网络信息的体系结构
ISO网络体系结构
ISO网络体系结构计算机网络的体系结构就是指计算机网络的各层及其协议的集合，或计算机网络及其部件所应完成的功能。
计算机网络的体系结构存在的目的就是使不同计算机厂家的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络。
国际标准化组织ISO于1983年正式提出了一个七层参考模型，叫做开放式系统互联模型（通称ISO/OSI）。
【1】OSI参考模型将整个网络通信的功能划分为7个层次，由底层到高层分别是物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每层完成一定的功能，都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。
第4层到第7层主要负责互操作性，而1～3层则用于创造两个网络设备间的物理连接。
一、第1层：物理层物理层是OSI参考模型的最低层，且与物理传输介质相关联，该层是实现其他层和通信介质之间的接口。
物理层协议是各种网络设备进行互联时必须遵守的低层协议。
物理层为传送二进制比特流数据而激话、维持、释放物理连接提供机械的、电气特征、功能的、规程性的特性。
这种物理连接可以通过中继系统，每次都在物理层内进行二进制比特流数据的编码传输。
这种物理连接允许进行今双工或半双工的二进制比特流传输的通物理层相应设备包括网络传输介质（如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、红外等）和连接器等，以及保证物理通信的相关设备，如中继器、共享式HUB、信号中继、放大设备等。
二、第2层：数据链路层数据链路层是OSI参考模型的第2层，介于物理层与网络层之间，其存在形式分为物理链路与逻辑链路。
设立数据链路层的主要目的是利用在物理层所建立的原始的、有差错的物理连接线路变为对网络层无差错的数据链路，因此数据链路层必须有链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。
数据链路层所关心的主要是物理地址、网络拓扑结构、线路选择与规划等。
数据链路层的数据传输是以帧为单位。
在OSI中，帧被称为数据链路协议数据单元，它把从物理层来的原始数据打包成帧。
数据链路层负责帧在计算机之间的无差错信息传递。
第3章 计算机网络体系结构 Microsoft Word 文档
第3章计算机网络体系结构〖主要内容〗计算机网络体系结构概述，各层功能的简单介绍，主要介绍物理层和数据链路层及网络层。
〖教学重点〗OSI参考模型的七层功能，物理层概念，数据链路层的流量控制方法，HDLC概念。
计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。
计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。
3.1 网络体系结构及协议的概念3.1.1 网络体系和网络体系结构网络体系（Network Architecture）：是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。
网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功能、各层协议和接口的集合。
3.1.2 计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和和通信线路来描述计算机网络；网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构。
网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的，名为SNA计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题，各层执行自己所承担的任务。
计算机网络结构采用结构化层次模型，有如下优点：●各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服务●灵活性好，是指只要接口不变就不会因层的变化（甚至是取消该层）而变化●各层采用最合适的技术实现而不影响其他层●有利于促进标准化，是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明3.1.3 网络协议1.协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成一种约定，即网络协议。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构清点人数，组织教学。
