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關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(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(dāng)現(xiàn)代逐漸變?yōu)榫哂懈叨鹊南嗷ヒ蕾嚨木薮缶W(wǎng)絡(luò)時(shí)，我們所生活的世界無法不變成一個(gè)被計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)結(jié)起來的世界。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從技術(shù)角度來說，是作為一種布局，將經(jīng)有關(guān)聯(lián)但相距遙遠(yuǎn)的事物通過線路連接起來，但是對網(wǎng)絡(luò)的思考決不是傳統(tǒng)的二維平面思維甚至三維的球面思維所能達(dá)到的。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性便成為一項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。本文在介紹了網(wǎng)絡(luò)可靠性的概況后，詳細(xì)闡述了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要的方面是它向用戶所提供的信息服務(wù)及其所擁有的信息資源，網(wǎng)絡(luò)連接在給用戶帶來方便的同時(shí)，也給網(wǎng)絡(luò)入侵者帶來了方便。因此，未來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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，使用戶更加可靠、更加方便地?fù)碛写罅扛魇礁鳂拥膫�(gè)性化客戶服務(wù)。
一、計(jì)算機(jī)可靠性模型研究
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性作為一門系統(tǒng)工程科學(xué)，經(jīng)過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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性定義為：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性。它反映了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的能力。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型采用概率圖G(V,E)來表示，其中結(jié)點(diǎn)集合v表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的用戶終端，主機(jī)或服務(wù)器等，邊集合E表示計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的鏈路。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型的概率圖，是對圖的各邊以及結(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行狀態(tài)賦予一定的概率值以后所得到的圖。圖的可靠性問題包含兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是分析問題，即計(jì)算一個(gè)給定圖的可靠度;二是設(shè)計(jì)問題，即在給定所有元素后，設(shè)計(jì)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(jié)點(diǎn)和鏈路失效模型可分為鏈路失效模型、結(jié)點(diǎn)失效模型、結(jié)點(diǎn)和鏈路混合失效模型等三種類型，其中“結(jié)點(diǎn)和鏈路混合失效模型”最為常用。
二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計(jì)原則
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和建設(shè)的工程實(shí)踐中，科研人員了不少具體的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和原則，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)起到了較好的規(guī)范和作用。在構(gòu)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)原則：
遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，采用開放式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，從而能支持異構(gòu)系統(tǒng)和異種設(shè)備的有效互連，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展與升級能力。
先進(jìn)性與成熟性、實(shí)用性、通用性相結(jié)合，選擇先進(jìn)而成熟的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，選擇實(shí)用和通用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要具有較強(qiáng)的互聯(lián)能力，能夠支持多種通信協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性要高，具有較強(qiáng)的冗余能力和容錯(cuò)能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可性要強(qiáng)，應(yīng)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(shè)備。應(yīng)選擇較好的計(jì)算機(jī)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(yīng)速度。充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，合理地調(diào)配現(xiàn)有的硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)布線、已經(jīng)成熟的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)的性價(jià)比應(yīng)盡可能高。
三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性主要優(yōu)化設(shè)計(jì)方法分析
提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)部件的可靠性與附加相應(yīng)的冗余部件是改善計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的兩條主要途徑。在滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)預(yù)期功能的前提下，采用冗余技術(shù)(增大備用鏈路條數(shù))一方面可以提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。由于每條計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路均有可靠性和成本，故計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路的數(shù)目越少，相應(yīng)地，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來加以論述：
(一)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)策略
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性設(shè)計(jì)的一般指導(dǎo)原則為：并行主干，雙網(wǎng)絡(luò)中心。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)方案的原則，可以參照以下幾點(diǎn)：
采用并行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及冗余計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心的方法，將每個(gè)用戶終端和服務(wù)器同時(shí)連到兩個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心上。
數(shù)據(jù)鏈路、路由器在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)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(shù)據(jù)鏈路、多路由的連接方式，這樣可以保證任一數(shù)據(jù)鏈路的故障并不影響局部網(wǎng)絡(luò)用戶的正常使用。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用具有模塊化結(jié)構(gòu)、熱插熱撥功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)長時(shí)間連續(xù)工作的能力，從而可以大大提高整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)采用新技術(shù)，如采用雙機(jī)熱備份、雙機(jī)鏡像和容錯(cuò)存儲(chǔ)等技術(shù)來增強(qiáng)服務(wù)器的容錯(cuò)性、可靠性。
在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)軟件容錯(cuò)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用多處理器和特別設(shè)計(jì)的具有容錯(cuò)功能的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，提供以檢查點(diǎn)為基本的故障恢復(fù)機(jī)能。
（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)策略
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余性設(shè)計(jì)是在單一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再增加一種備用網(wǎng)絡(luò)，形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的冗余來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間通過雙網(wǎng)絡(luò)相連。當(dāng)某個(gè)結(jié)點(diǎn)需要向其它結(jié)點(diǎn)傳送消息時(shí)，能夠通過雙網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過去在正常情況下，雙網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，也可以采用主備用的方式來作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的備份。當(dāng)由于某些原因所造成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷開后，另一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替代出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的工作，這樣保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)施上保證了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性。
（三）采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(fù)載分擔(dān)、故障恢復(fù)、減少因配置不當(dāng)或故障設(shè)備引起的一般網(wǎng)絡(luò)問題。另外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也能夠?qū)W(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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層模式讓計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的移植變得更為簡單易行，因?yàn)樗Ａ袅嘶诼酚善骱图�器的網(wǎng)絡(luò)尋址方案，對以往的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有很好的兼容性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包含三個(gè)層次結(jié)構(gòu)：
接入層:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接入層是最終用戶被許可接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)。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(jìn)一步控制。在局域網(wǎng)絡(luò)中，接入層主要側(cè)重于通過低，高端口密度的設(shè)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)用戶提供計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接入端口；為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供交換的帶寬；提供計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)流過濾。
分布層:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布層是計(jì)算機(jī)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(qū)分計(jì)算機(jī)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(fèi)力的數(shù)據(jù)包操作進(jìn)行預(yù)處理。在局域網(wǎng)環(huán)境中，分布層執(zhí)行最多的功能有:V L A N的聚合；部門級或工作組在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的接入；廣播域網(wǎng)或多點(diǎn)廣播域網(wǎng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)網(wǎng)方式的確定；
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計(jì)算機(jī)核心層是計(jì)算機(jī)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(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)分層結(jié)構(gòu)不應(yīng)該被牽扯到費(fèi)力的數(shù)據(jù)包操作或者任何減慢數(shù)據(jù)交換的處理。在劃分計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能時(shí)，應(yīng)該避免在核心層中使用像訪問控制列表和數(shù)據(jù)包過濾這類的功能。對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)而言，核心層主要負(fù)責(zé)以下的工作:提供交換區(qū)塊之間的連接；提供到其他區(qū)塊(如服務(wù)器區(qū)塊)的訪問；盡可能快地交換數(shù)據(jù)幀或者數(shù)據(jù)包。
縱觀未來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對待網(wǎng)絡(luò)的要求將越來越高。他們希望創(chuàng)造一個(gè)“點(diǎn)擊到一切”的世界，盡管這個(gè)簡單的想法讓它成為現(xiàn)實(shí)并不是一件很容易的事情，但是一旦認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)美好的發(fā)展前景，憑借人類的智慧，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(xiàn)：
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