工作过程（课件）-2025-2026学年粤教版高中信息技术必修二

该高中信息技术课件聚焦信息系统的体系结构（C/S、B/S、P2P）及开发五阶段，通过复习无线网络组建（移动终端联网途径、设备材料、优势）导入，衔接学生已有网络知识，搭建从网络基础到信息系统结构的学习支架。 其亮点是设计动手探究活动（对比三种结构优缺点并填表，结合百度AI工具），培养数字化学习与创新能力。课堂小结用表格梳理案例、优势及劣势，结合12306等生活实例，强化信息意识与计算思维。学生通过实例分析提升问题解决能力，教师可利用结构化内容与检测题提高教学效率。

客户机服务器结构客户机服务器结构是以数据库服务器为中心，以客户机为网络基础，在信息系统软件支持下的两层结构模型。这种体系结构的信息系统需要分别在客户端和服务器端安装专用的软件。客户端一般安装的软件包括操作系统和特定的客户端软件。浏览器服务器结构是随着互联网技术的兴起而兴起的，是对客户机服务器结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在浏览器端实现，主要事务逻辑在服务器端实现，形成浏览器服务器结构。这样就大大简化了客户端计算机荷载，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。对等网络体系结构取消了服务器的中心地位，各个系统内计算机可以通过数据交换直接共享资源和服务。在这种体系结构中，计算机可对其他计算机的要求进行响应，请求、响应范围和方式都根据具体应用程序不同而有不同的选择。目前对等网络模式有纯P2P模式、集中模式即混合模式，是迅速发展的一种新型网络结构。 你在运营商拉了一条宽带，他会给你分配一个光猫。一般来讲你会单独再买一台路由器，使用网线将路由器的万口与光猫相连。通常情况下颜色不一样的接口就是路由器的万口。路由器通过PPPOE拨号获取运营商分配的公网IP假设为2.2，当然也可能是光猫负责拨号。这种情况下路由器获取到的就是光猫分配的内网IP比如19、2.168点0.2。总之不管怎样，你的路由器万口会获取到一个IP除了万口路由器还有多个颜色一样的烂口。为了让大家思路清晰，我们需要单独提取出这四个烂口，把它当做一台交换机，并且和路由器这个虚拟的网口建立了连接。路由器连接交换机的这个网口有一个IP地址，假设为192.16 8.1点。这个是路由器的内网IP访问这个IP可以进入路由器的管理页面，同时也是你家里整个局域网的网关。你家里所有的网络设备都会通过网线或者wifi的方式连接到这台交换机，这是大部分家庭的网络top装宽带的师傅会帮你配置好，确保你能正常上网，然后他就可以交差走人了。接下来我们就来研究一下，为什么这样设置之后就能正常上网了。此时我有另一台电脑要连接到当前网络，假设该电脑获取IP的方式为自动获取，当我怼上网线之后，一个叫做DHCP的应用层协议就会开始工作。DHCP全程data also to configure deal意为动态主机配置协议，顾名思义就是用来动态获取IP地址的电脑的DHCP客户端会发起一个DCP请求，找DITCP服务器获取IP地址，这个请求会被一层层的封装。以TCPIP4层网络模型为例，每一层都有其特定的任务数据来到传输层，传输层会指定这个DHCP请求通过什么传输协议发往什么端口。DHCP规定客户端默认使用68号udp端口，服务端默认使用67号udp端口，也就是请求会使用UDP的68号端口发往UDP的67号端口。所以原端口是68，目标端口是67，使用UDP的方式传输，这些都是规定好的，不需要深究。接着数据来到网络层，网络层需要确定数据包发给哪个网络设备，也就是负责封装IP地址。电脑现在的目的是找DHCP服务器，要IP地址。但他并不知道现在谁是DHCP服务器，不知道该发给谁。所以干脆一不做二不休，直接发给这个网络里的所有设备。所以目标IP是一个广播IP255点点255.255.255。同时接收方也需要知道是谁发给他的数据，所以还需要加上原IP但是电脑现在还没有IP于是会直接用0.0这个未指定的IP接着数据会继续向下来到网络接口层，这一层会封装mac地址，每个网卡都有唯一的mac地址，也叫物理地址。原mac是你电脑网卡的mac地址，这里假设为CC同样由于不知道数据该发给谁，所以目标mac是一个全F广播mac地址。然后这个经过层层封装的数据包会从电脑的网卡接口发出，顺着网线来到了交换机的一号接口。