ASP的构成及应用

ASP的构成及应用（精选8篇）

ASP的构成及应用 第1篇

关键词：ASP,ASP.NET,Session

1 问题提出

在Web开发过程中,经常会遇到这样的问题,有些信息要在页面之间传递并保存,比如用户的登录信息(用户名、口令等),ASP.NET提供了3种方式:Query String、Session和Server.Transfer,Query String使用比较简单,但安全性差,Server.Transfer用起来比较复杂,Session不仅使用简单,而且安全,因此被越来越多的使用。主要讨论ASP.NET Session的原理及几种不同的使用。

2 Session模型

简单来说,Session就是服务器给客户端的一个编号。当一台WWW服务器运行时,可能有若干个用户浏览正在运正在这台服务器上的网站。当每个用户首次与这台WWW服务器建立连接时,就与这个服务器建立了一个Session,同时服务器会自动为其分配一个Session ID,用以标识这个用户的唯一身份。这个Session ID是由WWW服务器随机产生的一个由24个字符组成的字符串。

这个唯一的Session ID是有很大的实际意义的。当一个用户提交了表单时,浏览器会将用户的Session ID自动附加在HTTP头信息中,这是浏览器的自动功能,用户不会察觉到,当服务器处理完这个表单后,将结果返回给Session ID所对应的用户。试想,如果没有Session ID,当有两个用户同时进行注册时,服务器怎样才能知道到底是哪个用户提交了哪个表单呢。当然,Session ID还有很多其他的作用,会在后面提及到。

Session对象是具有ASP解释能力的WWW服务器的内建对象。也就是说ASP的系统中已经定义好了这个对象,只需要使用就行了。其中Session(“..”)中的“..”就好像变量名称,Session(“..”)=$$中的$$就是变量的值了。只需要写上句话,在这个用户的每个页面中都可以访问“..”变量中的值了。

3 缺陷

目前ASP的开发人员都在使用Session这一强大的功能,但是在使用的过程中却发现了ASP Session有以下缺陷:

进程依赖性:ASP Session状态存于IIS的进程中,也就是inetinfo.exe这个程序。所以当inetinfo.exe进程崩溃时,这些信息也就丢失。另外,重起或者关闭IIS服务都会造成信息的丢失。

Session状态使用范围的局限性:刚一个用户从一个网站访问到另外一个网站时,这些Session信息并不会随之迁移过去。例如:新浪网站的WWW服务器可能不止一个,一个用户登录之后要去各个频道浏览,但是每个频道都在不同的服务器上,如果想在这些WWW服务器共享Session信息怎么办呢?

Cookie的依赖性:实际上客户端的Session信息是存储于Cookie中的,如果客户端完全禁用掉了Cookie功能,也就不能享受到了Session提供的功能了。

鉴于ASP Session的以上缺陷,微软的设计者们在设计开发ASP.NET Session时进行了相应的改进,完全克服了以上缺陷,使得ASP.NET Session有了一个更加强大的功能。

4 ASP.NET Session功能

4.1 Web.config

提到ASP.NET Session,必须提到Web.config文件。没有Web.config文件程序是可以正常运行的。但是,如果做了一个大型的网站,需要对整个网站做一些整体配置。例如:整个网站的页面使用何种语言来编写、网站的安全认证模式、Session信息存储方式等,这时就需要使用到Web.config文件。虽然Web.config文件中的某些选项是可以通过IIS配置的,但是如果在Web.config中也有相应的设置就会覆盖掉IIS中的配置。而且,Web.config文件的最大的便利之处就是可以在ASP.NET页面中通过调用System.web访问Web.config中的设置。

Web.config有两种,分别是服务器配置文件和Web应用程序配置文件,名都为Web.config。在这个配置文件中会保存当前IIS服务器中网页的使用哪种语言编写的、应用程序安全认证模式、Session信息存储方式的一系列信息。这些信息是使用XML语法保存的,如果想对其编辑,使用文本编辑器就行了。

其中服务器配置文件会对IIS服务器下所有的站点中的所有应用程序起作用。在.NET Framework 1.0中,服务器的Web.config文件是存在:Win NTMicrosoft.NETFrameworkv1.0.3705中的。而Web应用程序配置文件Web.config则保存在各个Web应用程序中。例如:当前网站的根目录Inetpubwwwroot,而当前的Web应用程序为My Application,则Web应用程序根目录就应为:InetpubwwwrootMy Application。如果网站有且只有一个Web应用程序,一般说来应用程序的根目录就是Inetpubwwwroot。如果想添加一个Web应用程序,在IIS中添加一个具有应用程序起始点的虚拟目录就行了。这个目录下的文件及目录将被视为一个Web应用程序。但是,这样通过IIS添加Web应用程序是不会生成Web.config文件的。如果想创建一个带有Web.config文件的Web应用程序,需要使用Visual Studio.NET,新建一个Web应用程序项目。

Web应用程序的配置文件Web.config是可选的,可有可无。如果没有,每个Web应用程序会使用服务器的Web.config配置文件。如果有,则会覆盖服务器Web.config配置文件中相应的值。

在ASP.NET中,Web.config修改保存后会自动立刻成效,不用再像ASP中的配置文件修改后需要重新启动Web应用程序才能生效了。

4.2 Web.config文件中的Session配置信息

打开某个应用程序的配置文件Web.config后,发现:

上一段代码是配置应用程序如何存储Session信息的如表1所示。以下的各种操作主要是针对这一段配置展开。先看看这一段配置中所包含的内容。session State节点的语法是这样的:

4.3 客户端Session状态的存储

在上面的Session模型简介中,可以发现Session状态应该存储在两个地方,分别是客户端和服务器端。客户端只负责保存相应网站的Session ID,而其他的Session信息则保存在服务器端。在ASP中,客户端的Session ID实际是以Cookie的形式存储的。如果用户在浏览器的设置中选择了禁用Cookie,那么就无法享受Session的便利之处了,甚至造成不能访问某些网站。为了解决以上问题,在ASP.NET中客户端的Session信息存储方式分为:Cookie和Cookieless两种。ASP.NET中,默认状态下,在客户端还是使用Cookie存储Session信息。

4.4 服务器端Session状态的存储

4.4.1 将服务器Session信息存储在进程中

Web.config文件中mode="In Proc"就是这种模式,这种方式和以前ASP中的模式一样,就是服务器将Session信息存储在IIS进程中。当IIS关闭、重启后,这些信息都会丢失。但是这种模式最大好处就是性能最高。因为所有的Session信息都存储在了IIS的进程中,所以IIS能够很快地访问到这些信息,这种模式也是ASP.NET的默认方式。

4.4.2 将服务器Session信息存储在进程外

首先,来打开管理工具->服务,找到名为ASP.NET State Service的服务,启动它。实际上,这个服务就是启动一个要保存Session信息的进程。启动这个服务后,可以从Windows任务管理器->进程中看到一个名为aspnet_state.exe的进程,这个就是要保存Session信息的进程。将Web.config文件中mode的值改为State Server。保存文件后的重新打开一个IE,打开Session State.aspx页面,保存一些信息到Session中。这时,重启IIS,再回到Session State.aspx页面中查看刚才的Session信息,发现没有丢失。

实际上,这种将Session信息存储在进程外的方式不光指可以将信息存储在本机的进程外,还可以将Session信息存储在其他的服务器的进程中。这时,不光需要将mode的值改为State Server,还需要在state Connection String中配置相应的参数。例如计算是10.64.96.105,把Session存储在IP为10.64.96.16的计算机的进程中,就需要设置成这样state ConnectionString="tcpip=10.64.96.16:42424"。当然,不要忘记在10.64.96.16的计算机中装上.NET Framework,并且启动ASP.NET State Services服务。

4.4.3 将服务器Session信息存储在SQL Server中

启动SQL Server和SQL Server代理服务。在SQL Server中执行一个叫做Install Sql State.sql的脚本文件。这个脚本文件将在SQL Server中创建一个用来专门存储Session信息的数据库,及一个维护Session信息数据库的SQL Server代理作业。可以在以下路径中找到那个文件:c:winntMicrosoft.NETFramework[version],然后打开查询分析器,连接到SQL Server服务器,打开刚才的那个文件并且执行。稍等片刻,数据库及作业就建立好了。这时,可以打开企业管理器,看到新增了一个叫ASPState的数据库。但是这个数据库中只是些存储过程,没有用户表。实际上Session信息是存储在了tempdb数据库的ASPState Temp Sessions表中的,另外一个ASPState Temp Applications表存储了ASP中Application对象信息。这两个表也是刚才的那个脚本建立的。另外查看管理->SQL Server代理->作业,发现也多了一个叫做ASPState_Job_Delete Expired Sessions的作业,这个作业实际上就是每分钟去ASPState Temp Sessions表中删除过期的Session信息的。

