网硕互联帮助中心🥏第3版•系统集成项目管理工程师（中级） │ 第4章 信息系统架构
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- 📚4.1 架构基础136
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- 📖4.1.1 指导思想136
- 📖4.1.2 设计原则136
- 📖4.1.3 建设目标137
- 📖4.1.4 总体框架138
- 📚4.2 系统架构140
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- 📖4.2.1 架构定义140
- 📖4.2.2 架构分类141
- 📖4.2.3 一般原理143
- 📖4.2.4 常用架构模型144
- 📖4.2.5 规划与设计147
- 📖4.2.6 价值驱动的体系结构153
- 📚4.3 应用架构156
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- 📖4.3.1 基本原则156
- 📖4.3.2 分层分组156
- 📚4.4 数据架构158
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- 📖4.4.1 发展演进158
- 📖4.4.2 基本原则159
- 📖4.4.3 架构举例160
- 📚4.5 技术架构161
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- 📖4.5.1 基本原则161
- 📖4.5.2 架构举例162
- 📚4.6 网络架构163
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- 📖4.6.1 基本原则163
- 📖4.6.2 局域网架构163
- 📖4.6.3 广域网架构166
- 📖4.6.4 移动通信网架构170
- 📖4.6.5 软件定义网络172
- 📚4.7 安全架构172
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- 📖4.7.1 安全威胁173
- 📖4.7.2 定义和范围174
- 📖4.7.3 整体架构设计175
- 📖4.7.4 网络安全架构设计179
- 📖4.7.5 数据库系统安全设计184
- 数据库完整性的作用
- 📖4.7.6 安全架构设计案例分析187
- 📚4.8 云原生架构189
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- 📖4.8.1 发展概述189
- 📖4.8.2 架构定义191
- 📖4.8.3 基本原则192
- 📖4.8.4 常用架构模式194
- 📖4.8.5 云原生案例197
- 💯3.8 小节例题分析
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🧣前言
本章主要考查信息系统架构是指体现信息系统相关的组件、关系以及系统的设计和演化原则的基本概念或特性。信息系统集成项目涉及的架构通常有系统架构、数据架构、技术架构、应用架构、网络架构、安全架构等类型。本章内容基本为选择题，建议通读，多刷真题。
🗺 第4章 · 信息系统架构
📚4.1 架构基础136
架构的本质是决策，是在权衡方向、结构、关系以及原则各方面因素后进行的决策。信息系统项目可基于项目建设的指导思想、设计原则和建设目标等展开各类架构的设计。
📖4.1.1 指导思想136
指导思想是开展某项工作所必须遵循的总体原则、要求和方针等，站在宏观的角度、总体的高度指示引导工作的进行，通过指导思想的贯彻实施，推动项目多元参与者能保持集成关键价值的一致性理解，从而减少不必要的矛盾与冲突。
📖4.1.2 设计原则136
太多的原则会降低架构的灵活性，许多组织倾向于只界定更高级别原则，并通常将数目限制 在 4~ 10 项。
如：某城市社会保险智慧治理中心建设的设计原则
| 1 | 坚持以人为本 | 以人民为中心，围绕群众服务需求与体验构建公共服务体系。 |
| 2 | 坚持创新引领 | 运用大数据、AI、5G等主流技术，通过机制改革与技术赋能驱动治理能力现代化。 |
| 3 | 坚持问题导向 | 针对社保事业发展中的重点、难点、痛点问题，提升服务与治理的标准化、智能化水平。 |
| 4 | 坚持整体协同 | 从制度、政策、部门、业务、数据多维度协同，打造业务与技术融合的新体系。 |
| 5 | 坚持安全可控 | 平衡创新与安全，强化信息安全与隐私保护，构建多层次风险防控体系。 |
| 6 | 坚持科学实施 | 依据总体规划，明确建设边界，充分利用现有资源，确保项目可落地、可操作、可考核。 |
📖4.1.3 建设目标137
建设目标 是指集成建设的最终目的，达到什么样的效果，为什么而服务，是一种概念性的方针，通常相关方高层领导提出的构想、愿景等便是建设目标。信息系统集成架构服务于各项建设目标的达成，各项业务目标都是为建设目标而服务的。
📖4.1.4 总体框架138
框架是一个用于规划、开发、实施、管理和维持架构的概念性结构，框架对架构设计是至关重要的。框架是将组织业务内容的关注度进行了合理的分离，以角色为出发点从不同视角展示组织业务的内容。框架为架构设计提供了一张路线图，引导和帮助架构设计达到建设起一个先进、高效且适用架构的目标。
信息系统体系架构总体参考框架由四个部分组成，即 战略系统、业务系统、应用系统和信息基础设施。这四个部分相互关联，并构成与管理金字塔相一致的层次。
| 第一层 | 战略系统 | 其功能与战略管理层次的功能相似，一方面向业务系统提出创新、重构与再造的要求，另一方面向应用系统提出集成的要求。 |
| 第二层 | 业务系统和应用系统 | 属于战术管理层，业务系统在业务处理流程的优化上对组织进行管理控制和业务控制，应用系统则为这种控制提供有效利用信息和数据实现的手段，并提高组织的运行效率。 |
| 第三层 | 信息基础设施 | 是组织实现信息化、数字化的基础部分，相当于运行管理层，它为应用系统和战略系统提供计算传输、数据等支持。同时也为组织的业务系统实现重组提供一个有效的、灵活响应的技术与管理支持平台。 |
| 战略系统 | 战略系统是指组织中与战略制定、高层决策有关的管理活动和计算机辅助系统。 | 在信息系统架构中，战略系统由两部分组成：· 以信息技术为基础的高层决策支持系统· 组织的战略规划体系 | 在ISA中设立战略系统有两重含义：· 表示信息系统对组织高层管理者的决策支持能力；· 表示组织战略规划对信息系统建设的影响和要求。通常组织战略规划分成长期规划和短期规划两种。 |
| 业务系统 | 业务系统是指组织中完成一定业务功能的各部分（物质、能量、信息和人）组成的系统。 | 组织中有许多业务系统，如生产系统、销售系统、采购系统等，每个业务系统由一些业务过程来完成其功能。 | · 业务过程可分解为一系列业务活动。· 业务过程重组以业务流程为中心，打破职能部门分工，以求在效率、成本、质量等方面取得改善。· 业务系统在ISA中的作用是：对组织业务进行建模，在战略指导下进行优化重组，并确定相对稳定的数据，以此为基础进行应用系统和基础设施的建设。 |
| 应用系统 | 指信息系统中的应用软件部分。 | 按功能可包含：· 事务处理系统、管理信息系统、决策支持系统、专家系统等。从架构角度看，都包含两个基本部分：· 内部功能实现部分· 外部界面部分 | ① 界面部分是应用中变化较多的部分。② 在功能实现部分中，处理的数据变化较小，而程序的算法和控制结构变化较多。 |
| 组织信息基础设施 | 指根据组织当前业务和发展趋势，构筑由信息设备、通信网络、数据库、系统软件等组成的环境。 | 分成三部分：· 技术基础设施（计算机、网络、系统软件等）· 信息资源设施（数据与信息、处理标准等）· 管理基础设施（组织架构、管理方法、规章制度等） | · 技术基础设施由于技术发展，变化因素较多。· 信息资源设施在系统建设中相对变化较小。· 管理基础设施为适应环境，相对变化较多。 |
📚4.2 系统架构140
信息系统架构是一种体系结构，它反映了一个组织信息系统的各个组成部分之间的关系， 以及信息系统与相关业务、信息系统与相关技术之间的关系。
架构设计师通常将架构的重点放在软件部分。
📖4.2.1 架构定义140
对信息系统架构的定义描述，可以从以下6个方面进行理解:
| 1. 抽象性 | 架构是系统的 抽象，关注 外部可见 的属性和关系。• 定义元素、元素的外部可见属性及元素间的关系。• 隐藏内部实现细节，这些细节不属于架构范畴。 |
| 2. 结构性 | 架构由 多个结构 组成，每个结构传达不同方面的信息。• 结构从 功能角度 描述元素关系。• 个别结构不能代表整体架构，尤其是大型信息系统。 |
| 3. 独立性 | 架构 独立于文档 而存在。• 任何软件都有架构，但未必有准确的架构文档。• 过时的文档无法真实反映 当前架构。 |
| 4. 内容性 | 元素及其行为的集合构成架构内容，包括 静态 与 动态 抽象。• 静态方面：关注大粒度总体结构（如分层）。• 动态方面：关注关键行为的共同特征与互动。 |
| 5. 基础性 | 架构是 基础性 的，涉及通用方案和重要决策。• 复用性：提供解决关键共性问题的通用方案。• 架构敏感性：包含影响深远、更改代价高昂的重大决策。 |
| 6. 决策性 | 架构是 设计与决策 的结果，受设计师能力制约。• 基于关键功能与非功能需求（质量属性、约束）进行决策。• 不同设计师会产出不同架构。• 重大决策需经评审，设计师需持续学习以提升水平。 |
📖4.2.2 架构分类141
信息系统架构通常可分为物理架构与 逻辑架构两种.
