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關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性?xún)?yōu)化技術(shù)的探析
論文關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò )；可靠性；實(shí)施
論文摘要:當現代逐漸變?yōu)榫哂懈叨鹊南嗷ヒ蕾?lài)的巨大網(wǎng)絡(luò )時(shí)，我們所生活的世界無(wú)法不變成一個(gè)被計算機網(wǎng)絡(luò )緊密聯(lián)結起來(lái)的世界。計算機網(wǎng)絡(luò )從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，是作為一種布局，將經(jīng)有關(guān)聯(lián)但相距遙遠的事物通過(guò)線(xiàn)路連接起來(lái)，但是對網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )的可靠性便成為一項關(guān)鍵的技術(shù)指標。本文在介紹了網(wǎng)絡(luò )可靠性的概況后，詳細闡述了計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性?xún)?yōu)化的技術(shù)分析。
在信息時(shí)代，網(wǎng)絡(luò )的生命在于其安全性和可靠性。計算機網(wǎng)絡(luò )最重要的方面是它向用戶(hù)所提供的信息服務(wù)及其所擁有的信息資源，網(wǎng)絡(luò )連接在給用戶(hù)帶來(lái)方便的同時(shí)，也給網(wǎng)絡(luò )入侵者帶來(lái)了方便。因此，未來(lái)的計算機網(wǎng)絡(luò )應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵御高智商的網(wǎng)絡(luò )入侵者，使用戶(hù)更加可靠、更加方便地擁有大量各式各樣的個(gè)性化客戶(hù)服務(wù)。
一、計算機可靠性模型研究
計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性作為一門(mén)系統工程科學(xué)，經(jīng)過(guò)5 0多年的發(fā)展，己經(jīng)形成了較為完整和健全的體系。我們對計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性定義為：計算機網(wǎng)絡(luò )在規定的條件下，規定的時(shí)間內，網(wǎng)絡(luò )保持連通和滿(mǎn)足通信要求的能力，稱(chēng)之為計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性。它反映了計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲結構支持計算機網(wǎng)絡(luò )正常運行的能力。
計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性問(wèn)題可以模型化為圖的可靠性問(wèn)題。計算機網(wǎng)絡(luò )模型采用概率圖G(V,E)來(lái)表示，其中結點(diǎn)集合v表示計算機網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)終端，主機或服務(wù)器等，邊集合E表示計算機網(wǎng)絡(luò )的鏈路。計算機網(wǎng)絡(luò )模型的概率圖，是對圖的各邊以及結點(diǎn)的正常運行狀態(tài)賦予一定的概率值以后所得到的圖。圖的可靠性問(wèn)題包含兩個(gè)方面的內容:一是分析問(wèn)題，即計算一個(gè)給定圖的可靠度;二是設計問(wèn)題，即在給定所有元素后，設計具有最大可靠度的圖。圖的可靠度不方便求解時(shí)，可先求其失效度(可靠度+失效度=1)，然后再求其可靠度。圖的結點(diǎn)和鏈路失效模型可分為鏈路失效模型、結點(diǎn)失效模型、結點(diǎn)和鏈路混合失效模型等三種類(lèi)型，其中“結點(diǎn)和鏈路混合失效模型”最為常用。
二、計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性的設計原則
在計算機網(wǎng)絡(luò )設計和建設的工程實(shí)踐中，科研人員了不少具體的設計經(jīng)驗和原則，對計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性的優(yōu)化設計起到了較好的規范和作用。在構建計算機網(wǎng)絡(luò )時(shí)應遵循以下幾點(diǎn)原則：
