电子商务的技术基础

第二章　电子商务的技术基础

学习目标

1．了解互联网的产生和发展

2．了解计算机网络的概念

3．熟悉网络体系结构及协议标准

4．熟悉IP地址和域名

5．掌握Intranet、Extranet和VPN

6．掌握Internet接入技术

7．掌握WWW客户机、服务器和数据管理

8．熟悉EDI技术

9．掌握条码技术及应用

10．掌握RFID射频识别技术及应用

11．掌握GIS技术及应用

12．掌握GPS技术及应用

第一节　互联网和电子商务

电子商务是建立在互联网基础上的商务模式，互联网被称为电子商务的基础设施。所以，互联网的相关知识成为电子商务知识的基础。

一、互联网的发展历程

20世纪60年代，数据通信领域分组交换的提出，使得通信技术步入一个新的天地。1968年美国国防部研究计划署资助了有关分组交换的研究，并于1969年12月在美国西海岸建成了分组交换网，这就是著名的ARPAnet；其发展历程如下：

（1）ARPAnet初期只有四台主机，分布在美国加州大学洛杉矶分校（UCIA）、加州大学圣巴巴拉分校（UCSB）、斯坦福研究院（SRI）和美国犹他大学（UTHA）。

（2）1972年，在ARPAnet内成功地发送第一封E－mail。

（3）1974年，斯坦福大学的赛可夫和ARPA的卡恩推出互联网软件设计的核心协议——TCP／IP。

（4）1983年，ARPAnet各站点采用TCP／IP协议，被确认为全球互联网诞生的标志。

（5）1985年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）建立NSFnet。1986年，NSFnet取代ARPAnet成为互联网的主干网。

（6）1988年，商业机构开始进入互联网。

（7）1989年，万维网（World Wide Web）在日内瓦的欧洲粒子物理实验室开发成功，其目的是使科学家能够通过互联网相互交换文献。但其三年后才被公之于世。

（8）1992年，克林顿在竞选美国总统时提出了信息高速公路设想。

（9）1993年，美国总统克林顿提出国家信息基础结构（National Information Infrastructure）。

（10）1994年，商业机构开始在互联网上发布广告。

（11）1995年，NSF不再向互联网提供资金，互联网完全商业化。到1995年4月，NSFnet完成其历史使命，不再作为Internet的主干网，代替它的是由若干商业公司建设的主干网。从此，互联网迎来辉煌的发展时期，对美国20世纪90年代经济高速发展起到巨大的推动作用。

中国互联网的发展历程如下：

（1）1989年，国家计委决定利用世界银行贷款筹建北京中关村地区计算机网络（The National Computing and Network Facility of China，NCFC），NCFC将北京大学、清华大学和中国科学院三个子网互联。

（2）1994年5月，NCFC与Internet连通，使中国成为加入Internet的第81个国家。

（3）1997年6月3日，中国互联网络信息中心成立（China Internet Network Information Center，CNNIC），由中国科学院计算机网络信息中心运行及管理CNNIC。

（4）根据CNNIC统计，截至2010年12月31日，中国网民规模达到4．57亿人，普及率达到34．3%。

二、互联网的特点

互联网的出现对于人类文化存在与传播形态而言是一次重大改变，它的特点有以下几个方面：

（1）超大容量。互联网的信息存储量在短短的几年中就超过了世界上最大的图书馆，已被公认为最庞大、最综合的信息源，而且这是一个拥有不断地自我更新机制的网络。从理论上讲，网上信息时时都在变化。这是一个非常态性的文化存在形式，它是在动态中保持总量增加的文化类型。

（2）开放性与有效需求、信息资源共享以及合理收费之间保持着良好的一致性。互联网在网络建设费用与信息传播的公众性上寻找到了平衡点。在这一点上，它类似于电话的使用与费用结算形式，较好地解决了在有效使用中进行合理收费的问题，可以认为是公共服务事业与市场经济特点相结合的一种新形式。

（3）高度共享性。互联网的并行能力很强，允许在同一时间内对同一信息库进行同主题的多用户访问，基本实现了资源供给与需求的一致性原则，避免了信息资源的浪费，减轻了重复建库的时间和经费问题。这种世界性的信息文化，在存在特点和表现形式方面都具有极大的趋同性。

（4）超宽领域。互联网从开始建立的两三年内就很快地超越了专业网络的概念，几乎从一开始就向综合性、大众化方面发展。现在从一般意义上讲，任何领域的公共信息和绝大部分专业信息都能在网上存在并被允许访问。

（5）打破了传统文化传播要求接受者在获取信息的时间上加以固定，大大方便了信息使用者，也较好地解决了信息使用的时值峰差难题。它保留了整体信息源的完整，同时又较好地满足了个体多样化需求。

（6）高度自主选择性。这是一个大型的信息超级市场，它的开放性和超宽领域、超大容量性形成了互联网特有的高度自主选择性，极大地提高了信息传播和使用的效率。它在信息组合形式上具有大数量级的可能，并拥有文化多次组合、多重组合的状态，而且这是在自由状态下的非固化组合。

（7）突破了信息储存与传播的地域界限。从理论上讲，人们可以在世界上任何地方对网络实现访问，使信息文化以一种极为广泛的世界性的形式存在。

（8）自由对话。互联网给每一位上网用户提供了前所未有的、十分广阔的自由对话领域，它扩大了不同文化背景下个体间的接触，为个体间的异地远程联系提供了方便。在网上可以进行任何主题的、长时间的（可保留的）、多媒体形态的不同文化形态中个体间的联络，而且它又是相对低成本的。

（9）综合社会服务功能。它具有教育、科研、医疗、国防、商务、政治、艺术以及体育等多方面、多层次的服务功能。

三、互联网与电子商务的发展潜力

在互联网发展的历程中，1990年以前基本上没有商业和金融业的应用。伴随具有图形界面的浏览器的引入，基于电子邮件的简单电子交流开始发展起来。大约在1995年，以Java语言为代表的交互式发布信息技术得以发展，同时提高了网络对安全技术、保密技术的要求。随着电子账单、电子票据等出现，一般意义上的电子商务活动开始出现。此后，电子商务进入了蓬勃发展的新阶段。在互联网上开展电子商务具有十分巨大的潜力，其主要表现如下：

（1）互联网不仅能够提供处理和完成某一个电子商务交易过程的各个步骤和业务，还能够在互联网上展示交易商品和全部交易活动。互联网电子商务是一种全新的商业思维方式，它使买方、卖方和参与交易的各方之间的关系发生重大的变化。对此需要人们对其进行更加深入的理解，并有足够的心理准备。一个在全球范围内将商业、贸易伙伴和顾客紧密相连的计算机网络已经形成。

（2）在互联网上没有地域差别，也没有时间限制，即在世界上任何地方、任何时间都可以使用互联网进行信息交换和业务处理。

目前，基于互联网的电子商务作为一种新的交易方式，正在不断展示其自身的无穷潜力，为世界创造巨大的社会效益和经济效益。

四、电子商务活动的特点

互联网作为惟一的面向全世界大众的公用网，它可以创造一种良好的电子商务机遇。基于互联网的电子商务的特点如下：

（1）提供了大量新的市场机会，可以方便、广泛地开展电子商务。

（2）可以在全世界范围内，向顾客提供远距离、低成本的电子商务访问。大大降低了设立销售场所和开展商务活动的成本。

（3）参加电子商务的人和企业没有大小之分，一律平等。在互联网上开展业务依靠的是业务创新和服务效率。

（4）多媒体技术和虚拟现实技术的发展，使企业可以通过互联网迅速、高效地传递商品信息和进行业务处理。互联网电子商务彻底打破了时间、空间和地域的制约，给全世界的企业、消费者带来了空前的自由和便利。

五、互联网与电子商务的互动

互联网和电子商务的发展出现了相互促进的互动关系，主要体现在以下几个方面：

（1）伴随着互联网的发展，更多的个人、企业和政府机构等纷纷在互联网上开展服务，促进了电子商务的发展。当越来越多的用户和个人通过互联网获取信息、进行交流时，企业必须参与其中，否则必将被市场淘汰。

（2）电子商务作为互联网的重要应用领域和信息来源之一，它的发展极大地促进了互联网的发展，吸引更多的个人和机构关注互联网。

（3）互联网技术和IT技术的发展，也为电子商务的发展提供了更加广泛的发展空间。网络带宽、实时通信技术、网络安全技术和新的信息显示技术的发展，为电子商务的发展，特别是新的服务模式的出现提供了技术可能性。如实时通信技术为企业和客户沟通提供了廉价、有效、无地域限制的方式。互联网的技术创新为电子商务的商业模式创新提供了极大的便利。

（4）在互联网上提供更多的电子商务服务功能，又促进了网络文化的发展，电子商务企业为大多数网络社区平台提供了技术和资金支持。

（5）由于互联网文化的形成和发展，人们在互联网上的行为模式已经形成，并不断推陈出新。这一方面使得企业可以按照不同的客户行为模式和渠道，有针对性地建立同客户交流的渠道，开展商务活动；另一方面由于互联网文化的发展，上网人群的行为特征也在不断演变，因此企业进行商务活动的渠道、方式也要不断地改变，为电子商务的发展提供了新的机遇和挑战。

从上述分析可以看出，电子商务与互联网之间已经形成了一种良性互动的发展局面。

六、WWW客户机／服务器和电子商务系统体系结构

（1）WWW技术。WWW是World Wide Web的缩写。它是全球的信息服务网络，提供了互联网上的一种十分有效的浏览、检索和查找的方式。这些信息可以是文字、图形、声音、动画甚至视频等各种类型；还可以包括表单、表格，可以和用户进行交互，接受用户的输入等。用户可以用WWW浏览器来访问。WWW客户机／服务器结构包括客户机浏览器、WWW服务器和第三方服务。客户机浏览器与WWW服务器进行交互，WWW服务器再与第三方服务进行交互，发挥的是一种中介作用。

（2）WWW服务器功能主要有信息检索、数据管理和事务及安全管理。第三方服务是另外的WWW服务器，提供内容、信息处理工具和电子支付系统。

虚拟现实建模语言（VRML）是一种面向对象的三维协议，用它可在互联网上建立交互式的三维环境：从服务器上将图形命令和参数发送给客户机，然后在客户机上展示出来。VRML最重要的特征就是创建和显示三维对象和环境，使用户在三维场景中浏览。

（3）客户机／服务器是WWW体系结构的核心，也是电子商务系统体系结构的核心。

电子商务系统的系统体系结构包括以下几层：

第一，基础层：网络和系统平台底层是基础层，包括系统平台和网络平台，是信息传送的载体和用户接入的手段，它包括各种各样的物理传送平台和传送方式。

第二，中间层：电子商务支持平台中间是电子商务基础平台，包括CA（Certificate Authority）认证、支付网关和客户服务中心三个部分，其核心是CA认证。

