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第四章电子政府的技术基础
课时：
0-4
教学目的
通过讲解使学生对电子政府的各项支撑技术有所了解。
教学重点
电子政府的各项支撑技术
教学难点
电子政务安全技术
主要知识点
Internet；TCP/IP协议；IP地址；Intranet；Extranet；数据库系统；多媒体文档数据库；全文数据库；中间件；工作流；XML；数据仓库；OLAP；数据挖掘；CA认证系统；访问控制；VPN；入侵检测；计算机病毒；云计算；物联网
教学过程
（一）导入新课
首先请学生回答他们认为与电子政府相关的各种技术，然后对学生的回答进行补充，从而引出本章所要讲授的内容。
（二）讲授新课
由于本章的内容只要求学生进行了解，所以讲授过程以学生为主，对学生在阅读过程中普遍存在的问题进行解答，同时也可以对学生较为感兴趣的内容进行扩展。
（三）巩固练习
选择5名学生（以自愿为主），要求其对本章感兴趣的知识点进行讲解，随后由学生进行评判，选出一位优胜者，可以得到适当奖励。
该过程需要30分钟。
（四）归纳小结
该过程由老师完成，对本章所涉及到的各项技术进行总结，需要10分钟。
（五）作业安排
要求学生在课下对本章所讲到的最新技术进行资料的查阅，从而进行更加深入的学习。
教学内容
解析、设问及要求
引言：
本章从信息化建设的基础、电子政务信息管理、电子政务应用、电子政务服务、电子政务集成、电子政务智能管理以及电子政务安全保障等电子政务建设的不同侧面，全面、概要地介绍构建电子政府的各种支撑技术，它们共同建立起电子政府的技术基础。
4.1计算机技术
4.1.1计算机硬件
硬件是指构成计算机的物理实体，是计算机运行的物质基础。
计算机的硬件主要包括主机和外部设备。
下面从微型计算机的部件角度说明计算机硬件的组成。
（1）主机
主机是计算机的核心，它承担数据运算、逻辑控制和信息存储等主要工作，主要由微处理器、主机板、内存、显卡和扩展卡等组成。
（2）外部设备
外部设备也简称为外设，它是计算机系统的重要组成部分，由外部存储器、输入设备和输出设备等构成。
1、外部存储器
①磁盘。
磁盘是用磁介质来保存信息的一种设备，常用的磁盘有硬盘和软盘两类。
②光盘。
光盘是利用光学原理来保存信息的一种媒体，常用的光盘有CDROM、CD-R、CD-RW、DVD等。
③U盘。
U盘是通过通用串行总线（USB，UniversalSerialBus）来与计算机相连接的一类外部存储器的总称
④磁带。
磁带也是利用磁场保存信息的一种媒体，由于它具有容量大，可靠性高等特点，常用作大量数据备份的主要载体。
2、输入设备
①键盘。
键盘是人们用来向微机录入数据的主要设备，它把人们的按键动作转换成二进制编码传送到微机内部进行处理
②鼠标器。
鼠标器是一种图形输入设备，它把它的移动轨迹通过二进制编码传送给主机。
③扫描仪。
这是一种图像输入设备，它可以把静止的图片、像片等输入到微机中。
④麦克风和摄像头：
它们分别可以把声音和视频图像输入到微机中，是多媒体系统常用的输入设备，在远程多媒体会议系统中有着重要的应用。
3、输出设备
①显示器。
显示器是微机系统中主要的输出设备，它把计算机内部的信息以字符或图像的形式显示在屏幕上，供人们浏览。
②打印机。
打印机是微机系统中主要的硬拷贝设备，它可以把数据以字符或图像的方式打印到纸张上，作为长期的信息资料。
4.1.2计算机软件
软件是指计算机上所运行的程序和相关数据的总称，软件可以看作是计算机系统运行的知识资源。
（1）系统软件
系统软件是为方便用户使用计算机，提高工作效率，充分发挥计算机的功能而编制的计算机通用程序，主要包括操作系统、语言处理程序。
（2）应用软件
应用软件是指在计算机系统软件支持下开发的解决各种实际问题的软件，如：