接着,返回到Web.config文件,修改mode的值为SQLServer。注意,还要同时修改sql Connection String的值,格式为:sql Connection String="data source=localhost;Integrated Security=SSPI;"

其中data source是指SQL Server服务器的IP地址,如果SQL Server与IIS是一台机子,写127.0.0.1就行了。Integrated Security=SSPI的意思是使用Windows集成身份验证,这样,访问数据库将以ASP.NET的身份进行,通过如此配置,能够获得比使用userid=sa;password=口令的SQL Server验证方式更好的安全性。当然,如果SQL Server运行于另一台计算机上,可能会需要通过Active Directory域的方式来维护两边验证的一致性。

同样,做个试验。向Session State.aspx中添加Session信息,这时发现Session信息已经存在SQL Server中了,即使重启计算机,刚才的Session信息也不会丢失。

5 Session与Cookies的区别

经过上面的讨论可能有人要问:Session的功能cookies也能完成,二者有什么区别呢?二者的确很相象,甚至有人认为它们就是一类东西,其实它们还是有区别的:Cookie是Web服务器保存在用户硬盘上的一段文本。Cookie允许一个Web站点在用户的电脑上保存信息并且随后再取回它。信息的片断以名/值’对(name-value?pairs)的形式储存,相对于浏览器而言,它有独立性,即使客户端浏览器或计算机关闭,cookies仍然存在。而Session却依赖于浏览器,如果浏览器关闭,则Session信息自动丢失,而且要想在多个页面上共享Session信息,这些页面必须是相互关联的。

6 结语

综上所述,在Session的管理和维护上,ASP.NET有了很大的进步,可以更加随意地挑选适合的方法了,根本不用继续去考虑客户端的Cookie选项的状态,因为不管客户端的设置如何,Session都可以顺利地传递,对于企业级的应用来说,这无疑对于服务器的同步、服务器的稳定性、可靠性和安全性都是有利的。在开发数字地宫项目和财务预算项目的过程中,用户认证都用到了ASP.NET Session功能。

参考文献

[1]Chris Goode,John Kauffman,等,杨浩.ASP.NET1.0入门经典.清华大学出版社.

信息设计的定义构成及应用文献综述 第2篇

关键字 信息设计 定义 基本构成 设计原则

中图分类号：TP31 文献标识码：A

1信息设计的定义

为“信息设计”找到一个既全面有准确并且言简意赅的定义需要在业内著名设计师的话语中寻找启示，思考不同观点值得借鉴的地方，从而找出信息设计的普遍规律。

比较通俗易懂的定义有路易吉·卡纳蒂·德罗西在《信息设计是什么》中指出“信息设计就是关于用户如何获取、分析和记忆信息的心理学和生理学，关于颜色、形态、图案的学习方式的作用和影响。”

从更加专业的角度来看，弗兰克·西森在《数字信息设计词典》中定义“信息设计是对信息清晰而有效的呈现。它通过跨学科的途径达到交流的目的，并结合了平面设计、技术性与非技术性的创作、心理学、沟通理论和文化研究等领域的技能。”

清华大学美术学院院长鲁晓波认为：“信息设计是致力于提高现代信息环境品质，满足人们对信息生活的人性化要求，结合当今最新的信息技术，创造符合社会需求和人类审美情趣的信息环境、人机界面和信息方式。”

赵聪寐在《信息设计中符号学现象初探》（2013）中总结出：从设计学科角度讲，信息设计是用合理的方式分析并组织数据和信息，让数据、信息以合适的方式传播，让复杂难懂的数据易于理解。信息设计可以用图片、材质、技术或媒介等等形式陈述信息内容，让数据明确。

2信息设计的基本构成

（1）图形

图形在传递信息的过程当中，相比较文字有着更强的吸引力，是信息设计中非常重要的元素。龙尼·利普顿在其著作《信息设计使用指南》（2008）中写到“在需要使用图表的情况下，一个设计的很好的图标比起使用单纯文字来，可以更清晰、更令人印象深刻的进行沟通传达。”

（2）字体

字体在当今信息化社会中无处不在，运用十分广泛。字体的形状，风格，字号，间隔，排列方式等等因素都会影响到文字的“易读性”和“可读性”。

欧阳丽莎在《信息时代的信息设计》（2012）中认为“无衬线字体看上去更加简洁，给人以轻快的感觉，但同时大量的篇幅使用就会降低阅读性。在传统的正文印刷中，衬线字体因为有较强的可读性，增加了阅读时对字母的视觉参照，因此常常被用于大段的正文之中。”

（3）网格

网格在信息设计中的重要性同样不可忽略，它为信息的展示提供了平台，需要通过合理的编排使信息看起来拥有层次感。在《信息设计》（2009）一书中讲到“设计师使用网格来组织信息的内容，以保证其清晰度。”该书中指出网格的设计编排方法包括组织、移动、群组。

（4）色彩

色彩在表达信息的过程中起到的作用有很多，《信息设计使用指南》中列举出“颜色可以：显示不同和相同，帮助读者找到内容，鼓励读者在信息中流动，帮助读者记忆信息，对某物进行强调或弱化，传递意义。”在色彩的运用方面，欧阳丽莎在特别分析了色彩在城市空间导视系统中特性、应用原则及色彩案例分析。

（5）语言

为了使语言更清晰，易于理解，设计师需要针对读者的需要、理解层次、和爱好来清楚简明的撰写。《信息设计使用指南》为设计师总结了几点需要注意的为大多数受众撰写的方法，包括多用短句、简单句和完整的句子；多用短单词、短段落和确切的数字；同类信息使用同样的建构。

3信息设计的原则

（1）《信息设计》简·维索基·欧格雷迪

这本书中，作者归纳出信息设计的三大原则，即认知原则、交流原则、美学原则。这本书所强调的设计原则在前两大原则上主要是从信息的功能方面进行的编写，美学原则则是为读者列举分析了信息设计内容方面的设计原则。

（2）《飞越之线-信息艺术设计的定位与社会功用》鲁晓波

鲁晓波教授在其论文著作中归纳了信息设计的五个原则，分别是客观性原则，系统性原则，目的性原则，人性化原则和先进性原则。

4信息设计的应用

（1）交互设计

鲁晓波教授在《信息设计中的交互设计方法》（2007）中谈到了信息设计中的交互设计原则，分析了信息设计中的交互性视觉元素。在交互性视觉元素中从交互行为模式、交互性视觉元素进行了深入。

（2）信息可视化

信息可视化設计是信息设计中的一大分支，目前出版有很多关于信息可视化设计的书籍，斯彭思、？陈雅茜所著的《信息可视化：交互设计》（2012）一书系统地介绍了信息可视化的概念、基本技术和应用。Manuel Lima著有的《视觉繁美：信息可视化方法与案例解析》（2013）则系统总结了信息可视化设计的基本方法，介绍了图形的抽象类型和著名作品。

（3）信息导向系统

空间信息导向设计在当今社会的公共环境中占有举足轻重的地位。大卫·吉布森的《导视手册：公共场所的信息设计》（2010）收集了大量生活实例，为技术进步和可持续发展的解决方案的需求提供新的资讯。陈立民的《公共图形与导向信息设计》（2014）通过大量的公共图形与导向设计资料，在具体案例中，对生活环境中既熟悉又陌生导向标识进行了较为全面的分析介绍。

5总结

如今我们所处的社会早已是信息化社会，信息的快速发展需要我们快速积极的应对。前人在信息设计方面总结的大量实用的指导方法，能够解决绝大部分问题，但不断出现的新问题，需要我们在设计以人为本的永恒原则下，不断深入创新，发现解决问题的出路。

ASP的构成及应用 第3篇

ASP.NET技术是由微软的.NET技术细化而来的, 它不是ASP的简单升级, 可以说ASP.NET是一个全新的技术。ASP.NET完全基于模块与组件, 具有更好的可扩展性与可定制性, 数据处理方面引入了许多新技术, 正是这些新特性, 让ASP.NET超越了ASP, 同时也提供给Web开发人员更好的灵活性, 有效缩短了Web应用程序的开发周期。ASP.NET与Windows 2000 Server/Advanced Server的完美组合, 为中小型乃至企业级的Web商业模型提供了一个更为稳定, 高效, 安全的运行环境。