普通的家用交换机是一个只能解析网络接口层数据的设备。也就是说他只能看到mac地址里面的IP和端口等信息，对他来说就是一堆无规则的数据，他看不懂也没必要看懂。交换机内部有一个mac地址映射表，他会根据mac地址对数据进行转发，至于你转发的什么内容，他并不关心。交换机从接口一收到数据后会将接口一对应的mac地址保存到映射表中，然后查看目标mac发现是全F的广播mac地址。于是交换机会将电脑的数据给每一个连接的接口发送一份。当这台电脑收到数据包的时候，会根据网络模型一层一层的解封装。首先网络接口层会查看目标mac地址是不是发给自己的，发现是全F虽然不是自己的mac地址滴滴，但这是一个广播mac地址，所以会接受它继续向上。来到网络层查看目标IP是全255，虽然不是自己的IP但这是一个广播IP广播就类似学校的广播，当广播里说全体注意的时候，你肯定要听一下广播里他在讲啥。所以电脑为了看里面的内容，也会接受这个数据包。来到传输层发现是通过UDP的方式发给67号端口。由于这台电脑没有运行DHCP服务，所以并没有监听67号端口，于是会将这个数据把它丢弃。同样的数据来到路由器，一般的家用路由器会提供很多服务，比如DHCP DNS d DNS QOSUPMPDMC端口转发防火墙等等，接口层会接受这个目标max是全F的广播，同样网络层会接受这个目标IP是全255的广播。向上来到传输层发目标端口是UDP的67。一般情况下，路由器默认就开启了DHCP服务，而DHCP默认的监听端口就是UDP的67。于是这个数据包将会交给DHCP服务。DHCP服我收到数据后将会从自己的IP地址池中选择一个未被占用的IP地址，假设为192.168点1.3。除了IP地址，还会包含子网掩码、网关、DNS、服务器租约等信息。假设租约为12个小时，然后重新封装数据包源端口是本机的DHCP服务67端口，目标端口是对方发过来的端口，也就是六十八。并且通过UDP传输网络层封装员IP地址为路由器自己的IP也就是192.168点1.1。由于对方没有IP所以目标埃批还是全255的广播埃批来到网络接口层，原mac是路由器烂口的mac地址。路由器从刚才电脑发过来的数据包中已经知道了电脑的mac地址，所以目标mac是电脑的mac地址。数据来到交换机，刚才说过交换机只能解析mac地址，当他看到目标mac是CC的时候，会查看自己的mac地址映射表，发现CC插在接口一上，于是会将这个数据包从接口一发送出去。电脑收到数据后会一层层的解封装。接口层发现目标mac是自己，于是接受该数据。网络层发现目标IP是广播IP，同样也接受了传输层发现是发往UDP的68号端口，而DHCP客户端监听了该端口，于是数据将会由DHCP应用程序处理，DHCP会拿着这些信息给电脑进行相关配置，于是我们的电脑就有了IP地址、网关DNS等信息了。并且在6个小时之后，也就是租约的2分之1，会再次发起DHCP请求续约。IP地址续约成功的话，租期就会再次变成12个小时。如果DHCP服务器没有回应的话，会在时间剩余4分之1、8分之1的时候再尝试发送续约请求。如果续约成功，将会再次变成12个小时。如果失败了，说明路由器提供的DHCP服务挂了。等到租约到期之后，将会自动释放IP，然后重新发起DHCP获取IP的广播请求。但是由于这个局域网内唯一的DHCP服务器挂了，所以电脑永远也得不到DHCP回。应当尝试多次都没有收到回复之后，DHCP客户端会给电脑自动分配一个全球统一的网段，IP地址为169.254点叉点叉，确保和局域网的其他设备还能正常通信。所以当你发现电脑获取到了169.254开头的IP，说明你家里的局域网中没有提供DHCP服务的设备。建议检查网络，除了一台都没有的情况，还有可能配置不当，导致整个局域网中存在多台DHCP服务器的情况，这也会出现网络问题。大家可以自行搜索了解DHCP攻击，如果电脑关没有再次发送续约请求，租约到期后路由器的DHCP服务就会释放掉这个埃批重新放回地址池，再分配给其他有需要的人。所以像是机场或者商场之类的公共场所，wifi设置的DHCP周期都会比较短，一般十来分钟，确保你人走后IP能够尽快的释放出来给别人用，防止地址时被占满。家庭网络的话可以设置的久一点，一般默认是720分钟，也就是12个小时。这就是DHCP的整个执行流程，是局域网中比较关键的服务。我这里虽然讲的很详细，但是为了便于理解，还是简化了。