工程设计程序、文字处理软件、自动控制程序、企业管理软件、数据检索程序、科学计算程序等。
4.2计算机网络技术
0.5学时
计算机网络是将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，借助网络软件（网络协议和网络操作系统等）实现计算机资源共享和信息交换的系统。
它的主要功能有：
硬件资源共享、软件资源共享和信息交换。
资源共享是指网络用户能够利用网络上其他计算机系统的资源，包括软件资源和硬件资源。
计算机网络的主要目的就是实现资源共享。
计算机网络的分类方式有多种，通常按地理范围可以分成局域网、城域网和广域网三种类型。
其中，局域网（LAN）是指地理范围在几百米到十几千米以内的计算机网络，通常由一个小型单位内或办公楼群、校园内的计算机连接构成；城域网（MAN）是一种大型的局域网，地理范围介于广域网和局域网之间，通常为几千米到几十千米，其运行方式接近于局域网；广域网（WAN）的地理覆盖区域很大，通常在几十千米甚至几万千米，网络可以跨越城市、地区、国家乃至全球。
当前最大的广域网是Internet。
4.2.1Internet技术
Internet基本结构
图4.1Internet基本结构
（1）网络互联设备
①中继器。
中继器常用于局域网扩展。
它是一种最简单的连接设备，作用是将网络上的一个电缆段上传输的信号进行放大和整形，再发送到另一个电缆段上去。
主要用来扩展网络电缆的长度。
用中继器连接后的局域网在物理上仍是一个大的物理网络。
②网桥。
网桥主要用于局域网与局域网之间的互联。
它的主要作用是将两个以上的局域网互联为一个逻辑网，以减少网上的无用通信量，提高整个网络的性能。
它的另一个作用是扩大了网络的物理范围。
③路由器。
路由器主要用于局域网和广域网、广域网和广域网之间互联。
用路由器互联起来的网络是多个不同的逻辑网（即子网）。
它不仅能够连接同类网，也能够连接异类网。
路由器具备的两个最基本的功能是路由选择和数据转发。
④网关。
网关在互联设备中属于较复杂的一种设备，主要用于不同体系结构的网络之间的互联。
网关的主要功能是完成协议转换。
（2）TCP/IP协议
每一种计算机网络，都有一套协议。
由于现在计算机网络种类很多，所以现有的网络通信协议的种类也很多。
TCP/IP是为Internet互联的各种网络之间能互相通信而专门设计的通信协议。
TCP/IP使接入Internet的异种网络和不同设备之间能够进行正常的数据通信。
从TCP/IP的分层结构来看，可以很容易地理解网络互联的实质。
互联就是不同协议的转换。
这种协议的转换必须在相同的对应层之间实现。
下图是TCP/IP协议的参考模型：
图4.2TCP/IP参考模型
①网络接口层：
在TCP/IP参考模型中没有详细定义这一层的内容，仅指出必须采用某种协议连接到网络上，并能够传输网络分组。
②网际互联层：
主要功能是负责在互联网上传输数据分组。
③传输层：
主要功能是负责端到端的对等实体之间的通信。
④应用层：
这一层是TCP/IP模型的最高层，包含了OSI模型的会话层、表示层和应用层的功能。
（3）IP地址
Internet采用了一种统一的、有效的地址模式，这使得在Internet中的每一个网络节点或主机都有一个惟一、确定的地址来识别，不会产生混乱。
从名称上可以看出，这个地址是在IP层定义的。
Internet上的每个主机都有惟一的IP地址。
IP地址由专门的Internet管理机构来分配。
当前使用的IP地址由4个字节（32位）组成，即第4版本的编码方式——IPv4。
每个IP地址包含两部分：
网络号和主机号。
网络号用于区分不同的网络，它的长度决定了Internet中可以容纳多少个网络。
主机号用来标识网络中的主机，它的长度决定了一个网络中可以容纳多少个主机。
