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體系結構范文1

關鍵詞：軟件體系結構，ATAM評估方法，SAAM評估方法

 

1 軟件體系結構簡介

軟件體系結構是具有一定形式的結構化元素，即構件的集合，包括處理構件、數據構件和連接構件。處理構件負責對數據進行加工，數據構件是被加工的信息，連接構件把體系結構的不同部分組組合連接起來。這一定義注重區分處理構件、數據構件和連接構件，這一方法在其他的定義和方法中基本上得到保持。

目前，軟件體系結構的有關定義說法不一：有文獻將軟件體系結構定義為在軟件密集的大規模系統或具有類似需求和結構的軟件產品線的開發中，必須從一個較高的層次來考慮組成系統的構件、構件之間的交互，以及由構件與構件交互形成的拓撲結構，這些要素應該滿足一定的限制，遵循一定的設計規則，能夠在一定的環境下進行演化。

盡管各種定義都從不同的角度關注軟件體系結構，但其核心內容都是軟件系統的結構，并且都涵蓋了如下一些實體:構件、構件之間的交互關系、限制、構件和連接件構成的拓撲結構、設計原則與指導方針。

2 軟件體系結構的現狀

近年來,人們逐漸認識到軟件體系結構在軟件開發中的重要地位，好的軟件體系結構已經是決定一個軟件系統成功的重要因素。因此,軟件工程研究人員將研究熱點集中到軟件體系結構的研究上。目前已有一些公用的體系結構范型，但是軟件體系結構的研究尚處在發展之中，用于對軟件體系進行規格描述的模型、標記法和工具目前仍不是很正規，只是用特定的方式來理解并用于特定的系統，在很多方面的研究工作還需要繼續進行。

盡管軟件體系結構研究領域取得了若干成果，但在應用方面，軟件體系結構仍然不夠成熟。目前對軟件體系結構的理解還僅限于直觀，語義豐富但不嚴緊，體系結構似乎沒有解決實際問題。由此可見,若要有效地指導軟件工程實踐、為軟件開發提供一個好的結構及其設計結構的指導原則，軟件體系結構研究還有若干問題需要解決。。

3 軟件體系結構評估概述

所謂軟件體系結構的分析評估，就是事先通過代價低廉的評估活動來識別軟件結構中存在的潛在風險，找出軟件體系結構中影響系統質量的主要因素及改進措施，并在此基礎上檢驗軟件的質量需求是否在具體設計中得到體現，并預測未來軟件質量。

軟件體系結構在軟件開發和管理中扮演著越來越重要的角色。軟件體系結構設計是對軟件質量有著至關重要的影響,對于確保最終系統的質量有重要的意義。軟件體系結構評估,是對系統的某些值得關心的屬性(性能、可靠性等)進行評價和判斷。評估的結果可用于確認潛在的風險,并檢查設計階段系統需求的質量,在系統被實際構造之前,預測其質量屬性。

軟件體系結構評估中,評估人員關注的是軟件系統質量,這些質量可用性能、可靠性、可用性、安全性、功能性、可變性、集成性、互操作性等相關屬性來表示。評估人員首先提出具體質量指標,并以這些質量指標作為軟件體系結構優劣的評估標準。

4 介紹常用的幾種評估方法

從目前已有的軟件體系結構評估技術來看，基本可以歸納為三類主要的評估方式：基于調查問卷或檢查表的方式，基于場景的方式和基于度量的方式。

基于場景評估方式的兩種代表性方法簡述

目前,最著名并被廣泛接受的基于場景的軟件體系結構分析評價方法是由SEI首先提出,其最具代表性的方法便是SAAM 和ATAM 。兩者都是通過分析軟件體系結構對場景的支持程度來判斷該體系結構在多大程度上滿足該場景所代表的質量需求。

4.1ATAM

ATAM方法是SEI于2000 年在SAAM方法基礎上提出的,它是考慮了可修改性、性能、可靠性和安全性等多種質量屬性的軟件體系結構評價方法。

ATAM通過用調查表來收集影響軟件體系結構質量屬性的要素,描述質量屬性的特征,盡管九個步驟按編號排列。ATAM能針對性能、實用性、安全性和可修改性這些質量屬性,在系統開發之前對其重要性進行評價和折中。當評估活動結束后,將評估的結果與需求作對比,如果系統預期行為與需求充分接近,設計者就可以繼續進行更高級別的設計或實現。。

4.2SAAM

SAAM是一種相對簡單的軟件體系結構評估方法。最初用來分析軟件體系結構的可修改性,后來實踐證明該方法不僅可用于可移植性、可修改性、可擴充性、可集成性等質量屬性及系統功能進行快速評估,還可用于對性能、可靠性等其他質量屬性的啟發式評估。SAAM的評估包括六個活動。

SAAM不僅可以對單個構架評估,還可以對多個構架進行比較，不僅可以促進軟件構架文檔質量的提高,還可以促進參與評估的風險承擔者之間交流溝通。

5 主要的評估方法比較

SAAM與ATAM方法相比較，是一種相對簡單的軟件體系結構評價方法，進行培訓和準備的工作量較少。盡管SAAM評估步驟及細節較少，總體評估時還需根據場景對系統功能的相對重要性設置權重，確定總體評價，權重的設置具有很強主觀性。

（1）場景的生成方式不同

SAAM方法采用頭腦風暴技術構建場景，要求風險承擔者列舉出若干場景，并將場景分為直接場景和間接場景兩類，分別支持對體系的靜態分析和動態分析。

（2）風險承擔者商業動機表述方式不同

軟件體系結構的評估參與人員主要有風險承擔者及評估小組成員，不同的風險承擔者對軟件的質量屬性有著不同的組織目標，在軟件體系結構階段就應該考慮他們的商業動機及目標滿足程度，評估小組根據他們確定的場景來評估軟件系統特定方面的性能。

（3）軟件體系結構的描述方式不同

在評估之前，首席軟件設計師需要對軟件體系結構作詳略適當的講解，這種信息講解的表達透徹程度將直接影響體系結構的分析質量。

SAAM 則提倡使用非常單純的體系結構要素。。對體系結構的靜態描述一般都要區別數據的連接和控制連接，對軟件體系結構的動態描述主要描述系統在各個不同時間的行為，給出軟件的體系結構。

6 結束語

當今軟件系統的規模變得越來越大，結構也越來越復雜，在這種情況下，軟件體系結構變得越來越重要。對于軟件系統來說,所關注的一個最主要問題便是質量,尤其對于大規模的復雜軟件系統更是這樣。軟件體系結構對于確保最終系統的質量有重要的意義。

