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關于計算機網絡可靠性優(yōu)化技術的探析
論文關鍵詞:網絡；可靠性；實施
論文摘要:當現代逐漸變?yōu)榫哂懈叨鹊南嗷ヒ蕾嚨木薮缶W絡時，我們所生活的世界無法不變成一個被計算機網絡緊密聯結起來的世界。計算機網絡從技術角度來說，是作為一種布局，將經有關聯但相距遙遠的事物通過線路連接起來，但是對網絡的思考決不是傳統(tǒng)的二維平面思維甚至三維的球面思維所能達到的。因此，計算機網絡的可靠性便成為一項關鍵的技術指標。本文在介紹了網絡可靠性的概況后，詳細闡述了計算機網絡可靠性優(yōu)化的技術分析。
在信息時代，網絡的生命在于其安全性和可靠性。計算機網絡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，網絡連接在給用戶帶來方便的同時，也給網絡入侵者帶來了方便。因此，未來的計算機網絡應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵御高智商的網絡入侵者，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
計算機網絡可靠性作為一門系統(tǒng)工程科學，經過5 0多年的發(fā)展，己經形成了較為完整和健全的體系。我們對計算機網絡可靠性定義為：計算機網絡在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內，網絡保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計算機網絡可靠性。它反映了計算機網絡拓撲結構支持計算機網絡正常運行的能力。
計算機網絡可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。計算機網絡模型采用概率圖G(V,E)來表示，其中結點集合v表示計算機網絡的用戶終端，主機或服務器等，邊集合E表示計算機網絡的鏈路。計算機網絡模型的概率圖，是對圖的各邊以及結點的正常運行狀態(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，即在給定所有元素后，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)，然后再求其可靠度。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、計算機網絡可靠性的設計原則
在計算機網絡設計和建設的工程實踐中，科研人員了不少具體的設計經驗和原則，對計算機網絡可靠性的優(yōu)化設計起到了較好的規(guī)范和作用。在構建計算機網絡時應遵循以下幾點原則：
遵循國際標準，采用開放式的計算機網絡體系結構，從而能支持異構系統(tǒng)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絡技術，選擇實用和通用的計算機網絡拓撲結構。計算機網絡要具有較強的互聯能力，能夠支持多種通信協議。計算機網絡的安全性、可靠性要高，具有較強的冗余能力和容錯能力。計算機網絡的可性要強，應選擇先進的網絡管理軟件和支持SNMP及CMIP的網絡設備。應選擇較好的計算機網絡鏈路的介質，保證主干網具有足夠的帶寬，使整個網絡具有較快的響應速度。充分利用現有的計算機網絡資源，合理地調配現有的硬件設施、網絡布線、已經成熟的網絡操作系統(tǒng)軟件和網絡應用軟件。計算機網絡可靠性設計的性價比應盡可能高。
三、計算機網絡可靠性主要優(yōu)化設計方法分析
提高計算機網絡相關部件的可靠性與附加相應的冗余部件是改善計算機網絡可靠性的兩條主要途徑。在滿足計算機網絡預期功能的前提下，采用冗余技術(增大備用鏈路條數)一方面可以提高計算機網絡的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了計算機網絡的建設。由于每條計算機網絡鏈路均有可靠性和成本，故計算機網絡中的鏈路的數目越少，相應地，計算機網絡的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來加以論述：
(一)計算機網絡的容錯性設計策略
計算機網絡容錯性設計的一般指導原則為：并行主干，雙網絡中心。計算機網絡容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點：
采用并行計算機網絡以及冗余計算機網絡中心的方法，將每個用戶終端和服務器同時連到兩個計算機網絡中心上。
數據鏈路、路由器在廣域網范圍內的互聯。網絡中的邊界網絡至網絡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絡用戶的正常使用。
計算機網絡設計時，應采用具有模塊化結構、熱插熱撥功能的網絡設備。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，以提高計算機網絡系統(tǒng)長時間連續(xù)工作的能力，從而可以大大提高整個計算機網絡系統(tǒng)的容錯能力。
網絡服務器應采用新技術，如采用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯存儲等技術來增強服務器的容錯性、可靠性。
在進行網絡軟件容錯設計時，應采用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網絡操作系統(tǒng)來實現，提供以檢查點為基本的故障恢復機能。
（二）計算機網絡的雙網絡冗余設計策略
計算機網絡的雙網絡冗余性設計是在單一計算機網絡的基礎上再增加一種備用網絡，形成雙網絡結構，以計算機網絡的冗余來實現計算機網絡的容錯。在計算機網絡的雙網絡結構中，各個網絡結點之間通過雙網絡相連。當某個結點需要向其它結點傳送消息時，能夠通過雙網絡中的一個網絡發(fā)送過去在正常情況下，雙網絡可同時傳送數據，也可以采用主備用的方式來作為計算機網絡系統(tǒng)的備份。當由于某些原因所造成一個網絡斷開后，另一個計算機網絡能夠迅速替代出錯網絡的工作，這樣保證了數據的可靠傳輸，從而在計算機網絡的硬件設施上保證了計算機網絡整體的可靠性。
（三）采用多層網絡結構體系
計算機網絡的多層網絡結構能夠最有效地利用網絡第3層的業(yè)務功能，例如網絡業(yè)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絡問題。另外，計算機網絡的多層網絡結構也能夠對網絡的故障進行很好的隔離并可以支持所有常用的網絡協議。計算機網絡的多層模式讓計算機網絡的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基于路由器和集線器的網絡尋址方案，對以往的計算機網絡有很好的兼容性。計算機網絡的多層網絡結構包含三個層次結構：
接入層:計算機網絡的接入層是最終用戶被許可接入計算機網絡的起點。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。在局域網絡中，接入層主要側重于通過低，高端口密度的設備提供服務功能，接入層的主要功能如下:為最終網絡用戶提供計算機網絡的接入端口；為計算機網絡提供交換的帶寬；提供計算機網絡的第二層服務，如基于接口或Mac地址的Vlan成員資格和數據流過濾。
分布層:計算機網絡的分布層是計算機網絡接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區(qū)分計算機網絡的核心層。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行預處理。在局域網環(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算機網絡中的接入；廣播域網或多點廣播域網在計算機網絡中的聯網方式的確定；
（四）核心層
計算機核心層是計算機網絡的主干部分。核心層的主要功能是盡可能快速地交換數據。計算機網絡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。在劃分計算機網絡功能時，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。對于計算機網絡的層次結構而言，核心層主要負責以下的工作:提供交換區(qū)塊之間的連接；提供到其他區(qū)塊(如服務器區(qū)塊)的訪問；盡可能快地交換數據幀或者數據包。
縱觀未來計算機網絡的發(fā)展，人們對待網絡的要求將越來越高。他們希望創(chuàng)造一個“點擊到一切”的世界，盡管這個簡單的想法讓它成為現實并不是一件很容易的事情，但是一旦認識到計算機網絡美好的發(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：
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[2]張紅宇,計算機網絡優(yōu)化探討,嘉興學院學報，2006
[3]龔波，張文，楊紅霞,網絡基礎,北京:出版社，2003
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