第三，应用层：电子商务应用系统应用层包括各种各样的电子商务应用系统，电子商务基础平台是各种电子商务应用系统的基础。

（4）WWW客户机（即浏览器）提供了访问和显示WWW内容的图形用户界面。

（5）客户机／服务器体系结构可用于局域网、广域网和WWW。

（6）客户机的工作负荷轻而服务器的重。除了收取和解释客户机的要求外，服务器还要寻找信息、重新处理信息、要求对资源初始化。

WWW客户机／服务器系统如何工作呢？

首先，连接在Internet上的客户机向远程计算机上的一个特定WWW服务器发请求信息；然后，通过目标服务器上的Web应用程序，接受客户端请求，检索客户机所请求的页面或其他信息，将其转换成HTML／XML页面，通过Internet传给客户机，所请求的信息到达客户计算机后，浏览器软件根据该页面的HTML所确定的指令在客户计算机上显示该页面。

若WWW服务器还包括后端处理器，则后端处理器还能提供各种数据服务，包括数据库软件所支持的各种数据库操作ERP软件和其他用于支持电子商务服务器的服务。

第二节　网络通信技术基础

电子商务的技术支持平台是网络通信技术，网络通信技术是计算机技术和通信技术密切结合而形成的较新、较前沿的技术领域。它不但是计算机领域发展的主流技术之一，也是通信技术的一个重要应用部分。

一、计算机网络的基本概念

（一）计算机网络的定义

计算机网络是计算机技术、通信技术和网络技术相互渗透、相互促进的产物。计算机网络是指把分布在不同地理位置的、具有独立功能的计算机，通过各种通信设备和线路（如电话、微波、电缆、光纤、卫星等）用物理的方法连接起来，按照网络协议相互通信，以共享软件、硬件和数据资源为目标的系统。如图2－1所示。

图2－1　计算机网络

它包含三层意思：

第一层是指分布在不同地域的计算机。如果这些计算机分布在某个实验室内，或某栋大楼内，或某个校园内，那么建立起来的计算机网络是局域网；如果这些计算机分布在一个城市范围内，那么建立起来的计算机网络是城域网；如果这些计算机是分布在全国或全世界范围内，那么建立起来的计算机网络是广域网。

第二层是通过通信线路将这些计算机连接起来，对于不同的网络采用不同的通信线路。例如，局域网常用同轴线或双绞线；城域网和广域网常用光纤。局域网和城域网一般都采用专用线路，由网络拥有者负责管理和维护；而广域网则采用公用电路，由营运部门负责管理和维护。

第三层是资源共享。资源包括硬件资源（如CPU、大容量硬盘和高速激光打印机等）和软件资源（如应用软件、数据库等）。凡是联网的计算机都可以共享网络中的这些资源。

（二）计算机网络的功能

（1）数据通信。该功能实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输，这是计算机网络的基本功能。

（2）资源共享。网络上的计算机彼此之间可以实现资源共享，包括硬件、软件和数据。

资源的共享具有重大的意义。首先，从投资考虑，网络用户可以共享网上的打印机、扫描仪等，这样就节省了资金。其次，现代的信息量越来越大，单一的计算机已经不能将其全部储存，只有分布在不同的计算机上，从而网络用户可以共享这些信息资源。再次，现在计算机软件层出不穷，在这些浩如烟海的软件中，有不少是免费共享的，这是网络上的宝贵财富。任何连入网络的人，都有权利使用它们。资源共享为用户使用网络提供了方便。

（3）远程传输。计算机应用的发展，已经从科学计算到数据处理，从单机到网络。分布在很远位置的用户可以互相传输数据信息，互相交流，协同工作。

（4）集中管理。计算机网络技术的发展和应用，已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。目前，已经出现了许多MIS系统、OA系统等，通过这些系统可以实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济和社会效益。

（5）实现分布式处理。网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。对于大型的课题，可以分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。

（6）负荷均衡。负荷均衡是指工作被均匀地分配给网络上的各台计算机系统。网络控制中心负责分配和检测，当某台计算机负荷过重时，系统会自动将负荷转移到较轻的计算机系统去处理。

从这些功能可以知道，计算机网络可以大大扩展计算机系统的功能，扩大其应用范围，提高可靠性，为用户提供方便，同时也减少了费用，提高了性能价格比。

二、网络体系结构与协议

（一）网络体系结构与协议概述

网络的体系结构指的是计算机网络各部件的作用和功能以及各部件之间通信协议的集合。也就是说，计算机网络的体系结构是该网络及其部件所应完成的功能的精确定义，以及完成这些功能所应遵循的各种通信协议的总称。

大多数的计算机网络都采用层次式结构，即将一个计算机网络分为若干层次，处在高层次的系统仅利用较低层次的系统提供的接口和功能，不需了解低层实现该功能所采用的算法和协议；较低层次也仅使用从高层系统传送来的参数，这就是层次间的无关性。因为有了这种无关性，层次间的每个模块可以被一个新的模块取代，只要新的模块与旧的模块具有相同的功能和接口即可，即便它们使用的算法和协议都不一样。

网络中的计算机与终端间要想正确传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称作协议。网络协议主要有三个组成部分：

语义：是对协议元素的含义进行解释，不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。

语法：将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式，也就是对信息的数据结构做出一种规定。如用户数据与控制信息的结构与格式等。

时序：对事件实现顺序的详细说明。如在双方进行通信时，发送点发出一个数据报文，如果目标点正确收到，则回答源点接收正确；若接收到错误的信息，则要求源点重发一次。

（二）两种常用的体系结构

随着计算机网络的发展，一系列的网络协议也得到相应发展，在发展过程中有些协议被淘汰，有些协议得到了新的发展。目前使用最多的是OSI（Open Systems Interconnection）参考模型、TCP／IP网络协议。

1．OSI参考模型

OSI参考模型是20世纪80年代初期由ISO（International Standards Organization）制定的。作为开放系统互联的国际标准，只要信源、信宿和沿途的交换机都遵从OSI协议，它们之间就可以进行通信。因为OSI协议是公开的，任何一个厂家都可以根据这些协议来制造产品，不同厂家根据同一协议制造出来的产品应该是兼容的。这样能够促进竞争，降低成本。

OSI参考模型是一种分层结构模型，每一层完成一些特定的功能，而且，上层功能的完成依赖于下一层，而下层功能的完成却与上层无关。这样就可以把复杂的功能协议转化为比较简单的分层协议，使得协议的制定和维护都比较容易。

OSI参考模型如图2－2所示，它定义了异种计算机互联标准的主体结构。每一层都有特定的功能，连接了较低层和较高层的服务。各层的功能如下：

图2－2　OSI参考模型

（1）物理层。物理层是为了在物理传输介质上传输原始的数据比特流，从而提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性；提供有关在传输介质上传输非结构的比特流及物理链路故障检测指示。

（2）数据链路层。数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题。在物理层提供比特流传输服务的基础上，数据链路层在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以“帧”为单位的数据，使得有差错的物理线路变成无差错的数据链路，保证点到点可靠的数据传输。因此，数据链路层关心的主要问题是物理地址、网络拓扑、线路规划、错误报告、数据帧的有序传输和流量控制等。

（3）网络层。网络层是为传输层提供服务的，是为了在不同网络系统中的两个结点设定一条逻辑通道。其基本任务包括路由选择、拥塞控制与网络互联等。

（4）传输层。传输层是第一个端对端的传输控制层，又称主机—主机层。传输层为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层能提供最适宜的服务；该层关心的问题是建立、维护和中断虚电路，差错校验与恢复，信息流量控制等。

（5）会话层。为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应；提供会话管理服务。

（6）表示层。为应用层进程提供解释所交换信息含义的一组服务，如代码转换、格式转换、文本压缩、文本加密与解密等，它控制许多与数据表示有关的功能。

（7）应用层。应用层是开放系统互联基本模型的最高层，是一般用户所能看到的层，所以一般可以看成是网络环境的应用程序接口（Application Program Interface，API）。

2．TCP／IP网络协议

TCP／IP网络协议是Internet的通信协议，其主要用于网络互联。Internet的前身ARPAnet是从1969年开始研究的，20世纪70年代末期正式将TCP／IP协议作为ARPAnet的标准，20世纪80年代中期ARPAnet与NSFnet互联成为至今广泛使用的Internet。TCP／IP网络协议是和OSI协议一同发展起来的，但它又是独立的。虽然它们之间有一定的可比性，但两者不能混为一谈。TCP／IP网络协议也是分层结构，如图2－3所示。

图2－3　TCP／IP网络协议分层结构

（1）链路层。链路层主要负责接收从IP层传递的IP数据报，并将其通过低层物理网络发送出去，或者从低层物理网络接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。网络接口有两种类型：第一种是设备驱动程序，如局域网网卡的驱动程序；第二种是含自身数据链路协议的复杂子系统。

（2）网络层。网络层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。

（3）传输层。传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。

（4）应用层。应用层提供一组常用的应用程序给用户。在应用层，用户可以调节访问网络的应用程序，应用程序与传输层协议相配合，发送或接收数据。每个应用程序都有自己的形式，它可以是一系列报文或字节流，但不管采用哪种形式，都要将数据传送给传输层以便交换。应用层包括所有的高层协议。如文件传输协议（FTP）、远程通信协议（Telnet）、简单邮件传输协议（SMTP）、域名系统服务（DNS）和超文本传输协议（HTTP）。

3．OSI模型与TCP／IP模型的区别

（1）OSI模型问世前TCP／IP协议已经在执行。

（2）TCP／IP模型的网络接口层似乎对应OSI模型的物理层和数据链路层，但是TCP／IP并没有定义任何特定的协议来支持现存网络标准和各种合适的协议，具体要随主机和网络的不同而不同。因此，也称为主机—网络层。

（3）TCP／IP模型没有会话层和表示层。有些学者将它划归到应用层，即认为TCP／IP模型的应用层等价OSI模型的会话层、表示层和应用层。事实上，TCP／IP模型的应用层并不完全对应OSI模型的应用层，它包括了许多应用协议，典型的协议有：Telnet实现互联网远程登录功能；FTP实现互联网交互式文件传输功能；HTTP实现在万维网获取主页等功能；SMTP实现互联网电子邮件传输功能；DNS实现将主机名映射到网络地址的网络服务；SNMP实现监控和管理互联网的功能。

三、计算机网络的分类

计算机网络可以从网络技术、覆盖范围、拓扑结构、交换功能等不同角度加以分类。

（一）根据不同的网络技术分类

网所采用的传输技术决定了网络的主要技术特点，因此根据网络所采用的传输技术对网络进行分类是一种很重要的方法。在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信与点到点通信信道。在广播通信信道中，多个结点共享一个通信信道、一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。而在点到点通信信道中，一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那么它们只能通过中间结点转接。显然，网络需要通过通信信道完成数据传输任务，因此网络所采用的传输技术也只可能有两类，即广播（Broadcast）方式与点到点（Point－to－Point）方式。这样，相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（Broad Networks），点到点式网络（Point－to－Point Networks）。

1．广播式网络

在广播式网络中，所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，其他的计算机都会收听到这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。如果被接收报文分组的目的地址与本结点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。

显然，在广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以有三类：单结点地址，多结点地址，广播地址。

2．点到点式网络

与广播网络相反，在点到点式网络中，每条物理线路连接两台计算机。假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点进行接收、存储、转发，直至目的结点。由于连接多台计算机之间的线路结构可能是复杂的，因此从源结点到目的结点可能存在多条路由。决定分组从通信子网的源结点到达目的结点的路由需要有路由选择算法：采用分组存储转发与路由选择是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。