DHCP的通信流程，实际上要更复杂。本教程并不是什么严谨的权威教程，而是希望普通用户也能看懂的通识教程。包括之后的讲解，我也会精简掉一些对整体理解没啥影响的流程，防止视频过于冗长繁琐。除了通过DHCP自动获取IP地址，你也可以在设置中手动配置IP。手动配置的时候，你需要提前知道你家里的局域网是在哪个网段，比如路由器的IP是192.168点1.1，那么你的设备就要在192.168点1.2到192.168.1.254中间随便设置一个。注意要避免IP地址和其他设备冲突，比如192.168点1.3，子网掩码默认为255.255.25 5.0子网掩码有一点不太好理解，等会儿我们用到的时候再来讲。网关和DNS1般设置为路由器的埃批，这样就不需要通过DHCP分配，能确保IP地址固定不变。当然DHCP也可以通过绑定mac地址实现每次都给电脑分配。同样的IP路由器一般都有这个功能。叫做DHTCP静态IP分配电脑有了IP之后就可以开始上网了。以访问百度为例，当我在浏览器的地址栏输入百度dot COM并按下回车键的时候，浏览器拿到了百度dot COM这个域名。但是计算机之间的通信需要使用IP地址，而这个域名只是为了方便我们人类记忆的一串字符。不过这串字符绑定了百度的IP地址，所以我们需要通过这个域名找到百度的IP，负责获取域名对应的IP地址是一个叫做DNS的服务提供。首先浏览器会发起一条DNS请求，内容是获取百度dot COM的IP地址。接着数据包来到传输层源端口是浏览器随便选的一个空闲端口，假设为9527DNS服务，默认使用UDP的53号端口，所以目标端口是53，传输方式是UDP。接着来到网络层，原IP就是电脑的本机IP192.168点1.3，目标IP是电脑配置的DNS服务器，也就是路由器的IP地址。数据来到网络接口层，原mac地址是电脑网卡的mac地址，数据要发给路由器，所以目标mac是路由器烂口的mac地址。但此时电脑并不知道路由器的mac地址，所以会先发送一个叫做ARP的广播请求，内容是我是192.168点1.3，谁是192.168点1.1？原mac地址是电脑的迈克目标麦克是全F也就是广播地址。数据来到交换机，交换机看到目标麦克为全F的广播地址，于是转发给所有接口。这台电脑接受了这个广播数据，但是发现他要找的是192.168点1.1，而他的IP是192.168点1.2，不是找他的，于是会丢弃这个数据包不做回应。不过他从这个ARP广播中得知了192.168点1.3的mac地址是CC会在自己的ARP缓存列表里保存一段时间。当这台电脑想和192.168点1.3通信的时候，就可以直接在缓存中找到对方的mac地址了，不需要发送ARP广播询问。而路由器收到这个数据包时，发现是找自己的，于是会给电脑一个回应，我是192.168点1.1，mac地址是BB数据包的源mac就是路由器的BB目标mac是电脑的mac CC并且同样会将电脑的mac地址记录到自己的ARP缓存列表。数据来到交换机，交换机查看目标mac在接口一上，于是将数据发给了接口一，电脑将会收到这个数据包，这样那就成功获取到了路由器的mac地址。于是在这个数据包里填入目标mac为路由器的BB，并且同样将路由器的mac地址在自己的ARP缓存中保存一段时间。数据包来到交换机，看到目标mac地址挂在接口零上，于是转发给了路由器。路由器收到数据后会一层层解封装。首先确认了目标mac是自己，并且确认了目标IP是自己。然后将数据转发给监听了UDP53号端口的DNS服务。路由器的DNS服务收到数据后，他自己本身并不知道百度dot COM的IP地址会发给他的上游DNS服务器或者百度的I地址。上游是通过PPPOE拨号获取到运营商分配的DNS服务器，于是路由器会找该DNS服务器获取百度的IP地址，从这个接口出去就是公网了。本期的重点是讲解局域网内部，外部就不介绍了，可以进入我的youtube频道了解更多以前发布过的视频。总之路由器会收到上游的DNS响应，里面会有百度的IP地址，路由器会将其保存到d ns缓存一段时间。在此时间段内，局域网其他设备再找路由器要百度的IP就会直接从缓存里获取。之后路由器给电脑创建了一个DNS回复源，端口是DS服务的53，目标端口是对方发过来的端口9527使用UDP传输，原IP是路由器的烂口IP目标IP是电脑的IP原mac是路由器烂口的mac目标mac是电脑的mac然后从网口发出交换机会，根据目标mac将其转发到接口一。