第二章   网络技术基础
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第二章 网络技术基础. 2.1 计算机网络概述 2.1.1 计算机网络的定义和功能 1 ) 计算机网络的定义 计算机网络是将分布在不同地理位置上 的具有独立功能的计算机、终端及其附属设备用通信手段连接起来以实现资源共享的系统。. 2 )计算机网络的功能 ( 1 )实现资源共享 所谓资源共享是指所有网内的用户均能享受网上计算机系统中的全部或部分资源,这些资源包括硬件、软件、数据等 ( 2 )进行数据信息的集中和综合处理 ( 3 )能够提高计算机的可靠性及可用性 ( 4 )能够进行分布处理 ( 5 )节省软、硬设备的开销.

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第二章 网络技术基础

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第二章 网络技术基础

  • 2.1计算机网络概述

  • 2.1.1 计算机网络的定义和功能

  • 1)计算机网络的定义

  • 计算机网络是将分布在不同地理位置上 的具有独立功能的计算机、终端及其附属设备用通信手段连接起来以实现资源共享的系统。


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  • 2)计算机网络的功能

  • (1)实现资源共享 所谓资源共享是指所有网内的用户均能享受网上计算机系统中的全部或部分资源,这些资源包括硬件、软件、数据等

  • (2)进行数据信息的集中和综合处理

  • (3)能够提高计算机的可靠性及可用性

  • (4)能够进行分布处理

  • (5)节省软、硬设备的开销


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  • 2.1.2计算机网络系统的组成

  • 1)网络硬件系统

  • (1)网络服务器 是可被网络用户访问的计算机系统,它包括可为网络用户提供服务的各种资源,并负责对这些资源的管理,协调网络用户对这些资源的访问。

  • (2)网络工作站 是指能使用户在网络环境上进行工作的计算机,网络工作站现在经常被为客户机。


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  • (3)网络交换互联设备

  • ①网络适配器:俗称“网卡”

  • ②调制解调器(modem):俗称“猫”

  • ③网络传输介质

  • ④中继器(repeater)

  • ⑤集线器(hub)

  • ⑥交换机(switch)

  • ⑦网桥(bridge)

  • ⑧路由器(router)

  • ⑨网关(gateway)


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a

d

  • 图2.1.1由路由器连接的异形网

b

网络b

e

c

路由器


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  • (4)防火墙(Firewall)是在内联网和互联网之间构筑的一道屏障,它是在内外有别及在需要区分处设置有条件的隔离设备,用以保护内联网中的信息、资源等不受来自互联网中非法用户的侵犯。

  • (5)外部设备外部设备是可被网络用户共享的、常用的硬件资源,通常情况下指一些大型的、昂贵的外部设备,如大型激光打印机、绘图设备、大容量存储系统等。


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  • 2)网络软件系统

  • 计算机系统是在计算机软件的控制下进行工作的,网络软件是一种在网络环境下使用、运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。根据网络软件的作用和功能,可把网络软件分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制及管理网络运行和网络资源使用的网络软件,它为用户提供了访问网络和操作网络的入机接口。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件。


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  • 2.1.3网络的分类与拓扑结构

  • 1)网络的分类

  • (1)局域网(Local Area Network,LAN) 联网范围一般为数百米,适合办公大楼或工厂内部的联网,局域网技术成熟,是整个计算机应用的基础。

  • (2)区域网(Metropolitan Area Network,MAN) 联网范围一般为一个城市,距离为数公里。

  • (3)广域网 广域网(Wide Area Network,WAN)的联网范围要大得多,它采用广域网互联技术,将位于不同城市甚至不同国家的计算机连接在一起。


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  • 2)局域网的分类

  • (1)按访问传输介质的方法分类 可以把局域网分为以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring)、ATM网等。

  • (2)按拓扑结构分类 可以把局域网分为星形、环形、树形、总线形和混合形等类型,是最常用的分类方法。

  • (3)按传输介质分类 可以将局域网分为同轴电缆局域网、双绞线局域网和光纤局域网。若采用无线电波、微波,则可以称为无线局域网。

  • (4)按网络操作系统分类 可以分为Novell公司的Netware网,3COM公司的3+OPEN网,Microsoft公司的Windows网,IBM公司的LAN Manager网,BANYAN公司的VINES网等。


