第 5 章电子商务系统设计

第5章电子商务系统设计 本章主要讲述电子商务系统设计的基本原则和基本技巧。这包括两方面的内容: (1) 描述计算机网络和任何网络的通用数学工具-Petri 网；虚拟企业网站的设计与网上购物车的设计技巧。使同学们初步接触一些计算机科学的基本知识，同时也学习一些基本的实技能。

Petri网 这一部份主要介绍电子商务基础体系结构的数据流程和过程控制的主要工具－PETRI网。包括PETRI网的概念、Petri 网的集合描述、Petri网的运行、执行规则、变化规律、Petri网的建模。

如果我们用生活语言来描述计算机网络系统时，经常会与读者发生误会。原因是某些词不准确、不严格；有的词有几种意思，有的意思甚至完全相反；有一些不规范的术语需要完全靠上下文来理解术语的意义。这些对外行人来说会感到费解，往往造成混乱。所以用日常语言来描述计算机系统就显得很不适应、非常困难。这就需要需要找一种完全规格化的、确切的、易懂的表达方式—模型方法。

Petri网 在许多科学研究中，因为种种原因，要对一个现象进行研究，通常不是去研究对象本身，而失去研究这一现象的模型。模型是一种替代物，它反映着研究现象的本质是什么，依靠这种替代物，人们可以获得模型化现象的新知识，而不用花费代价或遇到不便、也可避免使用实际现象带来的危险。大多数模型是用数学来实现的，因为许多物理现象的本质可以用数量关系来描述，这就是数学为什么在各学科中都非常重要的原因。

Petri网简介 Petri网是一种模型化的工具，它是设想用来为某一类问题建模，即有并行事件的离散事件系统的问题，Petri 网用来为刻画系统的两个方面(事件和条件)以及它们之间的关系。一个系统在任何时刻都会具有某些条件，具有这些条件的事实，可使系统内某些事件得以发生，这些事件的发生又会改变系统的状态，使以前的条件不再存在，而使另一些条件开始出现。而计算机网络系统正是研究系统中的可能事件与发生该事件的条件之间的关系的问题。因此Petri网理论在计算机系统研究中得到了广泛的应用。

Petri网的概念 位置、过渡、弧、输入、输出、源位置(过渡)、接受位置(过渡) Petri网的标记与带标记的Petri网、过渡的激活(每一个输入位置至少有一个标志)与点燃。过渡点燃后，就从所有输入位置取走一个标志并放到所有输出位置。整个网的变化情况。

Petri网的特点 Petri网是异步性、分布式、并行性、不确定性和随机性系统建模的有效工具，应用于实时系统，离散事件动态系统、多处理机并行环境、分布式系统和模糊控制系统的研究。 (1) Petri网提供了对不确定性系统的描述能力，一个Petri网可以看作一系列离散事件，这些事件的发生顺序不是唯一的。 (2) 利用Petri网很容易实现对系统进行不同层次的抽象，方便对系统进行研究。

Petri网的结构

Petri网的集合描述 Petri网表示方法简单直观、易于理解，但是正象图论中我们用矩阵方法表示图一样，我们在研究工作需要寻找一种易于计算机存储与处理的表示方法，这样研究起来就非常方便。这样的方法就是集合表示法。Petri网有两个基本的集合：位置集合与过渡集合。此外我们还需要可化位置和过渡之间的关系，这就需要增加一个输出集合与一个输出集合，我们定义Petri网为一个四元组：

Petri网的四元组 我们首先定义Petri网C是一个四元组{P,T,I,O}, 或者说是一个元组的集合，其中每一个元组都是一个集合，其中P是所有位置的集合，T是所有过度的集合，I指明了每一个节点的输入，O指明每个节点的输出。如果把这四个集合都明确了，那么我们根据这四个集合可以画出相应的Petri网，反过来，给定一个Petri网，也可以写出这四个集合。

Petri网的集合描述(续)

