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  第2题      
  知识点:   磁盘   电子政务   加密   局域网   链路   评审   视频   视频会议   数据加密   业务需求   政府

 
【说明】
图2-1为某政府部门新建大楼,网络设计拓扑图,根据业务需求,共有三条链路接入,分别连接电子政务外网、互联网、电子政务内网(涉密网),其中机要系统通过电子政务内网访问上级部门门机要系统,并由加密机进行数据加密。3条接入链路共用大楼局域网, 通过VLAN逻辑隔离。大楼内部署有政府服务系统集群,对外提供政务服务,建设有四个视频会议室,部署视频会议系统,与上级单位和下级各部门]召开业务视频会议及项目评审会议等,要求录播存储,录播系统将视频存储以NFS格式挂载为网络磁盘,存储视频文件。
 
问题:2.1   (9分)
(1)图2-1所示设计的网络结构为大二层结构,简述该网络结构各层的主要功能和作用, 并简要说明该网络结构的优缺点。
(2)图2-1所示网络设计中,如何实现互联网终端仅能访问互联网、电子政务外网终端仅能访问政务外网,机要系统仅能访问电子政务内网?
(3)机要系统和电子政务内网设计是否违规?请说明原因。
 
问题:2.2   ( 6分)
(4)视频会议1080p格式传输视频,码流为8Mbps ,请计算每个视频会议室每小时会占用多少存储空间(单位要用MB或者GB) , 并说明原因。
(5)每个视频会议室每年使用约100天(每天按8小时计算) , 视频文件至少保存2年。图2-1中设计的录播系统将视频存储挂载为网络磁盘,存储视频文件,该存储.系统规划配置4TB (实际容量按3.63TB计算)磁盘, RAID6方式冗余, 设置全局热备盘1块。请计算该存储系统至少需要配置多少块磁盘并说明原因。
 
问题:2.3   ( 6分)
(6)各视频会议室的视频终端和MCU是否需要一对一做NAT ,映射公网IP地址?请说明原因。
(7)召开视频会议使用的协议是什么?需要在防火墙开放的TCP端口是什么?
 
问题:2.4   ( 4分)
图2-1所示的虚拟化平台连接的存储系统连接方式是(8)视频存储的连接方式是(9)。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 磁盘    · 电子政务    · 加密    · 局域网    · 链路    · 评审    · 视频    · 视频会议    · 数据加密    · 业务需求    · 政府
 
       磁盘
        在磁表面存储器中,磁盘的存取速度最快,且具有较大的存储容量,是目前广泛使用的外存储器。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片的两面用来存储信息。驱动器用于驱动磁头(读/写头)沿盘面作径向运动以寻找目标磁道位置,驱动盘片以额定速率稳定旋转,通常是5400~15000r/min(Revolution Per Minute,RPM),并且控制数据的写入和读出。控制器接收主机发来的命令,将它转换成磁盘驱动器的控制命令,并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送,以控制驱动器的读/写操作。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。
        磁盘存储器也称为硬盘存储器。硬盘存储器具有存储容量大,使用寿命长,存取速度较快的特点。硬盘存储器的硬件包括硬盘控制器(适配器)、硬盘驱动器以及连接电缆。硬盘控制器(Hard Disk Controller,HDC)对硬盘进行管理,并在主机和硬盘之间传送数据。硬盘控制器以适配卡的形式插在主板上或直接集成在主板上,然后通过电缆与硬盘驱动器相连。硬盘驱动器(Hard Disk Drive,HDD)中有盘片、磁头、主轴电机(盘片旋转驱动机构)、磁头定位机构、读/写电路和控制逻辑等。
        为了提高单台驱动器的存储容量,在硬盘驱动器内使用了多个盘片,它们被叠装在主轴上,构成一个盘组;每个盘片的两面都可用作记录面,所以一个硬盘的存储容量又称为盘组容量。
        硬盘的接口方式可以说是硬盘另一个非常重要的技术指标,这点从SCSI硬盘和IDE硬盘的巨大差价就能体现出来,接口方式直接决定硬盘的性能。现在最常见的接口有IDE(ATA)和SCSI两种,此外还有一些移动硬盘采用了PCMCIA或USB接口。
        .IDE(Integrated Drive Electronics):IDE接口最初由CDC、康柏和西部数据公司联合开发,由美国国家标准协会(ATA)制定标准,所以又称ATA接口。普通用户家里的硬盘几乎全是IDE接口的。IDE接口的硬盘可细分为ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE)、ATA-3(Fast ATA-2)、ATA-4(包括UItraATA、Ultra ATA/33、Ultra ATA/66)与Serial ATA(包括Ultra ATA/100及其他后续的接口类型)。基本IDE接口数据传输率为4.1Mb/s,传输方式有PIO和DMA两种,支持总线为ISA和EISA。后来为提高数据传输率、增加接口上能连接的设备数量、突破528MB限制及连接光驱的需要,又陆续开发了ATA-2、ATAPI和针对PCI总线的FAST-ATA、FAST-ATA2等标准,数据传输率达到了16.67MB/s。
        .小型计算机系统接口(Small Computer System Interface,SCSI):SCSI并不是专为硬盘设计的,实际上它是一种总线型接口。由于独立于系统总线工作,所以它的最大优势在于其系统占用率极低,但由于其昂贵的价格,这种接口的硬盘大多用于服务器等高端应用场合。
 
