大機計算機基礎課件9to11章節(jié)

1同濟大學計算機基礎學科研究室2目錄第一章計算識與信息社會第二章

計算機基礎知識第三章微型計算機硬件組成

第四章系統(tǒng)軟件及其常用操作系統(tǒng)第五章應用軟件和辦公軟件第六章網(wǎng)絡基礎第七章Internet與Intranet第八章數(shù)據(jù)庫基礎第九章多媒體基礎第十章數(shù)據(jù)安全第十一章程序設計基礎3第九章多媒體技術基礎

9.1多媒體技術的基本概念9.2多媒體計算機系統(tǒng)9.3多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術9.4多媒體素材制作9.5Flash動畫制作

49.1多媒體技術的基本概念

9.1.1多媒體媒體存儲信息的物理實體，如磁盤、光盤等信息的表現(xiàn)形式或載體

多媒體是“多媒體技術”的同義語，不僅僅是指多種媒體本身，而主要是指處理和應用它的一整套技術多媒體技術

是一種基于計算機的綜合技術，包括數(shù)字化信息的處理技術、音頻和視頻技術、計算機硬件和軟件技術、人工智能和模式識別技術、通信和圖像技術等，是一門跨學科的綜合技術。59.1.2多媒體技術的特性

多樣性媒體、處理方式集成性媒體、設備與軟件的集成交互性用戶與多媒體信息數(shù)字化媒體信息以數(shù)字的形式存儲和處理實時性聲音媒體和視頻媒體69.1.3

多媒體信息的類型1．文本2．圖形由直線、圓、圓弧、任意曲線等組成的畫面，以矢量形式存儲。3．圖像通過掃描儀、數(shù)字照相機、攝像機等設備捕捉的真實場景的畫面，數(shù)字化后以位圖格式存儲。4．動畫利用了人眼的視覺特性所得到的畫面印象。5.視頻來自視頻信號源的影像。6．音頻話語、音樂以及各種動物和自然界發(fā)出的各種聲音。79.1.4

多媒體信息處理的關鍵技術1.多媒體數(shù)據(jù)壓縮技術節(jié)省存儲空間，提高通信介質的傳輸效率，使計算機實時處理和播放視頻、音頻信息成為可能。2.多媒體數(shù)據(jù)存儲技術數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲的介質有：硬盤、光盤和磁帶等。3.集成電路制作技術為多媒體技術的進一步發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件。4.多媒體數(shù)據(jù)庫技術研究多媒體信息的特征、建立多媒體數(shù)據(jù)模型；有效地組織和管理多媒體信息；多媒體信息的檢索和統(tǒng)計。8多媒體信息處理的關鍵技術5.虛擬現(xiàn)實技術利用計算機生成一種模擬環(huán)境，通過多種傳感設備，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。6.多媒體網(wǎng)絡與通信技術多媒體通信技術支持是保證多媒體通信實施的條件。99.1.5

多媒體技術的應用領域1.多媒體教育2.電子出版物3.多媒體網(wǎng)絡應用

互聯(lián)網(wǎng)直播

視頻點播遠程教育

視頻會議系統(tǒng)

109.2多媒體計算機系統(tǒng)

9.2.1多媒體計算機系統(tǒng)組成多媒體系統(tǒng)層次結構

多媒體應用系統(tǒng)運行平臺多媒體編輯與創(chuàng)作系統(tǒng)多媒體應用程序接口API操作系統(tǒng)、多媒體設備驅動程序多媒體計算機主機、外圍設備119.2.2

多媒體計算機硬件系統(tǒng)多媒體計算機硬件系統(tǒng)示意圖

光盤機掃描儀電視機揚聲器顯示器網(wǎng)絡通信主機聲音卡話筒音響設備MIDI視頻卡影碟機錄像機攝像機打印機網(wǎng)卡12多媒體計算機硬件系統(tǒng)1.主機多媒體計算機主機可以是中、大型機，也可以是工作站，更普遍的是使用多媒體個人計算機。具備多媒體信息處理功能的芯片:

通用和專用的數(shù)字信號處理芯片DSP（DigitalSignalProcesor）現(xiàn)有的CPU芯片增加多媒體數(shù)據(jù)處理指令和數(shù)據(jù)類型，Pentium4微處理器包括了144條多媒體及圖形處理指令媒體處理器（MediaProcessor），有可編程性，通過軟件可增加新的功能。是現(xiàn)有通用處理器的強有力的支持芯片。13多媒體接口卡1.聲卡又稱音頻卡，是處理音頻信號的硬件，

14多媒體接口卡2.圖形加速卡圖形加速卡擁有圖形函數(shù)加速器和顯存，專門用來執(zhí)行圖形加速任務，可以減少CPU處理圖形的負擔。工作在CPU和顯示器之間，控制計算機的圖形輸出?，F(xiàn)在的顯示卡上都集成有圖形處理芯片組，成為圖形加速卡。15多媒體接口卡3.視頻采集視頻采集卡可以獲取數(shù)字化視頻信息，提供硬件壓縮功能16多媒體接口卡4.IEEE1394卡標準的IEEE1394接口可以同時傳送數(shù)字視頻信號以及數(shù)字音頻信號，相對于模擬視頻接口，IEEE1394技術在采集和回錄過程中沒有任何信號的損失?，F(xiàn)在的IEEE1394卡多為PCI接口，只要插入到計算機主板相應的PCI插槽上就可以提供視頻采集功能17信息獲取設備數(shù)碼照像機（DC）數(shù)碼照像機所拍攝到的照片是以文件形式存儲在相機內的存儲卡中，將數(shù)碼照像機中的照片存儲到計算機中，先用連接線將數(shù)碼照像機與計算機連結起來。數(shù)碼照像機的驅動程序就會將相機的存儲卡視為計算機的一個可移動磁盤，存儲卡中的圖像會以略圖方式顯示