复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。
2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。
3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
网络信息安全的体系架构与应用
网络信息安全的体系架构与应用网络信息技术的不断发展和普及，方便了我们的生活和工作，但同时也带来了越来越多的安全风险。
从个人信息到商业机密，一旦被黑客攻击或泄露，就会对相应的个人或组织带来不可挽回的损失。
因此，网络信息安全问题已经逐渐成为互联网领域中不可忽视的重要问题，亟需建立完善的体系结构和技术手段进行防范和保护。
一、网络信息安全的体系结构网络信息安全体系结构是保证网络信息安全所必须的基础。
它包括三个层次，分别是物理层、网络层和应用层。
其中，多层安全防护技术的应用是保证网络信息安全的关键。
1.物理层安全防护技术物理层安全防护技术主要是针对网络设备和数据中心的。
保证网络设备和数据中心的物理安全性是构建网络信息安全体系结构的首要任务。
实施物理层安全防护技术可以减少因人为因素造成的信息泄漏和黑客攻击。
2.网络层安全防护技术网络层安全防护技术主要针对网络通信，防范网络攻击和网络病毒。
网络层安全防护技术可以加密和验证网络通信数据，使得网络通信变得更加安全可靠。
3.应用层安全防护技术应用层安全防护技术主要针对网络服务和网络应用，如电子商务、网上银行等等。
应用层安全防护技术可以保证网络服务和网络应用的安全性，杜绝黑客攻击和病毒攻击。
二、网络信息安全的应用网络信息安全技术的应用是保证网络信息安全的重要保障。
下面列出网络信息安全技术的应用，包括不限于应用。
1.防火墙技术防火墙技术是普及和应用比较广泛的网络信息安全技术。
通过防火墙技术的应用可以筛选出不安全的网络流量，在外部网络与内部网络之间建立一个安全的防护屏障，实现网络的安全性。
2.加密技术加密技术是网络信息安全领域最基础的技术之一。
加密技术可以对通信数据进行保护和加密，在传输过程中不容易被黑客截获或篡改。
3.身份认证技术身份认证技术可以识别和验证网络用户的身份信息，防止黑客攻击和网络诈骗。
4.入侵检测技术入侵检测技术可以对网络中的流量进行实时监测，并发现违规和攻击行为，减少网络信息泄露和侵害。
OSI体系结构
OSI体系结构.第3章计算机网络体系结构及协议网络体系结构及OSI基本参考模型知识点1.网络协议(pmtocol)所谓网络协议就是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
协议总是指某一层的协议,准确地说,它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。
网络协议包括三要素:①语义包括用于各种帧头及处理的控制信息。
②语法包括数据格式、编码及信号电平等。
③定时包括速度匹配和排序等。
2.网络的体系结构(amMeetu陪)网络的体系结构是计算机网络各层次及其协议的集合。
网络的体系结构有如下特点:①以功能作为划分层次的基础O②第n层的实体在实现自身定义的功能时,只能使用第(n-1)层提供的服务。
③n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能O④仅在相邻层之间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。
3.OSl参考模型开放系统互连(伽n System InteI℃omlection)基本参考模型是由国际标准化组织(回)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO's OSI参考展型。
"开放"的含义是任何两个遵守该模型和有关标准的系统都能进行互连O4.OSl的三级抽象OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。
OSI给出的仅是一个概念上和功能上的标准框架,是将异构系统互连的标准的分层结构。
模型本身不是一组有形的可操作的协议集合,既不包括任何具体的协议定义,也不包括强制的实现一致性。
网络体系结构与实现无关。
5.OSl七层模型OSI的体系结构定乌了一个七层模型,从下到上分别为物理层(PH)、数据链路层(DL)、网络层(N)、运输层(T)、会话层(S)、表示层(P)和应用层(A)。
①物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性,提供有关在传输媒体上传输非结构的"位流"及物理链路故障检测指示。
