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系统架构设计师教程(高级)全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试指定用书(第2版)
国家级水平考试，可获高级职称；2023年系统架构设计师考试新版教程
作者:叶宏 主编 鲍亮、宋胜利、蔺一帅 副主编
出版社:清华大学出版社
出版时间:2022年12月
开 本：16开
纸 张：胶版纸
包 装：平装-胶订
ISBN：9787302619925
定价：158.00
系统架构设计师教程（第2版）作为全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试指定用书，系统地介绍了系统架构设计师的基本要求，应具备的基础知识和需要掌握的知识。
全书分上、下两篇，共计 20 章。上篇为综合知识，介绍了系统架构设计师应熟练掌握的基本知识，主要包括绪论、计算机系统、信息系统、信息安全技术、软件工程、数据库设计、系统架构设计、系统质量属性与架构评估、软件可靠性、软件架构的演化和维护、未来信息综合技术等诸多基本知识和方法。下篇为案例分析，分门别类地详细介绍了系统架构设计的相关理论、方法和案例分析，主要包括信息系统架构、层次式架构、云原生架构、面向服务架构、嵌入式系统架构、通信系统架构、安全架构和大数据架构等诸多设计理论和案例。
系统架构设计师教程（第2版）全面阐述了系统架构设计师需掌握的各方面知识和技能，特别是对合格架构师应具备的理论与实践知识做了详细讲述。
系统架构设计师教程（第2版）是参加计算机软件水平考试—系统架构设计师考生的必备考试用书。凡通过本考试的考生，便具备了全国认可的、本行业的高级工程师资格。
编辑推荐：
系统架构设计师考试是计算机软件水平考试的高级职称考试，《系统架构设计师教程》（第2版）是根据2022年审定通过的新大纲要求全新改版，是参加该级别考试的考生备考所需的官方学习资料。

第1章　绪论 3
11　系统架构概述3
111　系统架构的定义及发展历程 4
112　软件架构的常用分类及建模方法 9
113　软件架构的应用场景 13
114　软件架构的发展未来 13
12　系统架构设计师概述14
121　架构设计师的定义、职责和任务 15
122　架构设计师应具备的专业素质 16
123　架构设计师的知识结构 17
13　如何成为一名好的系统架构设计师18
131　如何衡量一名优秀架构设计师 18
132　从工程师到系统架构设计师的演化 20
第2章　计算机系统基础知识 ••••••••••••••••24
21　计算机系统概述24
22　计算机硬件25
221　计算机硬件组成 25
222　处理器 25
223　存储器 26
224　总线 27
225　接口 27
226　外部设备 27
23　计算机软件28
231　计算机软件概述 28
232　操作系统 28
233　数据库 32
234　文件系统 37
235　网络协议 41
236　中间件 41
237　软件构件 43
238　应用软件 46
24　嵌入式系统及软件47
241　嵌入式系统的组成及特点 47
242　嵌入式系统的分类 49
243　嵌入式软件的组成及特点 49
244　安全攸关软件的安全性设计 52
25　计算机网络56
251　网络的基本概念 56
252　通信技术 59
253　网络技术 63
254　组网技术 70
255　网络工程 75
26　计算机语言75
261　计算机语言的组成 75
262　计算机语言的分类 76
27　多媒体87
271　多媒体概述 87
272　多媒体系统的关键技术 88
28　系统工程91
281　系统工程概述 91
282　系统工程方法 93
283　系统工程的生命周期 97
284　基于模型的系统工程 100