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  • 3)计算机网络的拓扑结构

  • 计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构,反映出网络中各实体间的结构关系。

  • 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。常见网络拓扑结构见图。


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  • 常见网络的拓扑结构

(c)环形

(a)星形

(b)树形

(d)总线形

(e)网状形


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  • 2.1.4 开放系统互联参考模型

  • 1)网络协议的概念

  • 计算机之间信息的交换必须按照通信双方预先约定好的规则来进行,这些约定和规则成为协议(Protocol)。

  • 2)开放系统互联(Open System Interconnection ,OSI)参考模型简介

  • 国际标准化组织ISO发布的最著名的标准是ISO/IEC 7498,通常又称为X.200建议。该体系结构标准定义了网络互联的7层框架,即OSI开放系统互联参考模型。

  • OSI参考模型中的“开放”是指只要遵循OSI标准,一个系统就可以与位于世界上任何地方、遵循同一标准的其他任何系统进行通信。


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  • 3)网络结构的层次化

  • 网络是一个极其复杂的系统,为了简化其设计,通常采用在协议中划分层次的方法,把功能划分为若干层次,较高层次建立在较低层次基础上,又为其更高层次提供必要的服务功能。

  • 这种层次化的方法具有以下几个优点:

  • (1)通过适当分割通信功能,可以明确定义大规模通信系统的功能,而且可以明确协议间的关系和各自功能。

  • (2)对于构成通信系统的存储器及各种硬件、软件等的管理主体,明确了由什么通信功能来担任这种责任分工。

  • (3)由于各层之间相互独立,某一层的变更不会波及到整个系统,所以,构成的系统具有良好的扩充性能。


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  • 4)OSI参考模型

  • OSI参考模型将整个计算机网络分成了7层,较低层通过层间接口向较高层提供服务。在层间接口中定义了服务请求的方式以及完成服务后返回的确认事项和动作,详见图所示。


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应用层协议

表示层协议

会话层协议

传输层协议

网络层协议

数据链路层协议

物理层协议

  • 图2.1.3 OSI参考模型及协议


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  • 2.1.5互联网协议

  • 1)TCP/IP协议简介

  • TCP/IP协议是网际互联的通信协议,其目的在于通过它实现网际中异构网络或异种机之间的互相通信。


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TCP/IP协议栈

OSI模型

应用层

  • 图2.1.4 TCP/IP协议的结构

表示层

会话层

传输层

ICMP

网络层

链路层

物理层


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  • 2)TCP/IP协议的工作过程

  • 以下简单介绍一下TCP/IP中的协议具备什么功能,是如何工作的。

  • (1)IP协议 网际协议(Internet Protocol)是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议。

  • (2)TCP 是传输控制协议(Transportation Control Protocol)的简称。

  • (3)UDP 是用户数据报文协议(User Datagram Protocol)的简称。

  • (4)ICMP 是互联网控制报文协议(Internet Control Message Protocol)的简称。

  • (5)TCP和UDP的端口结构


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  • 2.2 互联网简介

  • 2.2.1互联网的产生与发展

  • 1)互联网的产生与发展

  • 互联网(Internet)又叫国际互联网。它是当今世界上规模最大、信息资源最丰富、开放的、由成千上万个网络及上百万台计算机相互联接而成的全球计算机网络;是具有提供信息资源查询和信息资源共享的全球最大的信息超级市场;是“信息高速公路”的雏形。


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  • 2)互联网的特点

  • (1)全球信息传播

  • (2)检索方便快捷

  • (3)多媒体信息通讯

  • (4)使用费用低廉

  • (5)丰富的信息资源


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  • 2.2.2 互联网的接入方式

  • 1)普通电话拨号上网

  • 这是目前最普遍的上网方式,用户只要有一部普通电话,再加上一个调制解调器(猫),就可以实现拨号上网。上网速度理论上可以达到33.6(上传)~ 56(下载)KB/s 。

