政务信息网络概念与功能，组成与分类

5.2　政务信息网络基础

5.2.1　政务信息网络概念与功能

(1)政务信息网络概念

自从1986年美国国防部高级研究计划(Advanced Research Project Network，ARPANET)投入运行以来，计算机网络技术在全世界范围内迅速发展，各种网络如同雨后春笋，纷纷涌现。现在的用户和信息管理已不满足于单机作业，要求将不同计算机连接在一起，形成一个相互通信、资源共享的计算机网络。互联网的出现，使得全球范围内的通信变得更加快捷和方便，人们可以通过因特网查询各种信息、收发邮件或网上购物等。因特网的发展，使计算机网络发生了质的飞跃。

政务信息网络就是利用通信设备、线路将地理位置分散、具有独立功能的多台计算机在物理上互联，按协议相互通信，以实现硬件、软件和政务数据资源共享和信息传递为目标的系统。

从定义的分析可以看出，政务信息网络包括以下几个含义：

政务信息网络是计算机的一个群体，是由至少两台具有独立操作能力但又是相互关联的计算机组成的。

政务信息网络是计算机技术与通信技术结合的产物，计算机之间要有通信手段将它们互联，而且计算机之间要有相互通信的规则和管理软件。

计算机之间要能实现通信和资源的共享。

(2)政务信息网络功能

●数据通信功能

政务信息网络建成后，网络上的各计算机之间便可以互相传递数据，进行通信，如文件访问、传送和远程数据库访问等。而且随着因特网在世界各地的风行，传统的电话、电报、邮递通信方式受到很大冲击，电子邮件已为世人广泛接受，网上电话、视频会议等各种通信方式正在迅速发展。

●资源共享功能

政务信息网络最大的优点是共享资源，计算机在较大地域范围联网后，资源子网中的各主机的资源可突破地域范围的限制实现共享。共享的资源有硬件、软件和数据。共享硬件资源包括超大型存储器、特殊的外部设备如电话、打印机、传真机和扫描仪等，共享硬件资源是共享其他资源的物质基础。共享软件包括各种语言处理程序、服务程序和各种应用程序等。共享数据资源包括各种数据文件和各种数据库等，其中共享数据资源是政务信息网络最重要的目的。

●可进行分布式处理

当用户要进行大型复杂问题的处理时，可以将其分解到不同的计算机上去执行；当网内某一计算机负载过重时，通过网络调度，可将任务转给其他较空闲的计算机上去处理，从而达到均衡使用网络资源，实现分别处理的目的。

●增强系统可靠性能

政务信息网络一般都属于分布控制方式，如果有单个部件或少量计算机失效，由于同一资源可分布在不同地方的计算机上，这样，网络可以通过不同理由来访问这些资源，不影响用户对同类资源的访问。同时，网络中不同位置的计算机可互为备份机，使重要数据信息避免丢失而无法恢复，系统可靠性明显提高。

5.2.2　政务信息网络组成与分类

(1)政务信息网络组成

●逻辑组成

计算机网络按逻辑功能可分为资源子网和通信子网两部分。

资源子网是计算机网络中面向用户的部分，负责数据处理工作。它包括网络中独立工作的计算机及其外围设备、软件资源和整个网络共享数据。

通信子网则是网络中的数据通信系统，它由用于信息交换的网络节点处理机和通信链路组成，主要负责通信处理工作，如网络中的数据传输、加工、转发和变换等。

若只是访问本地计算机，则只在资源子网内部进行，无须通过通信子网。若要访问异地计算机资源，则必须通过通信子网。为了使网络内各计算机之间的通信可靠、有效，通信各方必须共同遵守统一的通信规则，即通信协议。通过它可以使各计算机之间相互理解会话、协调工作，如OSI参考模型和TCP/IP协议等。

●物理组成

计算机网络按物理结构可分为网络硬件和网络软件两部分。在计算机网络中，网络硬件对网络的性能起着决定性作用，它是网络运行的实体。而网络软件则是支持网络运行、提高效益和开发网络资源的工具。