IV
系统架构设计师教程（第2版）
29　系统性能101
291　性能指标 101
292　性能计算 102
293　性能设计 102
294　性能评估 103
第3章　信息系统基础知识 •••••••••••••••••105
31　信息系统概述105
311　信息系统的定义 105
312　信息系统的发展 106
313　信息系统的分类 107
314　信息系统的生命周期 109
315　信息系统建设原则 110
316　信息系统开发方法 112
32　业务处理系统（TPS） 114
321　业务处理系统的概念 114
322　业务处理系统的功能 115
323　业务处理系统的特点 118
33　管理信息系统（MIS） 119
331　管理信息系统的概念 119
332　管理信息系统的功能 120
333　管理信息系统的组成 121
34　决策支持系统（DSS） 123
341　决策支持系统的概念 123
342　决策支持系统的功能 125
343　决策支持系统的特点 126
344　决策支持系统的组成 126
35　专家系统（ES） 128
351　专家系统的概念 128
352　专家系统的特点 129
353　专家系统的组成 130
36　办公自动化系统（OAS）133
361　办公自动化系统的概念 133
362　办公自动化系统的功能 134
363　办公自动化系统的组成 135
37　企业资源规划（ERP） 136
371　企业资源规划的概念 136
372　企业资源规划的结构 136
373　企业资源规划的功能 139
38　典型信息系统架构模型139
381　政府信息化与电子政务 139
382　企业信息化与电子商务 142
第4章　信息安全技术基础知识 •••••••••••145
41　信息安全基础知识145
411　信息安全的概念 145
412　信息存储安全 146
413　网络安全 147
42　信息系统安全的作用与意义148
43　信息安全系统的组成框架149
431　技术体系 149
432　组织机构体系 150
433　管理体系 150
44　信息加解密技术150
441　数据加密 150
442　对称密钥加密算法 151
443　非对称密钥加密算法 152
45　密钥管理技术153
451　对称密钥的分配与管理 153
452　公钥加密体制的密钥管理 155
453　公钥加密分配单钥密码体制的密钥 155
46　访问控制及数字签名技术156
461　访问控制技术 156
462　数字签名 158
47　信息安全的抗攻击技术160
471　密钥的选择 160
472　拒绝服务攻击与防御 161
473　欺骗攻击与防御 163
474　端口扫描 165


V
目　录
475　强化TCP/IP堆栈以抵御拒绝服务
攻击 167
476　系统漏洞扫描 168
48　信息安全的保障体系与评估方法170
481　计算机信息系统安全保护等级 170
482　安全风险管理 170
第5章　软件工程基础知识 •••••••••••••••••175
51　软件工程175
511　软件工程定义 175
512　软件过程模型 176
513　敏捷模型 179
514　统一过程模型（RUP） 182
515　软件能力成熟度模型 184
52　需求工程185
521　需求获取 187
522　需求变更 189
523　需求追踪 192
53　系统分析与设计192
531　结构化方法 192
532　面向对象方法 200
54　软件测试205
541　测试方法 205
542　测试阶段 206
55　净室软件工程208
551　理论基础 208
552　技术手段 209
553　应用与缺点 209
56　基于构件的软件工程210
561　构件和构件模型 210
562　CBSE过程 211
563　构件组装 212
57　软件项目管理213
571　项目管理概述 213
572　软件进度管理 213
573　软件配置管理 215
574　软件质量管理 215
575　软件风险管理 217
第6章　数据库设计基础知识 ••••••••••••••218
61　数据库基本概念218
611　数据库技术的发展 218
612　数据模型 220
613　数据库管理系统 221
614　数据库三级模式 223
62　关系数据库224
621　关系数据库基本概念 224
622　关系运算 227
623　关系数据库设计基本理论 231
63　数据库设计234
631　数据库设计的基本步骤 234
632　数据需求分析 235
633　概念结构设计 235
634　逻辑结构设计 237
635　物理设计 239
636　数据库实施 241
637　数据库运行维护 242
64　应用程序与数据库的交互243
641　库函数级别访问接口 243
642　嵌入SQL访问接口 243
643　通用数据接口标准 244
644　ORM访问接口 245
65　NoSQL数据库 246
651　分类与特点 246
652　体系框架 247
第7章　系统架构设计基础知识 •••••••••••248
71　软件架构概念248
711　软件架构的定义 248
712　软件架构设计与生命周期 248