4字节的IP地址通常用小数点来分隔，每个字节用十进制数来表示，如172.16.10.1，其中172.16是网络号，10.1是主机号。
根据网络号部分的长度，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，如图所示。
0
1
2
3
4
8
16
24
31
A类
0
网络标识（7位）
主机标识（24位）
B类
1
0
网络标识（14位）
主机标识（16位）
C类
1
1
0
网络标识（21位）
主机标识（8位）
D类
1
1
1
0
多目地址（28位）
E类
1
1
1
1
0
保留地址
图4.3IP地址结构图
随着Internet的发展，主机数急剧增多，即使采用了一些有效的办法充分利用每个地址，当前版本的IP地址也已经越来越不够用。
为了使Internet能容纳足够的计算机，有必要增加IP地址的长度，于是出现了128位的IP地址——IPv6，在不久的将来它将取代IPv4。
4.2.2Intranet技术与Extranet技术
（1）Intranet技术
Intranet是指基于TCP/IP协议的企业内部网络，它通过防火墙等安全机制与Internet建立连接。
图4.4Intranet和Internet的连接
Intranet是局限于单位内部的Internet。
与Internet相比，Intranet具有如下优点。
①在网络安全方面提供更加有效的控制措施，克服了Internet安全保密方面的不足。
②Intranet的信息传输速度一般比Internet要快得多。
（2）Extranet技术
Intranet的发展导致了Extranet的产生，并逐渐被人们所接受。
简单地说，Extranet就是一种采用Internet技术在企业及其合作伙伴之间建立的特殊的网络，主要为企业以外的合作伙伴提供信息服务，是Intranet的延伸或扩展。
4.3政务信息管理技术
0.5学时
4.3.1数据库技术
（1）数据库的概念
①数据：
数据（Data）是事物的描述信息在计算机内部的表示，是数据库存储的基本对象。
②数据结构：
数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系。
③数据库：
数据库（Database）是利用计算机存储和管理的具有一定数据组织结构的相关数据的集合。
④关系数据库：
数据库通常按照不同的数据结构和组织方式可分为层次型、网络型和关系型。
关系数据库以二维表的形式组织和存放数据。
二维表用于描述一个关系，对应于某个关系模型的所有关系的集合，叫做关系数据库。
（2）数据库系统
①数据库系统：
数据库系统（DBS，DataBaseSystem）一般指引进数据库的计算机应用系统，数据库系统至少应包括数据、硬件、软件和用户等四个组成部分：
图4.5数据库系统
②数据库管理系统：
数据库管理系统（DBMS，DataBaseManagementSystem）是介于用户或数据库应用系统和操作系统之间的一类数据管理软件。
目前，关系数据库管理系统有许多种类，用户可以根据具体的应用环境和数据量的大小来进行选择。
一般来说，对于小型数据库系统或单机应用环境，可以选择VisualFoxPro或MicrosoftAccess数据库；对于中等规模的数据库系统，可以选择MicrosoftSQLServer或Sysbase、Mysql等；对于大型数据库系统，Oracle数据库为首选。
③数据库应用系统：
数据库应用系统是用户为了解决某一具体领域的实际问题而开发的数据库软件系统。
4.3.2多媒体文档管理技术
（1）多媒体文档数据库
多媒体文档数据库又称全息数据库，它有两层含义：
第一，全息是全部信息的简称，表示非结构化数据库能存储各种信息；第二，它有物理学的“全息技术”的全息含义，表示可以处理全方位信息。