带标记的Petri网执行规则 Petri网的执行靠点燃过渡来实现，如果一个过渡已经被激活，它就有可能被点燃。如果一个过渡的每一个输入位置都至少有一个标志，则这个过渡就被激活了。过渡点燃的结果是从每个输入位置取走一个标志，在它的每个输出位置放入一个标志。点燃引起Petri网状态的变化规律如下：

Petri网状态的变化规律 如果一个位置是过渡的输入，被取走一个标志；如果它是一个过渡的输出，则被放入一个标志；若既非输入也非输出，则不发生变化。如果在某一时刻有多于一个的过渡激活，则这些被激活的过渡中的任何一个都可以点燃，选择哪一个过渡点燃，就成了一种不明确状态，是随机的，取决于系统所没有的外力。用这种模型时，一般认为点燃是瞬时的，不需要时间，因为时间是一个连续量，所以任何两个或多个事件同时发生的该旅为0。简单事件与复杂事件的简单化。

Petri网的状态空间 Petri网的状态：Petri网的一个状态是Petri网各个位置的标记数的瞬时记录，实际是一个瞬时状态。如果一个Petri网有n个位置，则它的一个状态就是一个n元组(或者称为n元有序对)。 Petri网的状态空间：是Petri网在执行过程中所形成的所有可能状态所构成的状态集合。

Petri网的可达性集合 Petri网的一个状态S0 通过点燃一个过渡可以达到状态S1，我们就说S0到S1是立即可达的。状态S0 通过点燃多个过渡才能达到状态S1，我们就说S0到S1是可达的。所有从S0可达的状态所构成的集合，称为Petri网从S0 开始的可达性集合。

Petri网的分析 用Petri网来模拟系统的目的主要是便于分析和描述。Petri网由于其统一而简单的执行规则，提供了描述异步同时处理的系统的自然方式。安全Petri网：Petri网中的位置表示事件发生的条件，条件成立的事实是以该位置中有标志表示的。因而一个位置有出现或者不出现标志两种可能。在Petri网的可达状态集中不会在任何一个位置出现多于一个标志的Petri网称为安全的Petri网。或者说：网的任何位置的标志都是有界的，并且该界限值为1。

Petri网的分析(续) 如果一个Petri网任何位置的标志数小于或等于K，那么我们称此网为K有界网；如果一个网是K有界的，但不知道K的值，则简称为有界网。如果一个Petri网中的标志的总和在执行过程中保持不变，则称之为守恒Petri网。不可点燃过渡的概念；不可点燃的过渡应该从网络中删除。不可点燃过渡不仅仅是不可激活的过渡，而是不可能激活的过渡。

Petri网的分析(续) 在一个Petri网的可达状态集合中，没有一个状态可以激活的过渡，称为死亡过渡。有一个状态可以激活的过渡，称为潜可点燃过渡。如果存在一个可点燃序列，能够达到死亡过渡，那么系统就会发生死锁现象。

Petri网的应用 计算机科学中研究的许多问题能够用Petri网来进行模拟，例如对资源的使用可以用过渡或位置来模拟。当几个处理器试图在同时使用该资源时，就需要用Petri网进行研究，以保证同一时刻只能有一个处理器(过渡)能够成功使用(点燃)。数据库管理中的并发控制问题也可以用Petri网进行研究。

用Petri网建模的例子 1. 计算机求解问题的系统描述：一个计算机有一个输入队列。计算机求解问题的过程是这样的：将计算任务放到计算机的输入队列中；当计算机空闲、并且输入队列中有计算任务时，计算机开始处理这个计算任务；计算任务完成以后，把结果放到输出清单中。如果输入清单上还有计算任务，计算机继续完成新的任务，否则等待新的任务。

用Petri网建模的例子 图中为一小车，A、B为两个继电器开关，M是按键开关，开始时小车处于A，按下M后小车右行，碰到B后改为左行，再到达A后自动停止，每按一次M小车往返一次，当小车往返100次后停于A处进行加油。请画出该装置的Petri网。

