应用层的功能特点

属于应用的概念和协议发展得很快，使用面又很广泛，这给应用功能的标准化带来了复杂性和困难性。比起其它层来说，应用层需要的标准最多，但也是最不成熟的一层。但随着应用层的发展，各种特定应用服务的增多，应用服务的标准化开展了许多研究工作，ISO已制定了一些国际标准（IS）和国际标准草案（DIS）。因此，通过介绍一些具有通用性的协议标准，来描述应用层的主要功能及其特点。

主要是提供网络任意端上应用程序之间的接口。 计算机网络上电子邮件的实现开始了人们通信方式的一场革命。电子邮件的吸引力，在于象电话一样，速度快，不要求双方都同时在场，而且还留下可供处理或多处投递的书写文电拷贝。

虽然电子邮件被认为只是文件运输的一个特例，但它有一些不为所有文件运输所共有的特殊性质。因为，电子邮件系统首先需考虑一个完善的人机界面，例如写作，编辑和读取电子邮件的接口，其次要提供一个运输邮件所需的邮政管理功能，例如管理邮件表和递交通知等。此外，电子邮件与通用文件运输的另一个差别是，邮件文电是最高度结构化的文本。在许多系统中，每个文电除了它的内容外，还有大量的附加信息域，这些信息域包括发送方名和地址、接收方名和地址、投寄的日期和时刻、接收复写副本的人员表、失效日期、重要性等级、安全许可性以及其它许多附加信息。1984年CCITT制定了叫做MHS（文电处理系统）的X．400建议的一系列协议。ISO试图把它们收进OSI的应用层，并叫做MOTIS（面向文电的正交换系统）。由于X．400结构的缺少，这种吸收不是很简单。1988年又修改了X400，力争与MOTIS会聚。本章我们将介绍MHS。 其它应用已经或正在标准化。在此，要介绍的是目录服务、远程作业录入、图形和信息通信。

（1）目录服务：它类似于电子电话本，提供了在网络上找人或查到可用服务地址的方法。

（2）远程作业录入：允许在一台计算机上工作的用户把作业提交到另一台计算机上去执行。

（3）图形：具有发送如工程图在远地显示和标绘的功能。

（4）信息通信：用于家庭或办公室的公用信息服务。例如智能用户电报、电视图文等。

联系控制服务元素]ACSE和up][2]sup]提交、并发与恢复CCR b]

随着应用层的发展，各种特定应用服务增多，当初ISO7498中定义的应用层服务已大部

分划归到公共应用服务元素（CASE）中去了，而且许多应用有一定数据的共同部分，几乎

所有这些应用都需要管理连接。为了避免每一个新的应用都要重新从头开始，ISO决定把这

些公共部分实行标准化。下面描述其中最重要的两个。

（1）联系控制服务元素ACSE

联系控制服务元素提供应用连接的建立和正常或异常释放的功能。

所谓联系是指两个应用实体之间的连接；联系控制服务元素是应用层的基本核心子集

。提出以下几个ACSE原语：

1）A一ASSOCIATE建立一个联系

2）A一RELEASE 释放一个联系

3）A一ABORT 用户发起的夭折

4）A一P一ABORT 提供者发起的夭折

每一条ACSE原语与相应的表示层服务原语有一一映照关系，也即应用联系与表示连接

是同时建立、同时释放的。

（2）托付、并发和恢复（CCR）

CCR的主要目的就是协调若干个（相互关联的）应用联系，为基本多应用联系的信息处

理任务提供一个安全和高效的环境。几乎所有的需要可靠性 *** 作的应用都使用CCR。

在CCR模型中，数据分为两大类：安全数据和常规数据,所谓安全数据是那些能经受应

用失败，并且在应用联系恢复到正常后可以重新引用的数据。通常是把安全数据存储在外

部存储介质中。为了保证安全数据的完整性和可靠性，对它的修改要用一些特定的规则，

例如特定的封锁机制。所谓常规数据是那些在应用联系工作期间并没有被保存在可靠存储

区域的数据。例如在缓冲区或工作栈中。当应用联系受到破坏后，这些数据将不再可用。

1AHP和DEA的意思分别是层次分析法和数据包络分析法

2 AHP的意思是：层次分析法，是由Analytic Hierarchy Process 三个单词的首字母合成的，例：Now let's use AHP to evaluate a set of applications for cloud suitability现在让我们使用层次分析法对一组应用程序的云计算适应性进行评估。

3 DEA的意思是数据包络分析法，是由Data Envelopment AnAlysis三个单词的首字母合成的，例：Based on the analysis of several basic conceptions of the efficiency evaluation, anindex system for the efficiency evaluation on electric power industry with DEA modelwas proposed 在对效率评价的几个基本概念进行分析的基础上，提出了一套使用数据包络分析法的电力工业效率评价指标体系。