（二）根据网络的覆盖范围分类

1．局域网（Local Area Network，LAN）

其特点如下：

（1）采用的传输介质类型相对较少。

（2）数据传输速率快。

（3）传输延迟少，且误码率较低。

（4）组网比较灵活、方便，成本较低。

2．城域网（Metropolitan Area Network，MAN）

其特点如下：

（1）采用的传输介质相对复杂。

（2）数据传输速率次于局域网。

（3）数据传输距离相对局域网要长，信号容易受到干扰。

（4）组网比较复杂，成本较高。

3．广域网（Wide Area Network，WAN即Internet）

其特点如下：

（1）传输介质复杂。

（2）数据传输速率较低。

（3）采用的技术比较复杂。

（4）是一个公共的网络，即不属于某一个机构或国家。

（三）根据网络拓扑结构分类

网络拓扑结构是从网络拓扑的观点来讨论和设计网络的特性，即讨论网络中由通信结点和通信线路或信道的连接所构成的各种网络几何构形，用以反映网络各组成成分之间的结构关系，从而反映整个网络的整体结构外貌。拓扑学是一个数学概念，它把物理实体抽象成与其大小和形状无关的点，把连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系。计算机网络也采用拓扑学中的研究方法，将网络设备定义为结点，把两个设备之间的连接线路定义为链路。从拓扑学的观点来看，计算机网络也是由一组结点和链路组成的几何图形，这种几何图形就是计算机网络拓扑结构。网络拓扑结构按形状可分为六种类型，分别是：总线型、环型、星型、树型、总线／星型及网状拓扑结构。

1．总线拓扑结构

用一条称为总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式，称为总线型拓扑，如图2－4所示。在总线结构中，所有网上微机都通过相应的硬件接口直接连在总线上，任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传播扩散，并且能被总线中任何一个结点所接收。

2．环型拓扑结构

环型网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环路上任何结点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可向环路发送信息。环型网中的数据可以是单向传输也可以是双向传输，如图2－5所示。

图2－4　总线拓扑结构

图2－5　环型拓扑结构

3．星型拓扑结构

星型布局是以中央结点为中心与各结点连接而组成的，各结点与中央结点通过点与点方式连接，中央结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担也重，如图2－6所示。

图2－6　星型拓扑结构

4．树型拓扑结构

树型结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，树型网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作，任何一个结点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络。一般树型网的链路相对具有一定的专用性，无须对原网做任何改动就可以扩充工作站，如图2－7所示。

图2－7　树型拓扑结构

5．总线／星型拓扑结构

用一条或多条总线把多组设备连接起来，相连的每组设备呈星型分布。采用这种拓扑结构，用户很容易配置和重新配置网络设备。总线采用同轴电缆，星型配置可采用双绞线，如图2－8所示。

图2－8　总线／星型拓扑结构

6．网状拓扑结构

将多个子网或多个局域网连接起来构成网状拓扑结构，如图2－9所示。在一个子网中，集线器、中继器连接多个设备，而桥接器、路由器及网关则连接子网。根据组网硬件不同，主要有三种网际拓扑：

图2－9　网状拓扑结构

网状网：在一个大的区域内，用无线电通信连路连接一个大型网络时，网状网是最好的拓扑结构。通过路由器与路由器相连，可使网络选择一条最快的路径传送数据。

主干网：通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连接起来形成单个总线或环型拓扑结构，这种网通常采用光纤做主干线。

星状相连网：利用超级集线器将网络连接起来，由于星型结构的特点，网络中任一处的故障都容易查找出来并修复。

在实际组网中，拓扑结构不一定是单一的，通常是几种结构的混用。

（四）根据网络的交换功能分类

（1）电路交换：在数据传输期间，源（发送点）与目的（接收点）之间构成一条实际连接的专用物理线路。

（2）报文交换：不需要建立一条专用物理线路，信息分成报文一站一站地从源送到目的地，即存储－转发方式。

（3）分组交换：同样不需要建立一条专用物理线路，只是信息传送的单位不是报文，而是分组。特征是其最大长度比报文短很多。基本原理与报文交换相同。

一般地讲，通信子网可以设计成两种通信（信道）类型：点对点通信和广播通信。

第三节　Internet技术

Internet是一个在全世界范围内，将各种类型的网络和大型计算机连接起来而组成的网络，也有人称它为计算机网络中的网络。

Internet技术归纳起来有以下几方面的特点：采用分组交换技术，使用TCP／IP协议，通过路由器将各个网络连接起来，使用IP地址和域名系统。

一、分组交换技术

分组交换系统的通信资源是带宽，当通过一个分组交换系统与另外一个用户通信时，分组交换系统不会在两者之间建立起一条通信线路。这时，需要把数据按照分组交换系统的要求封装成特制的分组，如X．25分组格式或是IP报文格式，在每一个分组中，都需要说明一些特征，诸如分组的目的地址等。把数据封装成分组之后，就可以把封装成分组的数据递交给交换机，交换机会把数据暂时存储起来。然后，交换机根据一定的原则将分组转发给下一个交换机，也许要经过几十个交换机，最终将数据递交给另一个用户。

由于数据可能很长，而分组交换系统只能够运送比较小的分组，这时，长的数据会被拆分成很多碎片。在交换的过程中，每一个碎片都必须按照分组交换系统的要求封装成特制的分组，这些碎片在交换过程中没有任何联系，交换的过程是独立的。当这些碎片最终到达目的地时，会根据一些标记正确地重新组合。

在一个分组被交换的过程中，它占用了分组交换系统的带宽，但是它从来没有独占过任何的通信资源，一个分组总是和其他分组分享通信线路，如一条光纤或是一根电话线。

分组交换与电路交换的本质区别是不需要线路接续过程，也就是说，当一个用户向另外一个用户发送数据时，并不需要提前通知他做什么准备，也不需要与他建立一条连接。该用户不可能在一个分组交换系统中独占任何的通信线路资源，当一个属于某用户的分组在一条通信线路上传送时，这条通信线路的带宽是属于他的；当传送结束后，他就不再占用任何资源。从这个角度来说，分组交换比电路交换的系统利用率高。常见的分组交换网络有X．25网络、帧中继、ATM网等。

二、TCP／IP基本概念

计算机网络是由许多计算机组成的，要在网络中的计算机之间传输数据，必须做两件事情：使计算机掌握数据传输的目的地址和保证数据迅速可靠传输的措施。这是因为数据在传输过程中很容易丢失或传错，Internet使用一种专门的计算机语言（协议），以保证数据安全、可靠地到达指定的目的地，这种语言分为传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议（Internet Protocol，IP）。TCP／IP协议已经成为一个完整的、由许多协议组成的协议族，是一个成熟的网络体系。图2－10给出了TCP／IP协议详细的协议分类。

图2－10　TCP／IP详细协议分类

1．网际协议或互联网协议

IP协议是用于报文交换网络的一种面向数据的协议。

IP协议数据在IP互联网中传送时会被封装为封包。IP协议的独特之处在于，在报文交换网络中主机在传输数据之前，无须与先前未曾通信过的目的主机预先建立特定的“通路”。互联网协议提供了一种“不可靠的”数据包传输机制（也被称作“尽力而为”），即它不保证数据能准确地传输。数据包在到达的时候可能已经损坏，顺序错乱，（与其他一起传送的封包相比）产生冗余包，或者全部丢失。如果应用需要保证可靠性，一般需要采取其他的方法，如利用IP的上层协议控制。

互联的二层网络通过报文交换机或者互联网路由器进行互联，传输数据包。由于不必保证数据包传送质量，因此交换机的设计也是十分简单。（大部分的网络设备都“尽力而为”地传送封包，避免封包丢失、损坏等问题出现，而这些都将给用户带来不便）现在的国际互联网普遍采用了IP协议。

2．TCP传输控制协议

如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将其向上传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以可以对未按照顺序收到的包进行排序，而对损坏的包可以重传。

TCP将它的信息送到更高层的应用程序，如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层、设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

面向连接的服务（如Telnet、FTP、Rlogin、XWindows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。

3．用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）

UDP是无连接的传输协议。在数据传输之前不建立连接；对发送的段不进行校验和确认，因此它“不可靠”。UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询——应答的服务，如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网络时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。

欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。

4．Internet控制消息协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）

ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的Redirect信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而Unreachable信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接终止。

5．TCP和UDP的端口结构

TCP和UDP服务通常有一种客户／服务器的关系。例如，一个Telnet服务进程开始时在系统上处于空闲状态，等待连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。

两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接惟一地使用每个信息中的如下四项进行确认：

（1）源IP地址：发送包的IP地址。

（2）目的IP地址：接收包的IP地址。

（3）源端口：源系统上的连接端口。

（4）目的端口：目的系统上的连接端口。

端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，如SMTP使用25，XWindows使用6000。这些端口号是已知的，因为在建立与特定主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通信。

三、IP地址、域名和域名服务

Internet的技术核心就是采用了TCP／IP协议，在Internet上使用IP地址区分网上的主机，每个连在Internet的计算机、服务器以及其他网络实体都有自己惟一的IP地址。

（一）IP地址

所谓“IP地址”就是给每个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围惟一的32bit地址。IP地址的结构便于人们在Internet上方便地寻址。IP地址通常用直观的、以圆点分隔的4个十进制数字表示，每一个数字对应8个二进制的比特串，如某一台主机的IP地址为192．168．0．1。

1．IP地址的分类

Internet上有大大小小的网络，每个网络中主机的数目不同，所需要的IP地址数目也不同。为了充分利用IP资源，适应不同规模网络的需要，除一些保留的IP地址外，其余的IP地址分为下面5类：

A类地址：IP地址第1段为1～126（二进制表示时第1个位为0），第1段为网络地址，后3段为网络中的主机地址，每个A类网络最多可容纳16777214台主机。A类地址适合大型网络使用。

B类地址：IP地址第1段为128～191（二进制表示时第1个位为10），前2段为网络地址，后2段为网络中的主机地址，每个B类网络最多可容纳65534台主机。B类地址适合中等网络使用。

C类地址：IP地址第1段为192～223（二进制表示时第1个位为110），前3段为网络地址，第4段为网络中的主机地址，每个C类网络最多可容纳254台主机。C类地址适合小型网络使用。如果一个C类地址数目太少，而一个B类地址数目又太多，可以使用多个C类地址。

D类地址：IP地址的第1段为224～239（二进制表示时第1个位为1110），又称多目地址，它是比广播地址稍弱的多点传送地址，用于支持多目标的数据传输。

E类地址：IP地址的第1段为240～255（二进制表示时第1个位为11110），留做将来备用。

目前正在网络中运行的IP协议是IPv4；IPv6为IPv4的后续版本。现在IP地址正逐渐耗尽，而IPv6的出现解决了这个问题，与IPv4的32位元地址相比，IPv6拥有128位元地址空间，可以提供比前者更多的地址。

