關於計算機網路可靠性優化技術的探析

　　論文摘要:當現代社會逐漸變為具有高度的相互依賴的巨大網路時，我們所生活的世界無法不變成一個被計算機網路緊密聯結起來的世界。計算機網路從技術角度來說，是作為一種布局，將經有關聯但相距遙遠的事物通過通信線路連接起來，但是對網路的思考決不是傳統的二維平面思維甚至三維的球面思維所能達到的。因此，計算機網路的可靠性便成為一項關鍵的技術指標。本文在介紹了網路可靠性的概況後，詳細闡述了計算機網路可靠性優化的技術分析。

　　在信息時代，網路的生命在於其安全性和可靠性。計算機網路最重要的方面是它向用戶所提供的信息服務及其所擁有的信息資源，網路連接在給用戶帶來方便的同時，也給網路入侵者帶來了方便。因此，未來的計算機網路應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵禦高智商的網路入侵者，使用戶更加可靠、更加方便地擁有大量各式各樣的個性化客戶服務。

　　一、計算機可靠性模型研究 　　計算機網路可靠性作為一門系統工程科學，經過5 0多年的發展，己經形成了較為完整和健全的體系。我們對計算機網路可靠性定義為：計算機網路在規定的條件下，規定的時間內，網路保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計算機網路可靠性。它反映了計算機網路拓撲結構支持計算機網路正常運行的能力。 　　計算機網路可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。計算機網路模型採用概率圖G(V,E)來表示，其中結點集合v表示計算機網路的用戶終端，主機或伺服器等，邊集合E表示計算機網路的鏈路。計算機網路模型的概率圖，是對圖的各邊以及結點的正常運行狀態賦予一定的概率值以後所得到的圖。圖的可靠性問題包含兩個方面的內容:一是分析問題，即計算一個給定圖的可靠度;二是設計問題，即在給定所有元素後，設計具有最大可靠度的圖。圖的可靠度不方便求解時，可先求其失效度(可靠度+失效度=1)，然後再求其可靠度。圖的結點和鏈路失效模型可分為鏈路失效模型、結點失效模型、結點和鏈路混合失效模型等三種類型，其中「結點和鏈路混合失效模型」最為常用。 　　二、計算機網路可靠性的設計原則 　　在計算機網路設計和建設的工程實踐中，科研人員總結了不少具體的設計經驗和原則，對計算機網路可靠性的優化設計起到了較好的規範和指導作用。在構建計算機網路時應遵循以下幾點原則： 　　遵循國際標準，採用開放式的計算機網路體系結構，從而能支持異構系統和異種設備的有效互連，具有較強的擴展與升級能力。

　　先進性與成熟性、實用性、通用性相結合，選擇先進而成熟的計算機網路技術，選擇實用和通用的計算機網路拓撲結構。計算機網路要具有較強的互聯能力，能夠支持多種通信協議。計算機網路的安全性、可靠性要高，具有較強的冗餘能力和容錯能力。計算機網路的可管理性要強，應選擇先進的網路管理軟體和支持SNMP及CMIP的網路設備。應選擇較好的計算機網路鏈路的介質，保證主幹網具有足夠的帶寬，使整個網路具有較快的響應速度。充分利用現有的計算機網路資源，合理地調配現有的硬體設施、網路布線、已經成熟的網路操作系統軟體和網路應用軟體。計算機網路可靠性設計的性價比應儘可能高。

　　三、計算機網路可靠性主要優化設計方法分析 　　提高計算機網路相關部件的可靠性與附加相應的冗餘部件是改善計算機網路可靠性的兩條主要途徑。在滿足計算機網路預期功能的前提下，採用冗餘技術(增大備用鏈路條數)一方面可以提高計算機網路的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了計算機網路的建設成本。由於每條計算機網路鏈路均有可靠性和成本，故計算機網路中的鏈路的數目越少，相應地，計算機網路的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來加以論述： 　　(一)計算機網路的容錯性設計策略 　　計算機網路容錯性設計的一般指導原則為：並行主幹，雙網路中心。計算機網路容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點： 　　採用並行計算機網路以及冗餘計算機網路中心的方法，將每個用戶終端和伺服器同時連到兩個計算機網路中心上。　　