电脑收到数据包之后会一层层的解封装，发现目标mac和目标ID都是自己，于是接受这个数据包，并将结果返回给了9527端口，这个端口是浏览器开启的，于是浏览器会收到这个DNS响应，此时就获取到了百度的IP地址了。同样也会将DNS缓存到电脑里，以便下次再访问百度就不需要找DNS服务器获取了。具体缓存多久是看TDL时间是多少秒。TDL到期之后就会从缓存列表中删除，需要重新找DNS服务器获取。拿到百度的IP之后，浏览器会向这个IP地址发起一条TTP请求，获取百度点COM的首页内容数据。来到传输层，源端口是浏览器开的随机端口，假设为9527HTTP协议规定默认端口是80，默认传输方式为TCP，所以目标端口为80，使用TCP传输。来到网络层，原IP是电脑的IP目标IP是百度服务器的IP此时电脑通过子网掩码算出目标IP和自己不在同一网段。当前电脑配置的IP为192.168点1.3，这是点分十进制的表示方式，转换为二进制是32个比特位，11002220，子网掩码是255.255.25 5.0转换为二进制就是11110。子网掩码和IP地址是一一对应的关系。子网掩码前面24个比特位都是一，表示IP地址的前24个比特是网络部分，也就是网段，剩下的八个比特是主机部分。将IP地址的前24个比特位转换为十进制，也就是192.168.1，这就是当前电脑所在的网段。也可以使用192.168点1.3-24的表示方法，其中杠24表示网络部分的长度为24个比特，这种叫做CIDR表示法。假设要访问的目标IP是192.168点1.2，将其转换为二进制，可以看到前24个比特位都是相同的，说明和你在同一网段可以直接访问。如果目标IP是192.168点0.4或者192.168.2 2.4，或者其他任意公网IP由于前24个比特位不相同，所以不属于同一网段，电脑无法直接访问。这种情况下会将数据发给默认网关，请求网关帮忙转发。而电脑配置的网关IP是路由器的IP地址，所以数据将会发给路由器。原mac是电脑的mac目标mac是路由器烂口的mac由于刚才的DNS请求已经通过ARP获取到了路由器的mac地址，并且ARP缓存没有过期，所以电脑不再需要发送ARP广播，可以直接从缓存中获取路由器的mac数据包，来到交换机交换机会根据目标mac将其转发到接口。零路由器收到数据后，通过目标麦克得知数据包是发给自己的，于是向上来到网络层，但发现目标IP并不是访问自己。如果是普通的网络设备，当收到不是发给自己的数据包时会直接丢弃。但这是一台路由器，他的主要工作就是负责转发其他设备上的数据包，所以并不会直接丢弃，而是会帮忙进行路由处理。另外普通的网络设备如果有权限开启IP转发功能，也可以让其帮忙转发数据充当网关，俗称旁路由。但这样做会存在一些问题，以后再讲路由器查看目标IP是某个公网IP于是将其转发到万口，准备发送到互联网。但在发送之前，路由器发现数据包的原IP是192.168点1.3。这是一个只能在局域网内部使用的IP地址，无法在公网进行行路由。所以路由器还会干一件很重要的事，NAT也就是网络地址转换。将原IP的192.168点1.3修改为路由器万口的公网IP地址。同时随机选择一个空闲端口替换掉原端口，假设改为4134，然后将修改前后的对应关系保存到路由器的net映射表中。这样修改之后，数据包就能在公网上进行路由了。接着安装mac地址源，mac是路由器接口的mac地址，目标mac是吓一跳某个路由设备的mac然后数据从万口发送到了互联网，大概经过十几个路由设备的转发，最终数据会到达百度服务器。百度服务器处理之后，会将网页数据返回给我们路由器。解封装到网络城时，发现百度的数据是发给自己的4134端口，而这个端口在net映射表中对应了192.168点1.3的9527端口。于是会进行net转换回原来的IP和端口，然后重新封装mac地址源。Mac是路由器烂口的mac目标mac是电脑的mac数据包来到交换机，根据mac地址将数据转发到接口一。电脑收到数据后会一层层的解封装数据，将会发送到监听了TCP的9527端口，而这个端口正是浏览器开启的。浏览器收到百度的数据后，通过渲染将网页呈现在我们的面前。至此，一个简单的访问百度请求就算是完成了，看似很复杂，但实际上确实很复杂。真实网络环境要比我讲的复杂得多，即使我屏蔽了很多细节，自认为已经讲的很通俗了，但肯定也有没看懂的朋友，毕竟大家的基础不同，原谅我只能做到这。 