2．IP地址的申请

如果网络中的主机需要直接连接到Internet上，网络运营商（ISP）或网络的主管部门就需要向互联网编号授权委员会（Internet Assigned Number Authority，IANA）在本地区的主管机构Internet NIC（Internet Network Information Center）申请，该机构根据提交的网络规模和IP地址资源状况，分配给网络在整个Internet范围内惟一的IP地址范围。

目前，中国境内的IP地址主管机构是中国互联网信息中心和中国教育和科研计算机网中心。

当网络中的主机不直接连接到Internet上时，可以在地址不冲突的情况下，任意分配本网络中的IP地址。一般习惯的本地网地址是使用IANA保留的私有IP地址，范围是A类的10．0．0．1～10．255．255．254，B类的172．13．0．1～172．32．255．254，C类的192．168．0．1～192．168．0．254。

3．配置IP地址

通过局域网上网或将ADSL等固定IP地址系统连接到Internet时，需要正确地配置IP地址。在配置IP地址前，需要在系统中正确安装网络连接设备（网卡、ADSL调制解调器等），还要安装TCP／IP协议。

下面是Windows XP中的IP地址设置方法。

方法一：在Windows的“控制面板”中，打开“网络和Internet连接”，然后点击“网络连接”，右键单击“本地连接”，在弹出的快捷菜单中选择“属性”，在“常规”子菜单中选择“Internet协议（TCP／IP）”，再单击“属性”，弹出“Internet协议（TCP／IP）属性”设置对话框，就可以设置IP地址了。可选择“自动获得IP地址”或“使用下面的IP地址”，若选择“使用下面的IP地址”，应根据网络管理员分配的地址，分别输入IP地址和子网掩码，如图2－11所示。

图2－11　Internet协议（TCP／IP）属性

在选择了“使用下面的DNS服务器地址”选项后，输入一个“首选DNS服务器”地址，然后在“备用DNS服务器”中输入一个备用DNS服务器的IP地址，单击“确定”按钮，将新的地址添加到列表中，可保证良好的域名解析。一台计算机安装多个网卡时，要分别绑定不同的IP地址。使用Windows NT或Windows 2000的计算机，一个网卡可以绑定多个IP地址，这些IP地址可以处于不同的子网中。在接入提供动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）服务的网络时，在“IP地址”选项卡中选择“自动获得IP地址”，其他地址都不用设置，服务器会在计算机接入时自动分配一个IP地址，计算机和网络断开时将此地址收回，可以再将其分配给新接入的计算机，这种方法可避免由于用户上网时间的不确定性造成的IP资源浪费。一般拨号上网时采用此方式，用户计算机不用设置IP地址。

方法二：选择任务栏中的“开始”→“设置”→“网络连接”→“本地连接”命令，在“常规”选项卡中选择“Internet协议（TCP／IP）”，再单击“属性”按钮。

方法三：右击桌面上的“网络邻居”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”→“网络连接”→“本地连接”，在“常规”选项卡中选择“Internet协议（TCP／IP）”，再单击“属性”按钮。

如果实验环境不是经典的开始菜单样式，则在桌面任务栏的空白处右击，单击“属性”按钮，然后在“任务栏和‘开始’菜单属性”对话框中单击“开始”菜单选项卡，在该选项卡中单击“经典‘开始’菜单”单选按钮。如果不是经典开始菜单样式，Windows XP桌面可能不会显示“网上邻居”图标。

（二）子网掩码（Mask）

1．什么是子网掩码

如果一个单位的网络有100台主机或更少，而申请了一个C类地址，就会有一多半的IP地址被浪费。Internet的IP地址资源十分紧张，遇到这种情况时，应把一个C类地址分配给两个以上的单位网络使用，就是要把这个C类地址划分为更小的子网，这就要用到子网掩码。

子网掩码是一个32位的二进制的值，是划分子网的工具，可以和一个IP地址配合，从该地址中分离出网络地址和主机地址，把一个网络划分为小的子网，同时确定一个子网中所有计算机的IP地址范围。子网掩码表示形式和IP地址类似，通常用逗号分隔为四段的十进制数字来表示。

2．网络地址

将主机IP地址与子网掩码逐位进行按位与运算（全1得1，有0得0），得到的32位地址即该主机所在的网络地址。若两个网络地址相同，表示这两个主机处在一个子网中。例如，有三台主机1、2、3的IP地址是211．84．115．5、211．84．115．35、211．84．115．75，子网掩码都是255．255．255．192，可以进行下面的运算：

子网掩码

11111111 11111111 11111111 11000000

255．255．255．192

IP地址1

11010011 01010100 01110011 00000101

211．84．115．5

网络地址

11010011 01010100 01110011 00000000

211．84．115．0

IP地址2

11010011 01010100 01110011 00100011

211．84．115．35

网络地址

11010011 01010100 01110011 00000000

211．84．115．0

IP地址3

11010011 01010100 01110011 01001011

211．84．115．75

网络地址

11010011 01010100 01110011 01000000

211．84．115．64

可以看出，同样在一个C类网络地址中，主机1和主机2在子网211．84．115．0中，而主机3在另一个子网211．84．115．64中。

A类地址、B类地址也可以进行类似的子网划分。

不进行子网划分时，A类、B类、C类地址的标准子网掩码分别是255．0．0．0、255．255．0．0、255．255．255．0。

3．划分子网掩码的模式

划分子网后，因为每个子网都要在去掉全0和全1地址后才能进行IP地址分配，还要保留网关地址以用于网络之间的通信，所以网络中可使用的IP地址总量会减少。划分的子网数量越多，IP地址利用率越低。子网的数量以及每个子网中可容纳的主机数量和子网掩码有关。

（三）IP网关

同一网络或者子网中的主机可以直接通信，进行数据包传送。不同网络中的主机要进行通信，必须通过路由器进行数据转发。网络内部各子网之间的通信需要通过内部路由器，所有子网与外部网络的通信需要通过外部路由器。

路由器一般为专门的硬件设备，也可以使用具有路由功能的第三层交换机。路由器又称作IP网关，每个主机都有自己的网关。根据IP地址和子网掩码可以判断IP数据报报头指定的目的地址是否在同一子网中，如果是，则把数据报直接发送到目的地址；如果不是，则把数据报发送到网关地址，通过网关进行转发、查找路由，直到数据报到达目的地址。为了和所有的子网通信，路由器需要在每个子网中占用一个IP地址。网络中一个子网的计算机需要与其他子网通信时，需将IP地址设置中的“默认网关”设置为路由器在本子网的地址。

（四）域名和DNS服务器

1．域名系统

（1）域名。IP地址为Internet提供了统一的主机定位方式。直接使用IP地址就可访问网上的其他主机。但是，IP地址非常难以记忆，因此在Internet上使用了一套和IP地址对应的域名系统，域名系统是由与主机位置、作用、行业有关的一组字符组成，既容易理解，又方便记忆。如搜狐网的域名为www．sohu．com，对应的IP地址为61．135．150．74；北京大学主网站的域名为www．pku．edu．cn，对应的IP地址为162．105．129．12。

（2）Internet的域名结构。Internet的域名系统和IP地址一样，采用典型的层次结构，每一层由域或标号组成，各域之间用“．”隔开，从左向右排列，“．”号右边的域总是左边的域的上一层域，只要上层域的所有下层域名字不重复，那么网上所有主机的域名就不会重复。国家域名是以国家代码作为顶级域名，国际域名也称为通用域名，即直接以网站类型为顶级域名。域名字母不区分大小写。域名系统最右边的域称为顶级域，每个顶级域都规定了通用的顶级域名。由于美国是Internet的发源地，顶级域名以所属的组织定义，常用的顶级域名有8个，如表2－1所示。其他国家的顶级域名一般为国家代码，组织代码则成为二级域名。

表2－1　顶级域名

（3）域名的分配。域名的层次结构给域名的管理带来方便，每一部分分别授权给某个机构管理，授权机构可以将其所管辖的域名空间进一步划分，授权给若干子机构管理，最后形成树型的层次结构。

需要使用域名的主机通过本地的域名管理机构进行申请，获得网站的域名。一个网站一般需要使用多个主机以提供不同的服务，每个主机需要由域名所有者指定一个主机名，作为完整的域名的最低层域，即最左边的名字，主机名字一般使用所提供的服务命名，如www、ftp、mail、test等。

（4）中国的域名系统。CNNIC负责中国的顶级域名cn的管理。二级域名采用两种方式：组织方式和地理方式。

组织方式采用与美国的顶级域名类似的划分方法，包括ac（科研机构）、com（商业组织）、edu（教育机构）、gov（政府部门）、int（国际组织）、net（网络支持中心）、org（非营利性组织）等几种。如新浪中国网站的域名为www．sina．com．cn、工业和信息化部的域名为www．miit．gov．cn。

在地理模式中，为每个省市自治区分配了一个二级域名。各个地区又为本地区的各个地市分配了三级域名。这些域名主要用在原中国电信系统在各地建设的地区网站中，如福建热线的域名为www．fz．fj．cn，其中fz表示福州，fj表示福建。

随着Internet中文网站数量的快速增多，中文域名也已经开始应用，第一批确定的中文顶级域名有“中国”、“公司”、“网络”三个，在新域名体系中，各级域名可由字母、数字、连接符或汉字组成，各级域名之间用实点连接，各级域名之间用实点或中文句号连接。

一些运营商（如3721）还提供中文网络实名服务，即在地址栏内输入关键词搜索，再通过浏览器链接到对应的网站，这是一种一对多的搜索引擎服务，查询的结果中可能有多个网站。

2．DNS服务

用户使用域名访问Internet上的主机时，需要通过提供域名服务的DNS服务器将域名解析成对应的IP地址。

当用户输入域名时，计算机的网络应用程序自动把请求传递到DNS服务器，DNS服务器从域名数据库中查询出此域名对应的IP地址并将其返回给发出请求的计算机，计算机通过IP地址和目标主机进行通信。

Internet上有许多DNS服务器，负责各自层次的域名解析任务，若在计算机设置的主DNS服务器的名字数据库中查询不到请求的域名，就会把请求转发到另外一个DNS服务器，直到查询到目标主机。如果所有的DNS服务器都查不到请求的域名，则返回错误信息。

四、Intranet、Extranet和VPN

（一）Intranet

Internet是指在TCP／IP协议下实现的全球性互联网络，基于Internet技术，通过一个浏览器就可以方便地获取遍布全球的资源。

将Internet技术引入企业内部网络，就产生了（企业内部网）Intranet。Intranet是把Internet技术应用到企业内部而建立的基于开放技术的新型网络体系结构，它以TCP／IP协议作为基础，以Web为核心应用，构成统一和便利的信息交换平台。企业使用Intranet可实现极为广泛和强大的功能，包括如下内容：①利用电子邮件，降低通信费用，企业员工可以方便快速地应用电子邮件来传递信息。②利用Web电子出版发布企业各种信息，供企业内部或指定客户使用。③在Web上开展电子贸易，主要方式有全球范围内的产品展览和销售的信息服务等。④远程用户登录，企业分支机构可以通过电话线路访问总部的信息。⑤远程信息传送，将企业总部的信息传送到用户的工作站进行处理。⑥企业管理信息系统应用，如一般的人事、财务管理系统。⑦企业无纸化办公。⑧通过与Internet相连，进行全球范围的通信及视频会议。⑨新闻组讨论，企业员工可就某一事件通过网络进行深入讨论且自动记录在服务器中。