物理架构是指不考虑系统各部分的实际工作与功能架构，只抽象地考察其硬件系统的空间分布情况。逻辑架构是指信息系统各种功能子系统的综合体。
1、物理架构
按照信息系统在空间上的拓扑关系，其物理架构一般分为集中式与分布式两大类。
| 物理架构 | 集中式架构 | 物理资源在空间上集中配置。如早期的单机系统，或多用户通过终端共享资源的系统。 | 资源集中，便于管理，资源利用率较高。 | 系统规模扩大后，维护管理困难；不利于调动用户积极性；资源过于集中导致系统脆弱，核心资源异常易致整个系统瘫痪。 |
| 物理架构 | 分布式架构 | 通过计算机网络把不同地点的资源联系在一起，实现资源共享。各节点可联网工作，也可独立运行。 | 可根据需求灵活配置资源，系统扩展方便；安全性好，单个节点故障不会导致整个系统停止。 | 资源分散，管理标准不易统一，协调困难，不利于整个资源的规划与管理。 |
2、逻辑架构
| 逻辑架构 | 管理职能视角 | 从管理职能角度划分，一个完整的信息系统支持组织的各种功能子系统（如采购、生产、销售、人力、财务等）。 | 每个功能子系统可以完成事务处理、操作管理、管理控制与战略规划等各个层次的功能，功能覆盖全面。 | (通常与具体实现方式和集成度相关，原文未明确阐述) |
3、系统融合
在信息系统开发与集成建设中，强调各子系统之间的协调一致性和整体性。要达到这个目的，就必须在构造信息系统时注意对各种子系统进行统一规划，并对各子系统进行整体融合。常见的融合方式包括横向融合、纵向融合和纵横融合。
| ① 横向融合 | 将 同一层次 的各种职能与需求融合在一起。 | 实现 同级业务 的一体化处理，打通不同职能部门在相同层级的数据与流程。 | 将 运行控制层 的人事子系统和工资子系统综合在一起，使基层业务处理一体化。 |
| ② 纵向融合 | 把 某种职能 和需求的各个层次 的业务组织在一起。 | 沟通了 上下级之间的联系，形成该职能领域内贯穿各级的一体化处理过程。 | 将 组织分支机构会计系统 和 整体组织会计系统 融合在一起，利用其共同之处，形成一体化的会计处理流程。 |
| ③ 纵横融合 | 从 信息模型 和 处理模型 两方面进行综合。 | 实现 信息集中共享，程序模块化，提取 通用部分，最终建立系统化的 公用数据体系 和 一体化信息处理系统。 | 通过统一数据模型和模块化设计，构建企业级的资源共享中心与一体化业务平台。 |
📖4.2.3 一般原理143
架构包含两个基本部分:组成成分和组成成分之间的关系。在外界环境方式变化时架构中组成成分和关系有些可能是不变的，有些则可能要产生很大的变化。在信息系统中，析出相对稳定的组成成分与关系，并在相对稳定部分的支持下，对相对变化较多的部分进行重新组织，以满足变化的要求，就能够使得信息系统对环境的变化具有一定的适应能力，即具有一定的柔性，这就是信息系统架构的基本原理。
📖4.2.4 常用架构模型144
常用架构模型主要有单机应用模式、客户端/服务器模式、面向服务架构(SOA)模式、 组织级数据交换总线等。
| 单机应用模式 | 运行在一台物理机器上的独立应用程序（可以是多进程/多线程）。 | 如：AutoCAD, Photoshop等专业软件。 |
| 客户端/服务器模式 (C/S) | 两层 C/S：“胖客户端”模式，前台界面与业务逻辑集成。三层 C/S 与 B/S：引入后台服务层，B/S使用Web浏览器作为通用客户端，低成本易维护。多层 C/S：引入中间件/应用服务器，提高可伸缩性、并发性、数据安全性。MVC模式：标准化分离表示层(View)、控制层(Controller)、数据/逻辑层(Model)。 | 两层：前台客户端 + 后台数据库。三层/B/S：前台/浏览器 → 后台服务/Web服务器 → 数据库。多层：前台 → Web服务器 → 中间件 → 数据库。MVC：View (视图) ↔ Controller (控制器) ↔ Model (模型)。 |
| 面向服务架构 (SOA) 模式 | SOA 核心：将独立应用系统视为单一服务，通过消息进行通信集成，本质是消息机制或RPC。Web Service：SOA的Web体现，通过标准协议(如SOAP, WSDL)开放内部服务。 | 借助消息中间件、交易中间件实现。通过Web服务协议进行交互。 |
| 组织级数据交换总线 | 组织内不同应用间进行信息交换的公共通道，实质是一个连接器(Connector)软件，负责数据、请求和回复的接收与分发。 | 应用系统1…n ↔ 数据交换总线 (Connector/ORB/Agent) |
📖4.2.5 规划与设计147
信息系统规划与设计因为组织的业务类型不同而各异，还要结合组织的发展阶段和数字化 转型成熟度，不同阶段和成熟度条件下，其系统集成架构和设计导向差异较大。
1、集成架构演进
对任何组织来说，其信息系统集成架构随其业务发展、数字化转型成熟度和信息技术发展等持续演进和变化。以工业企业为例，其集成架构演进常为:以应用功能为主线架构、以平台能力为主线架构和互联网为主线架构。
| 以应用功能为主线 | • 核心关注点是信息系统的软件功能。• 采用“拿来主义”，直接采购成套成熟的应用软件。• 目标：提高工作效能、降低业务风险。 | 适用：中小型企业或信息化初级阶段。建设：以部门或职能为单元，基于软件需求建设基础设施。 |
| 以平台能力为主线 | • 核心理念是将“竖井式”系统转化为“平层化”建设。• 通过标准化接口和新技术，实现系统的弹性、敏捷能力。• 目标：从获取最佳实践进入自主知识沉淀和创新。 | 适用：企业规模与数字化成熟度提升后。建设：实现数据采集、网络传输、应用中间件、应用开发的平层化。 |
| 以互联网为主线 | • 强调将功能最大限度地App化（微服务）。• 对业务职能和工艺活动进行细化拆分与数字化封装。• 目标：通过云、边、端融合，实现功能的动态重组和编排，达到敏捷组合与弹性变革。 | 适用：追求高度灵活和敏捷的组织。建设：通过微服务和云边端协同技术，实现对封装组件的灵活调用。 |
2、TOGAF架构开发方法
TOGAF (The Open Group Architecture Framework)是一种开放式企业架构框架标准，它为标准、方法论和企业架构专业人员之间的沟通提供一致性保障。
- TOGAF 基础
| 六大组件 | 架构开发方法 (ADM) | TOGAF的核心，描述了开发企业架构的分步方法。 |
| ADM指南和技术 | 包含一系列可用于应用ADM的指南和技术。 | |
| 架构内容框架 | 描述了TOGAF内容框架，包括结构化元模型、可重用架构构建块(ABB)的使用以及典型架构可交付成果的概述。 | |
| 企业连续体和工具 | 讨论用于对企业内部架构活动输出进行分类和存储的分类法和工具。 | |
| TOGAF参考模型 | 提供了两个架构参考模型：TOGAF技术参考模型(TRM)和集成信息基础设施参考模型(III-RM)。 | |
| 架构能力框架 | 讨论在企业内建立和运营架构实践所需的组织、流程、技能、角色和职责。 | |
| 核心思想 | 模块化架构 | TOGAF标准采用模块化结构。 |
| 内容框架 | 为架构产品提供了详细的模型，使ADM产出结果更加一致。 | |
| 扩展指南 | 为大型组织开发多层级集成架构提供支持，这些架构在总体架构治理模式内运行。 | |
| 架构风格 | 标准设计注重灵活性，可用于不同的架构风格。 | |
| 关键总结 | ADM是关键 | TOGAF的关键是架构开发方法(ADM)，它是一个可靠的、行之有效的方法，能够满足商务需求的组织架构。 |
- ADM方法
| ADM核心阶段周期 | 十个阶段（环形顺序） | 1. 预备阶段 2. 需求管理 3. 架构愿景4. 业务架构 5. 信息系统架构（应用和数据）6. 技术架构 7. 机会和解决方案8. 迁移规划 9. 实施治理 10. 架构变更治理• 这十个阶段是反复迭代的过程。 |
| 3个级别的迭代 | 1. 基于ADM整体的迭代 | 用一种环形的方式来应用ADM方法，表明一个架构开发工作阶段完成后会直接进入下一个阶段，形成周而复始的循环。 |
| 2. 多个开发阶段间的迭代 | 在完成了技术架构阶段的开发工作后，又重新回到业务架构开发阶段。这是在不同阶段之间的跳转与循环。 | |
| 3. 在一个阶段内部的迭代 | TOGAF支持基于一个阶段内部的多个开发活动，对复杂的架构内容进行迭代开发。 |
📖4.2.6 价值驱动的体系结构153
1 、模型概述
价值模型核心的特征可以简化为三种基本形式:价值期望值、反作用力和变革催化剂。
| 价值期望值 | 对某一特定功能的需求，包括内容（功能）、满意度（质量） 和不同级别质量的实用性。它是价值的初始目标和驱动力。 | 汽车驾驶员期望汽车在60公里/小时速度下，能够实现快速且安全的急刹车。 |