名词解释网络的体系结构
名词解释网络的体系结构网络的体系结构是指网络中各种设备和组件按照一定的结构和关系组合在一起的方式。
在计算机网络发展的过程中，经历了多种不同的体系结构，每一种体系结构都有其独特的特点和用途。
本文将对常见的网络体系结构进行解释和探讨。
第一阶段：集线式体系结构网络的最早体系结构被称为集线式体系结构。
这种体系结构采用了集中式的拓扑结构，即所有的计算机都连接到一个中央的主机上。
主机负责管理网络中的所有数据传输和协调各个节点之间的通信。
这种体系结构的优点是简单易用，但是容易出现单点故障和容量限制的问题。
第二阶段：总线式体系结构随着计算机网络的发展，总线式体系结构逐渐取代了集线式体系结构。
总线式体系结构是指将所有计算机连接到一个共享的传输介质上，通过总线来传递数据。
这种体系结构解决了集线式体系结构中的单点故障和容量限制问题，同时减少了对主机的依赖。
然而，总线式体系结构的缺点是节点之间的通信冲突可能导致传输效率的下降。
第三阶段：星型体系结构星型体系结构在总线式体系结构的基础上进行了改进。
它采用了一个中心节点（通常是交换机或路由器），将所有计算机连接到这个节点上。
所有的数据传输都通过中心节点进行转发和处理，节点之间的通信不再冲突。
这种体系结构具有良好的可扩展性和可靠性，但是中心节点的故障可能导致整个网络的瘫痪。
第四阶段：树状体系结构树状体系结构是星型体系结构的一种扩展形式。
在树状体系结构中，存在多个中心节点，每个中心节点都连接到一组子节点。
这种体系结构使得网络可以划分为多个子网，每个子网可以有自己的中心节点。
树状体系结构能够实现更大规模的网络，并且在某些情况下能够提供更好的性能和可靠性。
第五阶段：网状体系结构网状体系结构是当前最常见和广泛应用的网络体系结构。
它采用了多个中心节点之间的互联，形成一个复杂的网状结构。
这种体系结构具有高度的可扩展性和冗余性，可以实现更好的负载均衡和容灾能力。
然而，网状体系结构的管理和维护成本较高，需要较多的网络设备和带宽资源。
网络信息安全体系架构
网络信息安全体系架构一、安全保障体系的总体架构网络信息安全涉及立法、技术、管理等许多方面,包括网络信息系统本身的安全问题,以及信息、数据的安全问题。
信息安全也有物理的和逻辑的技术措施,网络信息安全体系就是从实体安全、平台安全、数据安全、通信安全、应用安全、运行安全、管理安全等层面上进行综合的分析和管理。
安全保障体系总体架构如下图所示：安全保障体系架构图二、安全保障体系层次按照计算机网络系统体系结构，我们将安全保障体系分为7个层面：1）实体安全实体安全包含机房安全、设施安全、动力安全、等方面。
其中，机房安全涉及到：场地安全、机房环境/温度/湿度/电磁/噪声/防尘/静电/振动、建筑/防火/防雷/围墙/门禁；设施安全如：设备可靠性、通讯线路安全性、辐射控制与防泄露等；动力包括电源、空调等。
这几方面的检测优化实施过程按照国家相关标准和公安部颁发实体安全标准实施。
2）平台安全平台安全包括：操纵系统漏洞检测与修复（Unix系统、Windows系统、网络协议）；网络基础设施漏洞检测与修复（路由器、交流机、防火墙）；通用基础应用程序漏洞检测与修复（数据库、Web/ftp/mail/DNS/其它各种系统保护进程）；网络安全产品部署（防火墙、入侵检测、脆弱性扫描和防病毒产品）；团体网络系统平台安全综合测试、模拟入侵与安全优化。
3）数据安全数据安全包括：介质与载体安全保护；数据访问掌握（系统数据访问掌握检查、标识与鉴别）；数据完整性；数据可用性；数据监控和审计；数据存储与备份安全。
4）通信安全既通讯及线路安全。
为保障系统之间通讯的安全采取的措施有：通讯线路和网络基础设施安全性测试与优化；装置网络加密设施；设置通讯加密软件；设置身份鉴别机制；设置并测试安全通道；测试各项网络协议运行漏洞等方面。
5）应用安全。
计算机网络体系结构
分层结构的一般概念
实体：实体表示任何可发送/接收信息的硬件
或软件进程。 一般情况: 指一个特定的软件模 块 服务：被高一层看得见的功能称为服务。
面向连接的服务和无连接的服务
服务访问点 (SAP): 息交换的接口。
指相邻二层实体进行信
服务原语：请求、指示、响应、确认 数据单元
鼠标接口 键盘接口
串行端口
DTE
RS232接口的连线
DCE 1 2 3 ¡ ¡ ¡ ¡
DTE
DTE 2 3 4 5 8 6 20 7
1 2 3 ¡ ¡ ¡ ¡
2 3 4 5 8 6 20 7
23 24 25
23 24 25
2、DTE/DTE
1、
DTE/DCE
主机
Modem
主机
主机
基于物理层的问题： • 物理连接两端的用户通话 是时断时续的，并且也不 需特别长的时间。（可以 设法提高物理连接利用率） • 物理连接是有差错和不可 靠的。 • 物理设备之间可能存在传 输速度不匹配的问题。
