系统架构设计师-论文题（2021年下半年）

1.试题一

论面向方面的编程技术及其应用针对应用开发所面临的规模不断扩大、复杂度不断提升的问题，面向方面的编程Aspect Oriented Programming,AOP技术提供了一种有效的程序开发方法。为了理解和完成一个复杂的程序，通常要把程序进行功能划分和封装。一般系统中的某些通用功能，如安全性、持续性、日志记录等等，其代码是分散的，较难实现模块化，不利于程序演变、维护和更新。AOP技术将逻辑上关系松散的代码封装到一个具有某种公共行为的可重用模块，并将其命名为方面(Aspect)请围绕“面向方面的编程技术及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。

1.概要叙述你参与实施的应用AOP技术的软件项目以及你在其中所担任的主要工作，

2.叙述在软件项目实践过程使用AOP技术开发的具体步骤。

3.结合项目内容，论述该项目使用AOP技术的原因，开发过程中存在的问题和解决方法，以及使用AOP技术带来的实际应用效果。

AOP包括三个开发步骤，分别是方面分解、关注点实现和方面的重新组合，

(1)方面分解。分解需求提取出横切关注点和核心关注点。把核心模块级关注点和系统级的横切关注点进行分离。例如，对于一个信用卡系统，可以分解出三个关注点:核心的信用卡处日志和验证。

(2)关注点实现。各自独立地实现这些关注点，用OOP(面向对象的程序设计)实现核心关注点，用AOP实现横切关注点。例如，可以用OOP实现信用卡处理单元，而用AOP实现日志单元和验证单元。

(3)方面的重新组合。方面集成器通过创建一个模块单元(方面)来制定重组的规则，重组过程也称为编织。

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 2.试题二

论系统安全架构设计及其应用随着社会信息化进程的加快，计算机及网络已经被各行各业广泛应用，信息安全问题也变得愈来愈重要。它具有机密性、完整性、可用性、可控性和不可抵赖性等特征信息系统的安全保障是以风险和策略为基础，在信息系统的整个生命周期中提供包括技术、管理、人员和工程过程的整体安全以保障信息的安全特征。

请围绕“系统安全架构设计及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。

1.概要叙述你参与管理和开发的涉及安全架构设计的软件项目以及承担的主要工作，

2.请详细论述安全架构设计中鉴别框架和访问控制框架设计的内容，并论述鉴别和访问控制所面临的主要威胁有哪些，说明其危害。

3.请简要说明在你所参与项目的开发过程中，在鉴别框架和访问控制框架设计中存在的实际问题，以及是如何解决这些问题的。

### 系统安全架构设计及其应用

随着信息化进程的加快，信息安全问题日益凸显，系统安全架构设计成为保障信息系统安全的重要环节。以下将从三个方面进行详细论述。

#### 1. 项目概述及主要工作

我参与的一个软件项目是一个企业级信息管理系统，旨在为企业提供高效的信息处理和数据管理服务。该项目涉及多个模块，包括用户管理、数据存储、报告生成等。在项目中，我主要负责安全架构设计，具体工作包括：

- **需求分析**：与项目团队和客户沟通，明确安全需求，识别潜在的安全风险。
- **安全架构设计**：制定整体安全架构，包括鉴别框架、访问控制框架、数据加密方案等。
- **技术选型**：评估并选择合适的安全技术和工具，如身份验证机制、访问控制策略等。
- **文档编写**：撰写安全设计文档，确保团队成员理解安全架构的实施细节。
- **安全测试**：参与系统的安全测试，确保设计的安全机制有效。

#### 2. 鉴别框架和访问控制框架设计

**鉴别框架设计**主要包括以下几个方面：

- **身份验证机制**：选择合适的身份验证方式，如用户名/密码、双因素认证、生物识别等。
- **用户身份管理**：设计用户注册、注销、权限分配等流程，确保用户身份的唯一性和有效性。
- **审计日志**：记录用户的登录、操作等行为，以便后续审计和追踪。

**访问控制框架设计**则包括：

- **访问控制模型**：选择合适的访问控制模型，如基于角色的访问控制（RBAC）、基于属性的访问控制（ABAC）等。
- **权限管理**：定义不同用户角色的权限，确保用户只能访问其被授权的数据和功能。
- **动态访问控制**：根据实时环境和用户行为动态调整访问权限。

**主要威胁及其危害**：

- **身份盗用**：攻击者通过窃取用户凭证，冒充合法用户进行操作，可能导致敏感数据泄露。
- **权限提升**：攻击者利用系统漏洞获取更高权限，进而访问和修改敏感信息。
- **拒绝服务攻击**：通过大量请求使系统资源耗尽，导致合法用户无法访问系统。