多媒体文档数据库是一种非结构化数据库，数据库的变长记录由若干不可重复和可重复的字段组成，每个字段又可以由若干不可重复和可重复的子字段组成；多媒体文档数据库通过倒排文档技术实现快速查询，借助字段和子字段定义及标识系统实现数据的存取和关联，借助规范文档实现规范化检索，以获得较高的查全率和查准率。
（2）全文数据库
全文数据库是一种存储文献全文或其主要部分并能提供全文检索的源数据库，其主要特点是：
①包含信息的原始性。
库中信息基本上是未经信息加工的原始文本，具有客观性。
②信息检索的彻底性。
可对文中任何字、词、句进行检索，还可表示检索词之间复杂位置关系。
③所有检索语言的自然性。
不作标引，借助截词、邻接等匹配方法，以自然语言检索所需文献。
这是与传统主题词检索方法的根本区别。
④数据相对稳定性。
全文数据库数据基本上是封闭的，一般不需要更新。
⑤检索结果的准确性。
利用后控制表及检索技术可以改善检索效果。
⑥数据结构的非结构性。
非结构化数据包括报表、账单、影像、电子文档、图片、音频、视频等，强调内容管理，难以用关系型数据库进行管理。
（3）Web数据库技术
电子商务、Web医院、远程教育、数字图书馆、移动计算等都需要新的数据库技术支持，因此，对半结构化和无结构数据模型的描述、管理、查询和安全控制等问题的研究已成为新的研究课题，特别是Web数据库的发展是新的热点和难题。
由于Internet的发展，网上数据的不断激增，对网上信息的应用需求也不断提高，原有的对文本文件的链接浏览和关键词检索已无法满足一些复杂的应用需求。
近年来，大量的研究致力于将数据库技术应用于网上数据的管理和查询，使查询可以在更细粒度上进行，并集成多个数据源的数据。
但是，将传统数据库技术直接应用于网上数据的最大困难在于，网上数据缺乏统一的、固定的模式，数据往往是不规则且经常变动的。
4.4电子政务应用技术
4.4.1中间件技术
（1）中间件的定义
中间件（Middleware）是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。
中间件不仅仅实现互联，还要实现应用之间的互操作；中间件是基于分布式处理的软件，最突出的特点是其网络通信功能。
（2）中间件分类
中间件的种类很多，根据中间件在系统中所起的作用和采用的技术不同，大致划分为以下几种。
①数据库中间件（DM）
②远程过程调用中间件（RPC）
③面向消息中间件（MOM）
④基于对象请求代理（ORB）的中间件
⑤事务处理中间件（TPM）
（3）中间件应用
尽管中间件的概念很早就已经产生，但中间件技术的广泛运用却是在最近10年之中，出现了许多商用中间件产品。
例如BEA公司的Tuxedo，IBM的中间件MQSeries，东方通科技的TongLINK/Q等。
融合完全不同的内部业务系统的复杂性和成本，以及与防火墙外的合作伙伴结成一体的巨大困难，常常会妨碍企业进行合作的能力。
为了解决这一难题，提出了Web服务，以满足更加灵活而有效的企业合作环境的需要。
4.4.2工作流技术
（1）工作流定义
工作流是一组人员为完成某一项业务所进行的所有工作与工作转交（交互）过程。
几乎所有的办公及业务管理过程都是工作流。
每一项工作以流程的形式，由发起者发起流程，经过本部门以及其他部门的处理，最终到达流程的终点。
工作流是可以打破单位界限的，支持各级政府间或同级政府之间的联网办公和互动式作业的新的办公模式。
（2）工作流技术
现行的工作流软件都是建立在四种基本的技术元素之上，即流程逻辑、组织机构、工作处理对象和自动化。
流程图是工作流软件最直观的表现。
流程逻辑定义了任务的顺序，工作项所遵循的路由规则，工作项完成的截止日期，提交给工作流引擎所执行的办公和业务处理规则。
组织机构包括了用户表、部门机构表和角色表。
一般一种角色对应于完成某一工作项或任务的权限。