1.1 ASP.NET技术的特点

ASP.NET是一种建立在通用语言上的程序构架, 能被用于一台Web服务器来建立强大的Web应用程序。ASP.NET提供许多比现在的Web开发模式强大的优势。

执行效率的大幅提高, ASP.NET是把基于通用语言的程序在服务器上运行。不像以前的ASP即时解释程序, 而是将程序在服务器端首次运行时进行编译, 这样的执行效果, 当然比一条一条的解释好很多。

世界级的工具支持, ASP.NET构架是可以用Microsoft (R) 公司最新的产品Visual Studio.net开发环境进行开发, WYSIWYG (Wha You See Is What You Get所见即为所得) 的编辑。这些仅是ASP.NET强大化软件支持的一小部分。强大性和适应性;简单性和易学性;高效可管理性;多处理器环境的可靠性;自定义性、可扩展性;安全性。

1.2 ASP.NET的内置对象

ASP.NET可以嵌入以下五种基本的对象, 它们在ASP.NET中扮演着十分重要的角色。

1) 请求对象 (Request对象) :Request对象是ASP.NET中最有用的对象之一, 它用来连接客户端的WEB页 (.html文件) 和服务器端的WEB页 (.aspx文件) , 使得它们之间可以交换数据.Request允许ASP.NET查询有关与之交互的客户程序信息, Request对象代表由客户程序发入HTTP的请求报文。事实上, Request对象的功能是单向的, 它只能接收客户端Web页面提交的数据, 而另一个对象则是将服务器数据发送到客户端用户的浏览器。它们结合在一起使用可以实现客户端WEB页面提交的数据, 而另一个对象则是将服务器端的数据发送到客户端用户的浏览器。它们结合在一起使用可以实现客户端的Web页面与服务器端Web页面间的数据交换。Request的主要作用是读取提交表单中的数据或Cookies中的数据。Request对象有如下集合:Query String、Browser、Cookies、Application Path

2) 响应对象 (Response对象) :Response对象用于向客房端浏览器发送数据。用户可以使用该对象将服务器端的数据用HTML超文体的格式发送到用户端的浏览器。该对象的功能与Request对象的功能恰恰相反。Request对象是用于得到用户提交的数据, 而Response对象用于将服务器端的数据发送到用户的浏览器, 这也是实现动态的基础。Response有如下属性和方法:Buffer、Cookies、Content Type、Write、Redirect、Flush、Write、Clear、Write File

3) 服务器对象 (Server对象) :提供了许多Web的有效实用程序。

4) 应用对象 (Application对象) :在整个应用程序生存周期中, Application对象都是有效的, 所以在不同的页面中都可以对它进行存取, 就像使用全局变量一样方便。在ASP.NET环境下, Application对象来自Http Application Stat类。它可以在多个请求、连接之间共享公用信息, 也可以在各个请求连接之间充当信息传递的管道。其属性有:All、All Keys、Contents、Count、Item、Static Objects

5) 会话对象 (Session对象) :会话对象是对网上的一次访问, 正常情况下包括访问许多页面。我们使用Session管理某用户在使用网站是可用的信息, 这些信息专用于这个用户。每个会话通常表示一个用户, 但有些人打开了两个浏览器, 所以有两个会话在运行。

2 VBScript和JScript语言的简介

VBScript是开发语言Visual Basic家族的最新成员。它将灵活的Script应用于广泛的领域, 包括Microsoft Server (IIS) 中的Web客户机Script和Microsoft Server (IIS) 中的Web服务器Script, 是嵌入网页中的一种最重要的脚本程序。

Java Script也是写在网页文档中, 但是可由客户机的浏览器解释执行的脚本程序。由于Java Script不能建立类, 所以Java Scrip只能做一些简单的计算和事件处理。Java Script只能与HTML对象做交互。通过这种交互改变对象属性, 使得网页画面及内容更加活泼、生动。

3 SQL Server数据库技术

3.1 SQL Server的基本概念

随着计算机科学的发展, 数据库技术在Internet中的应用越来越广泛, 数据库在网站的建设中已经成为必不可少的重要内容。可以说数据库技术已经成为网络的核心技术, 网络就是数据库。

数据库的作用:1) 收集信息;2) 提供搜索功能, 方便网站内容的查找;3) 产品管理;4) 新闻系统。

SQL是Structured Quevy Language (结构化查询语言) 的缩写。不同的关系数据库系统虽然对SQL的支持程度各有不同, 但是基本的SQL功能都是支持的。使用SQL可以方便地完成对数据库的创建、修改、删除等基本操作。因此, SQL语言是关系数据库的核心语言。

数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。数据库能为各种用户共享, 具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。

由于本系统中用的是SQL Server2000。所以这里只对SQL Server2000做一些介绍。SQL Server2000的用途是处理数据。数据由一些特定信息所组成。一个数据库就是一系列的表、窗体、查询和报表等对象的集合, 其主要包括以下几个步骤:1) 通过设计和创建容纳数据的表来创建一个数据库;2) 在已创建的表中输入数据;3) 建其他的数据库对象来显示、编辑和打印信息;4) 在本系统中SQL的主要作用是创建数据库、建立表、设计表, 对各个字段数据类型进行定义等。SQL拥有十分灵活的数据类型, 您可以随便的定义。

3.2 ASP.NET访问数据库

Active X Data Objects (ADO) 是一项容易使用并且可扩展的将数据库访问添加到Web页的技术。可以使用ADO去编写紧凑简明的脚本以便连接到Open Database Connectivity (ODBC) 兼容的数据库和SQL兼容的数据源。如果您是一个对数据库连接有一定了解的脚本编写人员, 那么您将发现ADO命令语句并不复杂而且容易掌握。同样地, 如果您是一个经验丰富的数据库编程人员, 您将会正确认识ADO的先进的与语言无关性和查询处理功能。

1) ADO.NET中的Connection对象:ADO.NET中的Connection对象用于连接数据库。它表示数据源和数据的连接。Connection对象有一个方法, 可打开在连接字符串中指定的连接。

2) ADO.NET中的Data Set对象:在ASP.NET中通过ADO.NET访问数据库最重要是Data Set对象, Data Set是不依赖于数据库的独立数据集合。

3) ADO.NET中的Data Table对象:Data Table是Data Set中一个对象, 它与数据库表的概念基本一致, 简单起见, 你就可以把它看作是数据库Data Set中的表。当一个表结构已经创建好以后, 剩下的问题就是如何把数据载入我们已经建立好的表中。

4) ADO.NET中的Data Reader对象:Data Reader.的内容是不可编辑的, 但你可以将内容移动到更具管理功能的对象里。如果你仅仅只简单处理一系列记录, 没有什么比Data Reader.更快, 更好的对象了, 它同样适用于查询单个记录。当你需要处理表与记录二者之间的复杂关系时, Data Reader就不是合适的工具了。

4 总结

以上就是我在现阶段对ASP.NET及SQLServer的肤浅认识。在今后的工作中, 我还会积极学习, 努力进取。使所掌握的知识得到进一步的提升。

在此, 对曾经支持我的领导和帮助我的同事表示衷心的感谢。

参考文献

[1]朱玉超, 鞠艳, 王代勇.ASP.NET项目开发教程[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[2]刘乃丽.完全手册ASP.NET2.0网路开发详解[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[3]尚俊杰, 秦卫中.ASP.NET程序设计案例教程[M].北京:清华大学出版社, 2005.

ASP的构成及应用 第4篇

随着Internet的发展和普及, B/S结构软件的开发构架也发生了众多变化。ASP.NET就是新近推出的开发工具之一。ASP.NET是微软提出的.NET框架的一部分, 它是一种以.NET框架为基础的WEB应用程序的全新开发模式, 是一种面向对象的实现方法, 实现了即时编译, 具有高效、安全、稳定和易维护等特性, 被广泛应用在网上银行、电子商务、BBS、搜索引擎等各种Web应用中。目前, IIS+ASP.NET+SQLServer是最为流行Web应用程序的系统构架。但是由于ASP.NET技术比较容易掌握, 这使很多ASP.NET开发网络应用程序缺少或者根本就没有分布式安全背景知识的技术人员也能轻松使用, 使得当前很多网络应用程序都或多或少的存在着安全问题。这样, IIS+ASP.NET+SQLServer的解决方案在为网络应用程序带来便捷的同时, 也带来了严峻的安全性问题。本文将从ASP.NET的安全体系结构、ASP.NET安全的技术基础和ASP.NET安全的基本实践等几个方面来分析ASP.NET的安全性。