这些威胁可能导致数据泄露、财务损失、企业声誉受损等严重后果。

#### 3. 实际问题及解决方案

在项目开发过程中，鉴别框架和访问控制框架设计中遇到了一些实际问题：

- **用户身份管理复杂性**：随着用户数量的增加，管理用户身份和权限变得复杂，容易出现权限分配错误。
  
  **解决方案**：引入自动化工具，定期审计用户权限，确保权限分配的准确性和及时性。

- **访问控制策略不明确**：不同模块的访问控制需求不一致，导致设计时难以统一。

  **解决方案**：与各模块负责人沟通，明确各模块的访问控制需求，制定统一的访问控制策略，并在设计文档中详细记录。

- **安全意识不足**：部分开发人员对安全架构的理解不够，导致在实现过程中忽视安全措施。

  **解决方案**：组织安全培训，提高团队成员的安全意识，确保在开发过程中始终考虑安全因素。

通过以上措施，我们在项目中有效地解决了安全架构设计中的实际问题，提升了系统的整体安全性。

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3.试题三

论企业集成平台的理解与应用企业集成平台(Enterprise lmtcgationPlaform,ElP)是支特企业信息集成的像环境，其主要功能是为企业中的数据、系统和应用等多种对象的协同行提供各种公共服务及运行时的支撑环境。企业集成平台能够根据业务模型的变化快速地进行信息系统的配置和调整，保证不同系统、应用服务或操作人员之同顺畅地相互操作，进门A6能够在复杂多变的市场环境中生存。请围绕“企业集成平台的理解与应用”论题，依次从以下三个方阅进行论述。

1.概要叙述你参与管理和开发的、采用企业集成平台进行企业信息集成的软件项目以及你在其中所承担的主要工作。

2.请给出至少4种企业集成平台应具有的基本功能，并对这4种功能的内涵进行简要阐述。
3.具体阐述你参与管理和开发的项目是如何使用企业集成平台进行企业信息集成的并围绕上述4种功能，详细论述在集成过程中遇到了哪些实际问题，是如何解决的。

### 企业集成平台的理解与应用

#### 1. 项目概述与个人角色

在我参与管理和开发的一个软件项目中，我们采用了企业集成平台（EIP）来实现企业信息的集成。该项目的目标是整合公司内部的多个信息系统，包括客户关系管理（CRM）、企业资源计划（ERP）和供应链管理（SCM）系统，以提高数据的流动性和业务的响应速度。

在项目中，我主要负责以下几个方面的工作：

- **需求分析**：与各部门沟通，收集和分析他们对信息集成的需求，确保平台能够满足不同业务线的要求。
- **架构设计**：参与设计集成架构，选择合适的集成模式（如点对点、总线架构等），并制定数据流转的标准。
- **实施与测试**：协助开发团队进行平台的实施，参与系统的集成测试，确保各系统之间的数据能够顺畅流动。
- **培训与支持**：为用户提供培训，帮助他们理解如何使用集成平台，并在后期提供技术支持。

#### 2. 企业集成平台的基本功能

企业集成平台应具备以下四种基本功能：

1. **数据集成**：
   - **内涵**：数据集成功能允许不同系统之间的数据进行无缝传输和转换。通过ETL（提取、转换、加载）工具，企业可以将来自不同来源的数据整合到一个统一的视图中，确保数据的一致性和准确性。

2. **应用集成**：
   - **内涵**：应用集成功能使得不同的应用程序能够相互通信和协作。通过API（应用程序接口）和服务总线，企业可以实现不同应用之间的功能调用，提升业务流程的效率。

3. **流程自动化**：
   - **内涵**：流程自动化功能允许企业定义和执行跨系统的业务流程。通过工作流引擎，企业可以自动化重复性任务，减少人工干预，提高工作效率。

4. **监控与管理**：
   - **内涵**：监控与管理功能提供实时的系统状态和性能指标，帮助企业及时发现和解决集成过程中出现的问题。通过仪表盘和报告，管理层可以对集成情况进行全面的监控和分析。

#### 3. 项目中的集成应用与问题解决

在我们的项目中，企业集成平台的使用主要体现在以下几个方面：

- **数据集成**：我们通过EIP实现了CRM和ERP系统之间的客户数据同步。初期，我们遇到数据格式不一致的问题，导致数据无法正确导入。为了解决这个问题，我们制定了统一的数据标准，并使用数据转换工具进行格式转换。