系统架构设计师教程（第2版）
713　软件架构的重要性 252
72　基于架构的软件开发方法254
721　体系结构的设计方法概述 254
722　概念与术语 254
723　基于体系结构的开发模型 255
724　体系结构需求 255
725　体系结构设计 256
726　体系结构文档化 257
727　体系结构复审 257
728　体系结构实现 258
729　体系结构的演化 258
73　软件架构风格259
731　软件架构风格概述 259
732　数据流体系结构风格 259
733　调用/返回体系结构风格 260
734　以数据为中心的体系结构风格 262
735　虚拟机体系结构风格 263
736　独立构件体系结构风格 264
74　软件架构复用265
741　软件架构复用的定义及分类 265
742　软件架构复用的原因 265
743　软件架构复用的对象及形式 265
744　软件架构复用的基本过程 266
75　特定领域软件体系结构267
751　DSSA的定义 267
752　DSSA的基本活动 268
753　参与DSSA的人员 269
754　DSSA的建立过程 269
第8章　系统质量属性与架构评估 ••••••••271
81　软件系统质量属性271
811　质量属性概念 271
812　面向架构评估的质量属性 272
813　质量属性场景描述 274
82　系统架构评估277
821　系统架构评估中的重要概念 278
822　系统架构评估方法 279
83　ATAM方法架构评估实践289
831　阶段1—演示（Presentation） 289
832　阶段2—调查和分析 292
833　阶段3—测试 299
834　阶段4—报告ATAM304
第9章　软件可靠性基础知识 ••••••••••••••305
91　软件可靠性基本概念305
911　软件可靠性定义 305
912　软件可靠性的定量描述 307
913　可靠性目标 309
914　可靠性测试的意义 310
915　广义的可靠性测试与狭义的可靠性
测试 311
92　软件可靠性建模312
921　影响软件可靠性的因素 312
922　软件可靠性的建模方法 312
923　软件的可靠性模型分类 314
93　软件可靠性管理316
94　软件可靠性设计318
941　容错设计技术 319
942　检错技术 320
943　降低复杂度设计 320
944　系统配置技术 321
95　软件可靠性测试322
951　软件可靠性测试概述 322
952　定义软件运行剖面 322
953　可靠性测试用例设计 323
954　可靠性测试的实施 324
96　软件可靠性评价326
961　软件可靠性评价概述 326
962　怎样选择可靠性模型 326
963　可靠性数据的收集 327


964　软件可靠性的评估和预测 328
第10章　软件架构的演化和维护 ••••••••••330
101　软件架构演化和定义的关系 330
1011　演化的重要性 330
1012　演化和定义的关系 331
102　面向对象软件架构演化过程 331
1021　对象演化 331
1022　消息演化 332
1023　复合片段演化 334
1024　约束演化 336
103　软件架构演化方式的分类 336
1031　软件架构演化时期 336
1032　软件架构静态演化 337
1033　软件架构动态演化 340
104　软件架构演化原则 347
105　软件架构演化评估方法 351
1051　演化过程已知的评估 351
1052　演化过程未知的评估 354
106　大型网站系统架构演化实例 354
1061　第一阶段：单体架构 355
1062　第二阶段：垂直架构 355
1063　第三阶段：使用缓存改善网站
性能 355
1064　第四阶段：使用服务集群改善
网站并发处理能力 356
1065　第五阶段：数据库读写分离 357
1066　第六阶段：使用反向代理和
CDN 加速网站响应 358
1067　第七阶段：使用分布式文件系统
和分布式数据库系统 359
1068　第八阶段：使用NoSQL和
搜索引擎 359
1069　第九阶段：业务拆分 360
10610　第十阶段：分布式服务 361
107　软件架构维护 362
1071　软件架构知识管理 362
1072　软件架构修改管理 363
1073　软件架构版本管理 363
1074　软件架构可维护性度量实践 364
第11章　未来信息综合技术 ••••••••••••••••369
111　信息物理系统技术概述 369
1111　信息物理系统的概念 369
1112　CPS的实现 370
1113　信息物理系统的建设和应用 372
112　人工智能技术概述 374
1121　人工智能的概念 374
1122　人工智能的发展历程 375
1123　人工智能关键技术 376
113　机器人技术概述 380
1131　机器人的概念 380
1132　机器人的定义和发展历程 380
1133　机器人40的核心技术 381
1134　机器人的分类 383
114　边缘计算概述 384
1141　边缘计算概念 384
1142　边缘计算的定义 385
1143　边缘计算的特点 386
1144　边云协同 386
1145　边缘计算的安全 387
1146　边缘计算应用场合 388
115　数字孪生体技术概述 390
1151　数字孪生体发展历程 390
1152　数字孪生体的定义 391
1153　数字孪生体的关键技术 392
1154　数字孪生体的应用 393
116　云计算和大数据技术概述 394
1161　云计算技术概述 395
1162　大数据技术概述 398