對一個系統的體系結構進行評估,便是為了在系統被構建之前預測它的質量。軟件體系結構評估的目的是分析潛在的風險,并檢驗設計中提出的質量需求。并不需要精確的評估結果,通過分析體系結構對于系統質量的主要影響,進而提出改進。盡管目前已經有了很多比較成熟的軟件體系結構評估方法，但是仍有很多地方值得改進和創新，需要我們再以后的學習工作中繼續去研究。

【參考文獻】

[1] 張莉; 高暉; 王守信. 軟件體系結構評估技術. 軟件學報, 2008年06期

[2] 沈劍翹; 聶華北. 軟件體系結構(風格)綜述. 電腦開發與應用, 2008年 02期

[3] 周娜琴; 張友生. 基于軟件體系結構的可靠性分析. 計算機工程與應用, 2008年30期

[4] 王霞俊. 淺談軟件體系結構. 常州輕工職業技術學院學報, 2007年01期

體系結構范文2

關鍵詞：智慧城市；物聯網；體系；子體系；平臺；分平臺；信息；物理；功能

中圖分類號：TP208 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）04-00-05

0 引 言

互聯網技術的飛速發展為全球帶來了信息化浪潮，人類世界智能化的要求和需求也越來越高，自2008年美國IBM公司首次提出“智慧地球”的發展戰略以來，世界各發達國家已經逐漸意識到智慧城市是人類社會發展的必然趨勢，并開始積極開展智慧城市的建設，我國一些發達地區在數字城市建設的基礎上，也開始探索智慧城市的建設，北京、上海、深圳、南京等地區已經將智慧城市列為重點課題。

目前國內外有關智慧城市的建設和發展還僅限于信息城市、智能城市的范疇，對智慧城市的理解還缺乏深度和廣度，對智慧城市的體系結構尚沒有明確的定論，智慧城市的建設重點和研究焦點目前主要集中在服務和應用方面，對于如何建設智慧城市沒有明確的方向，致使智慧城市的美好愿景仍是空中樓閣，無法落地。本文通過對智慧城市進行探索和研究，給出了智慧城市的概念模型、信息體系結構和功能體系結構等，為智慧城市體系結構的認識提供了一種創新思維，也為智慧城市的建設和發展指明了新的方向。

1 智慧城市的概念模型

概念模型是對真實世界中事物的抽象描述，表征了事物客觀本質的共性。概念模型是一種信息結構，這種信息結構并不依賴于具體的計算機系統，不是某一個數據庫管理系統（DBMS）支持的數據模型，而是系統地、抽象地描述事物本質共性的模型。

智慧城市的概念模型是對智慧城市的高度抽象，是人們對智慧城市的總體認識，是對智慧城市的整體描述。智慧城市的靈魂是信息，各種信息相互聯系，相互作用，形成一個巨大的智慧城市物聯網。根據各種信息存在的不同形式，將智慧城市的信息分為用戶、對象、感知、控制、服務、管理六種形式。智慧城市是大自然的組成部分，其組成與大自然的六合宇宙結構是一致的，智慧城市概念模型是由用戶合、對象合、感知合、服務合、管理合和控制合組成的六合模型，與物聯網的概念模型相吻合，如圖1所示。

信息存在于整個智慧城市，渾然一體；信息的始點與終點如兩儀中的天與地，用戶是天，對象是地；物聯網信息的感知、管理、服務、控制是物聯網世界信息存在的四種形式，感知與控制對應太陰、 太陽，管理與服務對應少陰、少陽；兩儀四象對應六合，從而形成智慧城市的六合概念模型，表達了智慧城市中各種物聯網信息渾然一體而又相生相克的基本邏輯關系。用戶合可包括人、物、人和物，同樣對象合也可包括人、物、人和物，是人和物的和諧統一。感知合與控制合是信息存在的形式，感知與控制一陰一陽，相生相克。通過管理合和服務合實現了感知與控制信息在用戶、對象間的轉化，形成了完整的體系[1]。

從信息層面看，智慧城市是由各種信息相互傳遞并相互作用，通過信息的流轉推動智慧城市各物理環節的啟動和運行，實現智慧城市的智能化控制和管理。因此，信息是整個智慧城市的靈魂，其信息體系結構決定了智慧城市的運行模式和運轉方式。

2 智慧城市信息體系結構

在智慧城市中，物聯網無處不在，包括很多個不同級別的物聯網體系，大的物聯網體系包括很多個小的物聯網體系，小的物聯網體系為大的物聯網體系的子體系，小的物聯網體系里面又包含許多更小的物聯網體系，每個小的物聯網體系都可以實現智慧城市的某個功能，小的物聯網體系作為大的物聯網體系的某個節點或單元，大的物聯網體系再作為更大的物聯網體系的某個節點或單元，無限個這樣的物聯網體系環環相扣，互相作用，形成智慧城市這個巨大的、智能化的物聯網體系。

智慧城市的信息體系結構是以用戶為中心，各種物聯網體系周向排布的多層結構，如圖2所示。智慧城市的基本組成單元是物聯網，其結構如圖2中物聯網1所示，物聯網的信息體系結構為五域結構，信息向用戶傳遞的次序以及各種信息的表現形式有其客觀規律，對象域的感知信息依次穿過通信域、管理域、服務域，直到用戶域，用戶可以根據接收到的感知信息下發控制信息，同樣依次經過服務域、管理域和通信域，將控制信息傳輸至對象域，形成閉環的信息體系，完成整個物聯網的信息流轉。圖2中的物聯網2，物聯網3，……物聯網n都是智慧城市下的小的物聯網體系，和物聯網1一樣都具有五域結構，每個小的物聯網都是為用戶服務的一個物聯網體系，實現智慧城市下的某種功能，無數個這樣的物聯網體系相互作用和支撐，組成高度智能化的智慧城市。從信息體系的角度來講，所有的物聯網體系都是圍繞用戶為中心服務的，因此，可將智慧城市的信息體系結構抽象理解為許多個物聯網體系無限匯集而成的多層結構，所有的物聯網體系都遵循物聯網的六合五域結構，最高層都是用戶，因此多個物聯網匯聚而成的智慧城市信息體系的中心是用戶，用戶的周圍按照物聯網的五域結構，由內而外依次為服務域、管理域、通信域和對象域，從而形成以用戶為中心的多層信息體系結構。

智慧城市的物聯網體系都是五域結構，其每個信息域都與智慧城市信息平臺的五個域相對應，每個物聯網體系中各信息域的信息都匯集在相應的智慧城市信息域，即對象域信息集中在對象域，通信域信息集中在通信域等。可見，智慧城市的信息域是開放的，而在每個物聯網體系中，其五域的信息流轉僅限于該物聯網體系中，即每個物聯網體系的信息是閉環運行的。