| 反作用力 | 在系统部署的实际环境中，实现某种价值期望值的难度。期望越高，难度越大，即反作用力越强。它是限制因素之一。 | 实现上述急刹车效果的实际结果，取决于路面类型、坡度、汽车重量等现实条件。 |
| 变革催化剂 | 环境中导致价值期望值发生变化的事件，或是导致不同结果的限制因素。它也是限制因素之一。 | 新的安全法规出台，或刹车新材料技术的突破，都可能改变原有的刹车性能期望与实现路径。 |
| 统称关系 | 反作用力 与 变革催化剂 统称为 限制因素。价值期望值、反作用力、变革催化剂 三者统称为 价值驱动因素。 |
📚4.3 应用架构156
应用架构的主要内容是规划出目标应用分层分域架构，根据业务架构规划目标应用域、应 用组和目标应用组件，形成目标应用架构逻辑视图和系统视图。
📖4.3.1 基本原则156
常用的应用架构规划与设计的基本原则有：业务适配性原则、应用聚合化原则、功能专业化原则、风险最小化原则和资产复用化原则。
| 1. 业务适配性原则 | 应用架构应服务和提升业务能力，支撑组织的战略目标。同时必须具备灵活性和可扩展性，以适应未来业务架构的发展变化。 |
| 2. 应用聚合化原则 | 基于现有系统功能，通过整合部门级应用，解决应用系统多、功能分散、重叠、界限不清等问题，推动建设集中的**“组织级”应用系统**。 |
| 3. 功能专业化原则 | 按照业务功能聚合性进行应用规划，建设与应用组件对应的应用系统，以满足不同业务条线的需求，实现专业化发展。 |
| 4. 风险最小化原则 | 降低系统间的耦合度，提高单个应用系统的独立性，保持系统层级、群组间的松耦合，以规避单点风险，保证应用系统的安全稳定。 |
| 5. 资产复用化原则 | 鼓励架构资产的提炼和重用，以满足快速开发、降低成本的要求。规划组织级共享应用为基础服务，建立标准化体系，通过复用或组合服务使架构具有弹性，支持业务持续发展。 |
📖4.3.2 分层分组156
对应用架构进行分层的目的是要实现业务与技术分离，降低各层级之间的耦合性，提高各层的灵活性，有利于进行故障隔离，实现架构松耦合。
应用分层可以体现以 客户为中心的系统服务和交互模式，提供面向客户服务的应用架构视图。对应用分组的目的是要体现业务功能的分类和聚合，把具有紧密关联的应用或功能内聚为一个组，可以指导应用系统建设，实现系统内高内聚，系统间低合，减少重复建设。
📚4.4 数据架构158
数据架构描述了组织的逻辑和物理数据资产以及相关数据管理资源的结构。
📖4.4.1 发展演进158
作为信息系统架构的组成，数据架构在不同时代其形态也是不一样，它是随着信息技术的 不断发展而向前演进，主要经历了单体应用架构时代、数据仓库时代和大数据时代等。
| 1. 单体应用架构时代 | 信息化早期（20世纪80年代），信息系统以单体应用为主（如财务软件、OA）。数据管理的概念处于萌芽期。 | • 架构简单，主要就是数据模型与数据库设计。• 核心目标是满足系统自身的业务使用。 |
| 2. 数据仓库时代 | 系统数据积累后，信息孤岛问题凸显，组织意识到数据的价值，需要一种全新的架构来支持分析。 | • 诞生了面向主题的、集成的数据仓库。• 主要应用是OLAP（联机分析处理），用于复杂的分析操作和决策支持。• 数据架构开始关注数据的分布和流向。 |
| 3. 大数据时代 | 大数据技术兴起，驱动组织更灵活、高效地从数据中提取价值。 | • 架构不断演进：从批处理到流处理，从大集中到分布式，再到批流一体与全量实时。• 核心目标是支持更广泛、更实时的大数据应用需求。 |
📖4.4.2 基本原则159
数据架构的设计原则是在遵循架构设计通用原则的情况下，有数据架构自身的特殊考虑。
合理的数据架构设计应该是解决以下问题：功能定位合理性问题，面向未来发展的可扩展性问 题，处理效率高效或者说高性价比的问题；数据合理分布和数据一致性问题。
| 数据分层原则 | 解决数据层次定位的合理性问题。在为每个层次（如贴源层、明细层、汇总层、应用层）定位的同时，需对其建设目标、设计方法、模型、存储策略及服务原则进行约束性定义和控制。 |
| 数据处理效率原则 | 并非追求绝对高效率，而是追求满足效率要求的成本合理化。关键在于减少大规模原始明细数据的冗余存储和搬迁操作，以控制数据存储与变迁的成本，从而提升整体效率。 |
| 数据一致性原则 | 合理的数据架构是数据管控体系的基础。数据不一致的主要原因是数据的冗余存储和按不同业务逻辑的重复加工。因此，保障一致性的关键在于在架构中减少数据重复加工与冗余存储。 |
| 数据架构可扩展性原则 | 1. 基于清晰合理的数据分层定位，以支持新增业务、数据整合与应用需求。2. 需要对数据存储模型和存储技术进行考量，确保其弹性与扩展能力。 |
| 服务于业务原则 | 数据架构、模型与存储策略的最终目标都是服务于业务（如提升流程效率、支持精准决策）。此为最高原则，当满足特殊业务目标时，可以权衡甚至暂时放弃其他某些原则以保障业务体验。 |
📖4.4.3 架构举例160
某城市社会保险智慧治理中心的数据架构示意。
| 1. 源数据库 | 数据来源：包括社会保险内部数据（社保、就业、劳动关系、人事人才等）以及外部部门数据（银行、税务、公安等）。它是整个数据体系的数据起源。 |
| 2. 交换库 | 数据同步：利用OGG等同步工具或通过数据同步、服务调用等方式，将源端数据同步至此。采用同步或镜像方式，核心目标是降低对源数据库的直接影响。 |
| 3. 过渡库 | 数据抽取与暂存：通过OGG For Bigdata、Sqoop等技术抽取交换库中的数据，并存储于Hadoop平台中。其主要目的是提高大批量数据处理的性能，为后续加工做准备。 |
| 4. 整合库 | 数据加工与整合：对过渡库的数据进行对照、转换、清洗、聚集等处理，并按照统一的库表结构进行存储。它为各主题库提供标准化的增量与全量数据源。 |
| 5. 主题库 | 数据服务与应用：即服务库。根据具体的治理主题应用需求，从整合库中提取所需数据，直接为最终的治理应用和可视化展现提供数据支撑。 |
📚4.5 技术架构161
技术架构是承载组织应用架构和数据架构的基础，它是一个由多个功能模块组成的整体，描述组织业务应用实现所采用的技术体系或组合，以及支持应用系统部署所需的基础设施和环 境等。
📖4.5.1 基本原则161
| 成熟度控制原则 | 优先使用成熟度高且处于活跃期的技术。若需采用新技术，必须组织人员持续跟踪其成熟度、应用情况以及可能带来的安全漏洞与结构性风险。 |
| 技术一致性原则 | 尽量减少技术异构，充分发挥技术组合的一致性（例如统一使用云环境）。此原则也包括同一类型技术的版本控制，力求在所有信息系统中使用相同的技术版本。 |
| 局部可替换原则 | 在技术架构迭代时，需考虑既有技术的使用、重用或再创新，并对其进行标记和特殊关注，明确其生命周期管理。采用新技术时，需评估其长期可用性、退役影响及可替代方案。 |
| 人才技能覆盖原则 | 技术架构设计必须关注组织内外部（包括合作伙伴）可用人才对相关技术的驾驭能力，尤其是在需要进行应用创新的领域，并确保这些人才的可用性。 |
| 创新驱动原则 | 充分挖掘技术的创新价值，重点关注那些能对组织治理、管理、业务发展起到促进乃至引领作用的技术，并将其作为技术架构的关键纽带或骨架，以此完善周边技术组合。 |
📖4.5.2 架构举例162
某城市社会保险智慧治理中心的技术架构示意。
📚4.6 网络架构163
📖4.6.1 基本原则163
| 高可靠性 | 网络作为底层资源调度和服务传输的枢纽与通道，其高可靠性要求是基础且至关重要的。 |
| 高安全性 | 信息系统安全不能仅靠应用层，网络必须提供基础安全防护，如身份鉴别、访问控制、入侵检测等能力，为应用提供重要的底层安全保障。 |
| 高性能 | 随着云计算与虚拟化技术的发展，网络已成为资源调度的枢纽，而不仅仅是通道。其性能与效率是提供更优服务质量的根本保证。 |
| 可管理性 | 在敏捷开发主流下，网络的可管理性不仅指网络自身的管理，更指能够基于业务部署策略进行快速调整和管控，以支持业务的快速上线。 |
| 平台化和架构化 | 网络作为底层基础资源，需要以开阔的视野适应未来应用架构的变化，使网络自身更加弹性，能够按需扩展，以适应不同业务规模的发展。 |
| 可扩展性 | 网络架构需要具备良好的可扩展性，能够灵活地适应业务增长和技术演进，确保长期支撑能力。（此条为根据上下文“按需扩展”提炼的隐含原则） |
📖4.6.2 局域网架构163
| 基本定义 | 所有权 | 一种为单一组织所拥有的专用计算机网络。 |
| 主要特点 | 覆盖范围 | 地理范围小，通常在一座建筑或集中建筑群内（一般小于2.5公里）。 |