系统架构设计师教程（第2版）
下　篇
第12章　信息系统架构设计理论与实践 ••405
121　信息系统架构基本概念及发展 405
1211　信息系统架构的概述 405
1212　信息系统架构的发展 406
1213　信息系统架构的定义 406
122　信息系统架构 408
1221　架构风格 408
1222　信息系统架构分类 408
1223　信息系统架构的一般原理 410
1224　信息系统常用4种架构模型 411
1225　企业信息系统的总体框架 415
123　信息系统架构设计方法 417
1231　 ADM架构开发方法 417
1232　信息化总体架构方法 433
124　信息系统架构案例分析 438
1241　价值驱动的体系结构—连接
产品策略与体系结构 438
1242　Web服务在HL7上的应用—
Web服务基础实现框架 441
1243　以服务为中心的企业整合 446
第13章　层次式架构设计理论与实践 •••••451
131　层次式体系结构概述 451
132　表现层框架设计 453
1321　表现层设计模式 453
1322　使用XML设计表现层，统一
Web Form与Windows Form的外观 455
1323　表现层中UIP设计思想 456
1324　表现层动态生成设计思想 458
133　中间层架构设计 458
1331　业务逻辑层组件设计 458
1332　业务逻辑层工作流设计 459
1333　业务逻辑层实体设计 460
1334　业务逻辑层框架 463
134　数据访问层设计 464
1341　5种数据访问模式 464
1342　工厂模式在数据访问层应用 466
1343　ORM、Hibernate与CMP20
设计思想 469
1344　灵活运用XML Schema 470
1345　事务处理设计 471
1346 　连接对象管理设计 473
135　数据架构规划与设计 473
1351　数据库设计与类的设计融合 473
1352　数据库设计与XML设计融合 474
136　物联网层次架构设计 475
137　层次式架构案例分析 476
1371　电子商务网站（网上商店
PetShop） 476
1372　基于物联网架构的电子小票服务
系统 480
第14章　云原生架构设计理论与实践 ••••••••482
141　云原生架构产生背景 482
142　云原生架构内涵 484
1421　云原生架构定义 484
1422　云原生架构原则 486
1423　主要架构模式 488
1424　典型的云原生架构反模式 491
143　云原生架构相关技术 492
1431　容器技术 492
1432　云原生微服务 494
1433　无服务器技术 496
1434　服务网格 498
144　云原生架构案例分析 500


1441　某旅行公司云原生改造 500
1442　云原生技术助力某汽车公司数字
化转型实践 502
1443　某快递公司核心业务系统云原生
改造 504
1444　某电商业务云原生改造 507
1445　某体育用品公司基于云原生架构
的业务中台构建 508
第15章　面向服务架构设计理论与实践 ••512
151　SOA的相关概念 512
1511　SOA的定义 512
1512　业务流程与BPEL 512
152　SOA的发展历史 513
1521　SOA的发展历史 513
1522　国内SOA的发展现状与国外对比 514
1523　SOA的微服务化发展 515
153　SOA的参考架构 516
154　SOA主要协议和规范 521
1541　UDDI协议 522
1542　WSDL规范 522
1543　SOAP协议 523
1544　REST规范 524
155　SOA设计的标准要求 525
1551　文档标准化 525
1552　通信协议标准 525
1553　应用程序统一登记与集成 525
1554　服务质量（QoS） 525
156　SOA的作用 526
157　SOA的设计原则 527
158　SOA的设计模式 528
1581　服务注册表模式 528
1582　企业服务总线模式 529
1583　案例研究 530
1584　微服务模式 531
159　构建SOA架构时应该注意的问题 534
1591　原有系统架构中的集成需求 534
1592　服务粒度的控制以及无状态服务
的设计 535
1510　SOA实施的过程 536
15101　选择SOA解决方案 536
15102　业务流程分析 537
第16章　嵌入式系统架构设计理论与实践 •••541
161　嵌入式系统概述 541
1611　嵌入式系统发展历程 541
1612　嵌入式系统硬件体系结构 541
1613　嵌入式软件架构概述 548
162　嵌入式系统软件架构原理与特征 550
1621　两种典型的嵌入式系统架构模式 550
1622　嵌入式操作系统 551
1623　嵌入式数据库 565
1624　嵌入式中间件 573
1625　嵌入式系统软件开发环境 578
163　嵌入式系统软件架构设计方法 583
1631　基于架构的软件设计开发方法
的应用 583
1632　属性驱动的软件设计方法 583
1633　实时系统设计方法 587
164　嵌入式系统软件架构案例分析 590
1641　鸿蒙操作系统架构案例分析 590
1642　面向安全攸关系统的跨领域
GENESYS系统架构案例分析 593
1643　物联网操作系统软件架构案例
分析 597
第17章　通信系统架构设计理论与实践 ••599
171　通信系统概述 599
172　通信系统网络架构 599
1721　局域网网络架构 599


