第1篇 基础篇 · 起始 P.3
第1章 信息系统与信息技术发展
本章概述
本章是全书的技术基础篇，系统阐述信息化与信息系统的内涵、特征及发展规律，梳理计算机软硬件、网络、存储数据库、信息安全等基础信息技术，并重点介绍物联网、区块链、云计算、大数据、人工智能、边缘计算、数字孪生等新一代信息技术的定义、特点、关键技术与应用。本章为后续系统规划提供技术认知底座，选择题高频出现。
知识结构
- 信息系统及其发展 必考
- 信息化内涵与特征：内涵四要素、特征、我国信息化战略与管理体制五阶段
- 信息系统内涵与特征：狭义/广义定义、抽象模型、生命周期五阶段、物理/逻辑结构、通用五层架构
- 信息系统发展：诺兰六阶段模型（初始→传播→控制→集成→数据管理→成熟）
- 信息技术及其发展 重点
- 计算机软硬件：冯·诺依曼结构、系统软件vs应用软件
- 计算机网络：OSI七层vs TCP/IP四层、性能指标、SDN、5G三大场景
- 数据存储与数据库：DAS/NAS/SAN对比、关系型vs非关系型、数据仓库四部分
- 信息安全：五大属性、四层划分、七大技术措施、UEBA、态势感知
- 新一代信息技术及其发展 必考
- 物联网：三层架构（感知层/网络层/应用层）、RFID、MEMS
- 区块链：六大特点、分布式账本/加密算法/共识机制
- 云计算：IaaS/PaaS/SaaS、公有/私有/混合云、七大特征
- 大数据：4V特征、技术架构四部分
- 人工智能：定义、特点、关键技术（机器学习/NLP/CV/知识图谱/专家系统等）
- 边缘计算：定义、CROSS价值、边云协同
- 数字孪生：建模/仿真/数字线程三大核心技术
- 新基建：三大类（信息基础设施/融合基础设施/创新基础设施）
核心概念
- 信息化：信息技术广泛应用与传统产业结合的动态过程，核心是应用先进社会生产工具提升生产力并推动生产关系变革。
- 信息系统：由相互联系、相互作用的事物组成的具有整体功能的统一体；狭义指人机一体化系统，广义含组织、管理、信息技术三维度。
- 诺兰模型：1979年提出，将信息系统发展划分为初始、传播、控制、集成、数据管理、成熟六个阶段，前三阶段具计算机时代特征，后三阶段具信息时代特征。
- OSI模型：ISO提出的七层网络体系结构，从低到高为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
- TCP/IP模型：四层结构（网络接口层、网际层、传输层、应用层），因特网核心协议，特性包括逻辑编址、路由选择、域名解析等。
- SDN：软件定义网络，将控制面与数据面分离，架构由下到上为数据平面、控制平面、应用平面，南向接口主流采用OpenFlow协议。
- 5G三大场景：eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超高可靠低时延通信）、mMTC（海量机器类通信）。
- 关系型数据库：采用关系模型（二维表）组织数据，支持ACID原则（原子性、一致性、隔离性、持久性）。
- 非关系型数据库：NoSQL，分布式、不保证ACID，分为键值、列存储、面向文档、图形数据库四类，高并发易扩展但事务支持弱。
- 数据仓库：面向主题的、集成的、非易失的且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策，体系结构含数据源、存储管理、OLAP服务器、前端工具。
- 信息安全五属性：保密性、完整性、可用性、可控性、不可否认性。
- 物联网：通过信息传感设备按约定协议将物品与互联网连接，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络，解决T2T/H2T/H2H互连。
- 区块链：按时间顺序将数据区块链式组合，以密码学保证不可篡改和不可伪造的分布式账本，特点包括多中心化、多方维护、时序数据、智能合约、不可篡改、开放共识、安全可信。