复习引入：组建小型计算机网络 图中的手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端是通过什么途径联网？ 无线接入 组建小型无线网络一般需要哪些设备和材料？ 无线路由器、计算机、移动终端 使用无线网络有哪些优势？ 成本低廉、安装简单、使用方便、获取信息便捷 4.1 信息系统的工作过程 粤教版信息技术必修二《信息系统与社会》 CONTENT 4.1.1信息系统的体系结构及其工作过程 以数据库服务器为中心，客户机为网络基础。 客户机是资源、服务、内容的获取者。 服务器是资源、服务、内容的提供者。 目前大多数信息系统采用这个结构。 案例：微信、QQ…… 1.客户机/服务器结构（C/S） 信息系统的体系结构 信息系统的工作过程 1.客户机/服务器结构（Client/Server结构，简称C/S结构） （1）C/S结构： 以客户机为网络基础 以数据库服务器为中心 两层结构模型 （2）特点：需要在客户端、服务器端安装专门的软件 （3）例子：通过QQ音乐APP听歌 资源、服务、内容的获取者 资源、服务、内容的提供者 对客户机/服务器结构的一种变化或者改进的结构。 工作界面通过浏览器实现，主要事务逻辑在服务器端实现。 作用：大大简化了客户端计算机载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。 案例：12306网站购票系统、淘宝…… 2.浏览器/服务器结构（B/S） 信息系统的体系结构 2.浏览器/服务器结构（Browser/Server结构，简称B/S结构） （1）B/S结构： 三层结构模型 用户界面通过浏览器实现 主要事务逻辑在服务器端实现 （2）优点： 简化客户端计算机载荷， 减轻系统维护与升级的成本和工作量 （3）例子：在线学习管理系统 工作界面 主要事务实现 信息系统的工作过程 3.对等网络结构（P2P） 取消了服务器的中心地位，系统内计算机通过数据交换直接共享资源和服务。 模式结构：纯P2P模式、集中模式、混合模式。 案例：迅雷BT种子下载、百度网盘… 信息系统的体系结构 动手探究 百度AI：https://chat.baidu.com 对比分析，总结出这三种信息系统的体系结构的优缺点,将答案填写在学习任务单中。 结构 应用案例 优势 劣势 C/S结构 B/S结构 P2P结构 课堂知识小结 结构 应用案例 优势 劣势 C/S结构 手机各类APP（如QQ、微信与12306等） 可靠性、安全性高，响应速度快。 客户端必须安装对应软件，且需要定期维护和升级；受OS限制 B/S结构 网站访问模式（如12306网站、慕课网等等） 客户端无需安装软件，简化用户操作，使用web应用可以实现。 难以实现比较复杂的操作，响应速度慢；交互差 P2P结构 百度网盘、电驴、迅雷等 无需服务器中转，计算机之间可进行直接交互，扩展性强。 安全可靠性低，版权问题，传输的文件数据可能会有危害性；管理困难 三种信息系统的体系结构的优缺点，比如12306信息系统既有C/S模式，也有B/S模式。 4.1.2 信息系统的开发过程 信息系统的开发过程 信息系统的开发一般分为五个阶段： 明确“做什么” 具体实现 日常维护、新需求满足、技术支持 发展方向、系统规模和开发计划 系统总体设计 1.系统规划：系统开发的起始阶段，其主要目标是明确系统的发展方向、系统规模和开发计划。 信息系统的开发过程 2.系统分析：目标是根据系统规划书所确定的范围，明确用户的需求及其解决方案，建立用户认可的逻辑模型。主要任务是明确“做什么”，包括分析结构与功能，厘清系统相关的业务流程和数据流，明确系统的逻辑需求，建立系统的逻辑方案。 信息系统的开发过程 3.系统设计：目标是根据系统分析说明书的要求设计系统的技术蓝图。主要任务是进行系统总体设计，包括确定系统所需采用的体系结构，划分信息系统功能结构，配置信息系统环境；进行系统详细设计，包括数据库设计、代码设计、输入输出以及用户界面设计等。 信息系统的开发过程 4.系统实施：主要目标是将设计阶段的成果在计算机和网络上具体实现，将设计文档变成能在计算机上运行的软件系统。主要任务包括配置系统运行的软硬件环境，选择适合的开发环境及工具，软件编程与测试，网络数据库的建立与测试，进行数据转换、系统交接。 