信息系统的网络组建
一、信息系统与外部世界的连接方式
1.信息系统与物联网
（1）信息系统与外部世界连接方式的演变
计算机技术的发展大约经历了三个阶段：
① 阶段， 即操作计算机的人输入指令， 计算机按照人的意图执行指令，完成任务。
② 阶段，即让处在不同空间的计算机可以数据传递、资源共享，计算机网络则应运而生。互联网的飞速发展实现了世界范围内人与人之间、计算机与计算机之间的互联互通，构建了一个以人和计算机为基础的虚拟数字世界。
③ 阶段，即“物物相联”，整个物理世界就可以在数字世界中得到反映，这种需求带来的是物联网的产生。物联网是将物理世界数字化并形成数字世界的一个途径，在第三阶段中，人们开始努力在传感技术、定位技术的帮助下与物理世界对话。
（2）物联网
物联网概念最早于1999年由麻省理工学院的Kevin Ash‑ton教授提出。早期的物联网是指依托射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联的网络。物联网是 和 的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装备对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝链接的网络。
物联网的技术特征：
① 是指利用无线射频识别、传感器、定位器和二维码等手段，随时随地对物体进行信息采集和获取。条码技术是在计算机应用和实践中产生并发展起来的一种自动识别技术，广泛应用于商业、邮政、图书馆、仓储、工业生产、交通等领域。二维码技术是在横向和纵向上都能表示信息，与一维条码比较，所携带的信息量和信息密度都提高了，可以表示图像、文字和声音；有错误纠正技术和防伪功能，增加了数据的安全性。
② 是指通过各种网络，对接收到的物体信息进行实时且准确的远程传送，实现信息的交互和共享，并进行各种有效的处理。物联网是互联网的一个延伸，在信息的传递过程中，通常要使用现有的通信网络，包括有线网络和无线网络等。传感器网络是一个局部的无线网络，在物联网中发挥着极其重要的作用。
③ 是指利用数据管理、数据计算、云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对接收到的海量数据和信息进行分析处理，提升对外部世界各种活动和变化的洞察力， 实现智能化的控制和决策。智能处理相当于物联网的大脑和神经中枢。
2.物联网中的传感与控制机制
（1）物联网的结构
① ：实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。
② ：实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网、互联网和专用通信网络。
③ ：包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件和各种物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
（2）物联网技术
物联网涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等技术领域，其技术体系可划分为感知关键技术、网络通信关键技术、应用关键技术、共性技术和支撑技术，每种技术体系下又涵盖非常多的关键技术。
● 传感技术：传感器是连接物理世界与电子世界的重要媒介，一般由敏感元件、转换元件和基本电路组成。敏感元件是指传感器中能直接感受被测（物理）量的部分，转换元件将敏感元件的输出转换成电路参数（如电压、电感等），基本电路将电路参数转换成电量输出。
● 光敏传感器（视觉）：红外线传感器、紫外线传感器、色彩传感器等。
● 声敏传感器（听觉）：检测在气体、液体或固体中传播的机械振动。
● 气敏传感器（嗅觉）：检测气体浓度和成分。
● 化学传感器（味觉）：检测各种化学物质及其浓度。
● 压敏、温敏、湿敏等传感器（触觉）：能感受压力和环境温度、湿度等。
● 无线传感器：实现信号的采集、处理和发送。
● 射频识别技术：一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而且识别系统与特定目标之间无须建立机械或者光学接触。RFID系统由五个组件构成，包括传送器、接收器、微处理器、天线和电子标签。传送器、接收器和微处理器通常都被封装在一起，统称为阅读器，因此通常将RFID系统分为阅读器、天线和电子标签三大组件。其优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢，阅读速度极快，大多数情况下不到100 ms。RFID广泛应用于公交卡、门禁卡、二代身份证等。