系统分析 系统中的主要对象有三个：小车、按键开关、计数器。小车有三种状态：停止、右行、左行。按键有两个状态：按下、松开。用P1、P2、P3表示小车的三种状态；P5表示按下M，P4表示M松开。P6表示计数器。

Petri网的化简与优化 图1

事件的冲突与冲撞 如果两件事情的发生需要同一资源，而这资源只能被一件事情使用，就称这两件事情有冲突；如果两件事情的结果需要占用同一资源，而这资源只能被一件事情占用，则称两件事情有冲撞。

高级Petri网 随着Petri网理论和软件工程理论研究的深入，专家们引入了许多新的Petri网建模规则。这些规则的引入增强了Petri网的描述能力，同时减小了工作量。Petri网的增强和扩展模型纷纷出现，例如高级网，简称HPNS。高级Petri网提供了对独立系统实体的严格表述，可以明确的表示出系统的状态和动作；简化了系统描述的工作，增强了Petri网系统的可管理性。

电子商务系统集成 学习电子商务系统集成要达到的目的:掌握信息网络系统集成的概念、结构和建立信息网络系统集成技术的应用基础，实现根据用户需求优选各种技术和产品、形成完整系统解决方案。并能够把这些知识运用到电子商务的系统集成中去。

系统集成的概念 系统集成是一种思想、观念和哲理，是一种指导信息系统的总体规划、分步实施的方法和策略，它不仅包含技术而且更包含艺术成分。信息系统的系统集成就是计算机系统的集成，即根据应用需求，将硬件、网络、数据库及相应的应用软件组合成为有实用价值的具有良好性价比的计算机应用信息系统的全过程。

系统集成的分类 按系统的层次分：局域网、城域网、广域网、无线网的集成；按软硬件来分：有系统硬件的集成与系统应用软件的集成。按功能分：有通信系统、安全系统、网络管理系统、网络操作系统、网络应用系统的集成。本章研究局域网中各部分的集成。

Internet提供的主要服务 电子邮件：它是Internet的一项重要功能。被称为互联网的Killer User 远程登陆(Telnet): 在互联网中，用户可以通过远程登录使自己成为远程计算机的终端，然后在它上面运行程序，或使用它的软件和硬件资源。文件传输服务：FTP比任何其他方式（比如电子邮件）交换数据都要快得多。万维网服务（WWW）：是目前最受用户欢迎的一种服务。它是基于超文本的信息查询工具，它把互联网上不同的地点的相关数据信息有机的组织起来，供用户查询。也是互联网的Killer User

Internet提供的主要服务(续) 电子公告牌服务（BBS）：BBS也是一项受广大用户欢迎的服务项目，用户可以在BBS上留言、发表文章、阅读文章等。网络新闻（USENET）：网络新闻又称电子新闻或新闻组，与BBS比较类似，它也是提供一个场所，让对某个问题感兴趣的各个用户之间进行提问、回答、新闻和评论，以及其它信息交流。 MUD：是一种网络游戏，是用telnet方式登录到对方服务器上，进行聊天、练功、角色扮演等活动。

互联网接入方式 (1)电话拨号：(28.8K，56Kbps, 极限速度为64K bps) 用户选择连接方法的考虑因素 (2)ISDN接入: (实现了一线通，128Kbps，实现电话、电报、传真、数据图象等综合在同一个网内处理并传输) (3)ADSL接入: 即非对称数字用户线路(下行8M bps , 上行1Mbps) (4)Cable Modem接入:(有线电视系统接入，上行10M bps, 下行更高 ) (5)局域网直接连接

局域网络技术 (1)局域网的三个特性：高数据速率(0.1-100M) ;短距离(0.1-25KM); 低误码率。 (2)决定局域网特性的三个因素：数据传输介质；网络的拓扑结构；共享资源的介质控制办法。 (3)局域网技术：以太总线网Ethernet IEEE 802.3；令牌环网Token Ring IEEE802.5；