數(shù)碼設備18信息獲取設備數(shù)碼攝像機（DV）數(shù)碼攝像機的優(yōu)點是動態(tài)拍攝效果好，數(shù)碼攝像機使用的小尺寸電荷耦合器件CCD與其鏡頭的不匹配，在拍攝靜止圖像時的效果不如數(shù)碼照像機。

199.2.3

多媒體計算機軟件系統(tǒng)多媒體計算機軟件系統(tǒng)多媒體應用系統(tǒng)多媒體計算機主機、外圍設備多媒體編輯與創(chuàng)作工具多媒體庫函數(shù)、素材制作工具多媒體操作系統(tǒng)設備驅動軟件、接口程序系統(tǒng)軟件209.2.4

多媒體創(chuàng)作工具多媒體創(chuàng)作工具的功能提供編程環(huán)境及對各種媒體數(shù)據(jù)流的控制能力處理各種媒體數(shù)據(jù)生成應用系統(tǒng)和提供應用程序鏈接能力用戶界面處理和提供人機交互功能預演與播放能力21多媒體創(chuàng)作工具多媒體創(chuàng)作工具的類型基于時間序列的創(chuàng)作工具Director

基于流程圖的創(chuàng)作工具

Authorware

基于描述語言（符號）的創(chuàng)作工具

MultimediaToolBook

可視化編程環(huán)境

VisualBasic和VisualC++229.3多媒體信息的數(shù)字化和壓縮技術

9.3.1音頻信息復雜的聲波由許許多具有不同振幅和頻率的正弦波組成。波形相對基線的最大位移稱為振幅A，反映音量；波形中兩個相鄰的波峰（或波谷）之間的距離稱為振動周期T，周期的倒數(shù)1/T即為頻率f，以赫茲（Hz）為單位。正常人所能聽到的聲音頻率范圍為20Hz～20kHz。

振幅頻率23模擬音頻的數(shù)字化用計算機對音頻信息處理，就要將模擬信號（如語音、音樂等）轉換成維數(shù)字信號。采樣每隔一定時間間隔對模擬波形上取一個幅度值。量化將每個采樣點得到的幅度值以數(shù)字存儲。編碼將采樣和量化后的數(shù)字數(shù)據(jù)以一定的格式記錄下來模擬信號采樣量化編碼數(shù)字信號

振幅

頻率1/T

采樣點

T

振幅1/TT24數(shù)字音頻的技術指標采樣頻率、量化位數(shù)和聲道數(shù)采樣頻率：每秒鐘的采樣次數(shù)量化位數(shù)(采樣精度)

：存放采樣點振幅值的二進制位數(shù)。通常量化位數(shù)有8位、16位，分別表示有28、216個等級。聲道數(shù)：聲音通道的個數(shù)，立體聲為雙聲道。每秒鐘存儲聲音容量的公式為：采樣頻率×采樣精度×聲道數(shù)/8=字節(jié)數(shù)例如，用44.10kHz的采樣頻率，16位的精度存儲，則錄制1秒鐘的立體聲節(jié)目，其WAV文件所需的存儲量為：44100×16×2/8=176400（字節(jié)）25數(shù)字音頻的文件格式

Wave格式文件（.Wav）記錄了真實聲音的二進制采樣數(shù)據(jù)，通常文件較大。

MIDI格式文件（.MID）數(shù)字音樂的國際標準.

記錄的是音符數(shù)字，文件小。

MPEG音頻文件（.MP1/.MP2/.MP3）采用MPEG音頻壓縮標準進行壓縮的文件。

WAV文件MIDI文件269.3.2

圖形和圖像

圖形和圖像

圖形：由點、線等組成的有邊界畫面，文件中存放描述圖形的指令。圖像：由圖像設備輸入的無邊界畫面，數(shù)字化后以位圖形式存儲。圖形與圖像的數(shù)字化分辨率（行、列）和顏色深度真彩色每個像素點占3個字節(jié)，224=16777216種顏色。計算存儲一秒圖像公式：列數(shù)×行數(shù)×像素的顏色深度/8×幀/秒=字節(jié)數(shù)例：1280×1024分辨率的“真彩色”電視圖像，按每秒30幀計算，顯示1分鐘，則需要：

1280×1024×3×30×60≈6.6GB27常用圖像文件格式BMP和DIB格式文件與設備無關的位圖格式文件，Windows環(huán)境中經常使用.GIF格式文件

Internet上的重要文件格式之一，最大不超過64KB，

256色以內，壓縮比較高，與設備無關。JPEG格式文件（.JPG）

利用JPEG方法壓縮,Internet上重要文件格式之一，適用于處理256色以上、大幅面圖像。WMF格式文件位圖與矢量圖的混合體,Windows中許多剪貼畫圖像是以該格式存儲的。廣泛應用于桌面出版印刷領域。

289.3.3

視頻視頻是將一幅幅獨立圖像組成的序列按照一定的速率連續(xù)播放，利用視覺暫留現(xiàn)象在人的眼前呈現(xiàn)出連續(xù)運動的畫面。模擬視頻常用兩種標準：NTSC制式(30幀/秒，525行/幀)PAL制式（25幀/秒，625行/幀），我國采用PAL制式。

模擬視頻和數(shù)字視頻640×480×3×30×60=1658880000字節(jié)分辨率幀/秒采樣深度

時間29常用視頻文件格式AVI（Audio-VideoInterleaved）文件將視頻與音頻信息交錯地保存在一個文件中，較好地解決了音頻與視頻的同步問題，已成為Windows視頻標準格式文件。MOV文件利用它可以合成視頻、音頻、動畫、靜止圖像等多種素材。MPG(.mpg)文件是按照MPEG標準壓縮的全屏視頻的標準文件。DAT文件是VCD專用的格式文件，文件結構與MPG文件格式基本相同。