       电子政务
               电子政务的概念和内容
               电子政务的概念:指政府机构在其管理和服务职能中运用现代信息技术,实现政府组织结构和工作流程的重组优化,超越时间、空间和部门分隔的制约,建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式。
               电子政务涵盖的部门除了政府外,还明确包括了党委、人大、政府、政协、法院、检察院系统各级政务部门等。
               电子政务主要包括以下几个方面的内容:
               .政府间的电子政务(G2G)。
               .政府对企业的电子政务(G2B)。
               .政府对公众的电子政务(G2C)。
               .政府对公务员的电子政务(G2E)。
               当然,政府部门的内部网络除支持政府内部业务之外,更是电子政务的网络基础。
               电子政务建设的指导思想和发展方针
               我国电子政务建设的指导思想是:以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,紧紧围绕全面建设小康社会的总目标,以电子政务科学发展为主题,以深化应用和注重成效为主线,转变电子政务发展方式,充分发挥电子政务应用成效,服务经济结构战略性调整,服务保障和改善民生,服务加强和创新社会管理,促进服务型政府、责任政府、法治政府和廉洁政府建设,走一条立足国情、讲求实效、面向未来的电子政务发展道路。
               我国电子政务建设的发展方针有:
               .必须坚持将科学发展观贯穿于电子政务发展全过程。
               .必须坚持把以人为本和构建和谐社会作为电子政务发展的出发点和落脚点。
               .必须坚持把深化应用和突出成效作为电子政务发展的根本要求。
               .必须坚持创新发展和加强管理的有机统一。
               电子政务建设的发展方向和应用重点
               电子政务建设的发展方向和应用重点包括:
               .加快推动重要政务应用发展
               推进业务应用协同发展。
               推进部门业务应用发展。
               强化政府网站应用服务。
               .加强保障和改善民生应用
               深化保障和改善民生应用。
               加强县级政府和基层政务服务应用。
               .加强创新社会管理应用
               深化社会管理应用。
               促进城镇社会管理创新。
               .强化政务信息资源开发利用
               建设高质量政务信息资源。
               加强政务信息资源管理。
               大力推动信息共享和政务信息资源社会化利用。
               .建设完善电子政务公共平台
               完善以云计算为基础的电子政务公共平台顶层设计。
               全面提升电子政务技术服务能力。
               制定电子政务云计算标准规范。
               鼓励向云计算模式迁移。
               .提高政府信息系统的信息安全保障能力
               建设完善信息安全保障体系。
               制定电子政务安全可靠的标准规范。
               进一步加强政府信息系统安全管理。
               电子政务发展目标
               《国家电子政务“十二五”规划》中指出,电子政务的发展目标为:
               .电子政务统筹协调发展不断深化。
               .应用发展取得重大进展。
               .政府公共服务和管理应用成效明显。
               .电子政务信息共享和业务协同取得重大突破。
               .电子政务技术服务能力明显加强。
               .电子政务信息安全保障能力持续提升。
 