  • 2)ADSL上网

  • ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)是不对称数字用户环路的简称,是目前电信系统所称的宽带网。它是利用现有的市话铜线进行数据信号传输的一种技术,下行速率在2 ~ 9MB/s之间,上行速率在640KB/s ~ 1MB/s之间,终端设备主要是一个ADSL 调制解调器。


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  • 3)ISDN上网

  • ISDN(Integrated services digital network)是综合业务数字网的简称,又称一线通,它是由电话综合数字网演变而来的。ISDN有两个信道,可以全部用于接入互联网,也可以仅用一个信道接入。如果两个信道同时使用,则数据传输速率为128 KB/s。一个信道使用时数据传输速率为64 KB/s,此时另一个信道作为普通电话使用。

  • 4)DDN上网

  • DDN(Digital data network)就是数字数据网,是利用数字信道来传输数据信号的数字数据网。DDN利用数字信道提供半永久性连接线路以连入互联网,它利用一种全透明、全数字、优质的传输介质,其传输速率范围为64 KB/s ~ 2 MB/s。


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  • 5)局域网共享上网

  • 局域网连入互联网的方式非常普遍,基本原理是通过局域网上的服务器共享上网,也就是说局域网上的任何一台计算机经过授权后都可以经由服务器共享上网。比如校园网通过光纤连入互联网,而学校内部的电脑可以共享这根光纤上网,光纤局域网内的传输速率范围为10 ~ 100 MB/s。

  • 6)有线电视电缆上网

  • 传统的有线电视网只能实现单向传输,经过改造后可以实现双向传输。终端设备是一个电缆调制解调器,它是利用有线电视网作为接入网的接入设备。有线电视电缆传输速率下行最高可达36MB/s,上行最高可达10MB/s。目前我国有许多地区的有线电视网也开通了这项服务。


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  • 7)光纤上网

  • 光纤是一种直径为50 ~ 100微米的特殊传输介质,一般由石英玻璃或塑料制成,外裹一层折射率较低的材料,多根光纤连在一起,就组成了光缆。光纤通信网才是真正意义上的宽带网,传输速度最快、单根光纤的传输速度可以达到100MB/s ~ 10GB/s,而且相当稳定。

  • 8)无线接入

  • 无线接入技术分为两种:一种是固定接入方式,如微波、卫星和短波等。另一种是移动接入方式,利用手机上网除了可以进行网页浏览、收发电子邮件等常规互联网服务外,还可以发送短信息、下载铃声、下载屏保等,传输速率约 9.6 KB/s(GSM)~163KB/s(CDMA)。


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  • 2.2.3 IP地址和域名系统

  • 互联网中的地址方案分为两套:IP地址系统和域名地址系统。这两套地址系统其实是一一对应的关系。

  • 1)IP地址

  • 互联网地址可以用多种方式表示,但不管什么方式都必须被翻译成一个32位的数字,这就是IP地址。

  • 2)域名系统(Domain Name)

  • 由于IP地址是数字型的,表达方式比较抽象、不容易记忆、也没有什么直接意义,因此又发明了另一套字符型的地址方案,即所谓的域名地址,来代替数字型的IP地址。


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www.cnnic.net.cn

  • Web服务器 三级域名 二级域名 一级域名

图2.2.1 域名的组成


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  • 表示国家或行政区的一级域名


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  • 表示机构类别的一级域名


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  • 我国二级域名按类别分类


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我国二级域名按行政区分类


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  • 2.2.4互联网的应用层协议

  • 1)HTTP

  • HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是超文本传输协议的缩写,它是负责传输和显示页面的互联网协议。

  • 2)SMTP、POP和IMAP

  • 简单邮件传输协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)邮局协议POP(Post Office Protocol)是负责用客户机/服务器模式发送和检索电子邮件的协议。

  • 互联网信息访问协议(IMAP)是一种优于POP的新协议。和POP一样,IMAP也能下载邮件、从服务器中删除邮件或询问是否有新邮件,但IMAP克服了POP的一些缺点。

  • 3)FTP

  • 文件传输协议(File Transfer Protocol)是TCP/IP的组成部分,它是属于应用层的协议,用于在TCP/IP连接的计算机之间传输文件,采用的是客户机/服务器模式。