30流媒體概述流媒體一種可以使音頻、視頻等多媒體文件能在Internet上以實時的、無需下載等待的流式傳輸方式進行播放的技術應用互聯(lián)網(wǎng)直播視頻點播遠程教育視頻會議系統(tǒng)31常用流媒體文件RealMediaRA（RealAudio）用來傳輸接近CD音質的音頻數(shù)據(jù)RM（RealVideo）在低速率的網(wǎng)絡上實時傳輸活動視頻影像RF（RealFlash）一種高壓縮比的動畫格式QuickTime是數(shù)字媒體領域事實上的工業(yè)標準，是創(chuàng)建3D動畫、實時效果、虛擬現(xiàn)實、A/V和其他數(shù)字流媒體的重要基礎。ASF與WMAASF是一種數(shù)據(jù)格式，音頻、視頻、圖像以及控制命令腳本等多媒體信息通過這種格式，以網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的形式傳輸，實現(xiàn)流式多媒體內容發(fā)布。WMV是微軟公司推出的與MP3格式齊名的一種音頻格式，是用于高清晰度映像的編解碼器。329.3.4

數(shù)據(jù)壓縮技術無損壓縮無損壓縮方法原理是統(tǒng)計被壓縮數(shù)據(jù)中重復數(shù)據(jù)的出現(xiàn)次數(shù)來進行編碼，能確保解壓后的數(shù)據(jù)不失真。有損壓縮有損壓縮方法是以犧牲某些信息（這部分信息基本不影響對原始數(shù)據(jù)的理解）為代價，換取了較高的壓縮比。

數(shù)據(jù)壓縮的國際標準

JPEG標準適用于連續(xù)色調和多級灰度的靜態(tài)圖像

MPEG標準適用于運動圖像、音頻信息。包括MPEG視頻、MPEG音頻、MPEG系統(tǒng)（視頻和音頻的同步）。MPEG已制定了MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7四種。

33文件壓縮和解壓縮軟件

349.4多媒體素材制作

9.4.1WindowsXP的數(shù)字媒體

數(shù)字媒體處理功能：

WindowsMediaPlayerWindowsMovieMakerCDBurning

個人屏?？焖賵D片瀏覽等35WindowsMovieMaker制作電影的數(shù)字媒體程序制作過程參見實驗教材369.5Flash動畫制作Flash被廣泛地用于多媒體領域，被公認為交互式矢量動畫的標準。Flash格式文件的數(shù)據(jù)量小，采用流媒體技術，可以在網(wǎng)絡上更快地播放動畫，實現(xiàn)交互。IE5.0起的版本內置了Flash播放器插件，可以直接瀏覽帶有Flash動畫的網(wǎng)頁。Flash動畫作品案例37滾屏技術時間幀顏色填充與透明移動、變形、旋轉遮罩、引導配音案例作品使用的技術389.5.1

FlashMX的界面組成FlashMX的界面由以下幾個部分組成：菜單欄標準工具欄狀態(tài)欄繪圖工具時間軸面板工作區(qū)各類面板等399.5.2

動畫類型Flash動畫類型：逐幀動畫 過渡動畫逐幀動畫由一組連續(xù)的關鍵幀序列組成幀是構成Flash動畫的基本組成元素。Flash時間軸面板上的每一小方格代表一幀。逐幀動畫涉及到：①關鍵幀包含有內容或對內容的改變起決定性作用的幀。②靜止幀是相鄰前一幀的延續(xù)。普通的靜止幀顯示為灰色方格，空白幀顯示為白色方格。409.5.2

動畫類型過渡動畫由兩端的關鍵幀和中間的過渡幀序列組成過渡動畫分為位移過渡動畫和變形過渡動畫。過渡幀出現(xiàn)于過渡動畫的兩個關鍵幀之間411）對每一關鍵幀中的內容進行逐個的制作和編輯2）圖層為制作復雜動畫而引入的一種手段。將復雜動作分解到不同的圖層，圖層按一定的順序重疊在一起，產生綜合效果，如同將畫有不同圖形的玻璃板重疊在一起。3）Alpha通道Alpha通道是決定圖像中每個像素透明度的通道，用不同的灰度值來表示圖像的可見程度，共有256級變化。9.5.3Flash動畫制作基本方法手段429.5.4

逐幀動畫制作制作的基本方法是對每一幀中的內容進行逐個的制作和編輯，改變幀內元素對象位置和內容例1

制作文字滾動的動畫。類似地可以實現(xiàn)自左向右滾動、上下滾動和往返滾動的效果。最后一幀的文字與前一幀的文字坐標保持不變，可使循環(huán)播放返回到幀1時產生延遲效果。439.5.5

過渡動畫制作過渡動畫制作的基本方法是通過改變關鍵幀的位置、形狀、顏色和大小等屬性來完成。也可通過幾個層之間動畫的疊加來實現(xiàn)。44過渡動畫制作方法之一：變形過渡變形過渡通過改變對象外形、顏色、大小、位置、翻轉、移動和組合等實現(xiàn)動畫。例2制作由圓形變?yōu)榉叫蔚膭赢?。在屬性面板的補間下拉框中選擇形狀，兩幀之間出現(xiàn)實線箭頭，表示補間動畫已正確地設置，若出現(xiàn)虛線，則設置有錯誤。錯誤原因可能是補間動畫的方式錯或對象類型不正確。45過渡動畫制作方法之二：位移過渡位移過渡通過改變對象大小、位置、顏色、透明度等實現(xiàn)動畫。例3制作逐漸消失的文字。設計思路：通過改變幀內元素位置、顏色和大小的方法利用顏色亮度、色調、Alpha值可產生變色效果。注意：位移過渡動畫中的所有對象必須轉換為符號或群組。46過渡動畫制作方法之三：圖層使用例4制作小球碰撞運動的動畫。設計思路：每個小球在各自的圖層上運動，中間一點使2個小球處于相切的位置。注意：小球與陰影構成為符號補間動畫采用動作進一步應用鏡面效果