系统架构设计师教程（第2版）
1722　广域网网络架构 603
1723　移动通信网网络架构 607
1724　存储网络架构 609
1725　软件定义网络架构 611
173　网络构建关键技术 612
1731　网络高可用设计 612
1732　IPv4与IPv6融合组网技术 614
1733　SDN技术 616
174　网络构建和设计方法 617
1741　网络需求分析 617
1742　网络技术遴选及设计 618
1743　网络安全 622
1744　绿色网络设计方法 624
175　通信网络构建案例分析 626
1751　高可用网络构建分析 626
1752　园区网双栈构建分析 630
1753　5G网络应用 631
第18章　安全架构设计理论与实践 •••••••633
181　安全架构概述 633
1811　信息安全面临的威胁 633
1812　安全架构的定义和范围 635
1813　与信息安全相关的国内外标准
及组织 635
182　安全模型 638
1821　状态机模型 639
1822　Bell-LaPadula模型 640
1823　Biba模型 641
1824　Clark-Wilson模型 642
1825　Chinese Wall模型 643
183　系统安全体系架构规划框架 644
1831　安全技术体系架构 644
1832　信息系统安全体系规划 645
1833　信息系统安全规划框架 646
184　信息安全整体架构设计（WPDRRC模型） 648
1841　WPDRRC信息安全体系架构模型 648
1842　信息安全体系架构设计 649
185　网络安全体系架构设计 653
1851　OSI的安全体系架构概述 653
1852　认证框架 656
1853　访问控制框架 657
1854　机密性框架 658
1855　完整性框架 659
1856　抗抵赖框架 659
186　数据库系统的安全设计 661
1861　数据库安全设计的评估标准 661
1862　数据库的完整性设计 662
187　系统架构的脆弱性分析 664
1871　概述 664
1872　软件脆弱性 665
1873　典型软件架构的脆弱性分析 668
188　安全架构设计案例分析 671
1881　电子商务系统的安全性设计 671
1882　基于混合云的工业安全架构设计 674
第19章　大数据架构设计理论与实践 ••••676
191　传统数据处理系统存在的问题 676
192　大数据处理系统架构分析 678
1921　大数据处理系统面临挑战 678
1922　大数据处理系统架构特征 679
193　Lambda架构 680
1931　Lambda架构对大数据处理系统
的理解 680
1932　Lambda架构应用场景 680
1933　Lambda架构介绍 681
1934 　Lambda架构的实现 684
1935　Lambda架构优缺点 685
1936　Lambda与其他架构模式对比 685
194　Kappa架构 686
1941　Kappa架构下对大数据处理系统
的理解 686


1942　Kappa架构介绍 687
1943　Kappa架构的实现 688
1944　Kappa架构的优缺点 688
1945　常见Kappa架构变形 689
195　Lambda架构与Kappa架构的对比和
设计选择690
1951　Lambda架构与Kappa架构的特性
对比 690
1952　Lambda架构与Kappa架构的设计
选择 692
196　大数据架构设计案例分析 692
1961　Lambda架构在某网奥运中的
大数据应用 692
1962　Lambda架构在某网广告平台的
应用与演进 694
1963　某证券公司大数据系统 697
1964　某电商智能决策大数据系统 699
第20章　系统架构设计师论文写作要点 •••702
201　写作注意事项 702
2011　做好准备工作 702
2012　论文写作格式 703
202　如何解答试题 704
2021　论文解答步骤 705
2022　论文解答实例 705
203　论文写作方法 708
2031　如何写好摘要 708
2032　如何写好正文 709
2033　摘要和正文的关系 711
204　常见问题及解决办法 711

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