网络层功能 ISO/OSI RM中 （1） 提供编址（地址编码方案） 基于DL层的问题 各层的主要功能 和路由技术，确保用户数据可 （1） 数据链路层仅提供点对点（包括 DTE-DCE或DCE-DCE之间）的数据链路， 以进行端－端传输。 用户数据具有端到端（DTE-DTE，可能经 （2） 利用复用/解复用和分组 技术，使得多对用户的数据可 过多个DCE的合作和转发）的要求； 以交织在同一条数据链路上传 （2）当用户设备连入网络时，希望可以 和任一其他用户通信（不受物理媒体连接 输；（虚电路） （3） 提供分组的组装功能。分 的限制）； 组是本层实体之间交换的一种 （3）多个用户可能同时希望传输信息； 数据结构（数据块）； （4）数据链路的利用率较低：用户之间 （4） 提供分组的存储—转发 的通信往往是断断续续的。 （交换设备具有存储空间的要 求）。
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2019年学生的“表现”（总体）
• 第一次课，40人；最后参加考试，30人
“网络文本知识计算机”
• 假设1：
– 我们能得到所有的Web数据（网页，大型搜索 引擎的查询日志），集中组织存贮，每天不断 积累，永远不删除
– 支持证据：我们Web InfoMall每天在以百万网页，20万日志增加
• 假设2：
– 很多人发现这是一个巨大的“金矿”，纷纷来 索要数据（“矿石”），拿回去进行分析和挖 掘
– 目标：构建更加和谐的社会
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利用计算机技术，通过网络信息 进行社会科学研究框架
• 考虑这种想法的实现，我们提出一种支持 人们开发社会科学研究系统的基础设施：
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信息与生俱来的数字化、网络化
• 想想“数字图书馆”的困难：将原来“海 量”的纸质内容数字化！
– 扫描，去噪，OCR，建立元数据，…
– 人工费：5毛钱一页；
– 时间：??
– 还有版权问题
• 网页，一台PC机，一天可以搜集1000万篇； 不要扫描，不要OCR
人们对网络不同层次的研究
• 内容层（content）
– 不同类型内容的识别，出现与消失的规律，它 们在时空上的分布
– 目标：民情、社情预报 – 成果形式：SCI论文，SSCI论文，政策建议
• 反映层（reflection）
– Web的演进和社会演进之间的互动关系，Web 信息对社会现实的反映和影响
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人数
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75+
80+
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85+
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课程目的
• 介绍大规模搜集与处理Web信息的方法与 技术
– 大规模 – 搜集 – 处理（消重，去噪，分类，聚类，分析，过滤，
信息检索，信息提取，信息挖掘） – 方法与技术
• Ricardo Baeza-Yates and Berthier Ribeiro-Neto, Modern Information Retrieval. Addison Wesley, 2019. （MIR），有中文译本卖。
• 论文等其他材料
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“浏览一遍Web”：何为理解？
• • • •
有网哪哪哪站些些些与人单网 网 物 位站 站 出 （， 之 现 机它 间 得 构们的最，分关多公别系（司进 将 联是（）t一 这 起op什链出步 种 来1么接现0地 理 （0性，得0， 解 此）质性最如 在 时质多果时需异同我间要）们轴“还上增能关量
• 有哪些重要事件（频繁理报解道”），从而理解所花的
– 提供一个可以用程序访问它们的环境（语言+ 运行支持）
– 让这样的程序能在客户端开发与运行（当然需 要服务端的配合）
• 这就是：制造工具的机床；加工半成品的 工厂
• 这样的计算机只有一台！
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How fast can we understand the Web content ?