制作方法47過渡動畫制作方法之四：遮罩技術例5使用層的遮罩技術滾動顯示彩色文字。設計思路：文字色彩使用一幅圖片來填充遮罩技術可以透過遮罩層內圖形區(qū)域顯示被遮罩層的內容，其他區(qū)域則不透明。利用遮罩層可產生特殊效果。注意文字層(圖層2)應位于圖片層(圖層1)的上方必須鎖定遮罩層與被遮罩層改變圖片的位置或改變文字的位置產生彩色變化的效果48遮罩技術進一步應用倒影效果

制作方法水波用上下變化的線條圖形形成，并作為倒影的遮罩層光影效果

制作方法光影效果通過過渡漸變矩形形成過渡漸變配置可在混色器中完成，選用線性方式49過渡動畫制作方法之五：引導層技術例6使用引導層使對象沿指定曲線運動。注意運動對象必須構成一個整體，通常通過創(chuàng)建新元件輸入對象。509.5.6

添加音效在Flash中不能自己創(chuàng)建或是錄制聲音，編輯動畫所使用的聲音文件，需要從外部導入到Flash中。可使用的聲音文件類型為.wav與.mp3。Flash規(guī)定聲音必須在獨立的圖層內播放。在影片中加入聲音的方法如下：①將聲音文件導入到Flash的庫中。②為聲音創(chuàng)建一個圖層，在希望開始播放聲音的位置上插入一個空白關鍵幀。③在屬性面板的聲音下拉框選擇要使用的聲音文件的名。519.5.7

發(fā)布與輸出制作完動畫之后，可以把生成的動畫導出為后綴名為.swf的動畫播放文件，也可以把它發(fā)布為影片，生成網(wǎng)頁瀏覽器支持的HTML、GIF、JPEG文件。當動畫導出為影片或者是完成HTML文檔的創(chuàng)建后，就可以上載給有MIME類型文件、能識別Flash影片的瀏覽器，任何帶有Flash播放器（ShockwaveFlashPlayer）的瀏覽器都可以播放它。529.5.7

發(fā)布與輸出發(fā)的過程為：①發(fā)布設置

選擇“文件|發(fā)布設置”命令，指定要發(fā)布的文件格式和文件名。每種圖形格式都有相應的選項，在選擇了一種圖形格式發(fā)布時Flash會自動嵌入該圖形的HTML代碼。②發(fā)布

設置完成后可直接單擊發(fā)布按鈕，或關閉對話框后選擇“文件|發(fā)布”命令。53發(fā)布與輸出在輸出為GIF文件時，如果指定為靜態(tài)，只輸出指定的幀（默認為第1幀），在以動態(tài)GIF格式輸出時，如果不作指定，F(xiàn)lash輸出電影所有的幀；如果要輸出電影中的某一段，可以把一段中的開始幀和結束幀的標簽設置為First和Last。如果輸出為HTML文件，在對應選項卡需要指定模板，模板文件會在輸出文件內插入HTML參數(shù)。當通過導出影片命令輸出為電影時，swf格式為Flash本身特有的文件格式，輸出的文件量小，效果不失真。而輸出為avi文件后，可在視屏編輯應用程序中進行編輯。54第十章信息系統(tǒng)安全與社會責任10.1計算機病毒10.2網(wǎng)絡黑客及防范10.3數(shù)據(jù)加密與數(shù)字簽名10.4防火墻技術10.5網(wǎng)絡社會責任與計算機職業(yè)道德規(guī)范5510.1計算機病毒

10.1.1計算機病毒的定義

計算機病毒代碼進入內存后才能傳染和破壞病毒的破壞能力不在于病毒代碼的長短，取決于病毒的再生機制。計算機病毒

破壞計算機功能或者毀壞數(shù)據(jù)，影響計算機使用，并能自我復制的一組計算機指令或者程序代碼。5610.1.2

計算機病毒的分類1．按病毒攻擊的操作系統(tǒng)來分類攻擊DOS系統(tǒng)的病毒

攻擊Windows系統(tǒng)的病毒

成為計算機病毒攻擊的主要對象。首例破壞計算機硬件的CIH病毒攻擊UNIX系統(tǒng)的病毒

UNIX病毒的破壞性很大攻擊OS/2系統(tǒng)的病毒

該類病毒比較少見

57計算機病毒的分類2．按病毒攻擊的機型來分類

攻擊微型計算機的病毒傳播最為廣泛的病毒攻擊小型機的計算機病毒

攻擊工作站的計算機病毒3．按病毒的破壞情況分類良性計算機病毒

惡性計算機病毒

58計算機病毒的分類4．按病毒的寄生方式和傳染對象來分類

引導型病毒寄生在磁盤的引導區(qū)或硬盤的主引導扇區(qū)文件型病毒寄生在文件內的計算機病毒混合型病毒同時具有引導型和文件型病毒的寄生方式宏病毒一般指寄生在文檔上的宏代碼5．網(wǎng)絡病毒計算機蠕蟲

特洛伊木馬

5910.1.3

計算機病毒的防治1．計算機病毒的預防病毒防治的關鍵是做好預防工作

2．計算機病毒的檢測

通過一定的技術手段判定出計算機病毒

3．計算機病毒的清除

選擇一個合適的防殺毒軟件應該考慮的因素：能夠查殺的病毒種類越多越好對病毒具有免疫功能（即能預防未知病毒）具有實現(xiàn)在線檢測和即時查殺病毒的能力能不斷對殺毒軟件進行升級服務