1．Intranet的优点

（1）Intranet的浏览器／服务器（B／S）机制，改进了传统的客户机／服务器（C／S）机制，极大地方便了用户操作。

（2）Intranet不仅可进行数据库服务，还实现了其他应用，如电子邮件、文件传输、远程登录、电子公告板等。

（3）Intranet组建容易，管理方便。在传统网络上组建Intranet，只需增加TCP／IP协议、Web服务器和浏览器软件。而Web服务器软件（如常用的Internet Information Server，IIS）也很容易获得，Windows NT中集成了IIS，而微软的浏览器软件IE是免费的。

2．Intranet组成

Intranet主要运行于企业内部，也可以连接到Internet。如果将Intranet连入Internet，一般还需增加防火墙和代理服务器。这样连入Internet的Intranet一般由下列组件构成：

（1）计算机网络设施。

（2）支持TCP／IP协议的操作系统。

（3）Intranet服务器（Web服务器）。

（4）数据库服务器。

（5）防火墙和代理服务器。

在连入Internet的Intranet中，客户机上的用户通过浏览器启动并运行置于Web服务器上的企业应用。如有必要则通过公共网关接口（Common Gateway Interface，CGI）或其他方式操纵数据库服务器上的企业数据来完成企业管理工作。客户机上的用户也可应用浏览器，通过代理服务器访问Internet上的其他服务器，享受Internet的各种服务。在组建Intranet之前，一般要先根据企业的具体需求进行科学规划。为了建立一种直观的认识，这里给出两种典型的Intranet方案，它们分别适用于规模较大的企业和规模较小的企业，因此分别被称为企业级和工作组级的Intranet方案。

（1）企业级的Intranet。其一般配置为：①数据库服务器，采用Oracle、Sybase、DB2、SQL Server等。②服务器操作系统为Windows NT Server。③客户机操作系统为Windows NT Workstation或Windows 2000／XP。④Web服务器为IIS。⑤Web浏览器为IE。⑥防火墙（Firewall）。⑦代理服务器为Proxy Server。

企业级Intranet应对网络的效率和安全性给予充分考虑。在选择硬件设备和软件平台时，投资相对较大。除了选用高性能的服务器外，一般还需要配备专用防火墙。

图2－12　企业级Intranet配置

（2）工作组级的Intranet。其一般配置为：①各服务器和客户机的操作系统为Windows 2000／XP。②Web服务器为Personal Web Server。③Web浏览器为IE 8．0。④代理服务器为WinGate 4．0。

在工作组级Intranet的配置中，Web服务器软件Personal Web Server可采用内置于FrontPage的PWS。代理服务器软件WinGate具有简单的防火墙功能。

（二）Extranet

Extranet又称企业外网，是使用Internet／Intranet技术使企业与其客户、其他企业相连来完成其共同目标的交互式合作网络。它通过存取权限的控制，允许合法使用者存取远程公司的内部网络资源，达到企业间资源共享的目的。Extranet将利用Web技术构建信息系统的应用范围扩大到特定的外部企业，可以作为公用的Internet和专用的Intranet之间的桥梁。因此，也可将Extranet理解为扩展的Intranet（Extended Intranet），通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来，采用通道技术提高通信两端的安全性级别。

1．Extranet的特点

（1）Extranet是Intranet向外部的延伸，在保证企业核心数据安全的前提下，用于有关联企业之间的联结和信息沟通。

（2）Extranet同样采用Internet技术和基于Web／Browser／Server结构。

（3）像Intranet一样，网络安全仍是关键问题，需要设置防火墙。

2．Extranet的三种数据处理类型

（1）数据库查询型。企业内部存储的信息（如商品信息、技术资料、技术支持信息、销售信息及客户信息）向外部开放，其主体是提供的信息和条件检索功能的组合。

（2）交易型。企业与交易点进行信息交换，如物资调配、库存信息、购销合同、报价及交货信息等。

（3）群件型。多个企业形成的共同事业和共同项目开发的处理。

（三）VPN

虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）是一门网络新技术，为人们提供了一种通过公共网络安全地对企业内部专用网络进行远程访问的连接方式。企业内部网络中必须配置一台基于Windows NT或Windows 2000Server的VPN服务器。VPN服务器一方面连接企业内部专用网络，另一方面要连接到Internet。客户机向VPN服务器发出请求，VPN服务器响应请求并向客户机发出身份质询，客户机将加密的响应信息发送到VPN服务器，VPN服务器检查该用户是否有效并具有远程访问权限，如果符合要求，则接受此连接。

1．VPN具有的优势

（1）降低费用。Internet通过VPN隧道与企业内部专用网络进行连接，通信费用大幅度降低；企业可以节省购买和维护通信设备的费用。

（2）增强安全性。因为只有在Intranet拥有适当权限的用户才能通过远程访问建立与VPN服务器的连接，并且可以访问敏感部门网络中受到保护的资源。

（3）IP地址安全。因为VPN是加密的，Internet上的用户只能看到公用IP地址，看不到数据包内包含的专有网络地址。

2．VPN的类型

（1）远程访问虚拟专网（Access VPN）。在该方式下远端用户拨号接入用户本地的ISP，采用VPN技术在公众网上建立一个虚拟的通道至公司的远程接入端口。这种应用既可适应企业内部人员移动和远程办公的需要，又可用于商家提供B2C安全访问服务。

（2）企业内部虚拟专网（Intranet VPN）。在公司两个异地机构的局域网之间的公众网上建立VPN，通过Internet这一公共网络，将公司在各地分支机构的LAN连至公司总部的LAN，以便公司内部的资源共享、文件传递等，可以节省数字数据网（DDN）等专线所带来的高额费用。

（3）扩展的企业内部虚拟专网（Extranet VPN）。在企业网与相关合作伙伴的企业网之间采用VPN技术互连，与Intranet VPN相似，但由于是不同公司的网络相互通信，所以要更多地考虑设备的互连、地址的协调、安全策略的协商等问题。公司的网络管理员还应该设置特定的访问控制表（Access Control List，ACL），根据访问者的身份、网络地址等参数来确定相应的访问权限，开放部分资源而非全部资源给外联网的用户。Extranet VPN通过使用一个专用连接的共享基础设施，将客户、供应商、合作伙伴或兴趣群体连接到企业内部网。企业拥有与专用网络的相同政策，包括安全、服务质量、可管理性和可靠性。

远程用户虚拟地接入防火墙内的网络，获得更多的网络资源。因为VPN是加密的，VPN数据包在Internet中传输时，Internet上的用户只看到公用的IP地址，看不到VPN使用的协议。因此，利用Internet作为传输载体，采用VPN技术，实现企业网宽带远程访问是一个非常理想的企业网远程宽带访问解决方案。

随着虚拟运营商进入VPN服务领域以及更多的电信业务运营商浮出水面，国内企业对VPN的认识在逐步加深。现在，国内的VPN应用已经出现向银行、保险、运输、大型制造与连锁企业迅速扩散的趋势，这既是一种技术的跟进，也是市场发展的必然。在不远的将来，虚拟专用网技术将成为广域网建设的最佳解决方案。

五、Internet接入技术

Internet接入技术主要有铜线接入、光纤接入、混合光纤同轴电缆接入、无线接入、电力线上网接入等数种。

1．铜线接入技术

（1）非对称数字用户环路（ADSL）技术。ADSL是一种非对称的数字用户环路技术，即用户线的上行速率和下行速率不同。根据用户使用各种多媒体业务的特点，上行速率较低，下行速率较高，特别适合传输多媒体信息业务。ADSL在信号调制数字相位均衡、回波抑制等方面采用了更先进的器件和动态控制技术，它采用正交调幅（QAM）、无载波幅度相位调制（CAP）、离散多音频调制（DMT）等调制技术，通过对不同业务和上下行信号采用频分复用方式，实现了在一对普通电话线上同时传送一路高速下行单向数据、一路双向较低速率的数据以及一路模拟电话信号，可直接利用用户现有的电话线路，在线路两侧各安装一台ADSL调制解调器。在普通电话双绞线上，ADSL的典型的上行速率为16～640kbit／s，下行速率为1．544～8．192Mbit／s，传输距离为3～6km。ADSL除可提供电话业务外，还能提供多种宽带业务，在未来几年内，ADSL接入技术将会是终端用户最主要的宽带接入方式。

（2）超高速数字用户环路（VDSL）技术。VDSL技术和ADSL技术相似，也是一种非对称的数字用户环路技术，采用频分复用方式，将普通老式的电话服务（POTS）、综合业务数字网以及VDSL的上、下行信号放在不同的频段传输，但VDSL比ADSL的传输速率更高，是高速的ADSL。VDSL速率比ADSL高约10倍，但传输距离比ADSL低得多，典型的传输距离为0．3～1．5km。由于VDSL的传输距离比较短，因此特别适合于光纤接入网中与用户相连接的最后距离，并且要求光网络单元（ONU）尽量与用户接近，其系统配置图与ADSL类似，存在于用户与本地ONU之间。

（3）LAN接入。如果计算机所在环境中已经有一个与Internet相联的局域网，则将计算机联入局域网并由此进入Internet，这是一种比较理想的Internet接入方式。LAN接入是利用局域网技术，采用光缆加上双绞线的方式进行综合布线，是目前家庭用户常见的一种宽带接入方式。采用LAN接入方式为用户提供10mbps以上的共享带宽，这比拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100mbps以上。

局域网技术成熟、成本低、结构简单，稳定性、可扩充性好；便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、家庭自动化、远程抄表等，可提供智能ISDN拨号方式。

（4）综合业务数字网（ISDN）接入技术。ISDN是基于普通电话网的数字通信方式，其最大特点是使用费用低廉，申请方便，适合作为广域网络的备份线路。

ISDN俗称“一线通”，它采用数字传输和数字交换技术，将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。用户利用一条ISDN用户线路，可以在上网的同时拨打电话、收发传真。ISDN基本速率接口有两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路，简称2B＋D。当有电话拨入时，它会自动释放一个B信道来进行电话接听。B（载荷）通道的传输速率为64kbps，通常用于传输语音和数据；D（信令）通道的传输速率为16kbps，通常用于发送B信道使用的控制信号或用于低速的分组数据传输。因此，基本速率接口BRI的传输速率为128kbps，当D通道用于传输数据时可达144kbps。ISDN基群速率接口PRI提供的通道情况依不同国家或地区采用脉码调制PCM基群格式而定。

用户使用ISDN接入上网需要专用的终端设备，不用调制解调器，而是使用类似网络交换机的网络设备，主要由网络终端NT l和ISDN适配器组成。

2．光纤接入技术

所谓“光纤接入网”（OAN）就是采用光纤传输技术的接入网，泛指本地交换机或远端模块与用户之间采用光纤通信或部分采用光纤通信的系统。通常，OAN是指采用基带数字传输技术并以传输双向交互式业务为目的的接入传输系统，将来会以数字或模拟技术升级传输宽带广播式和交互式业务。