局域网络技术(续) 光纤分布式数据接口FDDI；快速以太网Fast Ethernet IEEE802.3U; 千兆以太网Gigabit Ethernet IEEE802.3 Z。

局域网的互联 (1)网络互联：在不同的网络之间提供一条链路，至少需要一条物理链路和进行链路控制的链路。 (2)互联的目的：实现更大范围的信息交换、资源共享和协同工作。 (3)连接方式: 同轴电缆、屏蔽(非)双绞线、单(多)模光纤互联。

局域网的集成 局域网组成：服务器、用户工作站、网卡、传输介质、网络操作系统与应用软件等。研究局域网的集成就是研究选择各个组成部分的组件，组成一个符合使用要求的、最高性价比的局域网。

1. 局域网集成原则 局域网集成原则 (1)实用性原则：网络系统应采用成熟可靠的技术和设备，达到实用、经济和有效的结果。 (2)开放性原则：网络系统应采用开放的标准和技术。 (3)可靠性原则：网络系统应确保很高的可靠性，具有高平均无故障时间和低故障率。 (4)安全性原则：网络系统应具有良好的安全性，确保网络系统和数据的安全运行。

局域网集成原则(续) (5)先进性原则：网络系统应采用先进的技术和设备，符合网络未来发展的潮流。 (6)高效性原则：网络系统应具有很高的资源利用率。 (7)可扩展性原则：网络系统应在规模和性能两方面具有良好的可扩展性。 (8)高性价比原则：网络系统应具有较高的性能价格比，技术优先，兼顾价格。

2. 传输介质 双绞线：是综合布线工程中最常用的一种传输介质，尤其在星形网络中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线的最大传输距离为100M。双绞线分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线，5类(非)屏蔽双绞线的最大数据传输速率(100)155M bps，超5类主要用于千兆以太网；6类双绞线可提供2倍与超5类的带宽。

传输介质(续) 光纤的分类：根据光信号发生方式的不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。光纤传导的光信号，不受外界电磁信号的干扰，信号的衰减速度很慢，传输距离远，特别适用于电磁环境恶劣的地方。一根光纤内部可以同时传送多路信号，所以光纤的传输速度可以非常的高，1GbPS、1000MbPS以不在话下，光纤网络已经成为主流高速网络，理论上光纤网络最高可达到50Tbps的速度。单段最大长度可达2000米。

3. 服务器集成 常规企业网可能是这样的情况：当企业的决策者想要进入各部门访问资料时，却很有可能会出现因为资料格式的不同而无法读取的窘境。服务器集成，就是要解决这种麻烦，为企业降低为了管理不同操作系统所增加的成本。服务器集成的目的，就是希望将企业内部各自分散管理的服务器，集中到一个服务器中心统一管理，将分布式系统结合成一个有效率的管理中心。不过这并不是要让一个大型服务器主机替换所有分散的服务器，而是希望通过集成，将现有的分布式系统，结合成一个效率更高、更容易管理的系统。

服务器的集成(续) 服务器应用开发的发展过程：第一阶段，使用Web服务器提供的服务器扩展接口，使用C或者Perl等语言进行开发，例如CGI，API等。优点可以让开发者自由处理各种不同的Web请求，动态地产生响应页面，实现各种复杂的Web系统要求。缺点对开发者的素质要求很高，往往需要懂得底层的编程方法，了解HTTP协议，此外，这种系统的调试也相当困难。

服务器的集成(续) 第二阶段，使用一些服务器端的脚本语言进行开发，主要包括ASP，PHP，Livewire等。优点简化了开发流程，使Web系统的开发不再是计算机专业人员的工作。缺点系统的可扩展性不够好，系统一旦比较繁忙，就缺乏有效的手段进行扩充。不利于各种高性能的算法的实施，不能提供高可用性的效果，集成效果也会比较差。

服务器的集成(续) 第三阶段，出现了一个新的Web应用开发方法，也就是应用服务器的方式。核心结构，以及解决的主要问题都是相近的，区别仅仅在于各个产品解决问题的算法不同

第 5 章电子商务系统设计