3 智慧城市物理體系結構

智慧城市的物理體系結構是組成智慧城市的各種物理實體的集合，智慧城市的物理體系結構圖如圖3所示。智慧城市物理體系結構是信息體系結構的載體，是智慧城市實現的具體方式，比信息體系更具體，更直觀。智慧城市的物理體系結構與信息體系結構類似，是以用戶端為中心的五層結構，根據物理實體在智慧城市中的作用不同，將智慧城市物理實體分為傳感器、傳感網、運營商管理設施、公共服務設施、用戶端五個物理層，其中傳感器部分包括智能傳感器和通信模塊，傳感網部分包括物聯網智能網關和公用網絡；運營商管理設施即運營商服務器，包括運營商通信服務器、運營商管理服務器和運營商服務服務器；公共服務設施包括公共服務網絡，用戶端包括手機、電腦、自助終端等各種智能終端。

在智慧城市物理體系中，無數個具有五大物理層的物聯網物理體系匯聚成多層結構，根據物理實體在物聯網物理體系中所起的作用和其自身的結構不同，每個物聯網物理體系的實體被劃分在相應的物理層。在實際應用中，不同物聯網物理體系可能會相互交叉，每個物聯網物理體系中的物理實體可能會同時充當兩個以上的物聯網物理體系中的節點，同一物理實體在不同的物聯網物理體系中，所充當的節點不同，其所屬的物理層也不同，因此，同一物理實體，可能會同時對應多個物理層，但對于某一物聯網物理體系來講，其所屬的物理層是固定的。

4 智慧城市功能體系結構

智慧城市功能體系是智慧城市實現的方式，包括五大功能平臺：對象平臺、通信平臺、管理平臺、服務平臺和用戶平臺，其結構如圖4所示。智慧城市功能體系的兩邊分別對應其信息結構和物理結構，其中信息結構與物聯網的信息體系結構相吻合，為五域結構，包括對象域、通信域、管理域、服務域和用戶域。對象域是對象信息存在的表現方式，通信域是感知信息通信、控制信息通信存在的表現方式，管理域是感知信息管理、控制信息管理存在的表現方式，服務域是感知信息服務、控制信息服務存在的表現方式，用戶域是用戶信息存在的表現方式。物理結構是智慧城市五大功能平臺實現的物理基礎，也包括五個物理層，分別為傳感器、傳感網、運營商管理設施、公共服務設施和用戶端。

智慧城市功能體系五大功能平臺的實現是通過信息體系和物理體系共同作用，缺一不可。智慧城市功能體系中包含很多個小的物聯網單元體系，每個物聯網單元體系都包含對象平臺、通信平臺、管理平臺、服務平臺和用戶平臺五個平臺，根據智慧城市統一集中管理的理念，所有物聯網單元體系的各平臺都集中在智慧城市相應的平臺進行管理，即所有物聯網單元體系的對象平臺都屬于智慧城市的對象平臺，所有物聯網單元體系的通信平臺都在智慧城市的通信平臺，所有物聯網單元體系的管理平臺都在智慧城市的管理平臺進行統一管理，所有物聯網單元體系的服務平臺都在智慧城市的服務平臺上，所有物聯網單元體系的用戶平臺都在智慧城市的用戶平臺上。這樣，智慧城市的每個功能平臺中都包含很多個不同物聯網體系的平臺，但平臺類型都是一致的，各個平臺都屬于智慧城市功能平臺的分平臺，功能平臺按照物聯網體系的層級不同分為不同的層級。

物聯網體系單元只是智慧城市的最小單元，智慧城市功能體系中不僅包含物聯網體系單元，還有很多由物聯網體系單元相互組合組成的子體系，子體系之間再相互組合組成更高一級的子體系，最終形成如圖4所示的智慧城市物聯網體系。例如物聯網單元體系1、2、3、4相互組合組成子體系1，物聯網單元體系4、5相互組合組成子體系2，物聯網單元體系6、7、……、k相互組合組成子體系3，物聯網單元體系k、……、n相互組合組成子體系n；子體系1和子體系2組合組成子體系一，子體系2、子體系3和子體系n相互組合組成子體系二；子體系一、子體系二等很多個更高一級的子體系相互組合組成智慧城市體系。事實上，智慧城市的子體系的組合和分級是無窮化的，從物聯網單元體系到整個智慧城市體系，中間有無窮個子體系，使得物聯網單元體系的功能更加多元化，高級化。換句話說，智慧城市是沒有邊界的，智慧城市的智慧化程度越高，其分級就越多，組合就越復雜。在智慧城市功能體系中，不管是子體系之間，還是子體系中的物聯網單元之間，都不是孤立存在的，而是相互交叉、相互作用的，例如圖4中物聯網單元體系2和物聯網單元體系3之間相互交叉；子體系1、……、子體系m，子體系c、……、子體系n，子體系一、……、子體系S之間都存在相互交叉的關系。

智慧城市的功能體系是由其信息體系和物理體系共同組成不同的智慧城市子體系，各個子體系相互交叉、相互組合、共同作用形成的。每個子體系都可實現智慧城市的某個功能，每個大的子體系中包含小的子體系，小的子體系中包含更小的子體系，最小的子體系是物聯網體系單元。

從應用的角度來說，智慧城市功能體系包括許多不同領域、不同行業為用戶服務的子體系。例如，智慧公用事業服務子體系可分為社會保障子體系、智慧醫療子體系、智慧教育子體系、勞動就業子體系、智慧能源子體系、智慧交通子體系、智慧環保子體系、智慧養老子體系等。智慧能源子體系又分為公用能源智慧服務子體系和家用能源智慧服務子體系。公用能源智慧服務子體系分為公用燃氣智慧服務子體系、公共用電智慧服務子體系、公共水務智慧服務子體系、公共供熱智慧服務子體系。家用能源智慧服務子體系分為家用燃氣智慧服務子體系、家庭用電智慧服務子體系、家庭用水智慧服務子體系和家庭供熱智慧服務子體系。

智慧城市中每個子體系都由多個物聯網體系單元組成，這與智慧城市的信息體系結構和物理體系結構相吻合，可以說，智慧城市子體系是智慧城市的分支，每個子體系就是一個小規模的智慧城市，擁有智慧城市的完整結構。智慧城市子體系的結構同樣包含五大功能平臺，分為信息結構和物理結構，具體如圖5所示。

可以看出，在智慧城市子體系中五個信息域與五大功能平臺一一對應，但是與物理結構的五大部分并非一一對應關系，在服務平臺和管理平臺、管理平臺與通信平臺、通信平臺和對象平臺之間是相互錯位的關系。物理結構中的運營商管理設施中包括運營商服務服務器、運營商管理服務器和運營商通信服務器，都屬于運營商管理設施的物理層，而在信息結構中，運營商服務服務器屬于服務平臺的范疇，運營商通信服務器屬于通信平臺的范疇。同樣的，在物理結構中的傳感器部分包括傳感器和通信模塊，傳感器和通信模塊一起安裝在智能傳感器終端，智能傳感器終端通過通信模塊將感知信息上傳，并接受下發的控制信息，而在信息結構中，通信模塊屬于通信平臺的范疇。