①硬件系统：主要包括有网络服务器、网络工作站、网络适配器、传输介质等。

网络服务器：负责对计算机网络进行管理和提供各种服务；有域服务器、数据库服务器、Web服务器、邮件服务器、FTP服务器、打印服务器等。

网络工作站：一般采用微型计算机；用户操作使用网络工作站来连接计算机网络，使用网络中的资源。

网络适配器(网卡)：负责计算机主机与传输介质之间的连接、数据的发送与接收、介质访问控制方法的实现。

网络传输介质：负责将各个独立的计算机系统连接在一起，并为它们提供数据通道。现在常用的传输介质主要有两类，分为双绞线、光纤、同轴电缆等有线传输介质和红外线、微波等无线传输介质。

其他网络硬件设备：交换机、网络集线器、路由器、调制解调器等。

②网络软件系统：主要包括有网络操作系统软件、网络通信协议、网络工具软件、网络应用软件等。

网络操作系统软件：负责管理和调度计算机网络上的所有硬件和软件资源，使各个部分能够协调一致的工作。常用的网络操作系统有Windows NT、Netware、Unix、Linux等。

网络通信协议：在网络通信中，为了能够使通信中的两台或多台计算机之间成功地发送和接收信息，必须制定并遵守互相都能接受的一些规则，这些规则的集合称为通信协议。常用的网络通信协议有TCP/IP、SPX/IPX、NetBEUI协议等。

网络工具软件：用来扩充网络操作系统功能的软件，如网络浏览器、网络下载软件、网络数据库管理系统等。

网络应用软件：基于计算机网络应用而开发出来的用户软件，如办公自动化软件等。

(2)政务信息网络分类

虽然网络类型的划分标准各种各样，但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网一般来说只能是在一个较小的区域内，城域网是不同地区的网络互联，不过在此要说明的一点就是这里的网络划分并没有严格意义上地理范围的区分，只能是一个定性的概念。下面简要介绍这几种计算机网络。

●局域网(Local Area Network，LAN)

通常我们常见的“LAN”就是指局域网，这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及，几乎每个单位都有自己的局域网，有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显，所谓局域网，就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。一般来说在企业局域网中，工作站的数量在几十到两百台。在网络所涉及的地理距离一般来说可以是几米至10公里以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。

这种网络的特点就是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。这些都将在后面详细介绍。

●城域网(Metropolitan Area Network，MAN)

这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10～100公里，它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的LAN等。由于光纤连接的引入，使MAN中高速的LAN互连成为可能。

城域网多采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。ATM包括一个接口和一个协议，该协议能够在一个常规的传输信道上，在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。ATM提供一个可伸缩的主干基础设施，以便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。ATM的最大缺点就是成本太高，所以一般在政府城域网中应用，如邮政、银行、医院等。

●广域网(Wide Area Network，WAN)

这种网络也称为远程网，所覆盖的范围比城域网(MAN)更广，它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要租用专线，通过IMP(接口信息处理)协议和线路连接起来，构成网状结构，解决循径问题。这种城域网因为所连接的用户多，总出口带宽有限，所以用户的终端连接速率一般较低，通常为9.6Kbps～45Mbps，如邮电部的CHINANET、CHINAPAC和CHINADDN网。

●互联网(Internet)

互联网又因其英文单词“Internet”的谐音，称为“因特网”。在互联网应用如此发展的今天，它已是我们每天都要打交道的一种网络，无论从地理范围，还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络，就是我们常说的“Web”、“WWW”和“万维网”等多种叫法。从地理范围来说，它可以是全球计算机的互联，这种网络的最大的特点就是不定性，整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不断的变化。当你接入互联网时，你的计算机可以算是互联网的一部分，但一旦当你断开互联网的连接时，你的计算机就不属于互联网了。但它的优点也是非常明显的，就是信息量大，传播广，无论你身处何地，只要连上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。因为这种网络的复杂性，所以这种网络实现的技术也是非常复杂的，这一点我们可以通过后面要讲的几种互联网接入设备详细地了解到。

5.2.3　政务信息网络评价

政务信息网络的评价就是采用严谨的态度和科学的方法，客观地分析网络在功能和性能方面的表现，为网络的建设、升级、维护提供宝贵的数据基础。

(1)评价的内容

●功能评价

功能评价主要是判断相应的服务软件和客户端软件是否已安装、部署；现有的网络是否能够满足相应的应用协议的要求；通常在评价的时候，应该结合“需求分析”的结果，逐条地设计测试用例，以验证这些功能是否都能够满足。