2、ASP.NET应用程序的安全体系结构

ASP.NET程序运行在IIS和.NET框架之上, 与IIS、.NET框架和操作系统所提供的基础安全服务配合使用, 共同提供一系列身份验证和授权机制。图1为ASP.NET的安全体系结构。由体系结构可知, ASP.NET的安全性涉及安全通信技术、身份验证和授权, 安全通信技术保证了HTTP请求中敏感数据的安全, 而用户要访问受限资源必须经过身份验证和授权, 包括了IIS和ASP.NET的身份验证和授权, IIS和ASP.NET之间是相互牵制的, 它们共同确保ASP.NET应用程序的安全。基于ASP.NET的网络应用程序的安全事件流一般要经过以下几个步骤:

2.1 客户端通过HTTP协议请求aspx网页

为了安全考虑, 也可以使用SSL协议请求, 这种情况下一般主要是利用服务器端的证书来验证服务器的身份, 当然在有些情况下也可以通过证书来验证客户端的身份。

2.2 IIS验证请求访问者的身份

验证的方法分为:基本验证、文摘验证、集成在WINDOWS操作系统上的验证 (如NTLM或Kerberos) 、证书验证。如果网站不需要或者是部分不需要验证, 则使用匿名验证。IIS在验证以后给每个通过验证的访问者创建一个WINDOWS访问令牌;若是匿名访问, 则给访问者分配一个匿名网络用户账号, 默认值是IUSR＿MACHINE。

2.3 IIS授权访问者访问请求的资源

一般根据所请求资源的ACL定义的NTFS权限来授权, 也可以根据请求者的IP地址来授权。

2.4 访问令牌传递

IIS把通过验证的WINDOWS访问令牌传递给ASP.NET, 若是匿名用户传递的, 则是IUSR＿MACHINE访问令牌。

2.5 ASP.NET验证访问者

假如ASP.NET被配置为Windows验证, 则不再需要另外的验证, ASP.NET接受从IIS传递过来的访问令牌。假如ASP NET被配置为窗体验证, 则对比访问者通过HTML窗体提供的信息和保存在数据库或活动目录中的数据是否相符来验证。若ASP.NET采用Passport验证, 则转向Passport站点。

2.6 授权

ASP.NET授权访问请求的资源或操作。

2.7 通过身份标识来访问资源

网络应用程序中的代码通过使用某种身份标识来访问在本地或远程的资源。默认情况下, ASP.NET不使用身份模拟, 而以ASP.NET进程账户的身份标识来访问资源。

3、窗体身份验证

实际中常用的安全策略有以下几种:Windows身份验证、基于Passport的验证、默认身份验证和基于窗体的验证。下面介绍在实际网络应用程序开发过程中应用最为广泛的基于窗体的身份验证。基于窗体的身份验证是ASP.NET三种验证方式当中最灵活的一种, 也是用得最多的一种。ASP.NET窗体身份验证在IIS身份验证完成后发生, 它允许用户设计自己的登录界面, 避免显示出Windows的登录对话框, 而且还可以在应用程序当中对其进行更全面的控制。基于窗体的身份验证也可以叫做Cookie身份验证, 在客户端所提供的用户凭证经过检查后, 服务器端就为其设置一个HTTP Cookie, 利用这个Cookie可以对该用户以后的请求进行识别。其事件顺序见图2:

3.1 窗体身份验证的开发步骤

(1) 将IIS配置为使用匿名访问。由于窗体身份验证不依赖于IIS身份验证, 如果要在ASP.NET应用程序中使用窗体身份验证, 则应该在IIS中为应用程序配置匿名访问。

(2) 将ASP.NET配置为使用表单身份验证。

(3) 创建登录Web窗体并验证提供的凭据。

(4) 从自定义数据存储中检索角色列表。

(5) 创建窗体身份验证票 (在票中存储角色) 。

(6) 创建一个IPrincipal对象。

(7) 将IPrincipal对象放到当前的HTTP上下文中。

(8) 基于用户名/角色成员身份对用户进行授权。

3.2 窗体身份验证配置文件

下面是Web.config配置文件的部分片段, 显示的是窗体身份验证的默认属性值。

4、结束语

本文研究了基于ASP.NET的网络应用程序的安全构架、安全技术基础和在Internet等环境中的安全配置实践, 但未涉及到代码安全和后台数据库的安全性问题。需要指出的是, 在采用了安全的构架配置之后, 应该注意到基于ASP.NET的网络应用程序还存在着篡改参数、信息泄露、SQL注入式攻击、跨站脚本执行等安全缺陷, 在程序开发过程中一定要注意这些安全漏洞。

摘要：在当前的网络时代, 网络应用程序的安全面临着严峻挑战。ASP.NET是目前应用最广泛的网络应用程序之一。本文首先介绍了基于ASP.NET的网络应用程序的安全框架和安全事件流, 接着论述了应用最为广泛的基于窗体身份认证的原理, 最后详细介绍了在窗体认证的安全实践。

关键词：ASP.NET,网络安全

参考文献

[1].张文涛, 常红星.基于ASP.NET的B/S架构下的项目管理系统的网络安全模式设计[J].计算机科学, 2008, 35 (2) .

[2].赵争.基于ASP.NET技术的Web应用系统安全机制分析与设计[J].计算机科学, 2008, 35 (2) .

ASP的构成及应用 第5篇

立体定向放射外科是立体定向技术与放射治疗学相结合而形成的一门新兴学科,属于立体定向外科学范畴。立体定向放射外科的概念最早由瑞典神经外科学家Leksell提出,是指利用立体定向技术对颅内靶点精确定位,单次大剂量放射线集中照射于靶组织,使之产生局灶性坏死,从而达到类似手术治疗的效果,而Cyberknife射波刀则是被批准用于全身肿瘤立体定向放射手术治疗的设备。

1 Cyberknife技术和系统构成

Cyberknife系统的核心是交互式机器人技术。Cyberknife射波刀是由机器人投射、实时影像追踪定位、红光二极管同步追踪摄像机、自动化的治疗床、智能化的治疗计划系统、质量保证和质量控制6个子系统组成。这套完全一体化的系统持续接收到患者位置、肿瘤位置和患者呼吸运动的反馈,基于这种反馈,它自动持续地以低于毫米级的精准定位每一次的治疗光束。交互式机器人系统包括以下几种组件:

1.1 基本组成

Cyberknife系统包括6个自由度机械手臂和安装在机械手臂末端的6 MV直线加速器。只有Cyberknife系统能够持续从任何角度将光束射向目标靶区。

1.2 定位系统

Cyberknife持续自动地使用定位系统追踪肿瘤的位置。这个系统包括2个装置在顶棚上的X射线源和2个装置在地板上的图像探测器,能够实时追踪肿瘤的位置。不同于其他系统,Cyberknife在患者架设及整个治疗过程中实况拍摄肿瘤的图像。这种实时定位系统代替了其他放射外科系统所需的立体定位框架。它使用放置在治疗腔或开口处的参照坐标,而不是外部框架的参照坐标来定位肿瘤[3]。

1.3 呼吸追踪系统(Synchrony)

Cyberknife系统除了持续追踪肿瘤位置以外,它还通过装置在顶棚上的同步红外线探测器以32次/秒的探测频率持续追踪患者的呼吸运动,计算出肺癌、肝癌等肿瘤随呼吸运动的空间位移变化,进一步减小误差。

1.4 治疗床部分

Cyberknife治疗床是全自动的,包括5种运动模式,而侧翻和前后倾斜运动是其特有的功能。它自动精确地以0.1 mm的转换方向和0.1°的旋转倾斜角度来移动患者,这种高度的精确较使用其他系统患者体位的重合误差最小。

1.5 脊柱定位系统(X-Sight)

脊骨追踪系统的算法可以对人体内的骨骼结构进行追踪,从而提供精确的患者定位并开展射波刀的放射束输出。X-sight系统能够在不用向体内准确地植入任何基准标记物的情况下进行人体放射治疗。

2 Cyberknife的临床应用

该系统独有的灵活准确的治疗特点和无等中心等特性,使之能够治疗使用常规系统难以接近的颅内损伤例如脑膜瘤、鼻咽癌、转移瘤等。它能够接近颅内部较底处的孔、凹和颈髓上的损伤部位,治疗靠近关键部位的颅内病变,尤其是它能够对全身大部分器官组织的肿瘤进行治疗,是真正意义上的全身放射外科治疗设备。目前,该系统是第一个也是唯一能够治愈脊柱和脊髓损伤的自动化立体定向放射治疗系统[4],它的临床应用归结如下。