| 传输速率 | 数据传输速率高，一般在10 Mb/s以上，典型值为1 Gb/s，甚至10 Gb/s。 | |
| 误码率与可靠性 | 误码率极低（通常在10⁻⁹以下），可靠性高。 | |
| 传输介质与应用 | 支持多种传输介质（有线和无线），并支持实时应用。 | |
| 组成与分类 | 网络拓扑 | 常见拓扑有：总线型、环形、星形、树形等。 |
| 传输介质 | 主要分为：有线局域网和无线局域网。 | |
| 组成设备 | 通常由计算机、交换机、路由器等设备组成。 |
1、单核心架构
| 单核心局域网架构组成 | • 由一台核心二层或三层交换机作为中心。• 通过多台接入交换机连接用户设备。• 变通方案：小规模网络中，用户设备可直接连接核心设备以节省成本。 |
| 技术特点 | • 核心设备：通常为二层、三层或以上交换机；若为三层以上，可划分VLAN，实现VLAN内二层转发，VLAN间三层路由。• 接入设备：采用二层交换机，仅进行二层转发。• 连接：核心与接入设备间采用100M/GE/10GE等以太网连接。 |
| 优点 | • 网络结构简单，节省设备投资。• 新组织接入方便，直接连接至核心交换机的空闲端口即可。 |
| 缺点 | • 地理范围受限，要求用户分布紧凑。• 核心设备存在单点故障风险，易导致网络整体或局部瘫痪。• 扩展能力有限。• 接入设备多时，对核心设备的端口密度要求高。 |
2、双核心架构
| 双核心局域网架构组成 | • 核心交换设备采用两台三层及以上交换机。• 核心与接入设备之间采用100M/GE/10GE等以太网连接。• 业务服务器同时连接到两台核心交换机。 |
| 技术特点 | • VLAN间访问需通过两台核心交换设备完成。• 网络中仅核心设备具备路由功能。• 接入设备仅提供二层转发功能。• 服务器通过网关保护协议实现高可用。 |
| 优点 | ① 网络拓扑可靠，核心设备具备保护能力。② 业务路由可实现热切换。③ 部门互访及访问服务器有冗余路径，可靠性高。④ 新组织接入方便。⑤ 服务器高速访问且有保护。 |
| 缺点 | • 设备投资高于单核心架构。• 对核心交换设备的端口密度要求较高。 |
3、环形架构
| 环形局域网架构组成 | • 由多台核心三层及以上交换机连接成双RPR（弹性分组环），构建网络核心。• 核心交换设备提供业务转发功能。 |
| 技术特点 | • VLAN间通过RPR环实现互访。• 通过环上的边界路由设备接入广域网。 |
| 优点 | ① 具备自愈保护功能，且节省光纤资源。② 提供50ms快速自愈、多等级QoS、带宽公平与拥塞控制。③ 环双向可用，通过两根反向光纤组成环，双向传输。④ 利用空间重用技术，有效利用环上带宽。 |
| 缺点 | ① 组建大规模网时，多环间只能通过业务接口互通，不能直接网络互通。② 设备投资高于单核心局域网。③ 核心路由冗余设计实施难度高，且易形成环路。 |
4、层次局域网架构
| 层次局域网架构组成 | 由核心层交换设备、汇聚层交换设备、接入层交换设备以及用户设备组成。 |
| 技术特点 | • 核心层：提供高速数据转发。• 汇聚层：提供充足接口，实现与接入层间的互访控制；提供所辖部门业务的交换功能，减轻核心层压力。• 接入层：实现用户设备的接入。• 网络拓扑易于扩展。• 通过与广域网的边界路由设备接入广域网。 |
| 优点 | • 网络故障可分级排查，便于维护。• 网络拓扑易于扩展（扩展性强）。• 流量分布合理，汇聚层分担核心层压力（性能好）。 |
📖4.6.3 广域网架构166
通俗来讲，广域网是将分布于相比局域网络更广区域的计算机设备连接起来的网络。广域网由通信子网与资源子网组成。
广域网属于多级网络，通常由骨干网、分布网、接入网组成。在网络规模较小时，可仅由骨干网和接入网组成。
1、单核心广域网
| 单核心广域网架构组成 | • 由一台核心路由设备（三层及以上交换机）和各局域网组成。• 所有局域网间的访问都必须通过核心路由设备。 |
| 技术特点 | • 网络中各局域网之间不设立其他路由设备。• 各局域网至核心设备间采用广播线路，互联接口属于对应局域网子网。• 可采用10M/100M/GE以太接口连接。 |
| 优点 | ① 网络结构简单，节省设备投资。② 局域网间及访问核心局域网的效率高。③ 新局域网接入方便（核心设备有端口即可）。 |
| 缺点 | ① 核心路由设备存在单点故障，易导致整网瘫痪。② 扩展能力欠佳，对核心设备端口密度要求高。 |
2、双核心广域网
| 双核心广域网架构组成 | • 由两台核心路由设备（三层及以上交换机）和各局域网组成。 |
| 技术特点 | • 核心设备与各局域网间采用10M/100M/GE等以太网接口连接。• 局域网间访问需经过两台核心路由设备，无其他业务互访路由。• 核心设备间实现网关保护或负载均衡。 |
| 优点 | ① 访问路径冗余，可靠性高，可实现路由热切换，保障业务连续性。② 在接口预留情况下，新局域网接入方便。 |
| 缺点 | ① 设备投资高于单核心架构。② 路由冗余设计实施难度高，易形成路由环路。③ 对核心设备端口密度要求较高。 |
3、环形广域网
| 环形广域网架构组成 | • 由三台及以上核心路由器构成路由环路，连接各局域网。 |
| 技术特点 | • 核心设备为三层或以上交换机。• 与各局域网采用10M/100M/GE等以太网接口连接。• 局域网间访问需经过核心路由环，无其他互访路由。• 核心设备间具备网关保护/负载均衡及环路控制功能。 |
| 优点 | ① 访问路径冗余度高，可靠性高，可实现无缝热切换，保障业务连续性。② 在接口预留情况下，新局域网接入方便。 |
| 缺点 | ① 设备投资高于双核心架构，路由冗余设计复杂，易形成环路。② 环形拓扑占用端口多，对核心设备端口密度要求高。 |
4、半冗余广域网 
| 半冗余广域网架构组成 | • 由多台核心路由设备连接各局域网形成。• 核心特征：任意核心设备至少有两条以上链路连接其他设备。• 特例：若任意两核心设备间均有链路，则为全冗余广域网。 |
| 技术特点 | • 核心设备间可部署网关保护、负载均衡或环路控制。• 网络结构呈网状，提供多条路径。• 路由选择灵活，适合部署OSPF等链路状态路由协议。 |
| 优点 | ① 结构灵活，扩展方便。② 提供路径冗余，可靠性高。③ 路由选择灵活，性能优。 |
| 缺点 | • 网络结构零散，不便于管理和故障排查。 |
5、对等子域广域网 
| 对等子域广域网架构组成 | • 将广域网路由设备划分为两个独立的子域。• 每个子域内部采用半冗余方式互连。• 两个子域之间通过一条或多条链路互连。• 任何路由设备都可接入局域网。 |
| 技术特点 | • 对等子域间互访以域间互连链路为主。• 路由协议以动态路由为主。• 适用于可明显划分为两个独立区域的场景。• 域间链路带宽通常高于域内链路带宽。 |
| 优点 | • 可进行路由汇总或明细路由匹配，路由控制灵活。 |
| 缺点 | ① 域间路由冗余设计实施难度高，易形成路由环路或发布非法路由。② 对域边界路由设备的性能要求高。 |
6、层次子域广域网
| 层次子域广域网架构组成 | • 将大型广域网划分为多个独立子域。• 子域内部采用半冗余方式互连。• 子域间存在层次关系（高层子域连接多个低层子域）。• 任何路由设备都可接入局域网。 |
| 技术特点 | • 低层子域间互访需通过高层子域完成。• 域间链路带宽须高于域内链路带宽。• 对域边界路由设备的性能要求高。• 路由协议以动态路由（如OSPF）为主。• 与外网互连：上层外网通过高层子域，下层外网通过低层子域。 |
| 优点 | • 层次子域结构具有较好的扩展性。 |
| 缺点 | • 域间路由冗余设计实施难度高，易形成路由环路或发布非法路由。 |
📖4.6.4 移动通信网架构170
5G常用业务应用方式包括：5GS (5G System)与DN (Data Network,数据网络)互联、5G网络边缘计算等。
| 5GS与DN互连 | 基本互连 | 5GS需要通过DN（如Internet、IMS、专用网）为UE提供业务（上网、语音、AR/VR等）。UPF网元作为DN的接入点，二者通过N6接口互连。 | 接口：N6网元：UPF |
| 路由关系 | 互连基于IPv4/IPv6。从DN看，UPF是普通路由器；从5GS看，对端设备也是路由器。业务流通过双向路由配置实现转发。 | 协议：IPv4/IPv6关系：路由关系 | |
| 业务流方向 | • UL（上行）：UE → DN，通过UPF路由转发。• DL（下行）：DN → UE，通过邻近路由器路由至UPF。 | UL：UE → UPF → DNDL：DN → Router → UPF → UE | |