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  • 2.2.5网络标记语言

  • 1)超文本标记语言

  • 超文本标记语言(Hypertext Markup Language,HTML) 是从标准通用标记语言(Standard Generalized Markup Language,SGML)发展而来。

  • SGML是一种用标记来描述文档资料的通用语言,它包含了一系列的文档类型定义(简称DTD),DTD 中定义了标记的含义,因而 SGML 的语法是可以扩展的。

  • HTML语言基于两个概念:

  • ①超文本:它提供了一种将同一文档不同部分或不同文档之间的信息联系起来的机制。

  • ②标记语言:标记指的是HTML文档中的一些特殊的标记,这些标记指明如何实现文档中的内容。


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  • 但是随着Web应用的越来越广泛,HTML过于简单的弱点也越来越明显了:

  • (1)链路丢失后不能自动纠正 由于许多页面的URL地址经常变化,当用户浏览这些页面时就会遇到烦人的“404 URL地址未找到”的信息。

  • (2)动态内容需要下载的部件太多

  • (3)搜索时间长

  • (4)缺乏对双字节或多国文字的支持或者支持不够

  • (5)可扩展性差


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  • 2)可扩展标记语言

  • 可扩展标记语言(Extensible Markup Language,XML)包括叠式页面(Cascading Style Sheets,CSS)以及动态超文本标记语言(DHTML)。

  • XML是一个精简的SGML,它将SGML的丰富功能与HTML的易用性结合到Web的应用中。XML保留了SGML的可扩展功能,这使XML从根本上有别于HTML。

  • XML中还包括可扩展格式语言XSL(Extensible Style Language)和可扩展链接语言XLL(Extensible Linking Language)。XSL用于将XML数据翻译为HTML或其他格式的语言。


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  • 2.3 互联网提供的服务

  • 2.3.1 文件传输FTP

  • 文件传输是指用户从一个地点向另一个地点传送文件。用户可以把自己的文件传送到远程计算机上,也可以从远程计算机上取得自己所需要的文件。

  • 1)FTP原理

  • FTP是一种客户机/服务器结构,既需要客户机软件,也需要服务器软件。


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命令执行状态信息

  • 2)FTP的使用方法

本地客户机文件

远程服务器端文件

文件传输排程显示


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  • FTP有以下特点:

  • (1)无论用户及服务器在何位置,使用何种操作系统,采用何种方式连接,都可以进行传输。

  • (2)互联网上有众多正在运行的匿名FTP服务器可供使用,它们对用户几乎没有什么特定的限制,所以每个人都可以匿名访问这些FTP服务器,上面有无数的文件可以被免费复制。

  • (3)FTP服务器是软件获得的重要方式,许多程序是通过匿名FTP服务器发布的,因此用户随时可获得新的软件。通常在远程计算机目录中有一些readme文件,可以帮助用户了解目录中的文件内容。


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  • 2.3.2 远程登录Telnet

  • 远程登录(Telnet)是互联网上一台计算机连接到另一台远程计算机并运行其系统的程序,利用该功能用户可以把自己所使用的计算机变成某一远程主机的远程终端,使用远程计算机来完成一些工作。

  • 1)Telnet原理

  • 利用远程登录,用户可以通过自己正在使用的计算机与其登录的远程主机相连,进而使用该主机上的多种资源,这些资源包括该主机的硬件资源、软件资源以及数据资源。

  • 2)Telnet的使用方法

  • login(登录):输入“Username”和“Password”

  • logout(注销)


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  • 2.3.3 电子邮件服务

  • 电子邮件(Electronic Mail,E-mail)是用户或用户组之间通过计算机网络收发信息的服务。

  • 1)电子邮件的原理

  • 电子邮件系统是一个采用SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)邮件服务器发送邮件,并采用POP(Post Office Protocol)服务器接收邮件的系统。


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  • 2)电子邮件地址

  • 电子邮件地址一般又称为电子信箱地址。这种地址是一种电子地址,格式是固定的,且在全球范围内是唯一的。互联网电子邮件地址的基本组成格式如下:

  • [email protected]

  • [email protected]