信息系统的开发过程 信息系统的开发过程 5.系统运行与维护：是系统建设的收获阶段。主要任务包括系统的日常维护、新需求的满足、系统的技术支持等。 信息系统的开发过程 阶段 主要目标 系统规划 系统分析 系统设计 系统实施 系统运行与维护 明确系统的发展方向、系统规模和开发计划 明确用户的需求及其解决方案，建立用户认可的逻辑模型 设计系统的技术蓝图 将设计阶段的成果在计算机和网络上具体实现 日常维护、新需求的满足、系统的技术支持等 规划管理系统功能模块 安装配置服务器端软件 系统实施，添加学习资源 测试学习管理系统 系统发布与更新 课堂活动：网络学习系统的开发过程 搭建信息管理系统，首先应选择系统的体系结构，明确系统的工作过程，规划系统的功能模块；然后再按照搭建信息管理系统的一般流程开展工作，完成系统搭建。搭建一个网络学习管理系统的流程如图所示。 网络学习管理系统一般选择浏览器/服务器结构。在小组中展开讨论，明确系统的工作过程，规划其功能模块。 百度AI：https://chat.baidu.com 规划管理 系统功能模块 安装配置 服务器端软件 系统实施 添加学习资源 测试学习 管理系统 系统发布 与更新 本章知识总结 信息系统 的工作过程 体系结构 C/S：客户端/服务器 B/S：浏览器/服务器 P2P：对等网 开发工程 系统规划 系统分析 系统设计 系统实施 系统运行与维护 课堂知识检测 小王通过浏览器在网络学习网站点播了语文古诗词微课，服务器接收请求并将对应微课视频显示在网页上，返回给小王进行学习。请问该学习系统的体系结构可能是( ) A.客户机/服务器结构 B.浏览器/服务器结构 C.对等网络结构 D.文件/服务器结构 C/S是一种重要的网络计算机模式， 其含义是( )。 A.客户机/服务器模式 B.文件/服务器模式 C.分时/共享模式 D.浏览器/服务器模式 我们在商场购物消费时，商场有一套专门的销售管理系统，他们在收银台的客户机安装了特定的客户端软件，完成商品的计价和销售，并将销售数据传送到后台服务器中，商场所使用的信息系统体系结构类型属于( )。 A.客户机/服务器结构 B.浏览器/服务器结构 C.对等网络结构 D.文件/服务器结构 信息系统的开发过程中，不属于系统设计阶段工作的是( ) A.确定体系结构 B.数据库设计 C.界面设计 D.系统的日常维护 $你好，我是无忧。如果你问我生活中最不可或缺的是什么？我的答案一定是网络。在互联网高度发达的今天，网络已经成为了我们赖以生存的工具。从工作、追剧、打游戏到购物、吃饭、刷视频，网络已经覆盖了生活中的全部场景。但你有没有好奇过，每天用的网络到底是什么？不同设备是如何相互连接的呢？我们如何访问到大洋彼岸的网站？前段时间红海的四条海底电缆被切断，对我们到底有没有影响？如果你也有这些疑问，坐稳扶好，咱们发车了。要搞清楚网络是什么，我们先简单了解一下网络上的设备。计算机。计算机的本质就是用来记录和处理电信号的机器。电信号通过高低电平来分别表示0和1，计算机中将这些由零和一组成的数据称为二进制数据。但是对于人类来说，大量的零和一是无法被我们直接读懂的，所以计算机通过一系列的编码、封装、处理，将二进制数据转成各种文本、图像、音频视频等形式供我们使用。但是从本质来看，我们平时所使用的各种软件、网站，包括游戏，在计算机看来就是大量的零和一组成的数据而已。搞懂了计算机，下面我们来看看网络。网络是用来让不同计算机设备相互连通的一种工具。例如我想实现两台计算机之间的通信，最简单的方式就是通过一根线来连接两个设备，让两台计算机通过电信号的传输实现网络通信。没错，这确实很简单。但现在我将设备增加到3台、四台、5台、6台乃至更多，你会发现用来连接设备的网线数量也越来越多，而且这不是线性的上涨，而是指数上涨，而要计算不同设备数量所需要的连接数。我们可以使用下面的公式计算得出7 8 9 10台设备所需要的连接数。假如你有100台设备，只要再增加一台，就需要增加100条线，这很明显是不合理的。所以分析到这里，你就会发现，这个伟大的发明太费劲。为了改进这个网络模型，最简单有效的方式是使用一个用来转发消息的设备。集线器也叫做hub，hub是一个用来转发消息的设备。我们将每台计算机与hub相连，每增加一个设备只需要新增一个连接，这样所需要的总连接数就会大大降低。现在我有5台设备，如果设备一要给设备三发送消息，我们设想的方式是设备一发送给hub，hub发送给设备3。