一、什么是数据包络分析DEA

数据包络分析DEA是一种多指标投入和产出评价的研究方法，其应用数学规划模型计算比较决策单元（DMU）之间的相对效率，对评价对象做出评价。比如有10个学校(即10个决策单元DMU,Decision Making Units)，每个学校有投入指标（比如学生人均投入资金），也有产出指标（比如学生平均成绩，学生奥数比赛比例等），有的学校投入多，有的学校投入少，但是投入多或少，均会有对应的产出，那么具体哪个学校的投入产出更加优秀呢，诸如此类投入产出的优劣问题，则可使用数据包络DEA模型进行分析。

最常见的DEA模型为CCR和BBC，此两种模型的区别在于是否假定‘规模报酬可变’，其对比如下：

二、数据包络分析DEA案例

1

当前希望对天津市的城市可持续发展情况进行研究，共收集1990~1999共计10年的相关指标数据。具体说明如下表格：

原始数据如下图，从下图来看，从1990~1999年共计10年里面，人均GDP和城市环境质量指数均在逐步提高，单独从产出指标来看说明每年都在提升。但反过来看，3个投入指标却有高有低，那么到底哪些年的投入产出较好，而哪些年的投入产出还有改进空间并不知晓，这正是需要数据包络分析DEA分析寻找的答案。

2

数据包络分析DEA时，首先需要分析综合效益值θ，即首先判断DMU是否有DEA有效，如果有效，则说明该DMU较优，反之说明‘非DEA有效’，即相对来说还有提升空间，那么提升空间具体在哪里呢，比如提高还是减少规模呢，可以通过规模效益分析得到。与此同时，如果是‘非DEA有效’，那么具体问题是什么，投入冗余还是产出不足，则可以通过对应的投入冗余 或产出不足分析表格得出，具体数字直接查看松驰变量即可。如下表所示：

3

本例子 *** 作截图如下：

分别将3个投入指标和2个产出指标放在对应的框中，与此同时，本案例中年份为决策单元DMU，因此放入对应的框中，当然也可以不放入DMU（如果不放入，SPSSAU默认输出为比如第1项，第2项等）。另外，本案例使用默认的BBC(VRS)模型进行分析。

4

如果是BBC模型时，SPSSAU共输出6个表格和1个图。分别如下：

如果是CCR模型时，SPSSAU共输出4个表格无规模报酬相关的表格和1个图。分别如下：

5

有效性分析是指决策单元DMU的总体有效性情况，本案例使用BBC模型进行分析。从上表可以看出：1997，1998和1999这三年的数据均为‘DEA强有效’，即相对于其它年份（DMU）来讲，此3年的投入产出达到相对最有效率。

关于有效性的判断规则说明如下：

如果综合效益值等于1且松驰变量S-和松驰变量均为0，那么为DEA强有效，说明相对来讲某DMU单元达到最有效率；如果综合效益值等于1并且2个松驰变量任意中任意1个大于0，那么为DEA弱有效，说明某DMU单元已经相对有效率但还有一定提升空间；如果说综合效益值小于1（此时不论松驰变量为多少），那么为非DEA有效，即说明相对来讲投入产出比效率较差。

以及关于上表格中各指标的意义说明如下表：

从本案例分析来看，除1997，1998和1999共3个决策单元外，其余年份（决策单元DMU）均为非DEA有效，即还有较大的提升空间，下述中还会进一步对规模效益系数进行分析。

上图为有效性分析的图示化，人上图可以看到，从1990到1999年变迁过程中，综合效益值在不断的提升，也即说明政府的投入产出效率在不断提升。包括规模效益和技术效益均在不断提升，进一步说明投入产出效率的提升，也即说明政府的效率在不断提高。

针对BBC模型即规模报酬可变模型来看，上述分析可知，1997,1998和1999这3年均为DEA强有效，自然其规模报酬达到最优即规模报酬固定。而1997年之前，规模报酬系数值均小于1，也即说明规模报酬递增，加大规模更加速提高投入产出比。可能这也正是政府在逐年提升投入的原因。关于规模报酬系数的判断规则说明如下表:

针对非DEA有效的决策单元DMU，可进一步分析其‘投入冗余’情况。当然DEA强有效的决策单元（本案例中的1997，1998和1999共3年），相对意义上其并没有投入冗余问题，因此松驰变量S-值均为0。

松驰变量S-意义为“减少多少投入时达目标效率”，简单来说就是得到基于当前的产出，投入要减少多少才能达到高效率。该值越小越好，最小值为0（即最优状态），从上表可知：从1990~1996年间，政府财政收入占GDP比例对应的松驰变量S-值一直都大于0，意味着财政收入相对GDP过高（收税相对过多）。与此同时，在1994~1996年这3年里，每千人科技人员数的松驰变量S-值较高，意味着科技人员占比相对过高，可适量减少科技人员投入。

至于投入冗余率，其是一个相对的数字，即‘过多投入’除以‘已投入’，分析时可直接对比该数字，如果该值越大意味着需要减少的比例越大。

针对非DEA有效的决策单元DMU，可进一步分析其‘产出不足’情况。当然DEA强有效的决策单元（本案例中的1997，1998和1999共3年），相对意义上其并没有产出不足问题，因此松驰变量S+值均为0。