光纤以其大容量、保密性好、不怕干扰和雷击、重量轻等诸多优点，正在得到迅速发展和应用。主干网线路迅速光纤化，光纤在接入网中的广泛应用也是一种必然趋势。光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路，或称光纤接入网，实现用户高性能宽带接入的一种方案。

3．混合光纤同轴电缆（HFC）接入技术

为了解决终端用户通过普通电话线入网速率较低的问题，人们一方面通过数字用户线（XDSL）技术提高电话线路的传输速率，另一方面尝试利用目前覆盖范围广、最具潜力、具有很大带宽的有线电视（CATV）网络。HFC（Hybrid Fiber Coaxial）网是一种新型的宽带网络。最常见的是有线电视网络，它比较合理有效地利用了当前的先进、成熟技术，提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，还可以逐步开展交互式数字视频应用。

HFC网的优点是可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设网络，并且速度比较快，但其缺点是HFC是树型的网络结构，Cable Modem上行10M、下行38M的信道带宽是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降。而且共享型网络拓扑致命的缺陷是其安全性（整个社区属于一个网段），数据传送基于广播机制，同一个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。

4．无线接入技术

无线网分为无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）和利用无线技术接入Internet的无线广域通信网络。它不再需要埋在地下或隐藏在墙里的基础设施，网络却能够随着实际需要移动变化。无线局域网是在有线局域网的基础上通过无线集线器、无线访问点、无线网桥、无线网卡等设备实现无线通信。无线局域网采用的传输媒体不是双绞线或光纤，而是红外线或者无线电波，且以后者使用居多。局域网常用的无线接入技术是WiFi、无线以太网或802．11b。一台安装WiFi网卡的计算机可通过连接局域网的无线访问点进行通信，从而加入局域网。无线访问点（Wireless Access Point，WAP）是在一定范围内的WiFi计算机同其他设备之间传送数据包的设备。无线局域网之所以被称为局域网，是因为它受到无线连接设备与计算机之间的距离限制，这样必须在区域范围之内才可以连接上网络。

无线网接入主要提供移动接入功能。主要分为两大类：一类是有固定基础设施的；另一类是无固定基础设施的。固定基础设施是指预先建立起来的，能够覆盖一定地理范围的一批固定基础设施，如移动电话网。有固定基础设施的网络主要由基站（固定基础设施）和移动站组成。移动站通过基础提供的接入点接入无线网。基础所覆盖的范围叫基本服务区。所有服务区构成类似蜂窝的形状，用来实现更大范围的覆盖，为移动站提供移动通信服务。无固定基础设施的网络又称自组织网络。这种自组织网络是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络。当网络中的两个移动站通信时，其他移动站可充当转发结点。移动通信设备接入Internet使用无线应用协议（Wireless Application Protocol，WAP）。无线网的最大优点是接入方便，已被广泛应用于各种领域。目前，我国常见的无线广域宽带通信网络有宽带码分多址（WCDMA）、时分同步码多址（TD－SCDMA）、码分多址2000（CDMA2000）等网络制式类型。可为用户提供更宽的带宽、无线Internet业务、移动定位业务、移动电子商务业务、移动多媒体业务和移动VPN业务等。

目前，人们可以使用移动电话、无线PDA、有无线网卡的笔记本电脑接入互联网。

5．电力线上网（Power Line Communication，PLC）接入技术

在电力线上网组网方法中，需要增加的设备有两种：PLC的局端设备（电力路由器）以及PLC调制解调器（电力猫）。其中，PLC调制解调器放置在用户的家中，局端设备一般放置在楼宇的配电室内。一台PLC局端设备可以拖带数十台PLC调制解调器。所以，用户要想使用PLC，需要运营商提供Internet出口，并在用户的楼宇中安置PLC的局端设备，用户购买或租用PLC的调制解调器后，就可以上网了。目前，可达到的通信速率依照具体设备不同而为4．5～45mbps。

第四节　EDI技术

电子数据交换（Electronic Data Interchange，EDI）技术是报文传送中的一项重要技术；电子邮件是面向个人的非正规的通信，而EDI通常是正规企业之间的通信。

一、EDI概述

EDI技术起源于20世纪60年代末的西欧和北美。早期EDI技术只是在两个贸易伙伴之间，依靠计算机间的直接通信来传递具有特定内容的商业文件。而到目前为止，EDI技术已成为一种全球性的、具有战略意义和巨大商贸价值的手段。由于使用EDI技术可以使用户减少甚至消除贸易过程中的纸面单证，因而EDI也被称为“无纸贸易”。

EDI技术是用计算机能处理的数据格式在企业间相互交换事务数据的技术。EDI技术常用的应用程序所提供的服务主要包括：查询、规划、购买、通知、报价、订单、预约时间、测试结果、发货、收货、货物托运、付款以及财务报表等。

二、EDI的标准化

EDI技术中涉及与数据交换有关的标准包括：安全性、系统管理信息、合同、技术说明书和贸易伙伴数据等。EDI技术的应用包括两个方面的标准：一是经济信息的格式标准；二是网络通信的协议标准。经济信息是EDI处理的对象，如订货单、船运单、报关单等，它们的格式标准是至关重要的。EDI的报文之所以能被不同商业伙伴的计算机识别和处理，其奥妙在于标准。经济信息的格式标准包括美国的ANSI标准和联合国欧洲经济委员会推荐使用的EDIFACT标准。使用EDI技术有如下诸多好处：

（1）可以检查特定表单的当前状态，避免由于文档遗失而造成时间浪费。

（2）能够与所有的合作伙伴进行统一途径的通信。

（3）有效的生产周期。

（4）节省邮资。

（5）数据具有一致性，即一次性的数据输入避免了由重复性的数据输入而可能产生的错误。

（6）连机存储可以使记录内容易于访问，并节省存储空间。

（7）完全整体化的EDI清单，不需要打印输出。

（8）文档兼容性好，与硬件、操作系统平台无关。

（9）可以与贸易伙伴、客户进行高效的实时通信。

但是，EDI技术还存在着安全性和费用两大潜在的障碍。

三、EDI运作

EDI的工作方式如图2－13所示。用户在现有的计算机应用系统上进行信息的编辑处理，然后通过EDI转换软件将原始单据格式转换为中间文件，再通过翻译软件变成EDI标准格式文件。最后在文件外层加上通信交换信封，通过通信软件发送到增值服务网络或直接传给对方用户，对方用户则进行相反的处理过程，最后转换成用户应用系统能够接受的文件格式并进行收阅处理。

图2－13　EDI工作方式

四、EDI的软件结构

EDI软件将用户数据库系统中的信息翻译成EDI标准格式，以供传输交换。其软件结构包括：用户接口模块、内部接口模块、报文生成及处理模块、格式转换模块和通信模块。

1．用户接口模块

EDI系统能自动处理各种报文，但是界面友好的人机接口仍是必不可少的。用户接口模块包括用户界面和查询统计。

（1）用户界面。用户界面是EDI系统的外包装，设计是否美观、使用是否方便直接关系到EDI系统产品的外在形象。

（2）查询统计。查询统计帮助管理人员了解本单位的情况，打印或显示各种统计报表，了解市场变化情况，及时调整经营方针策略等。

2．内部接口模块

内部接口模块（也称联系模块）是EDI系统和本单位内其他信息管理系统或数据库的接口。EDI不是将订单直接传递或简单打印，而是通过订单审核、生产组织、货运安排及海关手续办理等事务的EDI处理后，将有关结果通知其他信息系统，或打印出必要文件进行物理存档。一个单位信息系统应用程度越高，内部接口模块也就越复杂。

3．报文生成及处理模块

报文生成及处理模块接受来自用户接口模块和内部接口模块的命令和信息，按照EDI标准生成订单、发票、合同以及其他各种EDI报文和单证。然后交由“通信模块”发给其他EDI用户。

报文生成及处理模块能自动处理由其他EDI系统发来的EDI报文，按照不同的EDI报文类型，应用不同的过程进行处理。在处理过程中要与本单位其他信息系统相互作用，一方面从信息系统中抽取必要的信息回复给发来单证的EDI系统，另一方面将单证中的有关信息发送给本单位其他信息系统。

4．格式转换模块

格式转换模块将各种单证按EDI结构化的要求进行结构化处理，包括语法上的压缩、嵌套、代码转换以及EDI语法控制等。同样，对经过通信模块接收到的结构化EDI报文，也要做非结构化处理，以便本单位内部信息管理系统的进一步处理。其功能主要包括：

（1）统一国际标准和行业标准。

（2）所有EDI单证必须转换成标准的报文。

（3）转换过程中进行语法检查。

（4）其他系统EDI报文的逆处理。

5．通信模块

该模块是EDI系统与EDI通信网络的接口。通信模块负责在接收到EDI用户报文后，进行审查和确认。根据EDI通信网络的不同结构，该模块功能也有所不同。但基本的通信功能，如执行呼叫、自动重发、合法性和完整性检查、出错报警、自动应答、通信记录、报文拼装和拆卸等，是必须具备的。

五、EDI的网络技术

通信网络建设是实现电子数据交换的物质基础。贸易伙伴间可以通过网络传递贸易中的票据单证，以提高贸易运作效率。EDI通信网有两种形式：直接连接和增值网络，前一种方式只有在贸易伙伴数量较少的情况下使用。随着贸易伙伴数量的增多，当多家企业直接利用计算机通信时，会由于计算机不同、通信协议相异以及工作时间不易配合等问题而造成相当大的困难。为了克服这些问题，许多应用EDI的公司逐渐采用第三方网络公司进行通信，即增值网络方式。它类似于邮局，为发送者与接收者维护邮箱，并提供存储转发、记忆保管、通信协议转换、格式转换以及安全管理等功能。

（一）EDI服务中心

EDI服务中心可以集中处理各种格式文件的转换，在逻辑上可以看成某个公司或某个地区的与EDI信息传输系统连接的网关（Gateway）。EDI服务中心能维护大量的企业内外的信息交换。与之有业务联系的供货人、顾客、企业内部各部门，可以根据需要与中心连接。中心负责发送并跟踪商务文件，提供安全、储存、目录等功能及应用程序接口。它既可以作为文件传送应用（如电子邮件、传真、用户电报和EDI）的平台，又可作为贸易应用中的一个环节，如制造业资源规划、采购以及账务结算等。EDI服务中心承担的最重要的任务是网络管理。网络管理包括EDI业务资源的监视、控制和协调，并为这些资源的有关通信信息提供协议标准。它适用于集中与分布两种网络拓扑结构。

（二）VAN

在Internet普遍投入使用之前，EDI通信采用的是专用的增值网络VAN。VAN不是一种新型的通信网，而是在现有通信网络的基础上增加EDI服务功能的计算机网络。