但是由于hub同时连接了多台设备，它并不能确定到底哪个设备是设备3，所以它会采用一种简单粗暴的方式群发，这样目标设备可以成功接收到消息。当然这种模式的问题也很明显，就是隐私性较差，因为所有的设备都会接到消息，再由设备自己来判断是否要使用数据。除此以外，集线器是半双工的工作模式，也就是无法同时向上和向下传输，这种模式就像生活中的对讲机，当某个频道中有人说话的时候，其他人只能听不能说，无法像打电话一样实时交流，所以实时性会比较差。所以分析到这里，你会发现这个伟大的发明太费时间。为了解决这个问题，我们使用新的转发设备交换机来替代集线器。交换机与集线器的最大区别是交换机会记录不同设备的唯一标识，来区分不同的连接设备，而这个唯一标识就是大家经常见到的mac地址。为了确保唯一性，每个网络设备的mac地址在出厂的时候就已经被写好了，而且是全球唯一的，无法修改。当然这是正常情况下在使用中交换机会将每个设备的mac地址与其对应的端口号记录为一张表。这时如果设备A希望给设备C发消息，交换机就会根据mac地址从表中查询到设备C的端口号来进行消息发送，设备C就可以成功的收到消息了。对比集成器，交换机的出现不仅解决了点对点的连接问题，还支持全双工模式，也就是允许两台设备之间同时进行双向的数据传输。这让网络传输方式像我们现在打电话一样实时交流，非常有效的提高了网络带宽的利用率。除此以外，交换机还支持桥接，也就是通过一根线来连接两个交换机，实现两个交换机中设备的相互访问。例如存在交换机一和交换机二并分别连接了不同网络设备。这时交换机一会将交换机二上面的网络设备端口记录为桥接连接的端口，然后再通过交换机二的mac地址表来查找设备所在的端口，这样就实现了桥接网络分析。到这里，你以为这个伟大的发明就没有弊端了吗？其实，如果是在较小范围的局域网中使用，比如公司内网、学校的教学网等场景下，交换机通常是可以胜任的。但如果我们将网络的覆盖范围继续扩大，例如覆盖一个地区乃至一个城市，问题就会非常明显。第一个问题，因为交换机能记录的mac地址是有限的，通常为几千或几万个，所以设备太多会导致表被写满。而且交换机的桥接并不会扩大这个表的容量，只会增加新的mac地址记录。第二点，从全局来看，在多个交换机连接的情况下，由于消息会在交换机之间传递，如果设备A和设备B所处的交换机在整条链路上的距离非常远，或者之间存在冗余链路，还可能会出现广播风暴和环路等问题。这意味着如果网络规模较大，一味的合并网络并不能有效解决问题。为了找到一种更好的方式来连接多个网络，我们需要引入新的设备路由器。注意这里的路由器并不是指的家里连接wifi用的无线路由器，而是一种专门的网络设备。路由器的作用是找到两个网络之间的更优路径，适用于多个网络的互联与数据转发。同时为了更好的区分不同网络和网络中的设备，我们可以使用IP来进行标识。例如现在存在多个由交换机组织的网络，且每个网络中都存在连接的设备。如果现在我需要让设备A一和设备B一通信，就可以使用路由器来连接多个网络。这时路由器会给不同网络分配网段，如网络A分配网段192.168点1.0-24，网络A连接到路由器的192.168点1.1端口，并且给网络A内的设备A一分配IP为192.168点1.10。而网络B分配网段192.168点2.0-24连接到路由器的192.168点2.1端口，并且给设为B一分配IP为192.168点2.20。其中不同网络连接到路由器的埃批称为默认网关埃批。这里要说明的是，IP只是某个设备的临时标识，更便于我们使用。但最终的通信还是要通过mac地址来完成。当A一要向B一发送消息时会先在网络A中寻找埃批所对应的设备，如果找不到就会将数据发送给路由器。在路由器中存在一个记录IP和端口映射关系的路由表，路由器会根据路由表来决定如何将数据包转发到网络B最后在网络B中找到192.168点2.20所对应的B一的mac地址，将数据发送给B1，这样就完成了一次跨网络的数据传输。这时A一会记录下B一的mac地址。但是由于A1跟B一分处不同网段，他们是无法直接通信的，所以后续的通信还是会通过路由器来进行转发操作，与初次通信的流程相比并不会有太多简化。当然刚才我们分析的例子对于整个互联网来说还只是冰山一角。因为全世界范围内的网络设备数量非常庞大。以我们经常使用的公网IP来计算，IPV4可以标识的网络设备为二的32次方，也就是43亿个网络设备左右。