2.1 颅内恶性肿瘤

临床恶性肿瘤,如:胶质细胞瘤、神经胶质瘤、颅底肿瘤、转移瘤、鼻咽肿瘤等。

2.2 颅外恶性肿瘤

临床常见恶性肿瘤,如:肺部肿瘤、胰腺肿瘤、肝脏肿瘤、肾脏肿瘤、前列腺肿瘤、妇科肿瘤、骨科肿瘤等。

2.3 血管畸形

临床常见血管畸形,如:动静脉血管畸形及海绵状血管畸形等。

2.4 神经系统

神经系统功能紊乱,如:三叉神经痛、腰神经根病变等。

2.5 良性肿瘤

临床良性肿瘤,如:脑膜瘤、听神经瘤、神经鞘膜瘤、垂体瘤、血管母细胞瘤及其他良性肿瘤等。

3 立体定向放射外科治疗的特点

立体定向放射外科是立体定向技术与放射治疗学相结合而形成的一门新兴学科,属于立体定向外科学范畴。立体定向放射外科的概念最早由瑞典神经外科学家Leksell提出,是指利用立体定向技术对颅内靶点进行精确定位,单次大剂量放射线集中照射于靶组织,使之产生局灶性坏死,从而达到类似手术治疗的效果[5]。

立体定向放射外科治疗与神经外科手术相比有以下优点:治疗中无创伤、无出血、无感染,无需麻醉,患者痛苦相对小,减少去医院诊断的次数,治疗时间短,患者无需住院,在门诊即可完成手术;治疗期间无需镇静剂;健康组织暴露于射线下的比率最小;治疗精确,对颅内重要功能结构损伤小,术后并发症少[6]。临床实践表明,立体定向放射外科对某些颅脑疾病疗效肯定,可以达到甚至超过显微外科手术的治疗效果。因此,立体定向放射外科在近20 a来在技术和临床应用都得到了很快的发展。目前,在临床应用最多的是X刀和γ刀,这两种技术在国内已得到广泛的开展。

4 Cyberknife的优点

Cyberknife的基本工作原理同以往传统的立体定向放射外科技术相一致,但是与X刀和γ刀相比,其具有非常明显的技术优势,体现在以下几个方面。

4.1 精确度

X刀和γ刀没有真正的实时体位验证系统,在放射治疗时无法验证位置是否和定位时绝对一致,而射波刀定位更精确,机械精度达到0.2 mm。

4.2 无创固定方式

为保证误差减少,X刀和γ刀在治疗颅内肿瘤时经常采用头环固定,需要在患者颅骨上安装数个固定螺丝,即属于有创的固定方式,而Cyberknife无需有创固定且精确度更高[7]。

4.3特有的呼吸追踪系统

X刀和γ刀治疗系统均没有脊柱定位系统、呼吸追踪系统和AXUMTM自动床,因此γ刀在国外只能被批准用于颅内病灶治疗,而X刀则必须扩大照射范围以保证不漏掉靶区。同时,也加大了正常组织的损伤的几率,射波刀在同步呼吸追踪系统的帮助下能够治疗因呼吸运动而位移的肿瘤如肺癌、肝癌等[8]。

4.4灵活度

射波刀的6 MV直线加速器安装在6个自由度机械手臂上,运动方式非常灵活,能够持续从任何角度将光束射向目标,并一次同时治疗多个不相邻的病灶,而X刀则通过大范围旋转治疗床实现多方位照射,进一步降低了精确度[9]。

5 3种放射外科设备的性能对比(见表1)

经上述对比可看出,尽管Cyberknife系统存在着治疗费用高的缺点,但是在对正常脑组织的保护、放射生物效应、大病灶的治疗效果、设备投资的效益等方面存在着明显的优势。

6 Cyberknife技术在国内外临床应用现状及发展趋势

基于以上几种非常有利的技术优势,Cyberknife立体定向放射外科治疗在近几年的时间里发展非常迅速。根据2006年初的资料统计,接受该治疗的患者总数已经超过2万例,而且治疗肿瘤的种类也得到了拓展,其中体部肿瘤达到55%左右,在颅内肿瘤、脊髓及附近部位肿瘤,胰腺癌、肝癌、肺癌、前列腺癌的治疗中都取得了很满意的临床结果。尤其对于许多无法手术无法切除的病灶(如:脑干肿瘤、脊髓肿瘤、大部分胰腺癌、直肠癌的骶骨前复发等)治疗,射波刀解决了非常多的难题。另外,对于前列腺、早期肺癌、垂体瘤、转移性肝癌等,虽然手术也能切除治疗,但是射波刀治疗在保证相仿疗效的前提下创伤更小,门诊治疗的方式也使其具有很大的优势。

目前,该治疗技术主要在美国和日本开展,意大利、荷兰、韩国、印度和我国台湾进行了初步的治疗和研究。在美国、日本和韩国开展的单位主要是著名大学教学医院的肿瘤中心,获得了很多的研究成果。韩国首尔国立癌症中心在3a前引入该治疗技术后,患者总数目已经超过1000例,同时带动了神经外科、PET-CT等相关学科的快速发展。

我国作为人口大国,随着人均寿命延长等因素的影响,癌症发病率逐年上升。肿瘤学科作为国家“211工程”重点学科发展迅速,我院作为国内最具影响力的专科肿瘤医院之一,医院治疗的患者数也在逐年递增。射波刀立体定向放射手术作为肿瘤治疗最先进的技术之一,为肿瘤临床疑难病症提供了有效的治疗手段,也为普通患者提供了损伤更小的治疗选择。同时,也将对我院肿瘤治疗整体水平的提高起到非常关键的作用,进一步加强我院学术地位,产生巨大的社会效益。以Cyberknife为代表的高科技、高智能化肿瘤治疗设备,是今后未来肿瘤治疗的发展方向。在综合实力方面,中国的发展与世界发达国家相比还是有一定差距的,但是,只要我们不断跟踪世界医学发展前沿,让最新设备为我们所用,我国的医疗技术水平一定会有所发展。

摘要：阐述了Cyberknife(立体定向放射手术平台)的系统构成、临床应用、技术优势及其发展趋势。应用横向对比的方法,通过对3种设备Cycberknife、X刀、γ刀在临床应用上的比较,证明了CyberKnife具有治疗无创伤、无出血、无感染、无麻醉、患者痛苦小、治疗时间短等特点,健康组织暴露于射线下的比率最小,治疗精确,尤其对颅内重要功能结构损伤小,术后并发症少,在临床上取得了良好的治疗效果。

关键词：射波刀,立体定向,放射治疗,实时影像跟踪定位

参考文献

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[2]刘新平,张双俊.射波刀平台及技术应用[J].中国医疗设备,2008,23(6):54-55.

[3]石庆林,李世川,李莉,等.立体定位射波手术平台[J].医疗装备,2006(10):16-17.

[4]张伟.新型全身立体放射治疗设备——立体定位射波手术平台[J].中国医学装备,2005(11):44-45.

[5]Yu C,Jozsef G,Apuzzo M L,et al.Measurements of the relative output factors for CyberKnife collimators[J].Neurosurgery,2004,54(1):157-161.

[6]韩俊庆,毕迎惠,盛巍,等.CyberKnife放射治疗肿瘤的临床研究[J].中国肿瘤临床,2007(5):297-300.

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[8]Coste M E,Olender D,Kilby W,et al.Robotic whole body stereotactic radiosurgery:clinical advantages of the CyberKnife integrated system[J].Int J Robotics and Computer Assisted Surg,2005,1(2):28-39.

ASP的构成及应用 第6篇

1 精心设计教学内容

使用ASP.NET开发Web应用程序涉及的技术很多,包括HTML技术、CSS技术、数据库应用技术、XML技术、高级语言编程C#技术、软件工程等。但是由于课程学时的设置较少,教学过程中不可能详细讲授这些内容。我校在开设该课程前,静态网页制作、C#与.Net开发平台基础、数据库技术及应用SQL Server 2000,软件工程等课程相继开设完毕,学生有一定的编程基础。笔者根据对该课程的研究以及近三年的教学经验,设计出课程的教学内容分为三大部分:第一部分主要介绍Web应用程序的开发过程、ASP.NET的工作原理及开发环境的搭建;第二部分结合项目案例分别介绍ASP.NET的Web窗体、母板页与导航、服务器控件、HTML控件、验证控件、用户控件、ASP.NET常用内置对象、ASP.NET数据访问技术、Web服务;第三部分是网站安全、配置和部署ASP.NET应用程序。

2 改革教学方法

为了更好地培养学生的应用开发能力,笔者在本课程教学中采用了多种教学方法。

2.1 在机房上课,边讲边练

鉴于课程本身操作性的内容很多,笔者将传统的多媒体教室上课搬到机房上课,学生人手一台电脑,采用教师讲授、教师示范、学生演示、学生练习、课堂辅导等多种教学手段,以提高学生的动手能力、创新能力。