●性能评价

性能评价是网络系统评价的核心部分，而且其功能评价直观，需要借助大量的方法与工具。性能评价指标按照功能，可分为两类：①可使用性。某个时刻，系统是否能正常工作或是否可用，或系统能持续工作的时间及一段时间内，系统正常工作时间所占的百分比。这方面的性能指标有丢失率、可连接性、可用性、最大无故障时间等。②能力或效率。系统正常工作中，单位时间内所能处理的数量和每个处理请求所经历的时间延迟。通常评价的主要指标包括响应时间、吞吐率、资源利用率等。

一般情况下，功能上的不足很容易暴露出来，而性能方面的缺失往往隐藏较深，且较复杂。所以我们主要针对网络系统性能评价方面进行分析。

(2)评价的方法

对网络系统的性能进行评价的方法主要有两种：分析法和模拟法。这两种方法都是根据网络的基本原理特性构成模型，两者的区别是构成模型的方法不同，即从实际的系统到模型的抽象方法不同，前者是用数学方法加以抽象，后者是用模拟程序加以抽象。

●分析法

这是一种基于公式的通信系统性能评价技术方法。主要是运用数理、排队论等数学工具来研究网络的性能，并把各种性能指标归纳为一个个公式，通过这些公式来求网络的各项性能指标。比如，通常资源的平均占用时间和用户使用的频次用来计算网络的负载，预期性能的度量标准可由网络负载和模型迅速地计算出来。解析模型的最大优点是速度快，能得到性能参数的公式解，它可在性能参数和系统输入参数间建立起明晰关系，从而有助于更深入地了解系统的特性。有多种数学工具可以帮助建立模型进行必要的分析研究，比如排队论、Petri网的运用等。

●模拟法

就是编制一个程序对所要研究网络的全部或部分行为进行仿真，然后运行该程序，在程序的运行过程中采集数据，最后对该程序的运行结果进行统计分析。对于网络仿真，如果对所研究的网络系统行为有一个详细的仿真，那将会得到一个比用分析法更为精确的数值，而且网络仿真可以检测到不同的因素对性能的影响。但仿真方法的计算量太大，没有分析法简单明了，如果仿真模型不正确，那么得出的结果和现实将大相径庭。在分析研究网络系统性能上使用模拟仿真法，首要的是必须对仿真模型进行仔细的推理和验证，确定是完全正确后方能继续进行分析。

5.2.4　政务信息网络运行管理

(1)网络管理功能

随着信息技术的发展，大多数政府机关都建立了内部计算机网络，计算机网络的应用水平大大提高了部门的工作效率和管理水平。而如何管理好计算机网络，使它能持续、高效、可靠、稳定地运行，则是每个网络管理员所面临的问题。

网络管理是关于规划、监督、设计和控制网络资源的使用和网络的各种活动。网络管理是保障网络运行的品质，确保网络安全可用的必需手段，其基本目标将所有的管理子系统集成在一起，向管理员提供单一的控制方式。

国际标准化组织ISO把网络管理功能划分为五个领域，包括配置、故障、性能、安全和计费管理。

●配置管理

它是最基本的网络管理功能。它负责网络的建立、业务的展开，以及网络的配置，并由此建立管理资源信息库(MIB)，为其他网络管理功能所用。主要功能包括：资源清单管理功能、资源开通功能、业务开通功能、网络拓扑服务功能。

●故障管理

网络对于设备和传输介质的故障是脆弱的，同时网络的故障类型也是多种多样的，硬件、软件和数据都可以引发故障。它的目的是迅速发现和纠正故障，动态维护网络的有效性。其主要功能有告警监测、故障定位、测试、业务恢复以及维护故障日志等。

●性能管理

它的目的是维护网络服务质量和网络运行效率。为此，性能管理主要提供性能监测功能、性能分析功能、性能管理控制功能。同时，还要提供性能数据库的维护和在发现性能故障时启动故障管理系统的功能。

●安全管理

一个不能抵御有意或无意破坏的网络，一个不经授权就能获取机密信息的网络将毫无价值。安全管理的目的是从安全性考虑，控制对网络资源的访问。网络中主要有以下几大安全问题：网络数据的私有性、授权、访问控制。相应的网络安全管理应该包括对授权机制、访问机制、加密和加密关键字的管理，另外还要维护和检查安全日志。

●计费管理

它的主要目的在于正确地计算和收取用户使用网络服务的费用，除此，它还要进行网络资源利用率的统计和网络的成本效益核算。它有四个功能模块：服务事件监测功能、资费管理功能、服务管理功能、计费控制功能。