1．VAN的通信网络

VAN使用的通信网络包括：分组交换数据网、电话交换网、数字数据网、综合业务数字网、卫星数据网和移动数据通信网等。

2．VAN的特点

（1）增值网络的构建一般是由增值数据业务公司租用信箱并进行协议和报文格式的转换。

（2）此种网络建网快、节省经费。

（3）系统必须支持不同标准的EDI报文交换。必须采用相当的网关和网桥，增加了网际交换的复杂性和技术难度。

3．VAN与Internet

VAN是目前普遍采用的EDI应用模式。但是，这种传统的VAN本身存在很大缺陷。

首先，不同的贸易伙伴可能选择不同的VAN，但是，VAN之间可能会因为竞争等原因而不愿意互联。同时，传统的VAN本身只实现了OSI参考模型的下三层。而EDI往往是发生在异种计算机的应用软件之间。所以，EDI软件与VAN的联系比较松散，效率较低。其次，VAN的中心业务只是把信息从一个地方传送到另一个地方，仅能进行数据变换。但是，单纯的EDI是远远不够的，企业必须制作带有多媒体信息的电子样本，只有这样才能使批发商随时获得最新的商品信息以有效地向零售商进行推销。

六、Internet EDI

通过Internet中小企业也能方便地建立自己的全球EDI系统，Internet EDI的优势如下：

（1）Internet EDI利用Internet传递数据，通信费用低廉。

（2）基于Internet的EDI系统在技术方面不复杂，比较容易实现。

（3）采用共同的非专属性邮件标准，通用性强。

（4）利用Internet提供的各种安全措施，它能有效地保障数据传输的安全。

七、典型EDI应用系统

EDI的定义很广泛，包括了计算机通信和数据处理。在航运市场，尤其是在集装箱运输市场的EDI信息增值服务方面，为规范其日趋激烈的竞争，它在增加相关信息的透明度方面做出了比较成功的努力，如EDI中心、航运企业组织等。建立了集装箱运价和运量报备体系、借助集装箱运价指数的编制设计了一些企业统计数据机制、定期发布集装箱运输市场分析报告等。这些做法虽然对提高市场信息透明度起到了一定的积极作用，却仍然普遍存在信息不全面、干扰信息过多等缺陷。由于EDI系统传送的信息是最全面和最精确的，因此如何进一步提炼EDI信息并加以分析就成为解决这些缺陷、建立基于EDI信息的集装箱运输市场分析系统的核心内容。

基于EDI信息的集装箱运输市场分析系统有三层结构模式，即基础数据层、数据管理层和分析应用层。基础数据层即外部港航EDI数据库，主要针对集装箱运输市场的EDI数据，包括船舶信息、船公司信息、集装箱信息、门舱信息、运费信息、货物信息以及堆存信息等几大类信息。数据管理层以数据仓库作为应用的基础，这种管理模式有利于克服传统数据库管理模式的不足，既能够高效、有序地管理庞大复杂的EDI数据，又不影响系统的效率和数据库的更新能力。分析应用层则以集装箱运输市场分析的应用平台为主，主要进行对集装箱运输市场统计分析的查询服务。如图2－14所示。

图2－14　基于EDI信息的集装箱运输市场分析系统

因为港航EDI信息的数量非常之大，而且往往都是杂乱无章，有用信息与无用信息混合在一起，所以通过EDI获得数据首先要经过第一步的数据净化，即先提取出有用信息，剔除无用甚至垃圾信息，再将干净的数据载入数据仓库之中。外界港航EDI提供的信息包括船舶信息、集装箱信息、港口信息、堆场信息以及提单信息等。但其中对集装箱运输市场分析有用的只有一部分，如船期表中包含的船名代码、船名、吨位、可载箱数等，集装箱交接单中的箱号、箱尺寸、船名、航次等。这样就需要先对这些信息进行加工处理，必须先从数据库中采集各类数据，重整结构后归类存放于数据仓库中，再根据各类数据的特性重新组合和调整这些数据。因此，EDI数据的抽取、转换和载入可包括四个部分：

（1）抽取外界港航EDI数据库中的有用数据：船舶名称、船舶公司名、船舶所属航次、船舶离港日期、船舶离港地点、船舶载箱数、集装箱箱重、尺寸、状况、交货港、卸货港、中转港、订舱信息、拒绝订舱信息、运费、集装箱进场日期、出厂日期等；对无用的数据进行剔除。

（2）对抽取的数据进行转换，保证类型和结构的统一，比如：日期和时间格式的统一等。

（3）把调整后的数据装入数据仓库：对从外界港航EDI数据库中抽取、转换的数据进行分析、汇总、统计后载入集装箱运输市场数据仓库。

（4）刷新数据仓库中主题库信息：以“市场规模”、“市场供需”、“供需平衡”和“市场服务”为四大主题。

基于EDI信息的集装箱运输市场分析系统的实现以三层结构模式的第三层，即分析应用层为主。通过一个集装箱运输市场统计指标查询体系，使得用户可以自接获得集装箱运输市场的统计信息，使信息精简、规范、清楚；系统开发的总体任务是使集装箱运输市场分析数量化。

第五节　电子商务下的物流信息技术

一、条码技术及应用

1．条码的一般介绍

条码技术（Barcode）是在计算机的应用实践中产生和发展起来的一种自动识别技术。它是为实现对信息的自动扫描而设计的，是一种实现快速、准确而可靠地采集数据的有效手段。条码技术的应用解决了数据录入和数据采集的“瓶颈”问题，为现代物流及供应链管理提供了有效的技术支持。条码技术是现代物流系统中非常重要的快速采集信息的技术，是适应物流大量化和高速化的要求，进而大幅度提高物流效率的技术。条码技术包括条码的编码技术、条码标识符号的设计、快速识别技术和计算机管理技术，是实现计算机管理和电子数据交换不可缺少的前端采集技术。

（1）条码标识。条码标识简称条码，是由一组黑白相间、粗细不同的条状符号组成，条码隐含着数字信息、字母信息、标志信息、符号信息，主要用以表示商品的名称、产地、价格、种类等，是全世界通用的商品代码的表示方法。如图2－15所示。

图2－15　条码

（2）条码的构成。条码由一组黑白相间的条纹构成，这种条纹由若干个黑色的“条”和白色的“空”的单元所组成。其中，黑色条对光的反射率低而白色的空对光的反射率高，再加上条与空的宽度不同，就能使扫描光线产生不同的反射接收效果，在光电转换设备中转换成不同的电脉冲，形成了可以传输的电子信息。由于光的运动速度极快，所以，可以准确无误地对运动中的商品条码予以识别。

2．物流条码的构成及特点

物流条码是由国际物品编码协会（EAN）和统一代码委员会（UCC）制定的用于商品单元标识的条码。商品单元由消费单元、储运单元和货运单元组成。物流条码应包含商品条码（EAN／UPC）、储运单元条码（ITF－14）和货运单元128码（EAN／UCC－128）。

物流条码主要特点有：

（1）单元的标识全球惟一（按照EAN／UCC规范编码，不会出现重码）。

（2）它用于供应链管理的全过程，实现全球物流信息共享。

（3）可表示大量的信息，具有信息可变性和易维护等特性。

3．商品条码和物流条码

EAN／UCC条码是国际上通用的商品代码。我国通用商品条码标准也采用EAN条码结构，通常是由13位数字及相应的条码符号组成，在较小的商品上采用8位数字码及其相应的条码符号。

（1）前缀码。由三位数字组成，是国家的代码，我国为690～693，是EAN统一决定的。

（2）制造厂商代码。由五位数字组成，我国物品编码中心统一分配并统一注册，一厂一码。

（3）产品代号。由四位数字组成，表示某一种商品，由厂商确定，可标识一万种商品。

（4）校验码。由一位数组成，用以校验前面各码的正误。UPC码编码如图2－16所示。

图2－16　UPC码编码

物流条码所标识的物品信息内容主要有两部分：

（1）固定项目标识，如厂商信息、产品编码信息等。

（2）动态项目标识，如系列货运包装箱代码信息、生产日期、有效期、批号、数量、参考项目（客户购货订单代码）、位置码、特殊应用（医疗保健业等）及内部使用信息等。

目前现存的条码码制多种多样，但国际上通用的和公认的物流条码码制只有三种：ITF－14条码、EAN／UCC－128条码及EAN／UPC条码。选用条码时，要根据货物的不同和商品包装的不同，采用不同的条码码制。一般来说，单个大件商品，如电视机、电冰箱、洗衣机等商品的包装箱往往采用EAN／UPC条码，实现一品（件）一码；而需要储运的包装箱上常常印有ITF－14条码或EAN／UCC－128应用标识条码，箱内可以是单一商品，也可以是多件小包装商品或不同规格的商品。

4．复合码

一维条码包括EAN／UPC、CODE 39、CODE128等，一维条码的信息容量较少，如EAN、UPC最多只有13位数字，只能作为一个简单的编码，离开了数据库的支持，这类条码就变得毫无意义。

二维条码有两种解决方案：一是在一维条码的基础上向二维条码方向发展；二是利用图像识别原理，采用新的图形和结构设计出二维条码码制。目前，根据二维条码实现原理、结构形状的差异，可分为层排式二维条码（Stacked Bar Code）和矩阵式二维条码（Dot Matrix Bar Code）两大类型。

层排式二维条码的编码原理是建立在一维条码的基础之上，按需要排成两行或多行，其在编码设计、校验原理、识读方式等方面继承了一维条码的特点，识读设备、条码印刷与一维条码技术兼容，单行的鉴定、译码算法与软件不同于一维条码，这类二维条码有CODE 49、CODE 16K等。

矩阵式二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础之上的一种新型的图像符号自动识别处理码制。这类条码有CODE 1、CP码等。

5．条码识别装置

条码识别采用各种光电扫描设备，主要有以下几种：

（1）光笔扫描器。似笔形的手持小型扫描器。

（2）台式扫描器。固定的扫描装置，手持带有条码的卡片或证件在扫描器上移动，即可完成扫描。

（3）手持式扫描器。能手持使用和移动使用的较大型扫描器，用于静态物品扫描。

（4）固定式光电及激光快速扫描器。由光学扫描器和光电转换器组成，是目前物流领域应用较多的固定式扫描设备，安装在物品运动的通道边，对物品进行逐个扫描。

（5）便携式数据采集终端及无线条码扫描器。可在脱机（计算机）状态移动扫描条码，适合物流移动作业的环境。便携式数据采集终端可存储扫描数据，工作完毕后再传回计算机进行统计分析；无线条码扫描器可通过无线系统向计算机实时传输扫描信息，满足即时性更强的移动采集需求。

各种扫描设备都和后续的电光转换、信息信号放大及与计算机联机形成完整的扫描阅读系统，完成了电子信息的采集。

由于条码技术具有低成本、数据采集快速准确、操作简单、出错率低等优点，因此它已在国际供应链控制和现代物流系统中广泛采用。在从国外进口货物包装上都能见到印有条码标识的物流标签。条码阅读器原理如图2－17所示。

图2－17　条码阅读器原理

6．物流条码的应用

条码广泛应用于现代物流，其中典型的应用有以下几方面：

（1）销售信息系统。在商品表面贴上条码就能快速、准确地利用计算机进行销售和配送管理。其过程为，在对销售商品进行结算时，通过光电扫描读取信息并将信息输入计算机，然后输入收款机，收款后开出收据。同时，通过计算机处理，掌握进、销、存数据。

（2）库存系统。对库存物资来用条码技术，尤其是针对规格包装、集装、托盘货物，入库时自动扫描并输入计算机，由计算机处理后形成库存信息，此后输出入库区位、货架、货位的指令，出库程序则和POS系统条码应用相同。