一般通过角色对部门及用户个人授权，控制其访问系统的权限。
这样，机构调整、人员岗位的变化可在不改变流程逻辑的情况下进行。
工作处理对象是每一工作项对应的所有的数据和文档。
它们作为一个整体可在系统中流动，通过流程图表现出来。
工作流自动化的目标就是要协调组成工作流的四大元素，即人员、资源、事件、状态，推动工作流的发生、发展、完成，实现全过程监控。
（3）标准化
工作流的概念被明确提出并得到重视的同时，人们就认识到了“标准化”在其中的重要性，有关工作流的标准开发和推广，基本是与“工作流”的开发和推广同步进行的。
目前，在这方面的权威性机构是“工作流管理联盟（WfMC）”。
（4）工作流管理系统
工作流管理系统通过软件定义、创建工作流并管理其运行。
总体来说，实际企业中运作的工作流管理系统，是一个“人机”结合的系统。
它的基本功能体现在几个方面：
①定义工作流。
②遵循定义创建和运行实际的工作流。
③监察、控制、管理运行中的业务（工作流）。
4.4.3群体技术
群件是帮助群组协同工作的软件。
一般包括电子邮件、文档管理与工作应用等几大部分。
由于实现了对非结构化信息的管理和共享，群件对电子政务来说就意味着一种高效的协同工作手段，从而成为知识管理的基础技术之一。
群件产品与Internet相结合使其功能更加强大。
群件从功能上必须满足“3C”要求，即满足通讯（Communication），个人或组织间的信息传递；合作（Collaboration），工作团队中的信息共享以及协作（Coordination），业务过程自动化与协调的要求。
群件产品主要有Lotus的Domino/Notes、Novell的GroupWise和Microsoft的Exchange。
4.4.4办公软件
（1）文本编辑软件Word
计算机的文字信息处理技术是指利用计算机对文字资料进行录入、编辑、排版、文档管理的一种先进技术。
优秀的文字处理软件必须有友好的用户界面，直观的屏幕效果、丰富强大的处理功能，方便快捷的操作方式以及易学易用等。
Word是微软Office办公系列软件中专门用于文字处理、表格处理、图文排版于一身的办公软件。
1.Word功能
①“所见即所得”
②图文混排
③表格处理
④兼容性
⑤撤消和重复操作
⑥自动更正
⑦求助功能
2.文档操作
①Word的基本操作
②Word排版技术
③Word表格制作
④Word的图形功能
（2）电子表格软件Excel
Excel是微软Office中的另一个基本组件，是功能强大的电子表格处理软件。
它与文本处理软件的差别在于它能够运算复杂的公式，并且有条理的显示结果。
Excel主要用来进行有繁重计算任务的预算、财务、数据汇总等工作。
1.Excel功能
①能同时编辑多张工作表，直接在工作表中完成数据的输入和结果的输出，真正的“所见即所得”。
②提供的丰富的函数，能对表格数据作复杂的数学分析和报表统计。
③具有丰富的制图功能，能使图、文、表有机地结合在一起。
④能从不同角度对数据进行分析，对数据进行重组。
⑤能与windows下运行的其他软件共享数据资源。
2.Excel操作
①Excel工作薄操作
②工作表基本操作
③公式和函数的使用
④图表的使用
⑤图形的使用
（3）演示文稿软件PowerPoint
PowerPoint也称为电子幻灯片，和Word、Excel等应用软件一样，也是微软公司开发的办公套装软件Office中的一个组件。
它专门用于制作和放映电子演示文稿，是一个多媒体编著软件。
1.PowerPoint的基本概念
①演示文稿：
一个演示文稿即一个PowerPoint文件，扩展名为.ppt，它由若干张幻灯片组成。
②幻灯片：
演示文稿的每一个演示页面称为一张幻灯片，每张幻灯片上可以包含文字、图形、表格等各种对象。
③视图：
PowerPoint提供了五种视图方式，它们是：
幻灯片视图、大纲视图、浏览视图、备注页视图和放映视图。