6010.2網(wǎng)絡黑客及防范

10.2.1網(wǎng)絡黑客網(wǎng)絡黑客（Hacker）一般指的是計算機網(wǎng)絡的非法入侵者有些黑客僅僅是為了驗證自己的能力而非法闖入，并不會對信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡系統(tǒng)產生破壞作用，但也有很多黑客非法闖入是為了竊取機密的信息、盜用系統(tǒng)資源或出于報復心理而惡意毀壞某個信息系統(tǒng)等。6110.2.2

黑客常用的攻擊方式1．黑客的攻擊步驟信息收集通常利用相關的網(wǎng)絡協(xié)議或實用程序來收集探測分析系統(tǒng)的安全弱點

實施攻擊

2．黑客的攻擊方式密碼破解

IP嗅探（Sniffing）與欺騙(Spoofing)

系統(tǒng)漏洞

端口掃描6210.2.3

防止黑客攻擊的策略

數(shù)據(jù)加密

身份驗證建立完善的訪問控制策略

審計

其他安全措施

對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、文件、口令和控制信息等

對用戶身份的正確識別與檢驗設置入網(wǎng)訪問權限、網(wǎng)絡共享資源的訪問權限、目錄安全等級控制

記錄系統(tǒng)中和安全有關的事件,保留日志文件安裝具有實時檢測、攔截和查找黑客攻擊程序用的工具軟件，做好系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份工作，及時安裝系統(tǒng)的補丁程序

6310.3數(shù)據(jù)加密與數(shù)字簽名

10.3.1數(shù)據(jù)加密技術加密技術＝加密算法＋密鑰明文沒有加密的原文密文原文經過加密加密密鑰一串數(shù)字加密算法一個數(shù)學函數(shù)密文通過解密算法與解密密鑰還原為明文

解密密鑰加密密鑰明文加密算法明文密文解密算法竊取者發(fā)送接收64對稱密鑰密碼體系加密密鑰與解密密鑰使用相同的算法明文明文發(fā)送明文明文密文接收n個用戶的網(wǎng)絡，需要n(n－1)/2個密鑰(密鑰密碼體系)65非對稱密碼體系(公鑰密鑰體系)明文明文其他人明文明文密文本人公共密鑰PK私有密鑰SK加密密鑰與解密密鑰使用不同的密鑰6610.3.2

數(shù)字簽名數(shù)字簽名接收方能夠確認發(fā)送者的身份發(fā)送方不能抵賴接收方不能偽造報文6710.3.3

數(shù)字證書版本號序列號簽字算法發(fā)出該證書的認證機構有效期限主題信息，包括持有人的姓名、服務處所等信息公共密鑰信息認證機構的數(shù)字簽字類似物理證書的數(shù)據(jù)6810.4防火墻技術

10.4.1防火墻概述防火墻是一個分離器、一個限制器、也是一個分析器，有效地監(jiān)控了內部網(wǎng)和Internet之間的任何活動，保證了內部網(wǎng)絡的安全。將局域網(wǎng)絡放置于防火墻之后可以有效阻止來自外界的攻擊。6910.4.2

防火墻的主要類型

包過濾防火墻在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)包進行分析、選擇和過濾。

70防火墻的主要類型

應用代理防火墻

網(wǎng)絡內部的客戶不直接與外部的服務器通信。防火墻內外計算機系統(tǒng)間應用層的連接由兩個代理服務器之間的連接來實現(xiàn)。

狀態(tài)檢測防火墻

在網(wǎng)絡層由一個檢查引擎截獲數(shù)據(jù)包并抽取出與應用層狀態(tài)有關的信息，并以此作為依據(jù)決定對該數(shù)據(jù)包是接受還是拒絕

。7110.4.3

防火墻的局限性

防火墻防外不防內

防火墻很難解決內部網(wǎng)絡人員的安全問題

防火墻難于管理和配置，容易造成安全漏洞

由于防火墻的管理和配置相當復雜，對防火墻管理人員的要求比較高，除非管理人員對系統(tǒng)的各個設備（如路由器、代理服務器、網(wǎng)關等）都有相當深刻的了解，否則在管理上有所疏忽是在所難免的。

72安全問題及相應對策對來訪的流量進行過濾和限制防火墻專用網(wǎng)絡未經授權擅自訪問冒名發(fā)送數(shù)據(jù)或發(fā)送后抵賴數(shù)據(jù)被泄露或篡改

加密數(shù)據(jù)以防非法讀取或篡改對稱加密非對稱加密對信息的發(fā)送者進行身份驗證數(shù)字簽名身份認證7310.5網(wǎng)絡社會責任與計算機職業(yè)道德規(guī)范

10.5.1網(wǎng)絡道德建設處理好以下幾個關系：虛擬空間與現(xiàn)實空間的關系網(wǎng)絡道德與傳統(tǒng)道德的關系個人隱私與社會監(jiān)督信息共享與信息所有

7410.5.2

軟件工程師道德規(guī)范軟件工程職業(yè)規(guī)范，意在教育和激勵采用規(guī)范的職業(yè)群體和成員，闡述一種職業(yè)的職責及其重要性。規(guī)范并不代表立法。軟件工程師道德規(guī)范主要包含8條準則，與專業(yè)軟件工程師的行為和他們所作出的決定有關，也適用于本行業(yè)的從業(yè)者、教育者、管理者和該職業(yè)受訓者及學生等。這些準則對參與其中的個人、群體和組織相互之間的各種關系給出了區(qū)別，并指出了在這些關系當中各自的主要義務。75第十一章程序設計基礎11.1程序和程序設計語言11.2算法11.3程序設計步驟和程序設計方法11.4常用程序設計語言7611.1程序和程序設計語言