- **应用集成**：在集成CRM和SCM系统时，我们需要实现订单处理的自动化。最初，系统间的API调用频繁出现超时错误。经过分析，我们优化了API的调用频率，并增加了重试机制，确保了数据的及时传递。

- **流程自动化**：我们设计了一个自动化的订单处理流程，涉及多个系统的协同工作。在测试阶段，发现某些条件下流程无法正常触发。我们通过调整工作流规则，确保了流程的顺畅执行。

- **监控与管理**：在集成上线后，我们使用监控工具实时跟踪系统性能。发现某些高峰时段系统负载过重，导致响应时间延长。我们通过增加服务器资源和优化数据库查询，成功降低了系统负载，提高了响应速度。

通过这些措施，我们成功地实现了企业信息的高效集成，提升了业务的灵活性和响应速度，使企业能够在复杂多变的市场环境中保持竞争力。

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4.试题四

论微服务架构及其应用微服务架构(Microservices Architecture)是一种架构风格，它将一个复杂的应用拆分成多个独立自治的服务，服务与服务间通过松耦合的形式交互，在微服务架构中服务是细粒度的，协议是轻量级的。这些服务通常按业务能力组织，有自身的技术堆栈。请围绕“微服务架构及其应用”论题，依次从以下三个方面进行论述。

1.概要叙述你参与管理和开发的、采用微服务架构的软件项目以及你在其中所承担的主要工作。

2.请简要描述微服务架构的优点

3.具体阐述你参与管理和开发的项目是如何基于微服务架构进行件设计实现的。

### 微服务架构及其应用

#### 1. 项目概述与个人角色

在我参与管理和开发的一个软件项目中，我们构建了一个在线电商平台，采用了微服务架构。该平台的主要功能包括用户管理、商品管理、订单处理和支付服务等。我的主要工作包括：

- **服务划分与设计**：我参与了微服务的划分，确保每个服务都围绕特定的业务能力进行设计。例如，用户管理服务专注于用户注册、登录和信息管理，而订单处理服务则负责订单的创建、查询和状态更新。

- **技术选型**：在项目中，我负责选择适合的技术栈。我们使用Spring Boot构建Java微服务，利用Docker进行容器化，确保服务的独立性和可移植性。

- **API设计与文档**：我参与了服务间的API设计，确保各个服务之间通过RESTful API进行通信，并编写了详细的API文档，以便于团队成员的理解和使用。

- **监控与日志管理**：为了确保系统的稳定性，我负责实现服务的监控和日志管理，使用Prometheus和ELK Stack来收集和分析服务的运行状态和性能指标。

#### 2. 微服务架构的优点

微服务架构具有多种优点，使其在现代软件开发中越来越受欢迎：

- **灵活性与可扩展性**：每个微服务可以独立开发、部署和扩展，团队可以根据业务需求快速调整和扩展特定服务，而不影响整个系统。

- **技术多样性**：不同的微服务可以使用不同的技术栈，团队可以根据服务的需求选择最合适的技术，这样可以提高开发效率和系统性能。

- **故障隔离**：微服务之间的松耦合特性使得一个服务的故障不会影响到其他服务，从而提高了系统的整体稳定性。

- **团队自治**：团队可以围绕特定的微服务进行自治开发，减少了跨团队的依赖和沟通成本，提高了开发效率。

#### 3. 项目中的微服务架构设计与实现

在我们的电商平台项目中，微服务架构的设计与实现主要体现在以下几个方面：

- **服务划分**：我们将整个系统划分为多个微服务，包括用户服务、商品服务、订单服务和支付服务。每个服务都围绕特定的业务功能进行设计，确保服务的单一职责。

- **服务间通信**：我们采用了轻量级的RESTful API进行服务间的通信，使用JSON格式进行数据交换，确保了服务间的松耦合。同时，我们还引入了API网关，统一管理外部请求，提供负载均衡和安全控制。

- **数据管理**：每个微服务拥有独立的数据库，确保数据的自治性。我们使用了数据库分片和复制技术，以提高数据的可用性和性能。

- **容器化与编排**：我们使用Docker将每个微服务容器化，并利用Kubernetes进行容器编排，确保服务的自动化部署、扩展和管理。

- **监控与故障处理**：通过Prometheus和Grafana，我们实现了对微服务的实时监控，及时发现和处理故障。同时，采用熔断器模式（如Hystrix）来增强系统的容错能力。

通过以上设计与实现，我们的电商平台在性能、可维护性和扩展性上都得到了显著提升，能够更好地满足用户需求和市场变化。