2.PowerPoint功能与特点
PowerPoint主要用于设计制作广告宣传、会议发言、课堂教学、产品演示的电子版幻灯片，制作的演示文稿可以通过计算机屏幕或者投影机播放。
PowerPoint具有以下特点：
①可视化界面：
学习简单，操作快捷；
②交互性强：
可直观表达某种观点、演示工作成果、传达各种信息；
③丰富的媒体支持：
可方便地加入图像和声音、电影；
④支持Web页功能：
可以插入超级链接。
3.演示文稿操作
①基本操作：
包括视图切换、放映幻灯片、创建文稿、文稿保存等操作内容。
②编辑单张幻灯片：
包括幻灯片文字输入和编辑、设置文字项目符号、在幻灯片中插入图片、为幻灯片添加动画和声音、在幻灯片中插入表格和统计图表等操作内容。
③整理修饰文稿：
包括整理幻灯片、改变幻灯片的配色方案、改变幻灯片的背景、使用模板等操作。
④设置幻灯片的放映效果：
包括设置幻灯片的切换方式、设置动画效果等操作内容。
4.5电子政务服务技术
0.5学时
电子政务服务技术也称门户技术，是政府部门向政府内部、企业和社会公众提供网上政府办公及信息化的服务。
门户是一个提供个性化和适应性接口的软件系统，用户通过这个接口能方便地找到相关的人、应用程序和信息。
门户技术经历了从InternetWeb门户、IntranetWeb门户到企业信息门户和企业知识门户的发展过程。
4.5.1Web技术
Web技术采用多层体系结构，在浏览器端通过对Web服务器的访问实现对数据的处理。
采用基于Web的技术需要考虑两个问题——采用何种动态页面技术和采用何种构件技术。
动态页面技术在一定程度上决定了可以采用的构件技术。
（1）动态页面技术
动态页面技术是指通过Web服务器或应用服务器上的脚本文件或构件实现动态生成超文本页面。
基于Web的动态页面开发技术，目前主要有CGI、ASP和JSP三种。
（2）构件技术
动态页面技术与构件技术密不可分，因为动态页面实现的本身就是构件思想的一种体现。
构件技术支持软件重用，可以提高软件开发效率。
构件技术的核心思想是创建可重用的构件并将其集成起来，得到新的应用系统。
构件模型定义了构件的基本结构和构件接口。
4.5.2XML标准及相关技术
（1）XML概念
可扩展标记语言XML，是国际组织W3C为适应WWW的应用，将SGML标准进行简化形成的标识语言。
XML提供了一个直接处理Web数据的通用方法。
（2）XML标准体系
XML提供的是描述具体应用语言的基本方法。
针对具体的应用领域需要制定相应的应用标准。
（3）XML应用
XML是WWW上信息交换的新标准，它支持用户自定义文档标记，用有序的、嵌套的元素组织有一定结构的数据。
XML将成为数据组织和交换事实上的标准，大量的XML数据将很快出现在Web上。
4.5.3WebService技术
WebService主要是为了使原来各孤立的站点之间的信息能够相互通信、共享而提出的一种接口。
WebService所使用的是Internet上统一、开放的标准，如HTTP、XML、SOAP、WSDL等，所以，WebService可以在任何支持这些标准的环境中使用。
WebService是建立在SOAP传输的基础上，应用程序通过SOAP访问WebService，而WebService的发布、发现和绑定是由UDDI提供的。
Web服务提供者主要是定义要提供给他人访问的服务，服务接口文件（WSDL文档）通过Web服务中介者发布，并在UDDI注册中心注册Web服务。
同时，UDDI向用户提供发现访问服务的实现标准；Web服务请求者向Web服务中介者请求特定的服务，查询服务地址和服务接口，再通过他们访问使用这些服务。
4.5.4政府门户网站群与支撑平
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