程序:計算機為完成序某一個任務所必須執(zhí)行的一系列指令的集合。例1:用VB來編寫的顯示教齡滿30年的教職工SubCommand1_Click()‘單擊命令按鈕，執(zhí)行下列程序段

Open"d:\zg.dat"ForInputAs#1‘打開文件DoWhileNotEOF(1) ‘循環(huán)控制

Input#1,姓名,部門,教齡‘讀入一個人員的三項信息If教齡>=30Then‘

若是滿足大于30年教齡則

Print姓名,部門 ‘顯示該人員的姓名和部門

EndIfLoop Close#1‘

全部讀完，關閉文件EndSub7711.1.1程序的一般概念由此可見一個計算機程序主要描述兩部分內容:

數(shù)據(jù)結構—描述問題的每個對象之間的關系算法—對問題的處理規(guī)則經典公式:程序=數(shù)據(jù)結構+算法78計算機程序的共同性質

目的性程序有明確的目的，運行時能完成賦予它的功能。分步性

程序由一系列計算機可執(zhí)行的步驟組成。有序性

執(zhí)行步驟是有序的，不可隨意改變執(zhí)行順序。有限性

程序是有限的指令序列，所包含的步驟是有限的。操作性

有意義的程序總是對某些對象進行操作，使其改變狀態(tài)，完成其功能。7911.1.2

程序設計語言概述按照程序設計語言發(fā)展的過程，大概分為三類：機器語言機器語言是由0和1二進制代碼按一定規(guī)則組成的、能被機器直接理解和執(zhí)行的指令集合。機器語言中的每一條語句實際上是一條二進制形式的指令代碼，指令格式如下：操作碼

操作數(shù)

操作碼要完成的操作類型或性質操作數(shù)

操作的內容或所在的地址

80機器語言例如，計算A=15+10的機器語言程序如下：1011000000001111 ：把15放入累加器A中0010110000001010 ：10與累加器A的值相加，結果仍放入A中11110100 ：結束，停機編程工作量大，難學、難記、難修改，只適合專業(yè)人員使用；由于不同的計算機，其指令系統(tǒng)不同，機器語言隨機而異，通用性差，是面向機器的語言。機器語言優(yōu)點：程序代碼不需要翻譯，所占空間少，執(zhí)行速度快。現(xiàn)在已經沒有人用機器語言直接編程了。

81匯編語言將機器指令的代碼用英文助記符來表示，代替機器語言中的指令和數(shù)據(jù)。例如用ADD表示加、SUB表示減、JMP表示程序跳轉等等，這種指令助記符的語言就是匯編語言。例如，計算A=15+10的匯編語言程序：MOV A，15 ：把15放入累加器A中ADD A，10 ：10與累加器A相加，結果存入A中HLT ：結束，停機匯編語言克服了機器語言難讀等缺點，保持了其編程質量高，占存儲空間少，執(zhí)行速度快的優(yōu)點。常用于過程控制等編程。匯編語言面向機器，使用者需要專業(yè)知識。匯編語言編寫的程序，必須翻譯成機器語言，才能被計算機執(zhí)行。

82高級語言高級語言是由表達各種意義的詞和數(shù)學公式按照一定的語法規(guī)則來編寫程序的語言。高級語言使程序員可以完全不用與計算機的硬件打交道，可以不必了解機器的指令系統(tǒng)，是面向過程的語言。這樣，程序員就可以集中精力來解決問題本身而不必受機器制約，編程效率高；由于與具體機器無關，因此程序的通用性強。例如，計算A=15+10的BASIC語言程序如下：A=15+10 ‘15與10相加的結果放入A中PRINTA ‘輸出AEND ‘程序結束83高級語言分類高級語言的發(fā)展分為3類：1)面向過程的語言如FORTRAN、BASIC、PASCAL、C等。面向過程的語言致力于用計算機能夠理解的邏輯來描述需要解決的問題和解決問題的具體方法、步驟。編程時，程序不僅要說明做什么，還要告訴計算機如何做，程序需要詳細描述解題的過程和細節(jié)。計算A=15+10的BASIC程序對應的流程圖84面向問題的語言2）面向問題的語言（非過程化的語言）面向問題的語言又稱為第四代語言（4GLS）。解題時，不必關心問題的求解算法和求解的過程，只須指出要計算機做什么，數(shù)據(jù)的輸入和輸出形式，就能得到所需結果。例如，用非過程化的語言，只要用如下的一條語句就可實現(xiàn)：SELECT姓名，部門，教齡FROMd:\zg.dbfWHERE教齡>=30面向問題的語言是采用快速原型法開發(fā)應用軟件的強大工具，能夠快速地構造應用系統(tǒng)，提高軟件開發(fā)效率。面向過程的語言需要詳細地描述“怎樣做”；面向問題的語言僅需要說明“做什么”。它和與數(shù)據(jù)庫的關系非常密切，能夠對大型數(shù)據(jù)庫進行高效處理。

85面向對象語言在20世紀80年代推出面向對象語言。它與以往各種語言的根本不同點在于：它設計的出發(fā)點就是為了能更直接地描述客觀世界中存在的事物（即對象）以及它們之間的關系。面向對象語言將客觀事物看作具有屬性和行為的對象，通過抽象找出同一類對象的共同屬性和行為，形成類。通過類的繼承與多態(tài)可以很方便地實現(xiàn)代碼重用，這大大提高了程序的復用能力和程序開發(fā)效率。面向對象語言已是程序語言的主要研究方向之一。面向對象的語言有C++、Java、VisualBasic等。