5 智慧城市的功能平臺

5.1 對象平臺

智慧城市對象平臺的功能是實現感知和控制，智慧城市對象平臺包含很多個分對象平臺，不同的分對象平臺根據其所屬的智慧城市子體系類型的不同，實現不同類型的感知和控制功能。對象平臺的物理實體是智能傳感器，包含多個不同類型的智能傳感器。由智能傳感器感知到感知信息，并執行控制，智能傳感器可以自動實現自我控制，也可以根據接收的控制信息實現控制。

對象平臺在信息結構中對應對象域，是感知信息的起點和控制信息的終點，感知信息始于對象，經通信平臺、管理平臺和服務平臺傳輸至用戶，用戶將感知信息轉換為控制信息后，再經服務平臺、管理平臺、通信平臺傳輸至對象，對對象實行控制，從而形成閉環的信息結構。一切具有感知和控制功能的事物都可以作為對象，對象可以是人，可以是物，也可以是人和物的組合。

5.2 通信平臺

智慧城市通信平臺的功能是實現對象平臺和管理平臺之間的相互通信，是整個智慧城市體系信息流轉的橋梁。智慧城市的通信平臺包括很多個分通信平臺，通過通信分平臺實現不同的智慧城市子體系的信息流轉。

智慧城市通信平臺在信息結構中對應通信域，其物理結構包括四部分的內容，分別為傳感器的通信模塊、物聯網智能網關、公共網絡和運營商的通信服務器。公共網絡主要是指移動公用網絡、Internet等。物聯網智能網關不同于現在普通的網關，而是具有智能管理功能的物聯網智能網關。傳感器上的通信模塊將感知信息發送至物聯網智能網關，物聯網智能網關通過公用網絡將感知信息傳輸至運營商管理平臺中的運營商通信服務器。

5.3 管理平臺

智慧城市管理平臺對智慧城市體系中的信息進行處理、共享、存儲、分類、標識解析等，實現管理功能，為服務系統提供支撐服務，是整個智慧城市體系的綜合管理平臺。智慧城市的管理平臺包括很多個分管理平臺，不同的分管理平臺根據其所屬的智慧城市子體系類型的不同，實現不同類型的管理功能。如智慧能源子體系管理平臺實現的是對能源計量管理、安全管理等的綜合管理功能，智慧醫療子體系管理平臺實現的是對醫療資源的有效分配、患者信息的有序管理等綜合管理功能。

智慧城市管理平臺在信息結構中對應管理域，包括感知信息管理系統和控制信息管理系統，在物理結構中對應運營商管理服務器及與服務器相連的各種設施，是信息結構中的感知信息管理系統和控制信息管理系統的載體。運營商管理服務器可以是提供同一種服務的很多個運營商的服務器，很多個提供不同服務的運營商的服務器，也可以是提供某一種具體服務的某一個具體的運營商的服務器。

5.4 服務平臺

智慧城市服務平臺是向用戶提供服務，實現服務功能的平臺，其服務內容包括公共服務和運營商服務。公共服務是政府主導的，為智慧城市體系提供公共信息資源及數據處理服務，如信息資源、市場資源、法規監管、公共數據等，運營商服務是由運營商提供的信息融合、信息存儲等服務。智慧城市服務平臺包括很多個分服務平臺，如智慧能源服務平臺、智慧交通服務平臺、智慧醫療服務平臺等，這些分平臺分別屬于不同的智慧城市子體系。

服務平臺在信息結構中對應服務域，包括感知信息服務系統、控制信息服務系統、公共感知信息服務系統、公共控制信息服務系統，在物理結構中對應兩部分內容，一是公共服務網絡，二是運營商管理設施中的運營商服務服務器。運營商服務服務器通過公共服務網絡接入用戶端，無論是運營商服務服務器向用戶傳遞感知信息，還是用戶向運營商服務服務器下發控制信息，都需要經過公共服務網絡，這有利于整個智慧城市體系的信息安全保障。運營商服務服務器可以是提供同一種服務的很多個運營商服務服務器，很多個提供不同服務的運營商服務服務器，也可以是提供某一種具體服務的某一個具體的運營商服務服務器。運營商服務服務器是信息結構中的感知信息服務系統和控制信息服務系統的載體，公共服務網絡是信息結構中的公共感知信息服務系統和公共控制信息服務系統的載體，公共服務主要包括信息資源交換，市場資源交換，法規監管，運行維護，公共數據的融合，公共數據的存儲，公共數據的處理，公共數據的接入，標識管理服務，地理信息服務，服務管理，用戶服務管理等。

5.5 用戶平臺

智慧城市用戶平臺的功能是實現用戶享受智慧城市體系服務的平臺，用戶平臺在信息結構中對應用戶域，在物理結構中對應用戶端。用戶利用各種用戶端，通過人機交互，實現自身需求的輸出并享受整個智慧城市體系的服務。智慧城市的用戶平臺包括很多個分用戶平臺，各個智慧城市子體系的用戶平臺都集中在智慧城市的用戶平臺上，如智慧能源子體系的用戶平臺、智慧交通子體系的用戶平臺、智慧醫療子體系的用戶平臺等。

用戶平臺的用戶，既可以是單獨的個體用戶，也可以是用戶群體，既可以是人，也可以是物，既可以是企業用戶，也可以是政府用戶，只要是智慧城市體系服務的對象，就是用戶。在信息結構中，用戶泛指所有接受智慧城市體系服務的主體，是一種抽象的概念；在物理結構中，用戶是指具體的用戶，可以是享受同一種服務的很多個用戶，很多個享受不同服務的用戶，享受很多種不同服務的某一個用戶，也可以是享受某一種服務的某一個具體的用戶。

智慧城市體系是信息按照一定的規律運行，通過物理載體體現出功能，由功能平臺相互協作，最終實現為用戶服務的體系。智慧城市體系結構中的用戶、對象、通信、管理、服務都是概念范疇，在具體的智慧城市的各種功能體系中，用戶、對象、通信、管理、服務是每個子體系的節點，在實際應用中，智慧城市子體系節點可以互相轉化，同一實體在不同的智慧城市子體系中所歸屬的節點范疇可能不同，因此，智慧城市的各種子體系是相互包含、相互穿插、相互作用的，其物理體系是錯綜復雜的，但是其信息都是按一定的經絡運行，都有固定的運行軌跡，信息體系是統一的多層五域結構。