（3）分货拣选系统。在配送和仓库出货时，采用分货、拣选方式，快速处理大量的货物。由于在每件物品外包装上都印（贴）有条码，因此利用条码技术便可自动进行分货拣选，并实现相关的管理。

二、RFID射频识别技术及应用

RFID技术全称是“无线射频识别技术”，是近年兴起的一项自动识别技术。它是利用无线电波对记录媒体进行读写的一种识别技术。RFID利用射频进行非接触双向通信，实现对物体的识别，将采集到的相关信息数据通过无线技术进行远程传输。

与广泛采用的条型码技术相比较，RFID具有读取距离远（几米至几十米）、穿透能力强（可透过包装箱直接读取信息）、抗污染、效率高（可同时处理多个标签）、信息量大的特点。RFID技术的出现，使得合理的产品库存控制和智能物流技术成为可能。物流和生产方面的工业应用是RFID芯片市场发展最强劲的领域。根据市场研究机构Allied Business Intelligence提供的数据，2007年这些应用占到整个RFID收发器市场的50%以上，全球销售额超过11亿欧元。未来几年内，全球开放的市场将为RFID带来巨大的机会，市场将从培育期逐步过渡到成长期。RFID技术在供应链管理（Supply Chain Management）领域刮起了一阵不小的旋风，它对供应链管理解决方案的推进将是革命性的，而各大主流厂商的积极跟进更对RFID的应用起到了推波助澜的作用。随着RFID技术的不断发展和标准的不断完善，RFID产业链从电子标签、读写器硬件制造技术、中间件到系统集成应用等各环节都将得到提升和发展，产品将更加成熟、廉价和多样性，应用领域将更加广泛。对于国内市场，在政府支持和企业的推动下，RFID产业近几年得到飞速发展，其应用领域越来越广泛，同时也带动了相关产业的发展。

1．RFID的组成部分

标签（Tag即射频卡）：由耦合元件及芯片组成，每个标签具有惟一的电子编码，附在物体上标识目标对象。

阅读器（Reader）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。

天线（Antenna）：在标签和读取器间传递射频信号。

电子标签中一般保存有约定格式的电子数据，在实际应用中，电子标签附在待识别物体的表面。阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，达到自动识别物体的目的。通常阅读器与计算机相连，所读取的标签信息被传送到计算机进行下一步处理。

2．RFID系统工作原理

有些系统通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机（上位机主系统）连接，进行数据交换。系统工作流程是：

阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活，将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡合法性，针对不同设定做出相应处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。在耦合方式（电感—电磁）、通信流程、从射频卡到阅读器的数据传输方法（负载调制、反向散射、高次谐波）以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的阅读器在功能原理及由此决定的设计构造方面都是相似的，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制，用于将数据传送给射频卡；接收并解调射频卡高频信号。

图2－18　RFID系统基本原理

三、GIS技术及应用

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种基于计算机的工具，它可以对地球上的事物和发生的事件进行成图和分析。地理信息系统是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织结合起来，对任一形式的地理信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能以及一般的数据库操作（如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使GIS与其他信息系统相区别，从而使其对于广泛的公众和个人企事业单位中的解释事件、预测结果、规划战略等具有实用价值。

GIS的优点在于占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小，其主要部件的维修间隔不少于20年。具体来讲包括以下几方面：

（1）更广泛的访问范围。客户可以同时访问多个位于不同地方的服务器的最新数据，而Web所特有的优势大大方便了GIS的数据管理，使分布式的多数据源数据管理和合成更易于实现。

（2）应用面广。网络功能将会使Web GIS应用扩展到整个社会，真正实现GIS的“无所不能、无处不在”。

（3）实时性强。Web GIS在网上进行信息发布，对地理信息进行实时更新，因而人们能得到最新信息和动态。

（4）平台具有独立性。无论服务器／客户机是何种机器，无论Web GIS服务器端使用何种GIS软件，由于使用了通用的Web浏览器，用户就可以透明地访问Web GIS数据，在本机或某个服务器上进行分布式部件的动态组合和空间数据的协同处理与分析，实现远程异构数据的共享。

（5）应用简单。Web GIS用户可以直接从网上获取所需要的各种地理信息。用户可以进行各处地理信息的分析，而无须关心空间数据库的维护和管理。

（6）基于GIS的物流配送系统。物流的发展离不开新技术的应用，以信息化、网络化、智能化为核心的IT技术在物流领域的应用将提高企业的效率，从而增强使其在行业中的竞争力。

以GIS技术为核心的物流配送系统为客户提供地理定位、订单与服务网点自动匹配、货物配载、配送线路规划以及订货商品结构、成本分析，从而在客户服务响应速度、服务准确性、订单处理成本等方面获得根本性的改善，也使物流配送企业品牌竞争力得到增强。如图2－19所示。

图2－19　基于GIS的物流配送系统

基于GIS的物流配送解决方案的优势及带来的效果包括：①加快物流配送的反应速度。②降低企业成本，提高效率。③改善客户关系，提高客户忠诚度。④提供决策分析支持。

四、GPS技术及应用

全球定位系统（Global Positioning System，GPS）是具有对海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，它被成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。

1．GPS的组成

GPS全球卫星定位系统由三部分组成：空间部分——GPS星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机。

（1）GPS空间部分。GPS空间部分是由24颗卫星组成的星座。卫星高度为20200公里，运行周期12小时。卫星分布在6条升交点相隔60度的轨道面上，轨道倾角为55度；每条轨道上分布4颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔40度，使得在地球上任何地方至少同时可看到4颗卫星。具有这样轨道参数的卫星，其发射信号能覆盖地面面积38%。卫星运行到轨道的任何位置，它对地面的距离和波束覆盖面积基本不变。在波束覆盖区域内，用户接收到的卫星信号强度近似相等。这对提高定位精度十分有利。从而使其能在全球任何地方、任何恶劣的气候条件下，为用户提供24小时不间断的免费服务。

图2－20　GPS空间部分

（2）GPS地面监控部分。地面监控部分包括1个主控站、M个注入站和N个监测站。监测站的主要任务是对每颗卫星进行观测，精确测定卫星位置，向主控站提供观测数据。每个监测站还配有GPS接收机，对每颗卫星连续不断地进行观测，每6秒进行一次伪距测量和积分多普勒观测，并采集与气象有关的数据。监测站受主控站的控制，定时将观测数据送往主控站。主控站拥有大型电子计算机，作为数据采集、计算、传输、诊断、编辑等功能的主体设备。它实现下列功能：①采集数据：主控站采集各个监测站所测得的伪距离和积分多普勒观测值、气象要素、卫星时钟和工作状态数据、监测站自身的状态数据，以及海军水面兵器中心发来的参考星历。②编辑导航电文：根据采集到的全部数据计算出每颗卫星的星历、时钟改正数、状态数据以及大气改正数，并按一定格式编辑为导航电文，传送至注入站。③诊断功能：对整个地面支撑系统的协调工作进行诊断；对卫星的“健康”状况进行诊断，并加以编码向用户指示。④调整卫星：根据所测的卫星轨道参数，及时将卫星调整到预定轨道，使其发挥正常作用。而且还可以进行卫星调度，用备份卫星取代失效的工作卫星。主控站将编辑的卫星电文传送到位于三大洋的三个注入站，而注入站通过S波段微波链路定时地将有关信息注入各个卫星，然后由GPS卫星发送给广大用户。

（3）GPS用户设备部分。即GPS信号接收机，其主要功能是捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于当更换外电源时不中断连续观测。在使用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接收机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。

近10年来，我国测绘等部门使用GPS的经验表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，为测绘领域带来一场深刻的技术革命。

2．GPS在物流领域的应用

（1）用于汽车自定位、跟踪调度。据丰田汽车公司的统计和预测，日本车载导航系统的市场在1995年至2000年间平均每年增长35%以上，全世界在车辆导航方面的投资平均每年增长60．8%。因此，车辆导航将成为未来全球卫星定位系统应用的主要领域之一。我国已有数十家公司在开发和销售车载导航系统。

（2）用于铁路运输管理。我国铁路开发的基于GPS的计算机管理信息系统，可以通过GPS和计算机网络实时收集全路列车、机车、车辆、集装箱及所运货物的动态信息，可实现列车、货物追踪管理。只要知道货车的车种、车型、车号，就可以立即从近10万公里的铁路网中流动的几十万辆货车中找到该货车，还能得知这辆货车现在何处运行或停在何处，以及所有的车载货物发货信息。铁路部门运用这项技术可大大提高其路网及其运营的透明度，为货主提供更高质量的服务。

（3）用于军事物流。全球卫星定位系统首先是出于军事目的而建立的。在军事物流方面（如后勤装备的保障等）应用相当普遍，尤其是在美国，其在世界各地驻扎的大量军队，无论是在战时还是在平时都对后勤补给提出很高的需求。在我国，军事部门也在运用GPS。

（4）GPS在物流中的三方应用。

第一，车辆使用方。利用GPS和电子地图可以实时显示车辆的实际位置，并可任意放大、缩小、还原、换图；可使目标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

第二，运输公司。提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括自动线路规划和人工线路设计。自动线路规划是由驾驶者确定起点和目的地，由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线。人工线路设计是由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立路线库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法，提高经济与社会效益。

第三，接货方。用户可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。

本章重要术语

网络的体系结构

远程登录协议（Telnet）

用户数据报协议（UDP）

超文本传输协议（HTTP）

域名系统服务（DNS）

传输控制协议（TCP）

Intranet

VPN

综合业务数字网（ISDN）

光纤接入网（OAN）

万维网（WWW）

服务器

条码（Barcode）

地理信息系统（GIS）

网际协议

文件传输协议（FTP）

简单网络管理协议（SNMP）

简单邮件传输协议（SMTP）

IP地址

域名系统

Extranet

非对称数字用户环路（ADSL）

光纤同轴电缆混合网（HFC）

电子数据交换EDI

客户机

超文本标记语言（HTML）

射频识别（RFID）

全球定位系统（GPS）

习题

1．OSI模型有哪几层，结构如何？各层的功能有哪些？

2．什么是IP地址？

3．什么是域名系统服务？

4．什么是国家域名？什么是国际域名？

5．什么是万维网？简述其发展及趋势。

6．互联网的接入技术有哪几种？

7．什么是ADSL技术？

8．在传输带宽方面，光纤接入网与光纤同轴电缆混合网的主要区别在哪里？

9．什么是Extranet？有何特点？

10．什么是VPN？VPN的优势是什么？有哪几种类型？

11．WWW客户机／服务器系统如何工作？

12．什么是条码？物流条码是如何构成的？有哪些特点？

13．简述RFID系统基本工作原理。

14．什么是GIS？基于GIS的物流配送解决方案优势是什么？

15．什么是GPS？GPS在物流系统中如何应用？

16．简述条码阅读器原理。

思考与实践

1．通过局域网上网或ADSL等固定IP地址系统连接到Internet时，如何正确地配置IP地址？请举例说明。

2．请应用RFID技术设计一个高速公路收费系统。

3．请应用GIS技术设计一个物流配送解决方案。