- 云计算：通过网络将巨大计算任务分解，由多服务器处理后返回结果，实现"快速、按需、弹性"服务，按资源层次分IaaS/PaaS/SaaS。
- 大数据4V：规模性（Volume）、多样性（Variety）、价值密度（Value）、速度（Velocity）。
- 人工智能：利用计算机模拟、延伸和扩展人类智能与感知环境能力的理论、方法、技术及应用系统，关键技术含机器学习、NLP、计算机视觉、知识图谱、专家系统、大模型等。
- 边缘计算：将主要处理和数据存储放在网络边缘节点的分布式计算形式，核心是"边云协同"和"边缘智能"。
- 数字孪生：物理实体对象的数字模型，通过实测、仿真和数据分析实时感知、诊断和预测物理实体状态，核心技术为建模、仿真和数字线程。
- 新基建：新型基础设施建设，包括信息基础设施、融合基础设施和创新基础设施三大类。
重点考点
- 诺兰六阶段模型：各阶段名称、顺序及核心特征（初始阶段在财务部门、传播阶段数据冗余、控制阶段出现信息孤岛、集成阶段建集中数据库、数据管理阶段统一数据平台、成熟阶段满足各层次需求）。 必考
- 信息系统通用五层架构：自底向上为基础设施层→资源管理层→中间件层→业务逻辑层→应用表现层，常考某层归属判断。 必考
- OSI七层与TCP/IP四层对应关系：TCP/IP应用层对应OSI应用层+表示层+会话层，传输层对应传输层，网际层对应网络层，网络接口层对应数据链路层+物理层。 必考
- 5G三大应用场景：eMBB（移动互联网）、uRLLC（工业控制/远程医疗/自动驾驶）、mMTC（智慧城市/智能家居/环境监测），常考场景匹配。 必考
- DAS/NAS/SAN对比：传输对象（DAS数据块、NAS文件、SAN数据块）、协议（SCSI/FC/ATA、TCP/IP、FC）、适合对象、文件共享能力。 必考
- 关系型vs非关系型数据库：ACID原则、NoSQL四类（键值/列存储/文档/图形）、优缺点对比（关系型易理解易维护但高并发性能不足、NoSQL高并发易扩展但事务弱通用性差）。 必考
- 信息安全五大属性：保密性、完整性、可用性、可控性、不可否认性，常考某场景对应哪个属性。 必考
- 物联网三层架构：感知层（传感器/RFID/摄像头/GPS）、网络层（互联网/广电网/云计算平台）、应用层（行业智能应用）。 必考
- 云计算服务模式：IaaS（基础设施）、PaaS（平台）、SaaS（软件）的区别与归属判断；部署模式公有云/私有云/混合云。 必考
- 大数据4V特征及含义：规模性、多样性、价值密度低但整体价值高、速度快（实时分析）。 必考
- 区块链共识机制：PoW/PoS/DPoS/Paxos/PBFT，分析维度（合规监管/性能效率/资源消耗/容错性）。
- 人工智能关键技术：机器学习（符号学习/网络学习）、深度学习、NLP核心问题（信息抽取/自动文摘/分词）、知识图谱（结构化语义知识库）、专家系统六部分构成。
- SDN架构：数据平面（哑交换机）、控制平面（SDN控制器）、应用平面，南向接口OpenFlow，北向接口与应用通信，东西向接口多控制器通信。
- 数据仓库体系结构：数据源→抽取清理装载刷新→数据仓库/数据集市→OLAP服务器→前端工具（查询/报表/分析/数据挖掘）；OLAP三种实现ROLAP/MOLAP/HOLAP。
- 数字孪生核心技术：建模（源头核心）、仿真（验证确认）、数字线程（多视图协同），MBSE为顶层框架，物联网为底层伴生技术。
- 我国信息化管理体制五阶段：1982-1992研究探索、1993-1997形成实践、1998-2001加速推进、2002-2011全面发展、2012至今创新跨越。 了解
- 信息系统生命周期五阶段：系统规划→系统分析→系统设计→系统实施→系统运行和维护。 了解
- 网络性能指标：速率、带宽、吞吐量、时延（发送/传播/处理/排队）、往返时间RTT、利用率。 了解