6 結 語

本文對智慧城市的體系結構進行分析和研究，提出了智慧城市是由許多物聯網組成的創新理論，給出了智慧城市的信息體系結構，物理體系結構以及智慧城市的功能體系結構，詳細分析了智慧城市功能體系結構中信息體系和物理體系的關系。相信通過本文的分析和研究，必將為我國甚至整個世界的智慧城市建設開辟一條新思路，并為智慧城市的建設提供方向性指導，為智慧城市的建設內容提供基本依據。

參考文獻

體系結構范文3

【關鍵詞】安全信息工程；體系結構；教學內容；教學改革；安全監控

0引言

安全信息工程是安全技術及工程專業一門重要的專業課，是計算機技術、電子信息技術、網絡與通信技術等在安全領域的具體應用。其目的是通過安全信息系統的構建，能更好的監測、監控、管理、預測安全生產中的事務，保障生產的安全和工作人員的生命健康，提高生產效率，取得良好的經濟效益和社會效益，促進社會的和諧發展和進步。國家高度重視安全信息工程的發展。早在安全生產“十一五”規劃和安全科技“十一五”規劃中，就把安全生產信息系統建設列為重點工程。

1信息系統工程的安全設計保障

通過安全設計保障功能和系統設計的前后關聯，一個被選擇的系統體系結構可被公式化，并轉換為穩定的系統設計。對信息系統而言，這種轉換一般包括軟件開發和軟件設計，還包括信息數據庫或知識庫的設計。安全體系結構只是從安全的角度對整個信息系統體系結構的

一個簡單視圖。它提供了對那些能滿足信息系統需求的安全服務、安全保障機制和安全特性的深刻理解。信息系統體系結構的安全視圖把集中在系統安全服務和安全機制上，分配與安全有關的功能到信息系統配置項、接口和較低級的組件，確認與安全相關的組件、服務和機制之間的相互依賴性.解決它們之間的沖突。安全視圖僅是許多信息系統體系結構視圖中的一種。

2安全信息工程的主要內容

2.1安全策略

注重理論與實際的結合。策略的制定是為了提供一套行業服務準則，根據該行業的安全需求來確定。一般的步驟是首先對生產現場進行數據采集，然后進行硬件設施的建設，接著數據集成，接著實現軟件分析與預算算法，最后總結前面的不足，實行軟件的管理與編制，使得管理信息、信息和保護信息有理可循。

2.2安全內置

的指引同樣不能懈怠。管理部門需要加強對信息安全工作的領導，加強信息一體化建設，在資金投入方面要用在刀刃上，避免虛假的繁榮和實際的浪費現象。安全信息工程配有一套硬件設置。傳感器是安全信息工程的檢測和監控的基礎，其檢測的信號經過變送器的作用轉換為標準的信號。傳感器奠定了基礎，網絡的構架將信息工程的方方面面連接起來，變成一個有條理清晰化的系統。安全信息工程的軟件設置包括下位機的軟件編程，上位機的編程，數據庫的建立和保護。硬件設施的提高和軟件的交互作用使信息安全的到信賴的保障。

3信息系統保障的實施步驟

第一，弄清信息系統的全部情況。如：系統的功能、可能具有的工作模式及其變化規律、所處的環境及其變化、故障判斷和相應的可靠性等。

第二，正確劃分信息系統的功能級。一般大致分為五個功能級，前一級的故障影響是后一級的故障模式。功能級的劃分是相對的。

第三，按要求建立分析系統的故障模式清單，不可遺漏。

第四，分析造成各種故障模式的原因。

第五，分析各種故障模式可能導致的局部影響和最終影響。

第六，研究故障模式及其故障影響的檢測方法。

第七，針對各種故障模式、原因和影響提出可能的預防措施或改正措施。

第八，確定各種故障影響嚴重程度等級。

第九，確定各種故障模式的出現概率。

參考文獻：

[1]張獻英，馮志波，王俊.管理信息系統[M].北京：經濟科學出版社，2010，7.

[2]王要武：管理信息系統[M].北京：電子工業出版社，2005，7.

[3]黃梯云：管理信息系統[M].北京：高等教育出版社，2000，9.

體系結構范文4

［關鍵詞］ 裝備保障；任務規劃；系統；體系結構

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2012 . 16. 035

［中圖分類號］ E917 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1673 - 0194（2012）16- 0055- 03

任務規劃是一門伴隨現代信息技術而發展起來的高新技術，已被廣泛應用機、水面艦艇、地面車輛的導航系統中。目前國內關于任務規劃的研究主要集中在作戰指揮方面，而裝備保障指揮方面的研究則十分欠缺。為提高和確保裝備保障力量的保障效能和生存能力，故對裝備保障任務規劃系統體系結構進行研究，以適應未來戰爭的信息化、智能化和無人化發展趨勢。

裝備保障任務規劃系統，指在從保障任務目標確定到保障任務完成的整個過程中，安排裝備保障力量執行何種保障任務以及如何實施保障，使裝備保障力量生存概率和整體保障效能達到最佳。整個規劃系統由威脅建模、威脅評估、任務分配、路徑規劃、戰術決策以及指控中心等子系統組成，并在指控中心系統的指揮控制下，實現對裝備保障任務的規劃與實時重新規劃。規劃系統最后所給出的具體規劃結果包括裝備保障力量分配、保障任務分配和保障路徑。

1 系統需求分析

裝備保障是為滿足部隊遂行各項任務的需要，對裝備保障采取的一系列保證性措施以及進行的相應活動的統稱。裝備保障力量是實施裝備保障的主體，裝備保障的對象是裝備保障任務，裝備保障的過程即裝備保障力量完成裝備保障任務的過程。裝備保障力量與裝備保障任務，在正常情況下，二者是一一對應關系，即有多少的保障任務就有多少對應的裝備保障力量。但實際上，通常情況下實際的裝備保障力量是少于裝備保障任務所需的裝備保障力量的，戰時這種差距更大。信息化戰爭條件下，戰場環境復雜、作戰樣式多變，首先直接導致了裝備保障任務的多樣、多變及不確定性，難以準確預測裝備保障任務類型、數量、發生地點等；其次也導致裝備保障力量的戰損、補充的動態變化。二者關系如圖1所示。二者的這種不確定性與動態性，最終導致裝備保障復雜性、不確定性甚至是低下的裝備保障效率。這就需要對裝備保障任務與裝備保障力量進行規劃，減少二者之間對應的不確定性，增強裝備保障效益。

由于戰時裝備保障任務主要是由敵方攻擊導致裝備的戰損而產生裝備保障任務，這導致裝備保障任務的不確定性遠遠高于裝備保障力量，因此上述規劃應以裝備保障力量為基礎。未來裝備保障力量模塊化編組是裝備保障力量發展的趨勢，加之戰時裝備保障力量是按照群—隊—組的形式區分編組裝備保障力量的， 因此，該規劃系統中將裝備保障力量劃分為裝備保障力量單元，并以裝備保障力量單元為基本研究對象。