       加密
               保密与加密
               保密就是保证敏感信息不被非授权的人知道。加密是指通过将信息进行编码而使得侵入者不能够阅读或理解的方法,目的是保护数据和信息。解密是将加密的过程反过来,即将编码信息转化为原来的形式。古时候的人就已经发明了密码技术,而现今的密码技术已经从外交和军事领域走向了公开,并结合了数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科而成为了一门交叉学科。现今的密码技术不仅具有保证信息机密性的信息加密功能,而且还具有数字签名、身份验证、秘密分存、系统安全等功能,来鉴别信息的来源以防止信息被篡改、伪造和假冒,保证信息的完整性和确定性。
               加密与解密机制
               加密的基本过程包括对原来的可读信息(称为明文或平文)进行翻译,译成的代码称为密码或密文,加密算法中使用的参数称为加密密钥。密文经解密算法作用后形成明文,解密算法也有一个密钥,这两个密钥可以相同也可以不相同。信息编码的和解码方法可以很简单也可以很复杂,需要一些加密算法和解密算法来完成。
               从破译者的角度来看,密码分析所面对的问题有三种主要的变型:①“只有密文”问题(仅有密文而无明文);②“已知明文”问题(已有了一批相匹配的明文与密文);③“选择明文”(能够加密自己所选的明文)。如果密码系统仅能经得起第一种类型的攻击,那么它还不能算是真正的安全,因为破译者完全可能从统计学的角度与一般的通信规律中猜测出一部分的明文,而得到一些相匹配的明文与密文,进而全部解密。因此,真正安全的密码机制应使破译者即使拥有了一些匹配的明文与密文也无法破译其他的密文。
               如果加密算法是可能公开的,那么真正的秘密就在于密钥了,密钥长度越长,密钥空间就越大,破译密钥所花的时间就越长,破译的可能性就越小。所以应该采用尽量长的密钥,并对密钥进行保密和实施密钥管理。
               国家明确规定严格禁止直接使用国外的密码算法和安全产品,原因主要有两点:①国外禁止出口密码算法和产品,目前所出口的密码算法都有破译手段,②国外的算法和产品中可能存在“后门”,要防止其在关键时刻危害我国安全。
               密码算法
               密码技术用来进行鉴别和保密,选择一个强壮的加密算法是至关重要的。密码算法一般分为传统密码算法(又称为对称密码算法)和公开密钥密码算法(又称为非对称密码算法)两类,对称密钥密码技术要求加密解密双方拥有相同的密钥。而非对称密钥密码技术是加密解密双方拥有不相同的密钥。
               对称密钥密码体制从加密模式上可分为序列密码和分组密码两大类(这两种体制之间还有许多中间类型)。
               序列密码是军事和外交场合中主要使用的一种密码技术。其主要原理是:通过有限状态机产生性能优良的伪随机序列,使用该序列将信息流逐比特加密从而得到密文序列。可以看出,序列密码算法的安全强度由它产生的伪随机序列的好坏而决定。分组密码的工作方式是将明文分成固定长度的组(如64比特一组),对每一组明文用同一个密钥和同一种算法来加密,输出的密文也是固定长度的。在序列密码体制中,密文不仅与最初给定的密码算法和密钥有关,同时也是被处理的数据段在明文中所处的位置的函数;而在分组密码体制中,经过加密所得到的密文仅与给定的密码算法和密钥有关,而与被处理的明数据段在整个明文中所处的位置无关。
               不同于传统的对称密钥密码体制,非对称密码算法要求密钥成对出现,一个为加密密钥(可以公开),另一个为解密密钥(用户要保护好),并且不可能从其中一个推导出另一个。公共密钥与专用密钥是有紧密关系的,用公共密钥加密的信息只能用专用密钥解密,反之亦然。另外,公钥加密也用来对专用密钥进行加密。
               公钥算法不需要联机密钥服务器,只在通信双方之间传送专用密钥,而用专用密钥来对实际传输的数据加密解密。密钥分配协议简单,所以极大简化了密钥管理,但公共密钥方案较保密密钥方案处理速度慢,因此,通常把公共密钥与专用密钥技术结合起来实现最佳性能。
               密钥及密钥管理
               密钥是密码算法中的可变参数。有时候密码算法是公开的,而密钥是保密的,而密码分析者通常通过获得密钥来破译密码体制。也就是说,密码体制的安全性建立在对密钥的依赖上。所以,保守密钥秘密是非常重要的。
               密钥管理一般包括以下8个内容。
               (1)产生密钥:密钥由随机数生成器产生,并且应该有专门的密钥管理部门或授权人员负责密钥的产生和检验。
               (2)分发密钥:密钥的分发可以采取人工、自动或者人工与自动相结合的方式。加密设备应当使用经过认证的密钥分发技术。
               (3)输入和输出密钥:密钥的输入和输出应当经由合法的密钥管理设备进行。人工分发的密钥可以用明文形式输入和输出,并将密钥分段处理;电子形式分发的密钥应以加密的形式输入和输出。输入密钥时不应显示明文密钥。
               (4)更换密钥:密钥的更换可以由人工或自动方式按照密钥输入和密钥输出的要求来实现。
               (5)存储密钥:密钥在加密设备内采用明文形式存储,但是不能被任何外部设备访问。
               (6)保存和备份密钥:密钥应当尽量分段保存,可以分成两部分并且保存在不同的地方,例如一部分存储在保密设备中,另一部分存储在IC卡上。密钥的备份也应当注意安全并且要加密保存。
               (7)密钥的寿命:密钥不可以无限期使用,密钥使用得越久风险也就越大。密钥应当定期更换。
               (8)销毁密钥:加密设备应能对设备内的所有明文密钥和其他没受到保护的重要保护参数清零。
 