  • 3)电子邮件工具


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  • 2.3.4万维网(WWW)服务

  • WWW(World Wide Web)被称为万维网或环球信息网。它是一种基于超文本传输协议(HTTP)、利用超文本标记语言(HTML)把各种类型的信息(图形、图像、文本、动画等)有机地集成起来,供用户查询使用,使互联网具备了支持多媒体应用的功能。

  • 在万维网上用户使用称为统一资源定位器(Uniform Resource Locator,URL)的命名约定。格式是:

  • 通信协议(Protocol)://主机名或IP地址/路径/文件名

  • 通信协议是指用哪种互联网通信协议来连接服务器,常用的有HTTP、FTP、Telnet、News、File等。

  • http://www.nju.edu.cn /njuc/dep/index.htm

  • ftp://ftp.isi.edu/


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  • 2.3.5 电子公告牌BBS简介

  • BBS(Bulletin Board System)即电子公告牌系统,或称电子布告栏系统。

  • 讨论区是BBS的最主要功能之一,包括各类学术专题讨论区,疑难问题解答区和闲聊神侃区等各种领域的讨论主题。目前国内的BBS站点上常设有数十个各具特色的分类讨论组,如站内管理、网络资源、学术科学、人文社会、经济杂谈、用户闲聊、软件讨论、硬件讨论、互联网技术探讨、Windows 探讨、电脑游戏讨论,以及校园信息、体育健身、休闲娱乐等等,用户可以选择适合自己的主题并参与讨论。


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  • 2.3.6 信息查询及其他服务

  • 信息查询的方式有两种:一种是Gopher,另一种是Http浏览器。

  • Gopher是菜单式的信息查询系统,提供面向文本的信息查询服务。

  • 目前用得最多的查询方式是通过浏览器登录一些搜索引擎,比如Google(www.google.com)、雅虎(www.yahoo.com)、搜狐(www.sohu.com)、网易(www.163.com)及新浪(www.sina.com.cn)等,然后输入关键字,如果有几个关键字中间可用空格隔开,也可用“+”号隔开,具体的使用方法只要登录上这些网站后就会有详细的说明。


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  • 2.4    网络互联技术

  • 2.4.1 内联网

  • 1)内联网简介

  • 内联网(Intranet)也叫企业内部网,是指利用互联网技术构建的一个企业、组织或者部门内部的提供综合性服务的计算机网络。


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  • 2)内联网的优势

  • (1)组建简单

  • (2)管理容易

  • (3)内联网可用于公司内部信息的迅速发布。

  • (4)不需要单独为内联网构建数据库,它可以很好地使用原有数据库。

  • (5)安全性高,这也是内联网成功的关键所在。

  • (6)与平台无关,容易使用。


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  • 3)内联网的逻辑结构

  • 内联网的基本结构由服务器、客户机、物理网和防火墙4部分组成。其中常用的服务器有WWW服务器、数据库服务器、电子邮件服务器3种。

  • 数据库服务器(Database Server)存储着企业大量的信息,一般的数据库经过转换或以特殊方式打开都可以通过浏览器显示。

  • 防火墙是为了企业内部信息的安全而设的服务器,WWW服务器通过防火墙与互联网相连,电子邮件服务器可以通过防火墙与互联网相连,也可以直接和互联网相连。


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  • 2.4.2外联网

  • 1)外联网简介

  • 如果一个公共网络连接了两个或两个以上的贸易伙伴,一般被称为企业的外联网(Extranet)。外联网是内联网的一种延伸,外联网可以用这样一个公式来表示:

  • 外联网 = 内联网 + 企业外部扩展

  • 外联网给企业带来的好处有:提高了生产效率,信息可以以各种形式体现,降低了生产费用,实现了跨地区的各种项目合作,可为客户提供多种及时有效性的服务。


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  • 2) 互联网、内联网、外联网三者的区别

  • (1)在操作权限上 互联网提供的服务基本上对用户没有全线控制或很少控制,而内联网提供的控制是很严的。

  • (2)在内容上 互联网提供信息的页面以静态为主,而内联网提供的信息内容大部分与数据库有关,即内联网提供的信息内容是动态的,随着底层数据库的变化而变化。

  • (3)在服务对象方面 互联网服务的对象是全世界用户,而内联网服务的对象是企业员工。

  • (4)在联结方式上 互联网强调各个组织网站之间的联结,无交易的企业、消费者都是它的业务范围;外联网强调各个企业间的联结,业务范围包括交易伙伴、合作对象、相关公司、销售商店以及主要客户;内联网强调企业内部各部门的联结,业务范围仅限于企业内。