在讲解程序的时候,采用一行一行敲代码的形式进行讲解,并且详细讲解其中的含义,不再是把课前准备的程序代码一大段地显示出来。这样,比较直观的展示了程序设计的方法和步骤,学生看到敲代码的过程,便会逐渐掌握程序设计和调试的方法。

2.2 采用项目驱动教学法

本课程选择“图书信息管理系统”项目作为整个教学的项目案例,课堂教学中模拟软件项目的开发流程,并且将该项目进行模块化分解,根据学生的知识基础和接受能力,并结合该课程的教学目标逐步展开教学,将ASP.NET课程的知识点融合到本项目的各个模块中。项目案例共分成了五个大模块:第一大模块是熟悉开发环境,涉及到Microsoft.NET Framework概述、建立并使用ASP NET应用程序的开发环境、使用基于Microsoft.NET的开发语言;第二大模块是页面布局,涉及到HTML、CSS、母板页与导航;第三大模块是页面内容,涉及到服务器控件、HTML控件、验证控件、用户控件、常用内置对象;第四大模块是数据库访问,涉及到ADO.NET及数据访问技术、XML、Web服务;第五大模块是配置、优化和部署ASP.NET应用程序。

2.3 采用讨论式教学法

在教学过程中,以划分好的功能模块为基础提出任务,引导学生深入分析任务,特别是对任务中涉及的相关知识进行分析引入,让学生能在掌握相关知识的基础上完成任务。但是对任务的完成并不拘泥于给出的功能,引导鼓励学生进行创新。对于教学中的重要知识点,还会提出事先已经设置好的小项目,让学生经过小组的讨论、分析和比较,选择较好的模式独立完成。例如在学Web应用程序时,启发学生将Web应用程序和实际生活中的例子相比较,自己归纳总结出Web应用程序的特点,这样学生印象深刻,对于比较复杂的程序有了实质性的了解,而不再是死记硬背。另外,对于实践性强的内容,如使用服务器控件,安排学生自学,然后由一个学生在课堂上向大家讲述,大家再一起讨论、分析和评价,这样使每个学生都有兴趣积极参与,活跃课堂气氛,培养了自学能力。

2.4 采用迭代式教学法

迭代式教学中包含纵向迭代和横向迭代两种思想,纵向迭代是指每次课程的安排是相互关联的,即本次课程的内容是建立在上次课程的结果之上的。在教学中,按照项目案例的功能模块,首先设计页面的原型,在原型的基础上实现每个页面的功能,最后形成一个完整的Web应用系统。横向迭代则是指学生应用ASP.NET开发Web应用程序时需要充分利用到其它专业课程的相关知识,如利用《软件工程》的知识使学生掌握系统分析、设计部分,利用《数据库技术及应用》的知识使学生掌握数据库的分析与设计,利用《静态网页制作》的知识使学生掌握页面的布局与美化工作。

3 注重实践训练

ASP.NET是一门实践性和操作性都比较强的课程,其实践教学环节是实现本课程培养目标的关键。为了突出实践教学,培养学生的实际开发能力,将实验内容分为两个层次:第一,设置与课堂教学内容相关的小项目,使学生及时理解和消化课堂教学内容,实验完成后,对学生完成的内容打分,以促进学生在上课时间内完成任务。第二,在本课程第一次上课的时候就给学生布置课程设计任务,要求学生自己或者一组同学共同完成一个综合性项目,在上课过程中及时提醒学生当前应该做的内容,使学生在课余时间逐步完成项目,课程结束后提交课程设计说明书和项目代码,作为学生期末成绩的一部分。通过课程设计,可以使一部分动手能力较强的学生得到锻炼,也使得其他同学能参与进来,锻炼学生的协作能力。

在项目的选择上,不是指定项目让学生选,而是引导学生自己寻找项目。组织学生对提出的项目进行讨论,在多个项目的分析比较中确定项目。学生结合自身需求并运用软件工程的思想对项目进行需求分析、总体设计、模块设计、数据建模、技术架构、界面设计、编写代码、调试等,最终完成课程设计。

4 加强考核方式

采用平时考核和课程设计相结合的考核方式。平时考核包括上课出勤、课堂表现、课后作业和上机实践,主要考核学生的独立动手能力、知识熟练程度和自学思考能力;课程设计主要考核学生学习本课程后的程序设计的综合能力。其中上课出勤和课堂表现占总成绩的10%,课后作业占20%,上机实践占40%,课程设计占30%。

教学实践表明,通过精心设计教学内容、实例教学等各种教学方法的综合运用以及学生实践训练的强化,课堂教学与实验教学效果都比过去有了明显改善。

摘要：结合笔者教学中的经验和体会,从教学内容、教学方法、实践教学、考核方式等几方面总结了如何更好的开展ASP.NET课程的教学,以达到提高课程教学质量的目的。

关键词：ASP.NET,教学方法,实践教学,考核方式

参考文献

[1]李锡辉,方丽,王樱.案例教学法促进《ASP.NET程序设计》课程教学[J].中国科教创新导刊,2008(6):177.

[2]单维锋,丰继林,李忠华.项目教学法在ASP.NET课程教学中的应用[J].教育与教学研究,2008(12):65-67.

ASP的构成及应用 第7篇

关键词：Biolog生态板,环境微生物群落,碳源,分类,主成分分析法

1 引言

在过去大量的研究中, SCU方法多是利用革兰氏阴性板 (Gram-negative plates, 简称GN板) , 该板由95种碳源组成, 最早设计主要是用于细菌的鉴定[1]。之后, 为了研究的需要, 设计了生态板 (Ecology plates, 简称ECO板) , ECO板有31种碳源, 其中的6种碳源在GN 板中没有, 至少有9种是根系分泌物的组分, ECO板相对于GN 板利用了更多生态有关的化合物, 更适合于土壤微生物群落功能多样性研究, 并且由于节省了碳源, 每块板可以同时完成3个重复, 降低了使用成本。

2 Biolog 生态板研究环境微生物群落功能多样性的原理

2.1 微生物代谢中的氧化-还原反应

新陈代谢简称代谢, 是生物体表现其生命活动的重要特征之一。代谢包括数以千计的不同酶的催化反应, 这些复杂的酶促进有机反应的实现, 多是经过反应部位的接近和取向的效应, 形成过渡态而发生的。氧化-还原反应是生物代谢过程中的一类重要反应, 其实质是电子的得失, 电子从电子供体传递给电子受体。当代谢物被氧化, 两个电子通常同时传递, 并伴随着底物两个质子 (H+) 的释放。底物的氧化作用亦称作脱氢反应, 其形式上等同于两个氢质子的释放[2]。列举一反应式说明其过程:

此反应中一个氢质子及一对电子从底物传递至吡啶环, 另一个氢成为溶液中的质子。

2.2 四唑紫染料显色反应

四唑染色测定法于1942年由德国莱康 (H.Lakon) 教授发明, 其原理是根据四唑盐类由原初氧化态转变为还原态时呈现明显的颜色 (粉红色, 紫色, 红色, 蓝紫色和蓝色) 变化, 来直接检测生化代谢活性。

氯化3- (1-萘基) -2, 5-二苯基-2H-四唑鎓 (Tetrazolium violet, 四唑紫) 是一种常用的四唑盐, 在氧化-还原反应发生的基质脱氢 (包括脱电子) 生化反应过程中, 四唑紫能够优先得到电子显示紫色, 得电子越多, 紫颜色越深。细菌代谢所需的能量主要是从生物氧化作用获得, 生物学底物在生物体内氧化分解的过程, 主要以脱氢和失电子的方式进行。因此, 应用四唑盐显色法可以用来评价细菌的代谢活力。细菌利用碳源的能力越大, 则紫色越深。四唑紫显色反应过程如下:

2.3 Biolog 生态板的应用原理

ECO板上有96个微孔, 每32个孔为1个重复, 每板共计3个重复。32个微孔中除对照孔外各个孔内都含有一种不同的有机碳源和相同含量的四唑紫染料。将微孔内的有机碳源作为微生物的唯一能量来源, 微生物接种到微孔板上的孔中后, 若能利用碳源, 即能够对其进行生物氧化, 有电子转移, 四唑紫就能优先俘获电子而变成紫色。颜色的深浅反映了微生物对相应碳源的利用能力。通过Biolog系统的微平板读数器, 测定ECO板在590nm波长下的光密度值 (OD值) , 完成数据的采集与存储。运用主成分分析 (PCA) 或相似类型的多变量统计分析方法展示不同微生物群落产生的代谢特征指纹 (Metabolic Profiles) 。其理论依据是Biolog代谢类型的变化与群落组成的变化相关[3]。