       局域网
        局域网(Local Area Network, LAN),是在传输距离较短的前提下,所发展的相关技术的集合,用于将小区域内的各种计算机设备和通信设备互联在一起,组成资源共享的通信网络。在局域网中常见的传输媒介有双绞线、细/粗同轴电缆、微波、射频信号和红外线等。其主要特点如下。
        (1)距离短:0.1km~25km,可以是一个建筑物内、一个校园内或办公室内。
        (2)速度快:4Mbps~1Gbps,从早期的4Mbps、10Mbps及100Mbps发展到现在的1000Mbps(1Gbps),而且还在不断向前发展。
        (3)高可靠性:由于距离很近,传输相当可靠,有极低的误码率。
        (4)成本较低:由于覆盖的地域较小,因此传输媒介、网络设备的价格都相对较便宜,管理也比较简单。
        根据技术的不同,局域网有以太网(Ethernet)、令牌环网络(Token Ring)、Apple Talk网络和ArcNet网络等几种类型。现在,几乎所有的局域网都是基于以太网实现的。当然,随着应用需求的不断提高,也对局域网技术提出了新的挑战,出现了一批像FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)一样的技术。
 
       链路
        链路(link)指的是从发信点到收信点(即从信源到信宿)的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。
        计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分:负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点(简记为R)及连接这些结点的链路组成,负责在主机(Host,H)间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成,为网上用户提供共享资源,入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上,网卡负责在各个主机间传递数据,显然,网卡和传输介质构成了局域网的通信子网,而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式:结合型、专用型和公用型,如下图所示。
        
        网络的组织形式
        计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外,还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡(在操作系统中,这些网卡不当成一种外部设备),把多台计算机连接到一起的集线器(hub,该设备近年正逐步被相应的交换机取代),扩展带宽和连接多台计算机用的交换机(switch)以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备,而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。
        综上所述,计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网,与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机,将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。
 
       评审
        对设计部分是否完整地实现了需求中规定的功能、性能等要求,设计方法的可行性,关键的处理及内外部接口定义的正确性、有效性、各部分之间的一致性等都一一进行评审。
 
       视频
        视频是动态的画面序列,这些画面以超过每秒24帧的速度播放,便可以使观察者产生平滑、连续的视觉效果。视频类似于我们熟知的电影和电视,有声有色。电影采用了每秒24幅画面的播放速度,电视采用了每秒25幅或30幅画面的播放速度。视频图像可来自于录像带、影碟、电视、摄像机等,这些模拟视频信号可通过视频采集卡转换成数字视频信号,以便计算机进行处理和存储。
 
       视频会议
        视频会议是用视频在两个或多个地点的用户之间举行会议并实时传送声音、图像的通信方式,它同时还可以附加静止图像、文件、传真等信号的传送。参加电视会议的人可以通过视频发表意见,同时观察对方的形象、动作、表情等,并能出示实物、图纸、文件等实拍的图像或者显示在黑板、白板上的字和图,使在不同地点参加会议的人感到如同和对方进行“面对面”的交谈,在效果上可以代替现场举行的会议。
        视频会议协议标准主要是由国际电信联盟(ITU-T)制定的,其制定的主要协议有H.320协议(用于ISDN上的群视频会议上的)、H.323协议(用于局域网上的桌面视频会议)、H.324(用于电话网上的视频会议)、H.310(用于ATM和B-ISDN网络上的视频会议)和H.264(高度压缩数字视频编解码器标准),其中H.323协议成为目前应用最广泛、最通用的协议标准,而H.264则是目前最先进的网络音视频编解码技术。
        H.320协议于1990年提出并通过,是第一套国际标准协议,同时也是被人们广泛接受的关于ISDN会议电视的标准。
        H.323协议于1997年3月提出,为现有的分组网络(如IP网络)提供多媒体通信标准,是目前应用最广泛的协议。基于硬件的视频会议系统基本上都采用了这个技术标准,这保证了所有厂商生产的终端和MCU都可以互联互通。
        H.264结合了H.323协议中的H.263协议和MPEG-4协议,解决了目前基于软件视频会议MPEG-4标准无法与H.323协议的终端兼容的问题,使之成为目前最好的视频压缩协议。
 