• 课程网站
– To be announced
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分享】GOOD Pierre Baldi, Paolo Frasconi, and Padhraic Smyth, Modeling the Internet and the Web, probabilistic methods and algorithms. John Wiley, 2019.（MIW）
• 两周之后不能退课
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本次课小结
• Web，不仅已经成为人们生活和工作的工
具，本身还是一个广袤、深邃、生机勃勃 的研究对象
• 从学术上讲，关于Web的研究才刚刚开始， 有志者前面是一大片尚未开垦的空间
• 结构，结构带来的语义；信息，信息带来 的知识
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课程主要内容
• 大规模处理Web信息的意义 • Web信息的特点 • 常用方法与技术 • 应用 • 挑战
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关于社会信息
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“看完”：达到了某种程度的理解
• 有哪些主要人物
• 涉及到哪些主要场景
• 发生过哪些主要事件
• 人物与人物的关系
• 事件与事件之间的关系（偏序）
• 人物在事件中的作用
• 寓有哪些思想与哲理
•…
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网络信息体系结构
Web-based Information Architectures
研究生课程 北京大学信息科学技术学院
2019年，秋
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这一讲（概论）内容提要
• 这门课的由来和“历史”
• 课程目的
– 大规模搜集、分析与处理Web信息的方法与技术
• 网页层（HTTP/HTML）
– 规模的成长，网页、网站之间的互连关系，各种随机 现象
– 目标：作为一个大尺度复杂系统（生态系统，自然系 统），探索其中的物理规律
– 成果主要形式：在Nature，PRL，PNAS等杂志上发表 论文
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• 课程主要内容
– 大规模处理Web信息的意义
– Web信息的特点
– 常用方法与技术
– 应用
– 挑战
• 课程的组织与安排
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课程的由来
• 2019年秋，我们实验室开始建设“中国 Web信息博物馆”，2019年1月18日第一 批数据上线。
• 2019年秋，遇到Kahle Brewster，知他从 2019年开始就建了“Internet Archive”。
• 2019年1月，在印度遇到CMU的Jaime G. Carbonell教授，一起参加“中美百万册图 书”项目讨论，他讲正在上一门课
– Web-based Information Architectures
• 于生俱来的数字化，在带来“海量”的同 时也带来了“方便”。
• “大规模”和“噪音”是主要困难和挑战
所在
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– 做Web信息分析和挖掘都需要切词、分类、去 噪等，也许还要某些复杂工具
• 我们来提供工具，或者提供比“矿石”高 级一些的“半成品”如何？
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“网络文本知识计算机”
• 进一步超越
– 将Web InfoMall数据以多种便利访问的方式组 织起来
课程的要求
• 背景知识要求
– 高等数学，线性代数，概率论和统计 – 熟练的程序设计（C, Java），Web知识 （浏览器，
HTML，HTTP，MIME，CGI，等），最好有一定的 Web编程经验
• 成绩构成
– 读书报告，20% – 作业和项目（homework & course project），40% – 期末考试，40%
– 支持证据：到目前为止，已有10多家单位从我们这里拿去了数据
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我们还能干什么？
• 也跟别人一样，在制造金矿的同时也开采 金子 — 当然有得天独厚的条件
• 但我们认识到
– 开采金子都需要榔头、小镐、气钻等，也许还 要某些大型矿山机械
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人们在做的事情
• 书籍的数字化：例如“百万册图书”项目，形形 色色的数字图书馆项目
• 报纸的OCR：据说四川有一个公司投资，每天买 来全国所有报纸，扫描、识别、存档…
• 互联网信息：与生俱来的数字化、网络化
– 使得工作的群众性更强，一个小组就可能做出很了不 起的事情
• 哪个网站最先报道某一时特间定必事须件少（于top增1量00周）期），
• 人物在事件中出现的情能况够展开事件发展的过程，
• 单位在事件中出现的情预况测事件发展的趋势，会 • 事件与事件之间的关系是（一引个用什，么前境因界后果？）
• 从内容上看，有哪些网页类型，出现的比例如何
•…
如果我们说：20天学能分习享达教】到程GO上教O材D述多G程O媒O度体D课S的件TU理【D友A解Y情, ，是不是很了不起？ 21