2 系統基本功能

對裝備保障而言，裝備保障任務規劃系統的基本功能是根據裝備保障能力和裝備保障任務地域地理環境、威脅環境等因素，為裝備保障任務目標規劃出滿足要求的保障力量與保障路徑，并可以根據需要進行局部重新規劃。為確保裝備保障過程中裝備保障力量的有效利用和任務的完成，一般需要多種裝備保障力量單元進行協同，因此對于裝備保障任務規劃系統而言，協同功能尤為重要。其主要功能包括：

2．1 系統內的多裝備保障力量單元保障任務規劃與分配

將保障任務按重要性、緊迫性進行區分，按照保障任裝備保 障力量單元在保障地域的分布，調配相應的裝備保障力量單元。例如：有M個裝備保障力量單元要對N個保障任務目標進行保障，如何對這些裝備保障任務進行分配要根據保障效能以及目標的重要程度進行合理分配。首先任務規劃系統按照重要性與緊迫性選取任務目標進行保障，并確定任務目標的保障順序及任務路徑。

2．2 裝備保障力量單元間共享資源的協調

為完成所分配的任務，合理地將系統中的共享資源（如通用工具子系統、技術人員、通信、控制系統以及各種信息等）分配給各個裝備保障力量單元。這要求裝備保障力量單元具有較強的數據通信能力以及數據融合的能力，以便裝備保障力量單元之間要進行最低限度的通信，既能實現相互協同，又能保證隱蔽性，不容易被敵方偵察和干擾。

2．3 多裝備保障力量單元之間的協同任務路徑規劃

在裝備保障過程中，當某個裝備保障力量單元被指派去完成某個確定的裝備保障任務，二者之間的能力與需求關系是確定的，那么裝備保障力量單元如何到達裝備保障任務地點即選擇機動路徑就十分重要。規劃系統根據保障任務地域環境，綜合評估戰場威脅、通行條件、任務時間、通信條件等，規劃裝備保障任務路徑。同時，在任務路徑規劃過程中，需要做好裝備保障力量單元之間的協同，避免多個裝備保障力量單元進行同一個保障任務等造成的保障力量局部過剩、重要保障任務目標裝備保障力量稀缺的現象。

2.4 多裝備保障力量單元之間的協同控制

主要指多裝備保障力量單元在機動途中的協調控制，避免裝備保障局部過度集中造成目標過大，及共同完成某項任務時力量單元之間的協調操縱及其控制。

3 多保障力量單元協同任務規劃系統的體系結構

在復雜多變的戰場環境中，裝備保障任務規劃系統的體系結構在很大程度上決定著系統作戰的效率和靈活性，體系結構的選擇應能使系統滿足良好的伸縮性、高魯棒性、高可靠性、快速反應能力、動態重構能力以及容錯能力等要求。

體系結構范文5

關鍵詞:IPv6;IP安全標準;AH協議;ESP協議

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)08-1856-02

1 IPv4存在的安全問題概述

當今大家所熟知的Internet是建立在TCP/IP協議基礎之上的全球互連網,其最大的特點是開放性,而這一特點也是基于TCP/IP協議的Internet能夠迅速發展的主要原因之一,遵循開放性原則的Internet,其終極目標是要在全世界范圍內建立起一個技術共享和資源共享的虛擬網絡社會。但是隨著互聯網的普及,政治、軍事和經濟信息在網絡上傳輸,越來越多的電子商務在因特網上得到發展,從而對Internet的安全問題也提出了更高的要求,由于TCP/IP協議發展的初衷是遵循開放性的原則,以網絡用戶互信為基礎,在網絡安全方面并沒有作過多的考慮,使得現行TCP/IP網絡協議體系結構本身就存在許多安全隱患。

1) IP欺騙(IPSpoofing)。一個IP數據包是否來自其真正的源地址,IP協議本身并不提供任何技術保證。從IP協議的幀結構分析可知,任意一臺主機可以發出含有任意源地址的IP數據包,使得基于IP地址標識的數據包從理論上來說是不可信的,從而可以使得一些基于IP地址實現的訪問控制技術失效。目前網絡上的很多攻擊手段,如SYNFlooding,DoS/DDoS和SMURF等均是利用了IP協議這個缺陷。

2) 源路由攻擊。源路由是IP幀結構的一個選項,它的設計功能為使IP數據包沿指定的路徑從源地址到達目的地址。但是也被網絡攻擊者利用,它一方面可以被用來假冒源IP地址的數據包到達目的地址,另一方面也使得入侵者能夠繞開某些網絡的安全措施,從對方沒有預料到的路徑到達目的地址。

3) 網絡偵聽。目前網絡上傳輸的信息大部分為明文信息,甚至一些操作系統的登錄密碼,如大多數Unix系統目前仍缺省采用明文密碼方式,這些敏感信息很容易通過網絡偵聽工具獲得,而網絡上的竊聽工具又非常豐富,如Sniffer、Tcpdump和Snoop等,使得網絡用戶很容易獲取其他網絡用戶的密碼。為了改善現有TCP/IP協議在安全等方面的不足,Internet工程專門小組(InternetEngineeringTaskForce,簡稱為IETF)之中的一個工作組,即下一代網絡協議(IPng)工作組于1994年9月提出了一個正式的草案“TheRecommendationfortheIPNextGenerationProtocol”,1995年底確定了IPng協議規范,稱為IPv6。IPv6在IP層實現了較為嚴格的安全標準,也提供了多項安全服務。這些標準由RFC1825(Internet協議安全體系結構)RFC1826(IP鑒別頭)RFC1827(IP封裝安全載荷)及用于鑒別和封裝載荷的若干算法標準構成一個體系。

2 IPSec協議

IETF在IPv6中提出了全新的網絡安全體系結構,即IPSec標準。盡管IPSec是為IPv6設計的,但也可應用于IPv4中。IPSec描述了新體系結構提供的安全服務以及這些服務的實現機制。IPSec提供的安全服務包括:數據私有性、基于無連接的數據完整性、數據包來源認證、訪問控制、抗數據重發攻擊(ProtectionofReplay)以及一定程度上的數據流量私有性(TrafficFlowConfidentiality)等。這些安全服務是通過ESP(EncapsulatingSecurityPayload)和AH(AuthenticationHeader)這兩個安全協議來實現的。同時,除安全協議外,還有一系列與IPSec相關的技術標準,如加密算法及實現數據完整性的Hash算法的規范、密鑰的交換標準IKE(InternetKeyExchange)、安全關聯(SA)等。