| 接入模式 | 透明模式：5GS不参与认证，UE与Intranet独立配置，对5GS透明。非透明模式：SMF通过外部DN-AAA服务器对UE认证，成功后建立会话。 | 透明模式：5GS不感知非透明模式：认证服务器（如RADIUS, Diameter） | |
| 5G网络边缘计算 | 架构与价值 | 在靠近UE的移动网络边缘部署UPF和MEP，提供业务就近分流服务。提升用户体验，减轻后端压力。 | 网元：UPF, MEP价值：低时延、高带宽、减轻负载 |
| 业务连续性模式 (SSC) | SSC模式1：用户移动时，会话IP接入点不变。SSC模式2：移动时，网络释放旧会话并立即建立新会话。SSC模式3：移动时，在释放旧会话前先建立新会话。 | 供ASP或运营商选择，以平衡连续性与网络效率。 |
📖4.6.5 软件定义网络172
第2章2.1.2节的第5小节。
📚4.7 安全架构172
安全保障以风险和策略为基础，在信息系统的整个生命周期中，安全保障应包括技术、管理、人员和工程过程的整体安全，以及相关组织机构的健全等。
📖4.7.1 安全威胁173
| 机密性攻击 | 1. 信息泄露 | 信息被泄露或透露给非授权的实体。 |
| 5. 窃听 | 通过搭线监听、截取电磁泄漏等手段窃取传输中的信息。 | |
| 6. 业务流分析 | 通过长期监听和统计分析通信频度、流向、总量等，发现有价值的信息和规律。 | |
| 16. 媒体废弃 | 从废弃的磁盘、打印介质等存储介质中恢复获取信息。 | |
| 完整性攻击 | 2. 破坏信息完整性 | 数据被非授权地增删、修改或破坏。 |
| 12. 抵赖 | 用户否认自身行为（如发过的消息）或伪造对方信息。 | |
| 13. 重放 | 截获合法的通信数据备份，并出于非法目的重新发送。 | |
| 可用性攻击 | 3. 拒绝服务 (DoS) | 合法访问被无条件地阻止。 |
| 访问控制攻击 | 4. 非法访问 | 资源被非授权的人或以非授权的方式使用。 |
| 7. 假冒 | 冒充合法用户或特权用户进行欺骗（黑客常用手段）。 | |
| 8. 旁路控制 | 利用系统安全缺陷或脆弱性，绕过防线获得非授权权利。 | |
| 9. 授权侵犯 | 被授权用户将权限用于非授权的目的（即内部攻击）。 | |
| 17. 物理侵入 | 通过绕过物理控制获得对系统的访问。 | |
| 恶意代码 | 10. 特洛伊木马 | 软件中含有一段察觉不出的有害程序，执行时会破坏安全。 |
| 11. 陷阱门 / 后门 | 在系统中设置“机关”，在特定输入下违反安全策略。 | |
| 14. 计算机病毒 | 一种能实现传染和侵害的功能程序，具有感染和破坏两种功能。 | |
| 社会工程与物理安全 | 15. 人员渎职 | 授权人员因贿赂、利益或粗心将信息泄露给非授权者。 |
| 18. 窃取 | 重要的安全物品（如令牌、身份卡）被盗。 | |
| 19. 业务欺骗 | 伪系统或部件欺骗合法用户自愿放弃敏感信息。 |
📖4.7.2 定义和范围174
安全性体现在信息系统上,通常的系统安全架构、安全技术体系架构和审计架构可组成三道安全防线。
| 系统安全架构 | 构建信息系统安全质量属性的主要组成部分及其关系。其目标是从源头打造自身安全，不依赖外部防御系统。 | 关注系统自身内在的、固有的安全设计与属性。 |
| 安全技术体系架构 | 构建安全技术体系的主要组成部分及其关系。其任务是构建通用的安全技术基础设施，包括安全基础设施、工具、技术、组件等，以系统性地增强各部分的防御能力。 | 关注为整个组织提供支撑的、通用的技术性安全能力与组件。 |
| 审计架构 | 指独立的审计部门或其所能提供的风险发现能力。审计范围主要包括安全风险在内的所有风险。 | 关注独立的监督、检查与风险发现机制，范围不限于安全。 |
📖4.7.3 整体架构设计175
构建信息安全保障体系框架应包括技术体系、组织机构体系和管理体系等三部分。也就是 说，人、管理和技术手段是信息安全架构设计的三大要素，而构建动态的信息与网络安全保障体系框架是实现系统安全的保障。
1、WPDRRC 模型：
| 预警 (W) | 通过模拟攻击检查系统薄弱环节，收集安全风险，分析风险趋势，降低总体风险。 | 远程安全评估系统、风险趋势分析、解决方案建议 |
| 防护 ( P) | 采用成熟的安全技术及方法实现网络与信息安全。 | 加密、数字签名、访问控制、认证、信息隐藏、防火墙 |
| 检测 (D) | 通过检测和监控来发现新的威胁和弱点，强制执行安全策略。 | 入侵检测、恶意代码过滤、脆弱性检测、数据完整性检测、攻击性检测 |
| 响应 ( R) | 在检测到安全事件后及时做出正确响应，将系统调整到安全状态。 | 报警、跟踪、封堵、隔离、报告、应急策略、入侵分析、状态评估 |
| 恢复 ( R) | 在系统遭破坏后，通过技术手段在短时间内使系统恢复正常。 | 容错、冗余、备份、替换、修复、恢复 |
| 反击 ( C) | 侦察、提取犯罪线索与证据，形成取证能力和依法打击手段。 | 取证技术、线索侦察、证据提取 |
WPDRRC模型有 六个环节和三大要素。
六个环节包括:预警(W)、保护§、检测§、响应®、恢复®和反击©,它们具有较强的时序性和动态性,能够较好地反映出信息系统安全保障体系的预警能力、保护能力。检测能力、响应能力、恢复能力和反击能力。
三大要素包括:人员、策略和技术。人员是核心，策略是桥梁，技术是保证。
2、架构设计
信息系统的安全需求是任何单一安全技术都无法解决的，要设计一个信息安全体系架构，应当选择合适的安全体系结构模型。信息系统安全设计重点考虑两个方面：一是系统安全保障体系；二是信息安全体系架构。
1）系统安全保障体系 安全保障体系是由安全服务、协议层次和系统单元三个层面组成。
2）信息安全体系架构
按照安全风险、需求分析结果、安全策略以及网络与信息的安全目标等方面开展安全体系架构的设计工作。
具体在安全控制系统，可以从物理安全、系统安全、网络安全、应用安全和安全管理等5个方面开展分析和设计工作。
3）设计要点 网络与信息安全架构设计可以参照各类架构模型，结合组织的具体战略、实际现状和预期 目标等，细致开展相关工作。
📖4.7.4 网络安全架构设计179
网络安全体系是信息系统体系的核心之一。
1、0SI安全架构
0SI定义了7层协议，其中除第5层(会话层)外，每一层均能提供相应的安全服务。实际上，最适合配置安全服务的是在物理层、网络层、传输层及应用层上，其他层都不宜配置安全服务。0SI开放系统互联安全体系的5类安全服务包括鉴别、访问控制、数据机密性、数据完整性和抗抵赖性。
OSI定义分层多点安全技术体系架构，也称为深度防御安全技术体系架构，
它通过以下三种方式将防御能力分布至整个信息系统中：
| 多点技术防御 | 网络和基础设施 | • 可用性：保护局域网/广域网，抵抗拒绝服务等攻击。• 机密性/完整性：保护传输中的信息及流量特征，防止非故意泄露。 |
| 边界 | 提供更强的边界防御以抵御主动攻击，如：流量过滤与控制、入侵检测。 | |
| 计算环境 | 抵御内部、近距离的分布攻击，为主机和工作站提供足够的访问控制。 | |
| 分层技术防御 | 核心理念 | 在对手和目标间部署多个防御机制。每种机制应代表一个唯一的障碍，并同时包含保护与检测方法，以降低攻击成功概率。 |
| 支撑性基础设施 | 公钥基础设施 (PKI) | 提供通用方式，安全地创建、分发和管理公钥证书与对称密钥，为网络、边界和计算环境提供安全服务。 |
| 检测和响应基础设施 | 能够迅速检测并响应入侵行为。 | |
| 综合保障 | 非技术防御 | 信息系统的安全保障不仅依赖技术，还需要人员、管理、技术和过程的综合。 |
2、认证框架
鉴别（Authentication）的基本目的是防止其他实体占用和独立操作被鉴别实体的身份。
鉴别的方式主要基于以下5种。 1、已知的，如一个秘密的口令。 2、拥有的，如 IC卡、令牌等。 3、不改变的特性，如生物特征， 4、相信可靠的第三方建立的鉴别(递推)。 5、环境(如主机地址等)。
鉴别信息是指申请者要求鉴别到鉴别过程结束所生成、使用和交换的信息。鉴别信息的类型 有交换鉴别信息、申请鉴别信息和验证鉴别信息。
3、访问控制框架
访问控制（Access Control）决定开放系统环境中允许使用哪些资源，在什么地方适合阻止 未授权访问的过程。在访问控制实例中，访问可以是对一个系统（即对一个系统通信部分的一 个实体）或对一个系统内部进行的。
4、机密性框架
机密性（Confidentiality）服务的目的是确保信息仅仅是对被授权者可用。
5、完整性框架
完整性(Integrity)框架的目的是通过阻止威胁或探测威胁，保护可能遭到不同方式危害的数据完整性和数据相关属性完整性。所谓完整性，就是数据不以未经授权方式进行改变或损毁的特征。