而ipv 4在北京时间2019年11月26日就已经宣布耗尽。可见要将如此多的网络设备都连接在一起，组成一个更加庞大的网络互联网，它的难度是何等之高，将它称为是人类创造的最大奇迹也不为过。由于全球范围太大，为了实现更加快速稳定的洲际通信，有许多国家的通信光缆制造商会在海底铺设通信光缆。目前，全球共有数百条海底光缆正在使用，而且还在不断建设中。我们之所以能够访问到大洋彼岸的网站，这些海底光缆功不可没，而这也是前段时间红海海底光缆被切断引发大家担忧的原因，因为红海是全球最重要的三个电缆交汇点之一，如果这些光缆被切断，势必会影响亚欧非大陆之间的网络通信连接。以上就是今天要分享的内容了，是不是对网络有了更加清晰的了解呢？如果听懂了，请给我一个三连。你的认可对我的创作真的非常重要。感谢您的收看，我们下个视频再见。 这个就是我们的监控系统的一部分。现在如果有一个新的学校需要装监控系统，请你作为总负责人，以你现有的信息技术知识与技能去尝试搭建一个信息系统，一个监控系统。接到这个任务，我们首先要思考做一个信息系统有哪些步骤，第一步应该做什么？首先我们的第一步肯定是有一个初步的规划，分析这个项目它到底可不可行。比如开发的一个计划什么时候开始，需要多长的时间以及我们的资金。系统的规模有多大，学校的监控肯定是要求全校园覆盖系统的发展方向为了便捷，我们肯定是一体化、智能化，这些都是我们首先要思考的。于是把这些形成一个监控的规划书，形成用户的需求。对于信息系统的开发，第一步就是这样，系统开发的起始阶段，明确发展的方向，系统规模和开发的一个计划。有了规划之后，有了用户的需求，我们第二步又该做什么呢？我们要进行分析，根据用户的需求我们来分析对资金、技术人员等方面进行分析，确定搭建是否可行。其次需求分析明确使用者的需求，也就是明确使用者对监控系统的各项功能需求，最后形成一个系统的分析报告，大概就像这样。所以信息系统第二步就是根据用户的需求明确我们要做什么，分析结构和功能，理清系统相关业务流程和数据流，明确系统逻辑需求，建立系统逻辑方案。大家可以看到系统分析报告上面有一个项目人员职责。其实对于信息系统的一个队伍组建，你作为一个总负责人，你要了解我们的信息系统开发团队大概分为两个层面。第一个是技术部门和用户部门的人员。第二个是项目开发小组，由项目经理领导，系统分析、设计和实施人员一起参与这样一个队伍。好，有了这个系统分析报告书，我们第三步又该做什么呢？我们要根据这个报告进行具体的设计。首先我们要明确监控系统的一个体系结构，肯定是客户机服务器结构。因为对于监控系统，它肯定有自己的服务器，而且还有很多很多的摄像头，这些摄像头肯定就是相当于客户机。那我们搭建一个监控系统，更多的是设备的安装，与大型系统开发比较起来，涉及的工作量比较少。首先我们要根据需求设计出监控设备的安装位置和电路走线等等，最好是以右下角这样的图纸的形式呈现。接着我们要明确收看的视频的方式，不管手机还是电脑，还要明确视频储存的时间，从而引出容量瓶和方式的一个设计方案。那么对于系统设计，它的主要任务就是要明确体系结构，然后进行详细的设计，包括数据库代码、输入输出与用户界面的方式。有了具体的设计，我们第四步就来实施我们的方案，实施我们设计方案。该阶段的主要任务就是有这三个。第一个是配置系统的硬件环境。第二个配置系统的软件，第三个网络数据库的建立与测试。那对于监控系统搭建，我们需要安装软件硬件并调试。对于监控系统的搭建，这个阶段需要我们安装软硬件并调试，然后初步的运行这个系统。而对于大型的系统开发，这个阶段主要是将设计的结果呈现在计算机和网络上面。意思就是说我们的系统可以上线了，可以进行运行，以我后期的一个维护。所以第五步是运行与维护，系统的日常维护，新的需求的满足，系统的技术支持等等。我们学校可以通过自己的实际情况，设计出一套日常的检查和维护方案。对于监控系统的开发大概就是这五步。而对于信息系统开发过程，我们也可以总结出和刚才一样的五个步骤。首先是可行性的研究，得到一个初步的规划，通过规划得到用户的需求。设计出系统分析一个系统分析书，然后通过分析书我们可以设计出系统，通过系统的设计书又可以得到系统的实施。在这个实施过程当中，我们要动态的去调整修改我们的设计分析规划。当系统实施好了之后，系统就可以上线运行了。这个时候我们要做的就是保证它的运行与后期的维护。新系统的开发大概就是这五个过程。