松驰变量S+意义为“增加多少产出时达目标效率”，简单来说就是得到基于当前的投入，产出要增加多少才能达到高效率。该值越小越好，最小值为0（即最优状态），从上表可知：人均GDP这一产出变量仅在1995年出现松驰变量S+值大于0，意味着1995年时人均GDP相对产出较低。与此同时，1990~1993共4年时间里，松驰变量S+值大于0，说明此4年里面相对于投入，产出效率还有提升空间（即产出不够）。

至于产出不足率，其是一个相对的数字，即‘产出不足’除以‘已产出’，分析时可直接对比该数字，如果该值越大意味着需要产出增加的比例越大。

描述统计分析表格为各研究指标的平均值和标准差值等，用于查阅数据中是否有缺失或异常情况等，并无其它意义。

6

涉及以下几个关键点，分别如下：

数据包络分析DEA从数学原理上并不要求数据进行量纲化处理，如果需要处理，可使用SPSSAU数据处理里面的生成变量功能进行处理。与此同时，如果数据有负向（逆向）指标，则需要对其进行逆向化处理，让其指标意义变为正向。处理方式为：SPSSAU数据处理里面的生成变量功能中的逆向化处理。

如果指标中有负向（逆向）指标，那么需要对负向（逆向）指标进行逆向化处理，使其意义变为正向。处理方式为：SPSSAU数据处理里面的生成变量功能中的逆向化处理。

数据包络DEA分析有很多模型，BBC和CCR最为经典，如果考虑规模报酬可变则使用BBC，反之如果认为规模报酬不变则应使用CCR，通常情况下使用BBC较多。

数据包络DEA分析进行分析时，其是一个相对对比的过程，即基于所分析数据里面对比相对的优劣，比如不同城市的DEA分析，有的分析发现北京DEA有效，但指标更改后（或对比的DMU更换），可能就会出现北京为非DEA有效。

1 CCR模型和有效性

1978年著名运筹学家ACharnes、WWCooper和ERhodes提出了一个被称为数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA）的方法，去评价部门间的相对有效性。他们的第一个模型被命名为CCR模型。

假设有n个具有可比性的部门或单元（简记为DMU），每个DMU都有m种类型的“输入”（表示对“资源”的耗费量），以及s种类型的“输出”（表示当消耗了“资源”之后，表明“成效的量”）。这n个DMU的投入数据和产出数据，由表1给出，其中（i=1，2，…，m；r=1，2，…，s； j=1，2，…，n，m≥1，s≥1）：

由以上可知，无论是使用原规划（PCCR），还是使用对偶规划（DCCR），都是不很容易的。在1952年Charnes和Cooper研究使用单纯形方法求线性规划的最优解时，在“退化”情况下可能出现“循环”现象，他们引进了非阿基米德无穷小ε的概念；可以认为非阿基米德无穷小ε>0是一个比任何正数小的正数。Charnes和Cooper是借助非阿基米德无穷小的概念和方法，给出了判断决策单元是否为DEA有效性的DEA模型。

具有非阿基米德无穷小ε的DEA模型：

在DEA模型CCR之下的DEA有效，即时技术有效的，也是规模有效的。

2 评价技术有效BCC模型和DEA模型FG、ST

以上我们讨论了CCR模型，然而DEA模型CCR不能单纯地评价决策单元的技术有效性。DEA模型BCC是1984年由Banker，Charnes和Cooper首先给出的。它是专门用来评价决策单元的技术有效性的。

下面我们由公理系统开始，描述和确定生产可能集，这是因为公理系统反映了经济评价系统的特性。

DEA模型ST是1990年由Seiford和Thrall首先给出的，它不但可以评价决策单元的技术有效性，也能判断决策单元或为规模收益不变，或为规模收益递增。

由BCC模型公理体系再加上一个公理：

公理6 扩张性公理（经济学中称为规模收益非降性公理）若（x， y）∈TST， 则对任意α≥1， 均有α（x， y）=（αx， αy）∈TST

并得到生产可能集TST为

并得到输出DEA模型FG

即

3 以农田水利输入、输出为例，使用模型中应注意的问题

农田水利建设是指为发展农业生产服务的水利事业。基本任务是通过水利工程技术措施，改变不利于农业生产发展的自然条件，为农业高产高效服务。通过兴修为农田服务的水利设施，包括灌溉、排水、除涝和防治盐、渍灾害等，建设旱涝保收、高产稳定的基本农田。主要内容是：整修田间灌排渠系，平整土地，扩大田块，改良低产土壤，修筑道路和植树造林等。小型农田水利建设的基本任务，是通过兴修各种农田水利工程设施和采取其他各种措施，调节和改良农田水分状况和地区水利条件，使之满足农业生产发展的需要，促进农业的稳产高产。

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