● 嵌入式系统：指以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统技术能使设备具有智能，使它们具备学习与记忆的能力，能够按照使用者的喜好及所处的环境做出回答。
传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。网络是用来传递信息的神经系统，而嵌入式系统技术则使得物联网具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。
二、计算机网络
计算机网络在信息系统中主要起到 、 、 三个方面的作用。
数据传输是计算机网络最基本的功能，计算机网络将不同地理位置的计算机与终端、计算机与计算机连接起来，并在计算机与终端、计算机与计算机之间快速传送各种类型的信息，包括文字、图形、图像、声音、视频等。
计算机网络的资源一般包括软件资源、硬件资源、数据资源、信道资源等。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。由于计算机网络的资源共享功能方便了数据、软件和硬件的统一管理，提高了管理效率，降低了运作成本，使得信息系统得到广泛的应用。
分布式处理是将不同地点的， 或具有不同功能的，或拥有不同数据的多台计算机，通过网络连接起来，在控制系统的统一管理控制下协调地完成大规模信息处理任务。对于大型的信息系统，可以将任务分散到不同的计算机分别完成，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷，均衡各个计算机的负载，提高处理问题的实时性，提高系统的可靠性和可用性。利用计算机网络可以将许多计算机连成具有高性能的分布式计算机系统，使它具有解决复杂问题的能力。
三、组建小型无线网络
1.无线网络的接入方式
2.无线网络的设备功能与选型
组建小型无线网络一般需要以下设备。
（1）
采用无线信号进行数据传输的设备，其作用是将计算机或移动终端与计算机网络建立连接并进行数据传输。无线网卡按照接口的不同可以分为USB无线网卡、PCI接口无线网卡、PCMCIA接口网卡。
（2）
用于不同网络间的连接设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径、按前后顺序发送信号。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的作用。路由器有普通有线路由器和无线路由器之分。
（3）
一种可以将数字信号调制转换为模拟信号，又能将模拟信号解调转换为数字信号的装置。电话线路传输的是模拟信号，而计算机之间传输的是数字信号，所以若想通过电话线把计算机接入互联网，就必须使用调制解调器来“翻译”这两种不同的信号。调制解调器有内置和外置之分，现在常见的为外置式。
（4）
一种在通信系统中完成信息交换的设备，它的作用可以简单地理解为将一些机器连接起来组成一个局域网，并为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。交换机利用物理地址来确定转发数据的目的地址。一般当局域网中有多台计算机，并且路由器的插口不够用时，就需要加交换机了。
3.无线网络的组建与配置
组网时，先要详细了解各个网络设备的功能及安装说明，并准备好网线，有需要安装网卡的要先将网卡安装好，然后再将其他网络设备连接起来，接着对无线路由器进行配置并测试能否正常联网，最后将各种终端设备接入无线网络，并测试是否能正常运行。无线网络要连接外部网络，如要接入互联网，还必须向网络运营商（ISP）申请办理并开通上网服务业务。
（1）无线网络设备的连接
①将电脑网卡接口与无线路由器任一 口用双绞线连接。
②将无线路由 口与ADSL Modem的LAN口用双绞线连接。
③将语音分离器的Modem口与ADSL Modem的Line口用电话线连接。
④将语音分离器的TEL或Phone口与电话机用电话线连接。
⑤将语音分离器的Line口与外部电话线接口连接。
⑥将无线路由器及ADSL Modem的电源口接上电源适配器。
连接好线路之后，还要再仔细对照和检查线路连接是否正确，接口是否卡紧。
（2）无线网络的配置
①设置自动拨号账号及密码。
②设置网络名称及登录密码。
③设置无线网络访问权限。
④设置接入设备自动获取IP地址时可以获取的地址范围。
⑤安全设置，如设置IP过滤、防网络攻击等。
⑥系统设置，如恢复出厂设置、重启路由器等。