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  • 3)外联网的几种实现方式

  • (1)公共网络

  • 如果一个组织允许公众通过任何公共网络(如互联网)访问该组织的内部网,或两个及更多的企业同意用公共网络把它们的内部网连在一起,这就形成了公共网络外部网。

  • (2)专用网络

  • 专用网络是两个企业间的专线连接,这种连接是两个企业的内部网之间的物理连接。

  • (3)虚拟专用网络(VPN)

  • 是一种特殊的网络,它采用一种叫做“IP通道”或“数据封装”的系统,用公共网络及其协议向贸易伙伴、顾客、供应商和雇员发送敏感的数据。


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  • 2.5电子数据交换系统

  • 电子数据交换(Electronic Data Interchange) EDI通常指将组织内部及贸易伙伴之间的商业信息或文档,以直接可以读取的、结构化的信息形式在计算机之间通过专用网络进行传输。


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  • 2.5.1 电子数据交换的定义

  • 国际标准化组织(ISO)将EDI定义为:将商业或行政事务,按照一个公认的标准,形成结构化的事务处理或信息数据结构,从计算机到计算机的电子数据传输。联合国国际贸易法委员会EDI工作组(UNCITRAL/ WG.4)对EDI的法律定义为:EDI是用户的计算机系统之间的对结构化的、标准化的信息进行自动传送和自动处理的过程。


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  • 以上定义均表明EDI应用有它自己特定的含义和条件,即:

  • (1)EDI是交易双方之间的文件传递。

  • (2)交易双方传递的文件是特定的格式,采用 的是报文标准。

  • (3)双方均有自己的计算机系统(或计算机管理信息系统)。

  • (4)双方的计算机(或计算机系统)能发送、接收并处理符合约定标准的交易电文的数据信息。

  • (5)双方计算机之间有网络通讯系统,信息传输是通过该网络通讯系统实现的,信息处理是由计算机自动进行的,无须人工干预和人为介入。


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  • 2.5.2 EDI的技术标准

  • EDI标准就是国际社会共同制定的一种用于书写商务报文的规范和标准协议。

  • 在EDI的发展过程中曾经制订过以下标准。

  • 1)贸易数据交换导则(GTDI)

  • 2)美国的ANSI/ASC/X.12标准

  • 3)联合国UN/EDIFACT标准

  • 联合国对UN/EDIFACT标准所给出的定义:EDIFACT是“适用于行政、商业、运输部门的电子数据交换的联合国规则。


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  • 2.5.3电子数据交换系统的组成

  • 1)EDI软件

  • EDI软件具有将用户数据库系统中的信息译成EDI的标准格式以供传输交换的能力。EDI相关软件包括:转换软件、翻译软件和通信软件。

  • (1)转换软件(Mapper) 可以帮助用户将原有计算机系统的文件转换成翻译软件能够理解的平面文件(Flat File),或是将从翻译软件接收来的平面文件转换成原计算机系统中的文件。

  • (2)翻译软件(Translator) 将平面文件翻译成EDI标准格式,或将接收到的EDI标准格式翻译成平面文件。

  • (3)通信软件 具有管理和维护贸易伙伴的电话号码系统,自动执行拨号等功能。


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  • 2)硬件系统

  • 有4种基本类型的计算机平台可以用来进行EDI,它们是:

  • (1)只使用一台主机或中型机

  • (2)只使用一台PC机

  • (3)把PC机作为主机的前端处理器

  • (4)专用的EDI操作系统

  • 3)通讯网络


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  • 2.5.4 电子数据交换系统的实现过程

  • EDI实现过程就是用户将相关数据从自己的计算机信息系统传送到有关交易方的计算机信息系统的过程(见表)。


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格式转换 翻译 通信 通信 翻译 格式转换

A

EDI

EDI

B

  • 图2.5.1EDI的实现过程


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