上述网络管理功能不是孤立的，完成某项管理功能往往需要其他管理功能的配合。比如故障管理需要从性能管理得到当前的运行分析结果，从配置数据库得到设备的配置信息。利用上述信息和网络的事件报告，一旦确认发生故障，通过配置管理修改配置参数，修复、替换或隔离故障部件，将网络故障情况作为网络状态数据移交性能管理，以分析计算网络的可用性参数。网络管理可看做是一组过程和任务的集成。

(2)网络管理协议和工具

●网络管理协议

网络管理协议定义了网络管理的框架、方式、方法和有关标准，是对多种网络设备互联的大型网络进行管理的基础，包括多种类型：

①公共管理信息协议(Common Management Information Protocol，CMIP)。该协议是OSI提供的网络管理协议族，其优点是通用和完备，在电信管理标准中得到了广泛的应用。

②TCP公共管理信息协议(Common Management Over TCP/IP，CMOT)。该协议试图在TCP/IP协议上实现公共管理信息服务(Common Management Information Service，CMIS)，这是一种过渡性的解决方案，直到OSI网络管理协议被广泛采用。但CMOT迟迟未能出台，互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)决定把已有的SGMP(Simple Gateway Monitoring Protocol)进一步修改后，作为临时的解决方案。这个在SGMP基础上开发的解决方案就是著名的简单网络管理协议。

③简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol，SNMP)。SNMP由IETF提出，其最大的特点是简单性，容易实现而且成本低。此外，它的特点还有：可伸缩性——可管理绝大部分符合互联网标准的设备；扩展性——通过定义新的“被管理对象”，可以非常方便地扩展管理能力；“健壮性”——即使在被管理设备发生严重错误时，也不会影响管理者的正常工作。许多著名的网络管理系统，如HP OpenView、IBM NetView、Cabletron Spectrum和Microsoft Systems Management Suits都是基于SNMP标准设计的。

④局域网个人管理协议(Local Mobility Management Protocl，LMMP)。局域网个人管理协议试图为LAN环境提供一个网络管理方案。由于该协议直接位于IEEE802逻辑链路层上，所以不能跨越路由器，而只能在局域网中使用。

●网络管理工具

对于大型网络的管理，需要借助于功能强大、使用方便、支持多种网络设备、网管协议的软件系统工具，才能对网络进行充分、完备和有序的管理。下面是几种常用的网络管理工具：

①HP OpenView。HP OpenView是由惠普公司开发的第三方网络管理平台软件领域的代表者之一，它不仅是一套功能强大的网络管理系统，而且提供了面向企业级应用管理的全面解决方案。HP OpenView产品主要占据着网络管理的高端市场，据相关数据显示，2006年第一季度，惠普软件实现了29%的同比增长，是惠普增长最快的业务单元之一。作为异构平台IT基础设施管理工具，惠普在网络管理、事件管理、故障管理以及变更管理等传统管理领域目前保持着20%～30%的市场增长率。

②IBM Tivoli。IBM Tivoli是一个企业应用管理家族，作为企业管理类软件，在市场中也有很大的份额。IBM Tivoli的另一个优势是其具有跨主机、网络协议和操作系统的能力，适应范围广。

③SunNet Manager(SNM)。SNM是第一重要的基于Unix的网络管理系统。SNM平台处理网络管理系统的所有核心功能，如通信协议接口、数据定义和其他的管理功能。其他的产品可通过插入或与平台接口而获得所有其内置的功能。作为广泛使用的早期网络管理平台，SNM曾经一度占据了市场的地位，但现在SNM在市场的地位已被HP OpenView所取代。因为它仅仅提供很有限的应用功能，而且为了实用化，还必须附加很多第三方开发的针对具体硬件平台的网络管理应用，SNM一般运行在SUN平台上。

④Cabletron Spectrum。它是由美国Cabletrom公司开发的一个可扩展的、智能的网络管理系统，代表着未来智能网络管理方向。它使用面向对象的方法和客户机/服务器体系结构，提供了图形化的用户界面，功能强大，同时使用非常灵活。虽然Spectrum是一个优秀的网络管理软件，但却只有很低的市场占有率。Spectrum只得到少数第三方开发厂商的支持。

⑤Ciso Works 2000。它是Cisco公司的网络管理软件。此外，Cisco公司的网络管理软件还包括VLANView、TrafficView等。