（3）终端设备的接入
无线网络设备连接好以后，就可以将各种终端设备接入无线网，具体操作步骤为：①找到无线网络的网络名称（即SSID）；②选中无线网络名称，单击“连接”，根据提示输入密码（即PSK密码）。
智能控制主机是智能物联网络中的主要设备，该类设备种类繁多，且无无线网络设置界面，其无线网络的接入应根据其自身设置方法来实现。
随堂练习
一、单项选择题
1.信息系统与外界连接方式的演变过程，“让计算机与计算机对话”属于计算机技术发展的第（ ）阶段。
A.一 B.二 C.三 D.四
2.从技术发展的视角，智慧城市建设要求通过以移动技术为代表的（ ）、大数据、云计算等新一代信息技术应用实现全面感知、泛在互联、普适计算与融合应用。
A.物联网 B.深度学习
C.人工智能 D.神经网络
3.在物联网中，RFID的中文含义是（ ）。
A.物联网 B.互联网
C.近场通信 D.射频识别
4.若让公交卡与公交车上的主机实现近场通信（NFC），选择（ ）模式最合适。
A.主动式 B.被动式 C.双向式 D.有线
5.家庭无线局域网设备连接好之后，要对网络进行配置才能正常、安全地联网，无线网络的配置主要是对（ ）进行配置。
A.服务器 B.网卡
C.无线路由器 D.交换机
6.下列不属于互联网无线接入方式的是（ ）。
A.蓝牙技术 B.无线投屏
C.移动通信网络接入 D.Wi⁃Fi接入
7.下列不属于物联网技术特征的是（ ）。
A.全面感知 B.可靠传递
C.智能处理 D.数据存储
8.下列不属于按网络覆盖范围分类的是（ ）。
A.广域网 B.局域网 C.城域网 D.互联网
9.计算机在信息系统中的基本作用不包括（ ）。
A.数据通信 B.电子商务
C.资源共享 D.分布式处理
10.“嫦娥四号”在执行探月任务的过程中，需要对大量的数据进行处理，这一过程通常是由多台计算机共同协作完成的，这主要体现的网络功能是（ ）。
A.分布处理 B.资源共享 C.数据通信 D.文件传输
二、判断题
11.计算机网络连接方式只有无线连接这一种。（ ）
12.为了上网方便，小明给家里的台式机安装了无线网卡，无线网卡的作用是将台式机与计算机网络建立了联系并进行数据传输。（ ）
13.网络传输协议是指数据在网络中传输必须遵守一定的规则和约定。（ ）
14.网络层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制。（ ）
15.物联网架构分为感知层、网络层和应用层。（ ）
16.RFID属于物联网感知层的设备。（ ）
17.物联网就是物理世界和虚拟世界。（ ）
18.无线路由器不可以充当接入点、以太网交接机和路由器的角色。（ ）
19.分布式处理将不同地点的，或具有不同功能的，或拥有不同数据的多台计算机，通过网络连接起来，在控制系统的统一管理控制下，协调地完成大规模信息处理任务。（ ）
20.具有近距离无线通信（NFC）功能的手机如果不安装特定的手机程序，就无法实现公交卡的功能。（ ）
三、应用题
21.为了提升家居安全性、便利性和舒适性，小明打算设计一个智能家居网络。他发现所在小区的住户均采用电信提供的拨号上网方式接入因特网。在学习了计算机网络系统知识后，他开始规划和搭建智能家居网络，认真观察下图并回答问题。
（1）图中设备①的名称是 ，该设备用来实现模拟信号和数字信号的相互转换。
（2）无线路由器上有WAN口和LAN口，设备①连接无线路由器上的 口，台式计算机连接无线路由器上的LAN口。
（3）图中手机、笔记本电脑、智能音箱等移动终端是通过 （A.有线，B.无线）方式接入因特网。
22.随着信息技术的发展，智能照明、智能窗帘、智能空调、智能安防、智能娱乐、智能穿戴等智能化设备正快速走进寻常百姓家。如果将这些设备进行一体化设计，通过物联网技术把它们连接到一起，实现智能化可编程控制，就是完整的智能家居系统。
（1）智能设备通常利用各种传感器感知信息，程序根据感知到的信息进行分析判断，再结合系统设置发出最优控制指令，但并不是每个智能设备都包含有CPU。（ ）（判断）
（2）智能家居系统是典型的物联网系统，下列关于物联网的说法中错误的是（ ）。
A.互联网的应用是虚拟性的，而物联网的应用是实物
B.物联网是一套独立的系统，与互联网没有任何关系
C.互联网是物联网的基础，物联网是互联网的扩展
D.物联网是在互联网基础上发展起来的新一代计算机通信网络系统
（3）从叙述中可以看出，如果按这种功能设计，这套智能家居系统的智能设备中用到的传感器应包括 。（A.湿度传感器，B.光线传感器，C.声音传感器，D.红外传感器，E.压力传感器，F.温度传感器）