2.1 安全關聯與安全關聯數據庫

安全關聯(SecurityAssociation,簡稱為SA)是PSec的基礎,ESP和AH協議都要通過才能夠實現安全服務。安全關聯是用來描述和實現連接安全的,可用三元組來標識:,其中安全協議只能是ESP或AH中的一種,包括的安全參數有加密算法鑒別算法、各算法的密鑰、初始向量和密鑰的生存期等。

安全關聯數據庫(SecurityAssociationDatabase,簡稱SAD)用來存放安全關聯,每一安全關聯都在安全關聯數據庫中有唯一的記錄,安全協議通過安全參數索引(SecurityParametersIndex,簡稱為SPI)查找對應的SA,然后依照SA中的安全參數完成通信雙方的安全通信。除了這3個域外,安全關聯數據庫中的記錄主要還包括以下與安全處理相關的內容:包序列號、AH采用的算法及密鑰、ESP采用的算法及密鑰、安全關聯的生命周期等,其中,包序列號用來防止數據包的重發攻擊。

2.2 安全策略數據庫

安全策略數據庫(SecurityPolicyDatabase,簡稱SPD)用來存放和管理用戶的安全策略,對所有進出IP包的處理都需要查詢安全策略數據庫,以確定下一步的具體處理方法。安全策略庫由安全策略的有序列表組成,類似于包過濾防火墻的過濾規則。每條策略由IP包的一些屬性如源IP地址、目的IP地址、源端口號、目的端口號,以及一些命名字符串(如用戶名、域名)和安全關聯等組成,通常這些屬性也用來在安全策略數據庫中定位對相應IP包進行處理的安全策略。

2.3 IPSec的工作模式

IPSec的工作方式分為兩種:傳輸模式和隧道模式。傳輸模式用于兩個主機間的連接,使用原明文IP頭,在IP層對上層TCP或UDP的協議數據單元進行封裝,并根據具體配置提供安全保護。隧道模式用于兩個網關之間的連接。主要用于保護整個IP數據包,包括全部TCP/IP或UDP/IP頭和數據,用自己的地址作為源地址加入到新的IP頭。當它用在用戶終端設置時,可提供更多的便利來隱藏內部服務器主機和客戶機的地址。

2.4 IPSec工作原理

IPSec無論工作在那種工作模式下,當IP數據包進入或離開支持IPSec的網絡端口時,IPSec模塊將根據安全策略數據庫(SPD)決定對該IP包進行何種形式的處理,如圖1所示。對IP數據包的處理方式分為3種:拋棄、旁路和根據安全關聯(SA)進行IPSec處理。當某網絡端口接收到IP數據包后,根據該IP包的相關屬性以及制訂的一些安全設置,在安全關聯數據庫中尋找相應的安全關聯,對該IP數據包進行解密等處理,然后在安全策略庫中尋找相應的安全策

略,如果不存在與該IP數據包相對應的安全策略,則將拋棄該IP數據包并在日志文件中加以記錄;如果找到了相應的安全策略并且策略規定要拋棄該包,則拋棄該IP數據包并在日志文件中加以記錄;如果策略規定要旁路該IP包,則不對該IP包作另外的處理,讓它通過;如果策略規定要對該IP包進行IPSec處理,則該策略里應包含對該IP數據包進行處理的一個或多個安全關聯指針,通過安全關聯指針可以在安全關聯數據庫中找到相應的安全關聯,如果該安全關聯與剛才找到的安全關聯一致,則對該IP數據包進行IPSec安全處理;若兩者不一致的話,則要將IP包拋棄。

另外需要說明,在IPv6中,對進入的IP數據包出去的IP數據包的處理是有所區別的,比如對安關聯的定位、尋找的方法是不完全相同,這里就不深入說明。

2.5 IP認證協議-AH

AH協議是在所有數據包頭加入一個密碼。AH通過一個只有擁有密鑰的用戶才能采用“數字簽名”方式來對用戶進行認證。這個簽名是數據包通過特別的算法得出的獨特結果:AH還能維持數據的完整性,因為在傳輸過程中無論多小的變化被加載,數據包頭的數字簽名都能把它檢測出來。由于AH不能加密數據包所加載的內容,因而它不保證任何的機密性,簡單來說,AH只能保證能檢測出傳輸內容在傳輸過程中被惡意修改和傳輸出錯所造成的傳輸內容的變化,但是無法保證所傳輸的IP數據包在傳輸途中被復制或偷窺,也就是說,無法保證內容的保密性。

目前,使用最普遍的AH加密算法為MD5和SHA-1,MD5可使用最高到128位的密鑰,而SHA-1更是可使用最高為160位密鑰。

AH作為IPv6中的一個擴展頭,其格式如圖2所示。頭標記用來標記下一個擴展頭的類型;長度域表示認證數據的長度;保留域在計算認證數據時,必須設為0;安全參數索引用來標識安全關聯;序列號域用來防止IP數據包的重發攻擊,收發雙方同時保留一個序列號計數器,每收發一個IP數據包,序列號將遞增1,在遞增到232后復位,接收方可以根據接收到的IP數據包序列號來判斷該IP數據包是否為重發包,若是則將其拋棄;認證數據域的長度可變,并由長度域來指明,認證數據是通過將傳輸過程中變化的域和認證數據域置0后,對其余所有數據進行完整性計算后得到的。

2.6 IP加密安全協議-ESP

ESP作為IPv6中的一種擴展頭,提供IP包的數據加密功能,同時也提供了IP數據包來源認證、基于無連接的數據包完整性、防止重發攻擊以及數據流量的私有性等功能。其中,ESP提供的數據包完整性與AH提供的數據包完整性有所區別,提供對整個IP數據包,包括包頭和所傳數據的完整性認證,而ESP提供的完整性則只關心IP數據包的所傳數據部分。ESP還提供數據流量私有,但只是在隧道模式下才能實現該功能。防止黑客通過網絡偵聽手段獲取IP數據包,并分析相關內容。因為IPSec工作在隧道模式時,黑客只能偵聽到發生在隧道兩端的IPv6網關之間的流量,而內部的整個IP包都已被加密,黑客無法知道該IP包是屬于那個連接的,也就無法獲取兩臺指定主機之間的IP數據包。圖3為采用ESP加密前后的IPv6包結構。在IPv6中,而有的擴展頭位于ESP前面,而有的擴展頭則位于ESP后面,圖3只列出了位于ESP前面時的情況。

圖4是ESP包的格式。其中,安全參數索引用來標識安全關聯,說明ESP采用的安全參數,如密鑰、加密算法等,接收方在收到ESP包后,將根據安全參數索引、目的地址及安全協議來定位處理該IP包的安全關聯,取得安全參數,然后將ESP包解密;序列號用來防止包的重發攻擊。在ESP中,目前要求至少支持DES-CBC加密算法。

2.7 密鑰交換協議(IKE)