3 Biolog 生态板碳源分类与性质

利用Biolog方法对不同研究对象进行测定时, 产生的数据量非常大, 为了充分挖掘隐含在实验数据中的信息, 阐明不同微生物群落对不同碳源的利用差异, 首先需要弄清ECO板的碳源结构, 对微平板内31种有机碳源进行分类, 为后续统计分析、解释实验结果作参考。

结合有机化合物化学官能团、微生物生理代谢途径和生态功能3个方面, 将ECO板的31种碳源底物分为6大类[1]:糖类及其衍生物, 羧酸, 氨基酸, 多聚物, 酚酸类和胺类 (表1) 。

3.1 糖类及其衍生物

从化学结构讲, 糖类化合物是多羟基的醛或酮。以多聚物形式存在的葡萄糖和其他糖类不仅是自然界矿化过程的主要物质, 而且它们也以单体的形式存在, 是大多数异养微生物重要的有机营养物。在ECO板中, 将12种有机碳源归属于糖类及其衍生物中, 并对其进行细化分类为7类。

3.1.1 单糖及单糖磷酸酯

(1) D-木糖。

在自然界较丰富, 以多糖的形式存在于玉米芯、棉子壳、谷类秸秆中, 是构成半纤维素的重要单体之一。

(2) 葡萄糖-1-磷酸。

磷酸化的葡萄糖是糖酵解途径的中间产物。

3.1.2 双糖

(1) 纤维二糖是纤维素的二糖单位, 水解后得到两分子的葡萄糖。

微生物分解纤维素的酶具有可诱导性, 但以葡萄糖为碳源的微生物产生的纤维素酶很少, 如果加入以纤维素为主的底物可使其产生较多的纤维素酶。

(2) α-D-乳糖用酸或酶水解, 得一分子D-半乳糖和一分子D-葡萄糖。

这两种水解产物均能直接进入糖代谢。

3.1.3 糖苷

β-甲基D-葡萄糖苷是具有β-苷键的糖类衍生物, 可由纤维素酶进行分解。

3.1.4 糖醇

将糖分子上的醛基或酮基还原成羟基, 就成糖醇。糖醇具有某些糖的属性, 是生物体的代谢产物。

(1) I-赤藓糖醇。

广泛分布于水果、蘑菇、地衣等植物中。

(2) D-甘露醇。

构成针叶材半纤维素的重要单体, 是某些微生物的良好培养基。

3.1.5 糖酸

(1) D-半乳糖醛酸。

构成聚半乳糖醛酸的构件分子, 聚半乳糖醛酸是果胶物质的组分之一, 主要存在于植物初生细胞壁和细胞之间的中层, 在浆果、果实和茎中最丰富。

(2) D-半乳糖酸-γ-内酯。

是醛糖酸形成的稳定分子内酯, 为半乳糖的氧化产物, 糖代谢途径的中间产物。

3.1.6 氨基糖

(1) N-乙酰-D-葡糖胺。它和D-乳糖反应形成的N-乙酰胞壁酸是细菌细胞壁结构多糖的构件分子之一。它也是几丁质、粘多糖、糖蛋白的单体之一。

(2) D-葡糖氨酸是D-葡糖胺氧化产物, 属于氨基糖的衍生物。

3.1.7 D, L-α-磷酸甘油

在糖酵解过程中, 中间产物类磷酸二羟丙酮在甘油磷酸脱氢酶作用下可还原生成α-磷酸甘油;后者可进一步被甘油-1-磷酸酶水解为甘油和单磷酸。可认为D, L-α-磷酸甘油参与了糖的代谢过程, 故把其放到糖类及其衍生物这一大类中。可见Biolog生态板所选择的这些糖类及其衍生物很具有代表性, 不但有常见的单糖和双糖, 还选取了可以较全面涵盖不同种类的单糖的衍生物, 这些都是聚糖的重要构件分子或者参与糖代谢的中间体。

3.2 氨基酸

氨基酸是土壤有机氮的重要组成部分, 是植物根系向土壤介质中分泌的大量低分子有机化合物之一, 微生物在生长代谢过程中, 可利用氨基酸作为其氮源, 合成植物生长调节剂, 促进植物的生长[4]。

在ECO板中, 选择了5种常见的氨基酸和1种较为简单的二肽。所选取的这5种较全面涵盖了氨基酸的不同种类, 具有一定的代表性。其中L-丝氨酸和L-苏氨酸属于含羟基的氨基酸, L-天冬酰胺酸属于酸性氨基酸, L-精氨酸是碱性氨基酸, 这4种都可归为脂肪族氨基酸;L-苯基丙氨酸是芳香族氨基酸的一种。甘氨酰-L-谷氨酸水解可生成甘氨酸和谷氨酸, 二者分别为中性和酸性氨基酸。

3.3 羧酸及其衍生物

羧酸是植物根系分泌物的重要组分, 目前已知有丁酸、柠檬酸、反丁烯二酸、苹果酸、丙酮酸、丁二酸等[5]。羧酸结构中可含有烯键、羟基、酮基、环氧基等。

3.3.1 酮酸

丙酮酸甲酯的官能团为羰基和酯基, 属于羧酸衍生物, 其水解产物之一的丙酮酸, 和α-丁酮酸一样, 都属于酮酸, 为重要的代谢中间产物。酮酸是一类在生物体内有重要作用的有机酸, 在氨基酸新陈代谢和维持氧化还原状态的过程中起重要作用。

3.3.2 羟基酸

(1) γ-羟基丁酸是一种效力强、快速作用于中枢神经系统的抑制剂。γ-羟基酸易形成内酯, γ-羟基丁酸形成的γ-丁内酯在许多天然物质和食品中都存在。

(2) 苹果酸又名2-羟基丁二酸, 是三羧酸循环中重要的中间产物, 在苹果酸-天冬氨酸循环中也起重要作用。D-苹果酸是其一种右旋立体异构体。

3.3.3 不饱和酸

衣康酸学名为亚甲基丁二酸, 是一种不饱和二元有机酸, 可由微生物经发酵途径生成。

3.4 多聚物

3.4.1 α-环式糊精

α-环式糊精是淀粉经某种特殊酶水解得到的环状低聚糖, 由6个葡萄糖基通过α-1, 4-苷键结合而成。含有6个、7个或8个葡萄糖单位的相应称为α-、β-和γ-环糊精。环式糊精的环状结构, 具有刚性, 不易反应, 对α-淀粉酶及β-淀粉酶有很大的阻抗性。

3.4.2 肝糖

肝糖又称糖原, 相对分子质量约为2.7×105～1.0×108左右。糖肝可在细菌和个别植物中找到。

3.4.3 吐温40和吐温80

吐温的化学名称为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯, 简称聚山梨酯。根据山梨醇与高级脂肪酸所形成的酯的不同, 吐温可有同类型的系列产品, 如吐温40 (棕榈酸酯) 、吐温80 (油酸酯) 。吐温40中的棕榈酸为饱和脂肪酸, 吐温80中的油酸为不饱和脂肪酸。在进行解脂微生物的分离时, 可将吐温作为底物。例如:利用固体平板变色圈法, 以吐温为底物, 尼罗蓝 (Nile blue) 作为指示剂, 根据变色圈大小来判断解脂细菌活性的高低。

3.5 酚酸类

3.5.1 2-羟基苯甲酸

2-羟基苯用酸又名水杨酸, 存在于自然界的柳树皮、白珠树叶及甜桦树中。它有多种用途, 是制染料、香料的重要原料, 并可用作食物防腐剂。

3.5.2 4-羟基苯甲酸

4-羟基苯用酸也可称为对羟基苯甲酸, 是小麦及其他作物根系分泌物和根茬腐解液中的主要化学成分, 对大豆、花生、烟草等经济作物具有较强的化感作用, 可导致作物产量降低、品质变劣、生育状况变差、病虫害发生严重等现象[6]。

3.6 胺类

氨分子里的氢被烃基或其它非酸性有机基团取代后衍生出的一类有机化合物。胺类大多具有碱性, 能与酸结合成盐。胺在自然界中分布很广, 其中大多数是由氨基酸脱羧生成的。

3.6.1 苯乙胺

苯乙胺是一种生物碱, 具有鱼腥味。可由苯丙氨酸通过脱羧作用的方式生化合成。它可以在很多食物中找到。

3.6.2 腐胺

腐胺也被命名为1, 4-丁二胺, 是由生物的活体或尸体中蛋白质的鸟氨酸脱羧产生。是广泛存在于原核生物及真核生物中的生物活性物质。

4 主成分分析 (PCA) 方法及其在Biolog数据分析中的应用

ECO板的结构决定了Biolog试验获得的数据多, 因此直观上很难比较各处理间存在的差异。为研究环境微生物对不同碳源利用能力的差异, 从而达到全面了解微生物群落代谢功能特征的目的, 研究者常用主成分分析法 (Principal Component Analysis, PCA) 进行分析。