數據鏈路、路由器在廣域網範圍內的互聯。計算機網路中的邊界網路至網路中心採用多數據鏈路、多路由的連接方式，這樣可以保證任一數據鏈路的故障並不影響局部網路用戶的正常使用。

計算機網路設計時，應採用具有模塊化結構、熱插熱撥功能的網路設備。這不僅可以擁有靈活的組網方式，而且在不切斷電源的情況下能及時更換故障模塊，以提高計算機網路系統長時間連續工作的能力，從而可以大大提高整個計算機網路系統的容錯能力。

　　網路伺服器應採用新技術，如採用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯存儲等技術來增強伺服器的容錯性、可靠性。

　　在進行網路管理軟體容錯設計時，應採用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網路操作系統來實現，提供以檢查點為基本的故障恢復機能。 　　（二）計算機網路的雙網路冗餘設計策略 　　計算機網路的雙網路冗餘性設計是在單一計算機網路的基礎上再增加一種備用網路，形成雙網路結構，以計算機網路的冗餘來實現計算機網路的容錯。在計算機網路的雙網路結構中，各個網路結點之間通過雙網路相連。當某個結點需要向其它結點傳送消息時，能夠通過雙網路中的一個網路發送過去在正常情況下，雙網路可同時傳送數據，也可以採用主備用的方式來作為計算機網路系統的備份。當由於某些原因所造成一個網路斷開後，另一個計算機網路能夠迅速替代出錯網路的工作，這樣保證了數據的可靠傳輸，從而在計算機網路的物理硬體設施上保證了計算機網路整體的可靠性。 　　（三）採用多層網路結構體系 　　計算機網路的多層網路結構能夠最有效地利用網路第3層的業務功能，例如網路業務量的分段、負載分擔、故障恢復、減少因配置不當或故障設備引起的一般網路問題。另外，計算機網路的多層網路結構也能夠對網路的故障進行很好的隔離並可以支持所有常用的網路協議。計算機網路的多層模式讓計算機網路的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基於路由器和集線器的網路定址方案，對以往的計算機網路有很好的兼容性。計算機網路的多層網路結構包含三個層次結構： 　　接入層:計算機網路的接入層是最終用戶被許可接入計算機網路的起點。接入層能夠通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制。在區域網絡環境中，接入層主要側重於通過低成本，高埠密度的設備提供服務功能，接入層的主要功能如下:為最終網路用戶提供計算機網路的接入埠；為計算機網路提供交換的帶寬；提供計算機網路的第二層服務，如基於介面或Mac地址的Vlan成員資格和數據流過濾。 　　分布層:計算機網路的分布層是計算機網路接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區分計算機網路的核心層。該分層提供了邊界定義，並在該處對潛在的費力的數據包操作進行預處理。在區域網環境中，分布層執行最多的功能有:V L A N的聚合；部門級或工作組在計算機網路中的接入；廣播域網或多點廣播域網在計算機網路中的聯網方式的確定； 　　（四）核心層 　　計算機核心層是計算機網路的主幹部分。核心層的主要功能是儘可能快速地交換數據。計算機網路的這個分層結構不應該被牽扯到費力的數據包操作或者任何減慢數據交換的處理。在劃分計算機網路邏輯功能時，應該避免在核心層中使用像訪問控制列表和數據包過濾這類的功能。對於計算機網路的層次結構而言，核心層主要負責以下的工作:提供交換區塊之間的連接；提供到其他區塊(如伺服器區塊)的訪問；儘可能快地交換數據幀或者數據包。

　　縱觀未來計算機網路的發展，人們對待網路的要求將越來越高。他們希望創造一個「點擊到一切」的世界，儘管這個簡單的想法讓它成為現實並不是一件很容易的事情，但是一旦認識到計算機網路美好的發展前景，憑藉人類的智慧，我們有理由相信我們的世界將由此得到它前所未有的自由。

參考文獻： 　　[1]葉明鳳,計算機網路可靠性的研究,電腦開發與應用，2001 　　[2]張紅宇,計算機網路優化探討,嘉興學院學報，2006 　　[3]龔波，張文，楊紅霞,網路基礎,北京:電子工業出版社，2003

文章來源：網路

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