       数据加密
        数据加密是防止未经授权的用户访问敏感信息的手段,这就是人们通常理解的安全措施,也是其他安全方法的基础。研究数据加密的科学叫作密码学(Cryptography),它又分为设计密码体制的密码编码学和破译密码的密码分析学。密码学有着悠久而光辉的历史,古代的军事家已经用密码传递军事情报了,而现代计算机的应用和计算机科学的发展又为这一古老的科学注入了新的活力。现代密码学是经典密码学的进一步发展和完善。由于加密和解密此消彼长的斗争永远不会停止,这门科学还在迅速发展之中。
        一般的保密通信模型如下图所示。
        
        保密通信模型
        从图中可以看出,发送端把明文P用加密算法E和密钥K加密,变换成密文C,即C=E(K,P);接收端利用解密算法D和密钥K对C解密得到明文P,即P=D(K,C)。
        这里加/解密函数E和D是公开的,而密钥K(加/解密函数的参数)是秘密的。在传送过程中偷听者得到的是无法理解的密文,而他又得不到密钥,这就达到了对第三者保密的目的。需要说明的是,不论偷听者获取了多少密文,但是密文中没有足够的信息,使得可以确定出对应的明文,则这种密码体制叫作是无条件安全的,或称为是理论上不可破解的。在无任何限制的条件下,几乎目前所有的密码体制都不是理论上不可破解的。能否破解给定的密码,取决于使用的计算资源。所以密码专家们研究的核心问题就是要设计出在给定计算费用的条件下,计算上(而不是理论上)安全的密码体制。
 
       业务需求
        网络系统是为一个集体提供服务的,对于该集体内的不同用户,需要收集特定的业务信息,包括以下内容。
        (1)确定结构组织。业务需求的第一步就是获取组织结构图,了解集体中的岗位设置及岗位职责。
        (2)确定关键时间点。对于大型项目,必须制订严格的项目实施计划,确定各个阶段关键的时间点。
        (3)确定网络投资规模。在整个网络的设计和实施中,费用是一个主要考虑的因素。
        (4)确定业务活动。主要通过对业务的分析,形成各类业务的网络需求,主要包括最大用户数、并发用户数、峰值带宽和正常带宽等。
        (5)预测增长率。通过对网络发展趋势的分析,明确网络的伸缩性需求。
        (6)确定网络的可靠性和可用性。网络设计人员在进行需求分析的过程中,首先应获取行业的网络可靠性和可用性标准,并根据标准与用户进行交流,确定特殊的要求。
        (7)确定Web站点和Internet连接。
        (8)确定网络的安全性。
        (9)确定远程接入方式。
 
       政府
        政府信息系统以电子政务为主要形式,是指政府机构在其管理和服务职能中运用现代网络技术打破传统行政机关的时间、空间和部门分隔的制约,使各级政府的各项监管更加严密,服务更加便捷,涉及政府机关、各团体、企业和社会公众,主要包括机关办公政务网、办公政务资源网、公众信息网和办公政务信息资源数据库几个部分。
        (1)安全级别高。政务信息数据中,有些关乎国家、政府部门、地方政策和利益,比个人或商务信息更为敏感;有些属于大规模的基础设施,比如档案、城建数据;有些具有服务特性,比如医保、社保、公积金、房屋交易等信息;加之电子政务行使政府职能的特点易导致政府信息系统受到各种攻击,包括黑客组织、犯罪集团和信息战时期的信息对抗等国家行为的攻击,因此,其安全问题尤其是数据安全应被重点关注。
        (2)业务的不间断运维需求高。政府信息系统面向社会提供外部服务,如出入境审批系统、身份证申领系统等,都必须在故障出现后以最短的时间恢复业务运行,否则导致业务受理停止,大量人员等待,大量紧急任务无法处理,影响政府办事效率和形象。
        (3)例行运维亟须加强。我国政府部分信息系统存在管理松散,制度不严明,执行乏力现象,包括内部信息外泄,个人下载或运行游戏、炒股、聊天、视频软件,甚至非法修改IP地址,卸载杀毒软件,不仅严重违反纪律,更易影响到关键应用的性能质量,因此,日常运维管理亟须加强。
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