4.1 阐述主成分分析法的原理

主成分分析的基本思想就是降维, 用降维分析技术来解释原变量的协方差结构, 即一种将原来众多且相关变量所蕴含的信息集中到少数几个相互独立的综合因子, 所得的综合因子为原来变量的线性组合, 保留了原始变量的主要信息 (变异的主要部分) , 而且彼此之间不相关[7]。

对于一个有n个变量x1, x2, ..., xn的多维空间, PCA方法可构造n个新变量, 称为主成分得分 (简称主成分) t1, t2, ……, tn。主成分必须满足以下条件:每个主成分是各个原变量的线性组合;各个主成分之间为正交;经线性交换得到的t1的方差为最大, t2次之, 依次类推, t1, t2, ……, tn, 称为第1, 2, ……, n主成分。一般而言, 方差大的主成分含原变量的信息量大, 因此t1所含原变量的信息量最大, t2次之, 余类推。一般情况下, 前面几个主成分的方差贡献率已足够大, 可基本反映原变量的信息。这样原来多维空间的大部分信息可由前面几个主成分组成的低维 (二维或三维) 空间表现出来[8]。

主成分的基本性质[9]包括各主成分是相互独立的;由标准化原指标求主成分的系数就是各主成分相应的特征向量 (Eigenvector) ;主成分的方差是相关矩阵的特征根或特征值 (Eigenvalue) , 即综合因子。在分析时只要由大到小选择前几个主成分分析其意义就可以。

某个主成分的贡献率 (Proportion) =该主成分的方差/全部主成分的方差之和 ×100%;前P个主成分的累积贡献率 (Cumulative Proportion) 为前P个主成分贡献率之和。实际应用中, 一般取累积贡献率为70%～85%或以上所对应的前P个主成分即可。主成分负荷量的大小和它前面的正负号直接反映了主成分与相应变量之间关系的密切程度和方向, 系数的绝对值越大, 说明该主成分受该指标的影响也就越大。

4.2 主成分分析法在Biolog分析中的应用

选取Gomez E[10]利用Biolog ECO板研究施有机肥对土壤微生物群落功能多样性的影响的实验, 具体展现主成分分析法在Biolog数据分析中的应用。实验设3个处理:施农家堆肥 (HSW) , 马和兔子粪肥 (HRM) , 鸡粪肥 (CM) , 并取未扰动土壤 (C) 作为对照。对实验数据进行主成分分析, 过程如下。

(1) 提取主成分。10Mg ha-1条件下提取的第1主成分 (PC1) 和第2主成分 (PC2) 分别可以解释36.8%和12.1%原变量特征, 20Mg ha-1条件下, PC1和PC2分别为38.8%和10.4%。

(2) 利用PC1和PC2做出二维图形, 直观表示各处理之间的差异。

(3) 在统计软件出来的结果中找出与PC1和PC2具有较高相关系数的碳源, 以明确造成二维图中差异的特征碳源基质。10Mg ha-1与20Mg ha-1条件下, 与PC1相关性较高的碳源为D-半乳糖内酯、丙酮酸甲脂、D-木糖、吐温-80、D-甘露醇、4-羟基苯甲酸;与PC2相关性较高的碳源为α-D-乳糖。

5 结语

对研究者来说, Biolog方法要求的劳动强度、技术含量都较低, 只需对Biolog微平板进行无菌接种操作即可, 并且可以在较短的时间内检测较大量的样品。只要数据分析正确, 培养时间合适, 该方法在研究微生物群落功能多样性方面很有意义。在实际应用过程中, Biolog方法最好结合其他微生物生态学的研究方法 (如DGGE和PLFA法) 一起使用, 以避免由于方法原理本身带来的偏差。

参考文献

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[9]胡良平.现代统计学与SAS应用[M].北京:军事医学科学出版社, 2000:331.

ASP的构成及应用 第8篇

与传统变电站不同, 智能变电站是广泛采用现代通信技术的新型变电站。智能变电站具有以下三个技术特点, 一是应用先进的传感技术以及网络通信和IEC61850标准等, 实现采集、传输、执行三个环节过程的数字化, 实现设备间的相互操作性, 解决常规变电站中信息不统一、管理随意性大等问题。二是通过采用新技术、新设备及信息融合等方法, 来实现顺序控制、智能告警、状态检修和远程控制等一系列高级应用功能。三是变电站自动化系统可以分为站控层、间隔层和过程层等三个层次, 如图1所示。

2 智能变电站的相关技术

随着电子通信技术和计算机技术的飞快发展, 变电站智能化水平得到了进一步提高, 变电站的电力系统也逐步把一些应用在其他领域的先进技术延伸出来。目前, 智能变电站的新技术应用主要有以下几个方面。

2.1 一次设备智能化

一次设备的智能化是智能变电站数据和信息采集的前提条件, 从现有技术条件来看, 一般可以采用一次设备本体与智能组件两者结合的方式实现一次设备的智能化功能。从技术目标上来看, 一次设备智能化要达到智能控制电力系统运行情况, 同时可状态检修在线监测和故障诊断的结果。以监测为例, 在线监测对象主要包括气体、变压器或高抗油色谱/微水/油温/气体压力/局放/铁芯接地、低压开关柜温度/断路器工作特性、断路器工作特性、避雷器泄露电流/放电次数等等。智能化变电站通过配置统一状态监测后台, 采用离线与在线相结合, 最大限度地采集设备运行的状态信息, 对站内各类设备的状态监测数据进行汇总、诊断与分析。

2.2 一体化信息平台与高级功能应用

一体化信息平台与高级功能应用成为智能变电站数字化的典型应用, 这一平台的目标是实现全站信息能够有效融合, 避免对同一数据进行重复采集, 建立统一的数据平台, 以保证站内稳态、暂态、动态和状态信息的统一建模、统一接入、统一存储、统一处理和统一展示。同时, 通过这一平台, 可以也保证在系统内部的高级应用子系统进行统一、规范化、标准化的数据存取和访问。尽管一体化信息平台在各种不同类型的智能化电站中的应用有所差异但其高级功能应用体现了智能化的本质特点。在目前的变电站的工程建设中可以根据现实要求实现其部分功能, 那么对于现阶段不需要开发的高级功能应用, 则可以预留其功能接口。

2.3 一、二次设备功能优化配置

智能变电站可以实现一、二次设备功能的优化配置, 其技术原理在于, 智能变电站是采用数字信号传输传统变电站模拟量和开关量信号, 解决了传统继电保护和测控装置接入的问题, 使设备功能的集成优化成为可能。这种优化配置有两个典型的表现:一是智能变电站建设采取全站保护和测控一体化设计, 这样便使得某些辅助控制功能 (如备自投) 可以取消专用装置, 转而采用网络分布式实现, 这极大地提高了配置效率。二是对于过程层智能终端、合并单元, 目前主要是进行独立设置, 可以通过两者的一体化设计将其安装于汇控柜或户外端子箱中, 这样既能减少设备组网的接口, 同时又能简化屏柜的布置, 便于节省空间。

2.4 智能辅助控制系统

除了一次、二次设备的智能化配置外智能化变电站还普遍采用智能辅助设施, 这是对变电站智能化的有效补充。智能辅助控制系统包括变电站安防、视频监控、人工照明、火灾预警、智能巡检、运行温度监测与调节等多种功能。从作用上来看, 智能辅助控制系统主要有三个角色:第一, 可以提高变电站运行时的安全性, 满足变电站集中控制及无人值班的要求。第二, 提高变电站维护效率, 能够较为迅速地判断问题所在, 提高检修的针对性。第三, 通过实时接收站端视频、环境数据、安全警卫、人员出入、火灾报警等各终端装置上传的信息, 智能辅助系统可以分类存储各类信息并进行分析、判断, 实现辅助系统管理和监视控制功能。

2.5 站用电源系统

采用智能一体化电源系统是智能变电站的一大特色。这种电源系统通过其强大的集成功能, 可以将电力专用UPS电源、电力专用逆变电源 (INV) 、直流控制电源和通信专用DC-DC变换器设计成一体化子系统, 并通过统一的智能网络平台, 实现变电站交流控制电源的集中供电和统一的监控管理, 进而实现在线的状态检测。这种站用电源系统实现了两个共享:其一是共享直流操作电源的蓄电池组, 取消传统UPS和通信电源的蓄电池组和充电单元;其二是共享监控单元, 采用IEC61850统一与站控层交换信息, 实现对交直流控制电源全参数透明化管理, 建立专家智能管理系统。

参考文献

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