遵循國際標準，采用開(kāi)放式的計算機網(wǎng)絡(luò )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(jìn)性與成熟性、實(shí)用性、通用性相結合，選擇先進(jìn)而成熟的計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，選擇實(shí)用和通用的計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。計算機網(wǎng)絡(luò )要具有較強的互聯(lián)能力，能夠支持多種通信協(xié)議。計算機網(wǎng)絡(luò )的安全性、可靠性要高，具有較強的冗余能力和容錯能力。計算機網(wǎng)絡(luò )的可性要強，應選擇先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )管理軟件和支持SNMP及CMIP的網(wǎng)絡(luò )設備。應選擇較好的計算機網(wǎng)絡(luò )鏈路的介質(zhì)，保證主干網(wǎng)具有足夠的帶寬，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò )具有較快的響應速度。充分利用現有的計算機網(wǎng)絡(luò )資源，合理地調配現有的硬件設施、網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)、已經(jīng)成熟的網(wǎng)絡(luò )操作系統軟件和網(wǎng)絡(luò )應用軟件。計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性設計的性?xún)r(jià)比應盡可能高。
三、計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性主要優(yōu)化設計方法分析
提高計算機網(wǎng)絡(luò )相關(guān)部件的可靠性與附加相應的冗余部件是改善計算機網(wǎng)絡(luò )可靠性的兩條主要途徑。在滿(mǎn)足計算機網(wǎng)絡(luò )預期功能的前提下，采用冗余技術(shù)(增大備用鏈路條數)一方面可以提高計算機網(wǎng)絡(luò )的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了計算機網(wǎng)絡(luò )的建設。由于每條計算機網(wǎng)絡(luò )鏈路均有可靠性和成本，故計算機網(wǎng)絡(luò )中的鏈路的數目越少，相應地，計算機網(wǎng)絡(luò )的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來(lái)加以論述：
(一)計算機網(wǎng)絡(luò )的容錯性設計策略
計算機網(wǎng)絡(luò )容錯性設計的一般指導原則為：并行主干，雙網(wǎng)絡(luò )中心。計算機網(wǎng)絡(luò )容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點(diǎn)：
采用并行計算機網(wǎng)絡(luò )以及冗余計算機網(wǎng)絡(luò )中心的方法，將每個(gè)用戶(hù)終端和服務(wù)器同時(shí)連到兩個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )中心上。
數據鏈路、路由器在廣域網(wǎng)范圍內的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò )中的邊界網(wǎng)絡(luò )至網(wǎng)絡(luò )中心采用多數據鏈路、多路由的連接方式，這樣可以保證任一數據鏈路的故障并不影響局部網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)的正常使用。
計算機網(wǎng)絡(luò )設計時(shí)，應采用具有模塊化結構、熱插熱撥功能的網(wǎng)絡(luò )設備。這不僅可以擁有靈活的組網(wǎng)方式，而且在不切斷電源的情況下能及時(shí)更換故障模塊，以提高計算機網(wǎng)絡(luò )系統長(cháng)時(shí)間連續工作的能力，從而可以大大提高整個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )系統的容錯能力。
網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器應采用新技術(shù)，如采用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯存儲等技術(shù)來(lái)增強服務(wù)器的容錯性、可靠性。
在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )軟件容錯設計時(shí)，應采用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網(wǎng)絡(luò )操作系統來(lái)實(shí)現，提供以檢查點(diǎn)為基本的故障恢復機能。
�。ǘ┯嬎銠C網(wǎng)絡(luò )的雙網(wǎng)絡(luò )冗余設計策略