6、抗抵赖性框架
抗抵赖(Non-repudiation)服务包括证据的生成、验证和记录，以及在解决纠纷时随即进 行的证据恢复和再次验证。
📖4.7.5 数据库系统安全设计184
针对数据库系统安全，我们需重点关注完整性设计。数据库完整性是指数据库中数据的正确性和相容性。数据库完整性由各种各样的完整性约束来保证，因此可以说数据库完整性设计就是数据库完整性约束的设计。
数据库完整性约束可以通过数据库管理系统（DatabaseManagement System, DBMS）或应用程序来实现，基于DBMS的完整性约束作为模式的一部分存入数据库中。
1 、数据库完整性设计原则
| 原则 1 | 合理规划实现层次 | • 静态约束：应尽量包含在数据库模式中（如建表时定义）。• 动态约束：通常由应用程序实现。• 需提前评估对系统性能的影响。 |
| 原则 2 | 确保核心约束优先 | • 实体完整性（如主键）和引用完整性（如外键）是最重要的约束。• 在不影响关键性能的前提下应尽量应用，以空间和时间换取系统的易用性是值得的。 |
| 原则 3 | 慎用触发器 | • 缺点1：触发器性能开销较大。• 缺点2：多级触发难以控制，易出错。• 建议：非用不可时，优先使用 BEFORE型语句级触发器。 |
| 原则 4 | 规范约束命名 | • 在需求分析阶段就必须制定命名规范。• 使用有意义的英文单词、缩写、表名、列名、下划线等组合，使其易于识别和记忆。 |
| 原则 5 | 细致测试业务规则 | • 必须根据业务规则对完整性进行细致测试。• 目的：尽早发现并排除约束间的隐含冲突及其对性能的影响。 |
| 原则 6 | 设立专职设计小组 | • 需要专职小组全程负责分析、设计、测试、实施及早期维护。• 职责：不仅负责基于DBMS的约束实现，还要审核应用软件实现的约束。 |
| 原则 7 | 善用CASE工具 | • 采用合适的CASE工具以降低各阶段工作量。• 优势：支持整个数据库生命周期，提高设计效率，并便于与用户沟通。 |
2、数据库完整性的作用
好的，这是对数据库完整性作用的清晰总结。
数据库完整性的作用
| 1. 数据质量保障 | 防止合法用户向数据库中添加不合语义的数据，从源头保障数据的准确性和有效性。 |
| 2. 业务规则实现 | • 易于定义与管理：利用DBMS机制实现业务规则，比应用程序更易于定义、理解。• 提升效率：降低应用程序复杂性，提高运行效率。• 集中管理：DBMS的完整性控制是集中管理的，比分散在应用程序中更容易实现和维护。 |
| 3. 平衡性能与完整性 | 合理的设计可以兼顾完整性与系统效能。例如，在大批量数据装载时，可临时禁用约束，装载完成后再启用，从而不影响效率且能保证最终数据的完整性。 |
| 4. 辅助软件测试 | 完善的数据库完整性约束有助于在应用软件功能测试的早期发现程序中的错误。 |
| 5. 约束分类 | 数据库完整性约束可分为以下6类，其中动态约束通常由应用软件实现：• 静态约束：列级、元组（行）级、关系级（表级）。• 动态约束：列级、元组级、关系级。 |
📖4.7.6 安全架构设计案例分析187
在设计基于混合云的安全生产管理系统中，需要重点考虑5个方面的安全问题。设备安全、 网络安全、控制安全、应用安全和数据安全。
📚4.8 云原生架构189
📖4.8.1 发展概述189
DevOps 可以看作是开发、技术运营和质量保障三者的交集，促进他们之间的沟通、协作与整合，从而提高开发周期和效率。
而云原生的 容器、微服务等技术 正是为DevOps提供了很好的前提条件，保证IT软件开发实现DevOps开发和持续交付的关键应用。
📖4.8.2 架构定义191
云原生架构是基于云原生技术的一组架构原则和设计模式的集合，旨在将云应用中的非业务代码部分进行最大化的剥离，从而让云设施接管应用中原有的大量非功能特性（如弹性、韧性、安全、可观测性、灰度等），使业务不再有非功能性业务中断困扰的同时，具备轻量、 敏捷、高度自动化的特点。
由于云原生是面向“云”而设计的应用，因此，技术部分依赖于传统云计算的3层概念，即 基础设施即服务（laaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
云原生的代码通常包括三部分：业务代码、三方软件、处理非功能特性的代码。
| 业务代码 | 指实现业务逻辑的代码。 | 核心，是直接为业务创造价值的部分。 |
| 三方软件 | 指业务代码中依赖的所有三方库，包括业务库和基础库。 | 附属物，为业务代码提供可复用的功能组件与基础支撑。 |
| 非功能特性代码 | 指实现高可用、安全、可观测性等非功能性能力的代码。 | 附属物，为系统提供质量保障与可靠性支撑，不直接产生业务价值。 |
📖4.8.3 基本原则192
关于云原生架构原则，立足不同的价值视角或技术方向等有所不同，常见的原则主要包括服务化、弹性、可观测、韧性、所有过程自动化、零信任、架构持续演进等原则。
| 服务化原则 | 当代码规模超出小团队合作范围时，通过 服务化拆分（微服务/小服务）将不同生命周期模块分离，避免迭代频繁模块被慢速模块拖慢。采用 面向接口编程，内部功能 高度内聚，通过提取公共模块 增加软件复用 |
| 弹性原则 | 系统部署规模能够 随业务量变化自动伸缩，无需提前准备固定硬件软件资源，实现**按需分配**的弹性能力 |
| 可观测原则 | 通过 日志、链路跟踪、度量等手段，使分布式系统中的服务调用清晰可见，可下钻到**SQL请求、网络响应等细节，提供实时运行状态掌握和关联分析**能力 |
| 韧性原则 | 当依赖的软硬件组件出现异常时，软件表现的 抵御能力，核心目标是提升 平均无故障时间(MTBF)，从多维度保障 业务持续性 |
| 所有过程自动化原则 | 标准化 软件交付过程，通过 配置数据自描述和面向终态交付，让自动化工具理解交付目标，实现 全流程自动化 |
| 零信任原则 | 默认 不信任任何内外部人员/设备/系统，基于 认证和授权重构信任基础，从网络中心化走向身份中心化，以 身份为核心 进行访问控制 |
| 架构持续演进原则 | 云原生架构必须是 具备持续演进能力的开放式架构，而非 封闭式架构，保持架构的 进化活力 |
📖4.8.4 常用架构模式194
云原生架构有非常多的架构模式，不同的组织环境、业务场景和价值定位等，通常采用不同的架构模式，常用的架构模式主要有服务化架构、Mesh化架构、Serverless、存储计算分离、分布式事务、可观测、事件驱动等。
云原生七大架构模式详解：
| 服务化架构模式 | • 应用模块为粒度 划分软件• 接口契约(IDL) 定义业务关系• 标准协议(HTTP/gRPC)确保互通• 结合DDD/TDD/容器化 | 微服务：标准服务化小服务：关系密切服务组合，共享数据，避免**过细粒度导致的调用损耗** |
| Mesh化架构模式 | • 中间件框架与业务进程分离• SDK与业务代码解耦• 业务进程只保留 "薄"Client• 流量控制、安全由Mesh进程处理 | 实现 中间件升级对业务无影响，跨平台中间件迁移透明 |
| Serverless模式 | • 云自动调度业务进程• 无需关心运行环境• 事件触发，处理完成后自动关闭 | 适用：事件驱动数据计算、短时间请求/响应、无复杂调用的长周期任务不适用：有状态应用、长时间密集型计算、频繁外部I/O |
| 存储计算分离模式 | • 暂态数据、持久数据采用云服务保存• 无状态应用获得更好弹性• 解决CAP难题 | 通过 数据云服务化实现存储与计算资源独立扩展 |
| 分布式事务模式 | • XA模式：强一致性，性能差• 基于消息最终一致性：高性能，通用性有限• TCC模式：应用层控制，高效但侵入性强• SAGA模式：正向事务对应补偿事务• SEATA AT模式：高性能，无代码开发 | 解决 微服务数据私有化带来的分布式事务问题，根据场景选择合适方案 |
| 可观测架构 | • Logging：多级别详细信息跟踪• Tracing：完整调用链路跟踪• Metrics：多维度量化度量• 目标：度量SLO优化SLA | 为各组件定义清晰 SLO(并发度、耗时、可用时长、容量)，选择合适开源框架 |
| 事件驱动架构 | • 应用/组件间集成架构模式• 不仅用于服务解耦，还应用于： – 增强服务韧性 – CQRS – 数据变化通知 – 事件流处理 | 构建 松耦合、高响应的系统架构，支持异步事件处理 |
📖4.8.5 云原生案例197
💯3.8 小节例题分析
✍️例题1： 从用户设备(UE)通过5G系统(5GS)接入数据网络(DN)的方式存在( )两种模式。
A. 透明、非透明 B. 对称、非对称 C. 直接、非直接 D. 加密、非加密