在IPSec中進行密鑰交換有兩種方法:一種是使用IKE協議進行自動地密鑰交換,一種是手工模式。手工模式只適用于小規模的或者用硬件實現的IPSec,大多數情況下都需要使用IKE協議通過公用網絡進行密鑰交換。

密鑰交換協議IKE是在ISAKMP協議基礎之上,同時又綜合了Okaley和SKEME協議,IKE采用了前者的ISAKMP語言,同時又采用了后兩者的密鑰交換方法,通過協商安全策略,形成了各自的驗證加密參數。IPSec通過SPI查詢SA。SPI建立起IKE和IPSec之間的聯系。但是SPI位長為32位,發送端和接收端產生同樣的SPI值的可能性很大,可能導致各種拼接攻擊。

IKE提供強的主機級身份認證,但同時只支持有限的用戶級身份認證,并且不支持非對稱的用戶認證。需要通過PKI,或利用其它鑒別協議來完成用戶認證。

3 結束語

IPv6利用新的網絡安全體系結構IPSec,通過AH2和ESP兩個安全協議分別為IP協議提供了基于無連接的數據完整性和數據私有性,加強了IP協議的安全性,克服了原有IPv4協議在安全方面的不足。

參考文獻:

[1] NaganandDoraswamy,DanHarkins.IPSEC新一代因特網安全標準[M].北京:機械工業出版社,2000.

體系結構范文6

語義網是對未來網絡的一個設想，現在與WEB 3.0這一概念結合在一起，是3.0網絡時代的特征之一。簡單地說，語義網是一種智能網絡，它不但能夠理解詞語和概念，而且還能夠理解它們之間的邏輯關系，可以使交流變得更有效率和價值。語義網和人工智能中的語義網絡是兩個不同的概念，所以它采用的方法與自然語言處理不同。它對現有的WEB進行了語義擴展，從而使其上面的信息能夠被計算機理解和處理，從功能上看它將是一個能夠“理解”人類信息的智能網絡。

在其體系結構中，第一層是Unicode（統一編碼）和URI，它是整個語義網的基礎。Unicode是處理資源的編碼，URI負責標識資源；第二層是XML+名空間+XML模式，用于表示數據的內容和結構；第三層是RDF和RDF模式，用于描述資源及其類型；第四層是本體詞匯，用于描述各種資源之間的聯系；第五層是邏輯，在前面四層的基礎上進行邏輯推理操作；第六層是驗證，根據邏輯陳述進行驗證以得出結論；第七層是信任，在用戶間建立信任關系。其中，第二、三、四層是一個語義網的關鍵層，用于表示WEB信息的語義，也是現在語義網研究的熱點所在。可擴展標記語言XML讓每個人都能創建自己的信息標簽，來對網頁或頁面的部分文字進行注釋。資源描述框架RDF的基本結構是對象、屬性和值所組成的三元組，也就相當于一個句子中的主語，動詞和賓語。這些三元組可以用XML語法來表示。用這種結構描述并由機器處理大量數據，是非常自然的方法。RDF模式是一個描述RDF資源的屬性（Property）和類（Class）的詞匯表，提供了關于這些屬性和類的層次結構的語義。

語義到底是指什么？我們可以將語義簡單地看作是數據（符號）所代表的概念的含義，以及這些含義之間的關系，是對數據的抽象或者更高層次的邏輯表示。以關系數據庫為例，數據庫中的數據可以簡單地存儲在一張張表中，例如我們將學生基本信息存入到一張“學生”表中。這時，對于表中的每一列數據所構成的集合，其所隱含的意思就是該列數據所要表達的對應的概念，這個概念往往體現為設計人員對該列數據對應的屬性所給定的名稱，例如“姓名”“性別”等。這些屬性之間的關系就相當于數據對應的概念之間所存在的關系，它們都是學生這個實體的屬性。數據庫表中的屬性和關系都可以看作數據的語義信息。

在了解了什么是語義之后，讓我們來進一步討論語法和語義在數據描述和交換中的作用。對于人類來說，我們可以通過相同的語言進行交互，交互雙方以他們共同遵守的語言組織規律（相當于語法）對所要表達的信息含義（相當于語義）進行組織才能使對方理解。人與人之間信息的傳遞并不需要非常嚴格的語法，即便是對方在語言表達上存在著一定的錯誤，我們仍然可以理解對方想要表達的意思。但對于計算機之間的信息交換來說，語法與語義缺一不可。數據正確的語法表達是保證計算機之間能夠進行信息交換和處理的前提，而數據語義的描述則是數據可被計算機正確理解和推理的基礎。

信息的語法描述是有差異的，我們往往通過必要的數據格式轉化讓目標應用能夠處理，理想的情況應該是所有的信息都采用同樣的語法來描述。XML的出現使得不同類型的數據表示成同一格式成為可能。XML已經成為WEB上數據表示和交換的事實標準，是應用之間或者機器之間共享數據的一種有效方式。但是XML除了給我們提供了一個可以被應用自動化讀取的格式外，并不能進一步促進數據交換的自動化，我們還需要通過專用的程序來對XML數據進行解釋，以獲取目標應用能夠處理的數據。

XML存在的問題是XML不具備語義描述能力，因此萬維網聯盟推薦以RDF標準來解決XML的語義局限。RDF提出了一個簡單的模型用來表示任意類型的數據。這個數據類型由節點和節點之間帶有標記的連接弧所組成，節點用來表示WEB上的資源，弧用來表示這些資源的屬性。因此，這個數據模型可以方便地描述對象以及它們之間關系。

RDF和XML是互為補充的。首先，RDF希望以一種標準化、互操作的方式來規范XML的語義。通過引用RDF，XML的解析過程與解釋過程可以相結合。也就是說，RDF可以幫助解析器在閱讀XML的同時，獲得XML所要表達的主題和對象，并根據它們的關系進行推理，從而做出基于語義的判斷。XML的使用可以提高WEB數據基于關鍵詞檢索的精度，而RDF與XML的結合則可以將WEB數據的關鍵詞檢索推進到對象檢索。其次，由于RDF是以一種建模的方式來描述數據語義的，這使得RDF可以不受具體語法表示的限制。

由于RDF的數據語義描述仍然可能存在語義沖突，所以我們在描述數據語義的時候可以通過引用本體的相關技術，對語義描述結果作進一步的約束，以消除語義沖突。RDF（Schema）在提供了簡單的機器可理解語義模型的同時，為領域化的Ontology語言提供了建模基礎，并使得基于RDF的應用可以方便地與這些Ontology語言所生成的Ontology進行合并。因此，RDF的這一特性使得基于RDF的語義描述結果具備了可以和更多的領域知識進行交互的能力。

（作者單位：山東廣播電視臺）

參考文獻：

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