計算機網(wǎng)絡(luò )的雙網(wǎng)絡(luò )冗余性設計是在單一計算機網(wǎng)絡(luò )的基礎上再增加一種備用網(wǎng)絡(luò )，形成雙網(wǎng)絡(luò )結構，以計算機網(wǎng)絡(luò )的冗余來(lái)實(shí)現計算機網(wǎng)絡(luò )的容錯。在計算機網(wǎng)絡(luò )的雙網(wǎng)絡(luò )結構中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)之間通過(guò)雙網(wǎng)絡(luò )相連。當某個(gè)結點(diǎn)需要向其它結點(diǎn)傳送消息時(shí)，能夠通過(guò)雙網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送過(guò)去在正常情況下，雙網(wǎng)絡(luò )可同時(shí)傳送數據，也可以采用主備用的方式來(lái)作為計算機網(wǎng)絡(luò )系統的備份。當由于某些原因所造成一個(gè)網(wǎng)絡(luò )斷開(kāi)后，另一個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )能夠迅速替代出錯網(wǎng)絡(luò )的工作，這樣保證了數據的可靠傳輸，從而在計算機網(wǎng)絡(luò )的硬件設施上保證了計算機網(wǎng)絡(luò )整體的可靠性。
�。ㄈ┎捎枚鄬泳W(wǎng)絡(luò )結構體系
計算機網(wǎng)絡(luò )的多層網(wǎng)絡(luò )結構能夠最有效地利用網(wǎng)絡(luò )第3層的業(yè)務(wù)功能，例如網(wǎng)絡(luò )業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò )問(wèn)題。另外，計算機網(wǎng)絡(luò )的多層網(wǎng)絡(luò )結構也能夠對網(wǎng)絡(luò )的故障進(jìn)行很好的隔離并可以支持所有常用的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議。計算機網(wǎng)絡(luò )的多層模式讓計算機網(wǎng)絡(luò )的移植變得更為簡(jiǎn)單易行，因為它保留了基于路由器和集線(xiàn)器的網(wǎng)絡(luò )尋址方案，對以往的計算機網(wǎng)絡(luò )有很好的兼容性。計算機網(wǎng)絡(luò )的多層網(wǎng)絡(luò )結構包含三個(gè)層次結構：
接入層:計算機網(wǎng)絡(luò )的接入層是最終用戶(hù)被許可接入計算機網(wǎng)絡(luò )的起點(diǎn)。接入層能夠通過(guò)過(guò)濾或訪(fǎng)問(wèn)控制列表提供對用戶(hù)流量的進(jìn)一步控制。在局域網(wǎng)絡(luò )中，接入層主要側重于通過(guò)低，高端口密度的設備提供服務(wù)功能，接入層的主要功能如下:為最終網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)提供計算機網(wǎng)絡(luò )的接入端口；為計算機網(wǎng)絡(luò )提供交換的帶寬；提供計算機網(wǎng)絡(luò )的第二層服務(wù)，如基于接口或Mac地址的Vlan成員資格和數據流過(guò)濾。
分布層:計算機網(wǎng)絡(luò )的分布層是計算機網(wǎng)絡(luò )接入層和核心層之間的分界點(diǎn)。分布層也幫助定義和區分計算機網(wǎng)絡(luò )的核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在的費力的數據包操作進(jìn)行預處理。在局域網(wǎng)環(huán)境中，分布層執行最多的功能有:V L A N的聚合；部門(mén)級或工作組在計算機網(wǎng)絡(luò )中的接入；廣播域網(wǎng)或多點(diǎn)廣播域網(wǎng)在計算機網(wǎng)絡(luò )中的聯(lián)網(wǎng)方式的確定；
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計算機核心層是計算機網(wǎng)絡(luò )的主干部分。核心層的主要功能是盡可能快速地交換數據。計算機網(wǎng)絡(luò )的這個(gè)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(wǎng)絡(luò )功能時(shí)，應該避免在核心層中使用像訪(fǎng)問(wèn)控制列表和數據包過(guò)濾這類(lèi)的功能。對于計算機網(wǎng)絡(luò )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(如服務(wù)器區塊)的訪(fǎng)問(wèn)；盡可能快地交換數據幀或者數據包。
縱觀(guān)未來(lái)計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，人們對待網(wǎng)絡(luò )的要求將越來(lái)越高。他們希望創(chuàng )造一個(gè)“點(diǎn)擊到一切”的世界，盡管這個(gè)簡(jiǎn)單的想法讓它成為現實(shí)并不是一件很容易的事情，但是一旦認識到計算機網(wǎng)絡(luò )美好的發(fā)展前景，憑借人類(lèi)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：
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