8611.1.3

語言處理程序在所有的程序設計語言中，除了用機器語言編制的程序能夠被計算機直接理解和執(zhí)行外，其他的程序設計語言編寫的程序都必須經過一個翻譯過程才能轉換為計算機所能識別的機器語言程序，實現(xiàn)這個翻譯過程的工具是語言處理程序，即翻譯程序。用非機器語言寫的程序稱為源程序；通過翻譯程序翻譯后的程序稱為目標程序。翻譯程序也稱為編譯器。針對不同的程序設計語言編寫出的程序，有各自的翻譯程序，互相不通用。

87語言處理程序——匯編程序匯編程序是將匯編語言編制的程序（源程序）翻譯成機器語言程序（目標程序）的工具。匯編語言源程序匯編程序機器語言程序匯編程序的具體翻譯工作步驟：①用機器操作碼代替符號化的操作符。②用數(shù)值地址代替符號名稱。③將常數(shù)翻譯為機器的內部表示。④

分配指令和數(shù)據(jù)的存儲單元。

88語言處理程序——高級語言翻譯程序1)解釋方式

解釋方式的翻譯工作由解釋程序來完成。解釋程序對源程序進行逐句分析，若沒有錯誤，將該語句翻譯成一個或多個機器語言指令，然后立即執(zhí)行這些指令；若解釋時發(fā)現(xiàn)錯誤，會立即停止，報錯并提醒用戶更正代碼。解釋方式不生成目標程序。

數(shù)據(jù)高級語言源程序解釋程序計算結果89高級語言翻譯程序——編譯方式翻譯工作由編譯程序完成。如同筆譯在紙上記錄翻譯后的結果。編譯程序對整個源程序經過編譯處理，產生一個與源程序等價的目標程序；目標程序還可能要調用一些其他語言編寫的程序和程序庫中的標準子程序，通過連接程序將目標程序和有關的程序庫組合成一個完整的可執(zhí)行程序。執(zhí)行速度快，修改源程序后都必須重新編譯。一般高級語言（C/C++、PASCAL、FORTRAN、COBOL等）都是采用編譯方式。目標程序

源程序可執(zhí)行程序編譯程序連接程序數(shù)據(jù)計算結果90編譯方式——編譯過程詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標代碼生成91編譯方式——編譯過程詞法分析、語法分析、中間代碼生成、優(yōu)化和目標代碼生成9211.1.4

程序設計語言的組成包括如下成分：數(shù)據(jù)類型、表達式和賦值、控制結構、輸入/輸出、函數(shù)和過程。數(shù)據(jù)類型構造數(shù)據(jù)類型(由基本數(shù)據(jù)類型按某種方式組合而成)基本數(shù)據(jù)類型(程序設計語言系統(tǒng)內置的。一般有：整數(shù)類型、實數(shù)類型、字符類型、邏輯類型、指針類型等93表達式和賦值表達式由變量、常量、函數(shù)調用和運算符組成。例如，已知圓半徑，求其面積用VisualBasic程序設計語言描述的語句為：s=3.14*r*r其中：s、r為變量，3.14為常量，*為運算符；＝為賦值號，它的語義是將右端表達式計算出的結果賦給左端的變量。變量計算的數(shù)據(jù)對象和計算結果對象在程序中用變量表示。變量在使用前必須聲明其類型和名稱，編譯程序根據(jù)其數(shù)據(jù)類型，在內存分配相應的存儲空間，以存儲該變量的值。94表達式和賦值——運算符計算機不但能進行算術運算，還能進行邏輯運算。雖然不同的程序設計語言提供的運算符種類不同，表示形式也可能不同，但一般都有如下幾類：①

算術運算：加、減、乘、除、乘方等。②

字符運算：連接、取子串等。③

關系運算：大于、大于等于、小于、小于等于、等于、不等于等。④邏輯運算：與、或、非等。95表達式和賦值——賦值賦值是改變變量值的基本手段，在程序設計語言中使用頻率最高。不同的程序設計語言有不同的賦值號，一般用等號“＝”來表示。表達式和賦值號構成了程序設計的一條賦值語句。96控制結構結構化的程序設計包括三類控制結構ABAB條件NY

A條件YN

A條件YN順序結構選擇結構循環(huán)結構97輸入/輸出程序的輸入/輸出分為兩大類：以文件形式數(shù)據(jù)傳送人—機交互輸入、輸出在不同的程序設計語言中由不同的語句或函數(shù)來實現(xiàn)。例如VisualBasic中文件形式的輸入/輸出語句有：

Input＃文件號，變量列表

‘從文件中讀出數(shù)據(jù)

Print＃文件號，變量列表

‘

將變量中的值寫到文件利用文本框、InputBox和MsgBox函數(shù)、Print方法等從鍵盤讀入數(shù)據(jù)，從顯示屏顯示數(shù)據(jù)，實現(xiàn)人—機交互。順序結構選擇結構循環(huán)結構98過程將重復處理程序段或分解的子功能編寫成一個邏輯上獨立的過程，當程序需要該過程時，只需調用它。使用過程可降低程序的復雜度，簡化程序編寫，便于調試。一般程序設計語言中有兩種過程：函數(shù)過程函數(shù)名有返回值子過程子過程名沒有返回值各種語言系統(tǒng)還提供了已定義好的大量標準函數(shù)，如數(shù)學函數(shù)、字符串函數(shù)、類型轉換函數(shù)等，放在系統(tǒng)的函數(shù)庫中，供用戶直接調用。

先定義后調用9911.2算法

11.2.1算法概述在計算機中，把解題過程的準確而完整的描述稱為解該題的算法。通俗地講，程序就是用計算機語言表述的算法；流程圖就是圖形化的算法。算法可以分為兩大類：數(shù)值計算算法求數(shù)值解，其特點是少量的輸入、輸出，復雜的運算，如求高次方程的根、求函數(shù)的定積分等。非數(shù)值計算算法對數(shù)據(jù)的處理，其特點是大量的輸入、輸出，簡單的運算，例如，對數(shù)據(jù)的排序、查找等算法。