👨🏻🏫参考答案：A，在5G网络中，UE通过5GS接入DN存在**透明模式**和**非透明模式**。透明模式下，5GS不触发外部认证，UE与DN间的配置对5GS透明；非透明模式下，5GS的会话管理功能（SMF）需通过外部DN-AAA服务器对UE进行认证，认证成功后才能建立会话并访问服务。其他选项并非5G标准定义的标准接入模式。
✍️例题2： 系统安全保障体系是由( )三个层面组成。
A. 安全服务、协议层次和系统单元 B. 安全策略、系统管理和安全审计 C. 安全技术、安全管理和安全培训 D. 安全区域、安全服务和安全管理
👨🏻🏫参考答案：A，根据信息系统安全保障体系的通用模型，其构成通常从三个维度进行划分：**安全服务**（如认证、访问控制、抗抵赖等）、**协议层次**（如网络层、传输层、应用层等）以及**系统单元**（如物理环境、网络、主机、应用等）。选项B、C、D的描述均不符合该标准的三维体系结构划分方式。
✍️例题3： 关于软件架构设计中的分层模式的描述，不正确的是( )。
A. 每一层都为其他各层提供服务 B. 每一层均允许用不同方法实现 C. 每一层均通过接口提供服务 D. 允许一个复杂问题逐步分层实现
👨🏻🏫参考答案：A，在分层架构模式中，通常遵循**单向调用原则**，即每一层只为其**直接上层**提供服务，而不是为“其他各层”服务，从而形成清晰的层次依赖关系。选项B、C、D均是分层模式的正确特征：各层可独立实现（B），通过接口交互（C），并将复杂系统分解为多个抽象层（D）。
✍️例题4： 云原生的代码通常包括三部分:业务代码、三方软件、处理非功能特性的代码。“三方软件”是业务代码中依赖的所有三方库，包括( )。
A. 业务库和基础库 B. 数据库和核心库 C. 业务库和核心库 D. 数据库和基础库
👨🏻🏫参考答案：A，在云原生代码构成中，**三方软件**指业务代码所依赖的所有外部库，具体分为**业务库**（实现特定业务功能的第三方组件）和**基础库**（提供通用底层能力的第三方组件，如网络、日志、序列化等）。数据库是数据存储服务，核心库通常指系统关键模块，均不属于三方库的标准分类。
✍️例题5： 某日，由于热点事件发生，巨大的访问量造成微博出现短暂的无法访问现象，这种现象类似于( )，造成了服务器的服务中断。
A. 拒绝服务 B. 病毒入侵 C. 消息注入 D. 电脑蠕虫
👨🏻🏫参考答案：A，由于突发巨大访问量导致服务不可用，其现象与**拒绝服务（Denial of Service）** 类似，都是使得合法用户无法获得正常服务。虽然这通常被称为“流量高峰”或“闪崩”，但其对服务器的影响效果与DoS攻击导致的资源耗尽、服务中断在现象上是相似的。病毒入侵、消息注入和电脑蠕虫属于主动的安全攻击行为，与本题描述的因正常热点访问造成的短暂中断有本质区别。
✍️例题6： 网络安全体系模型WPDRRC有预警(W)、防护§、检测(D)、响应®、恢复®和反击©六个环节。( )使用的技术包括加密机制、数字签名机制、认证机制和信息隐藏。
A. 防护 B. 响应 C. 检测 D. 预警
👨🏻🏫参考答案：A，在WPDRRC模型中，**防护（P）** 环节的核心是通过采用成熟的信息安全技术来主动实现网络与信息的安全，其典型技术包括**加密机制**、**数字签名机制**、**认证机制**和**信息隐藏**等。这些技术旨在事前构建安全防线，防止安全事件的发生，属于典型的防护措施。
✍️例题7： 信息系统体系架构总体参考框架由四个部分组成，( )处在第一层。
A. 战略系统 B. 业务系统 C. 应用系统 D. 信息基础设施
👨🏻🏫参考答案：A，在信息系统体系架构的总体参考框架中，**战略系统**位于第一层（顶层），其功能与战略管理层次相似，负责向业务系统提出创新与重构要求，并向应用系统提出集成要求。业务系统、应用系统和信息基础设施分别属于第二、第三和底层，承载战术管理和运行支撑职能。
✍️例题8： 通过控制网络上的其他计算机，对目标主机所在网络服务不断进行干扰，改变其正常的作业流程，执行无关程序使系统响应变慢甚至瘫痪，这种行为属于( )。
A. 系统漏洞 B. 网络监听 C. 拒绝服务攻击 D. 种植病毒
👨🏻🏫参考答案：C，题目描述的行为是通过控制多台计算机（如僵尸网络）对目标服务进行持续干扰，消耗其资源，导致服务变慢或瘫痪，这完全符合**拒绝服务攻击（Denial of Service Attack）** 的定义。系统漏洞是攻击可能利用的弱点，网络监听是窃听行为，种植病毒是传播恶意软件，均与题目描述的干扰和瘫痪服务的攻击方式不符。
✍️例题9： WPDRRC模型中“恢复”环节的主要内容不包括( )。
A. 容错 B. 备份 C. 封堵 D. 修复
👨🏻🏫参考答案：C，在WPDRRC模型中，**恢复（R）** 环节的核心内容是在系统遭到破坏后，通过技术手段使其恢复正常，主要包括**容错、冗余、备份、替换、修复和恢复**等。**封堵**属于**响应（R）** 环节的活动，是在安全事件发生时采取的紧急控制措施，目的是阻止攻击蔓延，而非事后的恢复操作。
✍️例题10： ( )不是数据架构的设计原则。
A. 数据分层原则 B. 服务于数据原则 C. 可扩展性原则 D. 数据处理效率原则
👨🏻🏫参考答案：B，数据架构的核心设计原则包括**数据分层原则**（合理划分数据层次）、**可扩展性原则**（支持未来业务增长）、**数据处理效率原则**（平衡效率与成本）以及数据一致性原则等。**服务于数据原则**并非标准的数据架构原则，数据架构的最终目标是**服务于业务**，即一切数据设计都应围绕业务需求展开，而非为数据本身服务。
✍️例题11： OSI定义了7层协议，其中除( )外，每一层均能提供相应的安全服务。
A. 应用层 B. 会话层 C. 传输层 D. 网络层
👨🏻🏫参考答案：B，在OSI七层参考模型中，**会话层**主要负责建立、管理和终止应用程序之间的会话，其功能主要面向通信的协调而非安全。标准的安全服务（如认证、访问控制、数据机密性、完整性、抗抵赖等）通常由**应用层、表示层、传输层、网络层**甚至数据链路层提供，会话层本身并不定义独立的安全服务机制。
✍️例题12： 用于优先化体系结构的标准中，“程度”指的是( )。
A. 受挑战影响的期望值的优先级高低 B. 限制因素对期望值产生影响的大小 C. 可供选择的方案数量及难度差异 D. 对最现实方案的隔离情况
👨🏻🏫参考答案：B，在体系结构优先化标准中，**程度**这一指标用于量化**限制因素（如反作用力、变革催化剂）对价值期望值产生影响的大小**。它衡量的是约束条件的强度或影响力，而非期望值的优先级（A）、方案的数量（C）或对方案的隔离（D）。
✍️例题13： 信息系统安全管理主要体现在三个方面，不包括( )。
A. 建立完善的安全审计制度 B. 制定健全的安全管理体制 C. 构建安全管理平台 D. 增强人员的安全防范意识
👨🏻🏫参考答案：A，信息系统安全管理主要体现在**管理体系的健全**（B）、**技术平台的建设**（C）和**人员意识的提升**（D）这三个核心方面。**安全审计制度**（A）是安全管理体系中的一个具体组成部分或实现手段，它本身不是一个独立的宏观体现方面，而是包含在健全的管理体制之内。
✍️例题14： 在客户/服务器模式(Client/Server，C/S)中，( )是人们常说的“胖客户端”模式。
A. B/S B. 多层C/S C. 两层C/S D. 三层C/S
👨🏻🏫参考答案：C，**两层C/S结构**就是典型的“胖客户端”模式，其特点是将**用户界面和主要的业务逻辑处理**都集成在客户端程序中，客户端直接与后台数据库交互，承担了较多的处理任务。而B/S模式使用浏览器作为“瘦客户端”，三层及多层C/S结构将业务逻辑移至中间层，客户端主要负责界面展示，均不属于“胖客户端”模式。
✍️例题15： 当代码规模超出小团队的合作范围时，就有必要进行服务化拆分了，包括拆分为微服务架构、小服务架构等，通过( )把不同生命周期的模块分离出来。
A. 服务化架构 B. 网络架构 C. 安全架构 D. 应用架构
👨🏻🏫参考答案：A，**服务化架构**（如微服务、小服务）的核心价值之一，就是通过**服务拆分将不同生命周期的模块进行分离**，使得迭代频繁的模块可以独立开发、部署和演进，避免被慢速模块拖慢，从而提升整体研发效率和系统稳定性。网络架构、安全架构和应用架构均不直接提供这种模块生命周期分离的能力。
✍️例题16： 关于信息系统架构定义的描述，正确的是：( )。
①架构是对系统的具体描述 ②架构由多个结构组成 ③任何软件都存在架构 ④元素及其行为的集合构成架构的内容 ⑤架构具有基础性，涉及解决各类关键重复问题的通用方案 ⑥客户和用户需求不会影响软件系统的架构