10011.2.2

算法的表示

自然語言

用人們使用的語言描述算法

傳統(tǒng)的流程圖法用一些圖框、線條以及文字說明來形象地、直觀地描述算法。

N-S流程圖法去掉了傳統(tǒng)流程圖中帶箭頭的流向線，全部算法以一個大的矩形框表示，框內還可以包含一些從屬于它的小矩形框，適于結構化程序設計。ABAB條件TF當條件成立A直到條件成立AN-S圖的三種基本結構101算法的表示

偽代碼法是一種假的代碼———不能被計算機所理解，但接近于某種語言編寫的程序，便于轉換成編程語言。根據(jù)編程語言的不同，有對應的類Pascal、類C等類-xxx語言。在數(shù)據(jù)結構教材中，經常用類-xxx語言來描述算法。

計算機語言計算機無法識別自然語言、流程圖、偽代碼。這些方法僅為了幫助人們描述、理解算法，要用計算機解題，就要將它們轉換成計算機語言程序。用計算機語言描述算法，只有用計算機語言編寫的程序才能被計算機執(zhí)行。10211.2.3

常用算法

兩個變量的值交換XY②

③

①

SubSwap(x,y)Dimtt=xx=yy=tEndSub

計數(shù)器和累加器n+1sum+xN=N+1

計數(shù)器，N為計數(shù)器變量Sum=Sum+x累加器，Sum為累加器變量103常用算法——枚舉法

枚舉法(窮舉法或試湊法)根據(jù)條件確定答案的范圍，在此范圍內對所有可能的情況逐一驗證。若某個情況符合條件，則為一個解；若全部情況均不符合條件，則問題無解。例假定小雞0.5元/只,公雞2元/只，母雞3元/只。百元買百雞，列出所有可能的購雞方案。根據(jù)題意列出方程：

x+y+z=100

3x+2y+0.5z=100Print"母雞","公雞","小雞"Forx=0To33Fory=0To50z=100-x-yIf3*x+2*y+0.5*z=100ThenPrintx,y,zNextyNextx104常用算法——遞推法

遞推法(迭代法)從初值出發(fā)，歸納出新值與舊值間直到最后值為止存在的關系，每次重復都從舊值的基礎上遞推出新值，并由新值代替舊值。例猴子吃桃子問題。小猴有桃若干，每天吃掉現(xiàn)有數(shù)的一半多一個，到第7天要吃時只剩下一個了，問小猴原有桃子多少個？設第n天的桃子為xn，它是前一天的桃子數(shù)的一半少1個遞推公式xn-1=(xn+1)×2x=1'第7天的桃子Print"第7天的桃子數(shù)為:1只"Fori=6To1Step-1x=(x+1)*2Print"第";i;"天的桃子數(shù)為:";x;"只"Nexti1211-=-nnxx105常用算法——求最值

求最值在n個數(shù)中先假設第1個數(shù)為最大(小)值初值，依次同第2、3、…、n個數(shù)據(jù)逐一比較，一旦某個數(shù)大(小)，馬上替換；所有數(shù)比較完，最大(小)值也就獲得。例對輸入的若干個學生成績，求最高分。

TotalSalary=0n=InputBox("輸入學生人數(shù)")Max=InputBox("輸入第1個學生的成績") ‘

假設第一個成績最高

Fori=2Tonmark=InputBox("輸入第"&i&"個學生的成績")Ifmark>MaxThenMax=mark‘

當前學生成績高，替換

NextiPrintMax10611.3程序設計步驟和程序設計方法編制程序的工作稱為程序設計，為了有效地進行程序設計，必須掌握兩方面知識：一門程序設計語言解題的算法一個好的程序有可靠性、易讀性、高效性、可維護性等良好特性。為達到這些目標，應采用好的程序設計方法，以便從方法上更有助于設計出具有上述特性的程序10711.3.1

程序設計步驟分析問題設計程序（總體設計和詳細設計）程序編碼以及編輯、編譯和連接測試程序編寫程序文檔黑盒測試白盒測試找出程序中的錯誤10811.3.2

程序設計方法1.結構化程序設計結構化程序的結構簡單清晰，可讀性強，模塊化強，描述方式符合人們解決復雜問題的普遍規(guī)律，在軟件重用性、軟件維護等方面有所進步，可以顯著提高軟件開發(fā)的效率。程序設計模式：“數(shù)據(jù)結構＋算法”

①

在軟件設計和實現(xiàn)過程中，采用自頂向下、逐步細化的模塊化程序設計原則。

②

在代碼編寫時，采用順序、選擇、循環(huán)三種基本控制結構，避免使用GOTO語句。109程序設計方法2.面向對象程序設計將問題分解為對象，對象的數(shù)據(jù)——屬性，作用于數(shù)據(jù)的操作——方法，將屬性和方法封裝成一個整體，供程序設計者使用。對象之間的相互作用通過消息傳遞來實現(xiàn)。程序設計模式：“對象＋消息”面向對象的分解突出：做什么？大量的工作由相應的對象來完成，程序員在應用程序中只需說明要求對象完成的任務。

結構化程序設計的分解突出：如何做？強調代碼的功能是如何得以完成。面向對象的程序設計語言有：

C++、Java、VisualBasic等

11011.4常用程序設計語言——FORTRANFORTRAN語言世界上最早出現(xiàn)的高級程序設計語言，用于科學計算。從1954年推出的FORTRANⅠ起，版本不斷更新，功能不斷增強，結構化程度提高，使古老的語言保持旺盛的生命力，最