A. ①③⑤⑥ B. ①②③⑥ C. ②③④⑤ D. ①④⑤⑥
👨🏻🏫参考答案：C，①错误，架构是**系统的抽象**，而非具体描述；②正确，架构由**多个结构**组成；③正确，**任何软件都存在架构**；④正确，**元素及其行为的集合构成架构的内容**；⑤正确，架构具有**基础性**，涉及解决关键重复问题的通用方案；⑥错误，**客户和用户需求是架构设计与决策的重要依据**，会深刻影响架构。因此，②③④⑤是正确的。
✍️例题17： 价值模型核心的特征可以简化为三种基本形式：( )。
A. 价值期望值、推动用力和聚焦价值 B. 价值期望值、推动用力和变革催化剂 C. 价值期望值、反作用力和聚焦价值 D. 价值期望值、反作用力和变革催化剂
👨🏻🏫参考答案：D，价值模型的核心驱动因素是**价值期望值**（对功能、质量和实用性的需求）、**反作用力**（实现期望值的难度与约束）以及**变革催化剂**（导致期望值变化的事件或限制因素）。这三者统称为价值驱动因素，共同决定了价值的实现路径和结果。
✍️例题18： 关于信息系统体系架构总体参考框架的描述，不正确的是( )。
A. 技术基础设施、信息资源设施和管理基础设施是组织信息基础设施的部分 B. 组织的战略规划体系即组织的长期战略规划，是比较稳定的 C. 从架构的角度来看，应用系统中的功能实现部分更多的用于实现程序算法和控制结构 D. 每个业务系统由一些业务过程来完成该业务系统的功能
👨🏻🏫参考答案：B，组织的**战略规划体系**不仅包括相对稳定的**长期规划**，还包括根据环境和组织运作情况**容易改变的短期规划**。因此，将战略规划体系简单地等同于稳定的长期规划是不准确的。选项A、C、D均是对信息系统体系架构各组成部分的正确描述。
✍️例题19： ( )是信息系统体系架构总体框架的第三层。
A. 战术系统 B. 业务系统 C. 应用系统 D. 信息基础设施
👨🏻🏫参考答案：D，信息系统体系架构总体框架通常分为三层：第一层为**战略系统**，第二层为**业务系统和应用系统**（属于战术管理层），第三层为**信息基础设施**（相当于运行管理层）。信息基础设施为上层应用系统和战略系统提供计算、传输、数据等基础支持，是组织实现信息化、数字化的底层基础部分。
✍️例题20： 当制定了应对高优先级的方法之后，体系结构策略就可以表达出来了。架构师会分析这组方法的，并给出一组关于( )等领域的指导原则。
A. 程度、后果、可变性和隔离 B. 组织、后果、重要性和演变 C. 组织、操作、可变性和演变 D. 程度、操作、重要性和隔离
👨🏻🏫参考答案：C，在制定体系结构策略时，架构师分析应对方法后，给出的指导原则主要涵盖**组织**（结构、角色、职责）、**操作**（流程、执行方式）、**可变性**（适应变化的能力）和**演变**（架构的长期发展路径）这四个关键领域。这些原则共同确保架构策略的全面性和可持续性。
✍️例题21： 关于网络安全架构设计中完整性框架的描述，正确的是：( )
A. 其目的是防止其他实体占用和独立操作被鉴别实体的身份 B. 决定开放系统环境中允许使用哪些资源 C. 体现了数据不以未经授权方式进行改变或损毁的特征 D. 可确保信息仅仅是对被授权者可用
👨🏻🏫参考答案：C，在网络安全架构中，**完整性**的核心目标是确保数据在存储、传输和处理过程中**不被以未授权的方式篡改或破坏**，这直接体现了选项C的描述。选项A描述的是**抗抵赖性**，选项B描述的是**访问控制**，选项D描述的是**机密性**，它们都属于不同的安全目标。
✍️例题22： 网络安全体系模型WPDRRC有预警(W)、防护§、检测(D)、响应®、恢复®和反击©六个环节。( )使用的技术包括加密机制、数字签名机制、认证机制和信息隐藏。
A. 防护 B. 响应 C. 检测 D. 预警
👨🏻🏫参考答案：A，在WPDRRC模型中，**防护（P）** 环节的核心是通过采用成熟的信息安全技术来主动实现网络与信息的安全，其典型技术包括**加密机制**、**数字签名机制**、**认证机制**和**信息隐藏**等。这些技术旨在事前构建安全防线，防止安全事件的发生，属于典型的防护措施。响应环节侧重于事件发生后的处理，检测环节负责发现威胁，预警环节则关注风险的提前发现与通报。
✍️例题23： 可以将组织信息基础设施分成三部分：( )
A. 技术基础设施、信息资源设施和运营基础设施 B. 技术基础设施、信息资源设施和管理基础设施 C. 技术基础设施、人员资源设施和运营基础设施 D. 技术基础设施、人员资源设施和管理基础设施
👨🏻🏫参考答案：B，组织信息基础设施的标准划分是**技术基础设施**（计算机设备、网络、系统软件等）、**信息资源设施**（数据与信息本身、处理方法与标准）和**管理基础设施**（组织架构、管理方法与规章制度）。人员资源通常被视为管理基础设施的一部分，而非独立的设施分类；运营基础设施并非标准术语。
✍️例题24： 安全技术体系架构构建的内容不包括()
A. 安全基础设施 B. 安全风险识别流程 C. 安全组件与支持系统 D. 安全工具和技术
👨🏻🏫参考答案：B，安全技术体系架构的任务是构建**通用的安全技术基础设施**，其核心内容包括**安全基础设施**（A）、**安全工具和技术**（D）以及**安全组件与支持系统**（C）。**安全风险识别流程**（B）属于**安全管理体系**或**风险管理过程**的范畴，是管理活动而非技术架构的直接构建内容。
✍️例题25： 合理的数据架构、数据模型、数据存储策略，最终目标都是服务于业务体现了( )。
A. 数据分层原则 B. 数据处理效率原则 C. 数据一致性原则 D. 服务于业务原则
👨🏻🏫参考答案：D，**服务于业务原则**是数据架构设计的最高指导原则，它明确指出所有数据相关的设计决策（包括架构、模型、存储策略）的最终目标都是为了支撑和优化业务运作（如提升流程效率、支持精准决策）。当面临特殊业务目标时，甚至可以权衡其他原则以确保业务体验。数据分层、处理效率、一致性等原则都是实现这一最终目标的具体手段。
✍️例题26： 在某城市社会保险智慧治理中心的数据资源库体系中，主要为各主题库提供增量和全量数据源的是()
A. 源数据库 B. 交换库 C. 过渡库 D. 整合库
👨🏻🏫参考答案：D，在该五层数据架构中，**整合库** 承上启下，负责对来自过渡库的原始数据进行**对照、转换、清洗、聚集**等标准化处理，并按照统一的库表结构进行存储。其核心输出正是为上层各**主题库（服务库）** 提供**标准化的增量数据源和全量数据源**。源数据库、交换库和过渡库分别负责数据采集、同步和暂存，均不直接提供面向主题应用的标准化数据源。
✍️例题27： 从UE通过5GS接入DN的方式来说，存在两种模式：( )
A. 透明模式和非透明模式 B. 白盒模式和黑盒模式 C. 动态模式和静态模式 D. 自动模式和手动模式
👨🏻🏫参考答案：A，在5G网络中，UE通过5GS接入数据网络（DN）存在两种标准模式：**透明模式**（5GS不触发外部认证，UE与Intranet间的配置对5GS透明）和**非透明模式**（5GS的SMF通过外部DN-AAA服务器对UE进行认证，认证成功后建立会话）。其他选项均非5G标准定义的标准接入模式术语。
✍️例题28： 以下关于应用架构规划与设计基本原则的说法，错误的是()
A. 业务适配性原则要求应用架构能适应未来业务变化 B. 功能专业化原则是为了实现应用系统的标准化建设 C. 风险最小化原则通过降低系统耦合度来减少运行风险 D. 资产复用化原则有助于降低开发与维护成本
👨🏻🏫参考答案：B，**功能专业化原则**的核心是按照**业务功能的聚合性**进行应用规划，建设对应的专业化应用系统，以满足不同业务条线的需求，其目标是实现**专业化发展**，而非笼统的“标准化建设”。标准化通常是**服务标准化**或**服务产品化**阶段的目标。选项A、C、D分别是对业务适配性、风险最小化和资产复用化原则的正确描述。
✍️例题29： TOGAF反映了企业内部架构能力的结构和内容，TOGAF9版本包括六个组件，其中( )是TOGAF的核心。
A. 企业连续体和工具 B. 架构开发方法 C. 架构能力框架 D. 架构内容框架
👨🏻🏫参考答案：B，TOGAF标准包含六个核心组件，其中**架构开发方法 (Architecture Development Method, ADM)** 是TOGAF的**核心与灵魂**。它描述了一种开发企业架构的**分步迭代方法**，为架构实践提供了可操作的生命周期指导。其他组件（企业连续体和工具、架构能力框架、架构内容框架、ADM指南和技术、TOGAF参考模型）都是围绕和支持ADM的。
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