楊正光　趙樹明

摘要：計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性指的是在規(guī)定條件內(nèi)網(wǎng)絡(luò)保持連通和滿足通信要求的能力，它是衡量計算機網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標。完善的可靠性設(shè)計能保證計算機網(wǎng)絡(luò)免受干擾，克服因線路中斷或局部故障導致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓的局面，對于提高整個系統(tǒng)的故障恢復能力和監(jiān)控能力有著重要作用。該文首先對影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素進行簡要分析，并從設(shè)計方面提出一系列提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；可靠性；設(shè)計原則；雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）15-0030-02

Abstract： The reliability of the computer network refers to the network within the specified conditions and ability to maintain communications connectivity requirements are met， it is a measure of the overall performance of the computer network key technical indicators. Improve the reliability of the design to ensure that computer networks from interference， overcome by line interruption or partial paralysis of the entire network system failure caused the situation， the failure of the entire system to improve the resilience and monitoring capabilities play an important role. Firstly， the factors that affect the reliability of the computer network will be briefly analyzed， and range of ways to improve the reliability of the computer network design， for reference.

Key words： computer network； reliability； design principles； dual network redundancy design

在這樣一個信息化社會中，計算機網(wǎng)絡(luò)在人們的日常行為中占有非常大的比例，人們對計算機網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大，與此同時，人們對衡量計算機網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標——計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性也越來越關(guān)注。計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性可從網(wǎng)絡(luò)的連通性、安全工作時間、抵抗破壞的能力以及在各個模式下工作的有效性這四個方面來衡量，它反映了網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)支持系統(tǒng)正常運行的能力，是計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計、運行的重要參數(shù)之一。

1 影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素

影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素來自多方面：①用戶設(shè)備的影響，用戶設(shè)備交互能力越強，計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性越高。②傳輸交換設(shè)備的影響，雖然傳輸介質(zhì)對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響不如結(jié)點高，但在計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運行中，由于布線系統(tǒng)所引起的故障一旦出現(xiàn)，往往需要相當大的代價進行故障查找和排除，同時，為滿足計算機網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)應(yīng)用性要求，需要使網(wǎng)絡(luò)具有一定的冗余和容錯能力，從而降低故障持續(xù)時間。③大型計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復雜，其部署與設(shè)計存在持續(xù)性與不確定性，常會采用由不同生產(chǎn)廠家提供的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行部署，這就需要采取先進的計算機網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行管理，協(xié)調(diào)好各設(shè)備之間的關(guān)系，以降低故障發(fā)生率和傳輸誤碼率，保證信息準確傳遞，所以說網(wǎng)絡(luò)管理手段和網(wǎng)絡(luò)管理軟件是否有效，是否能及時發(fā)現(xiàn)并排除計算機網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的故障直接影響計算機網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運行。④網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)存在問題必然會使計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性大幅度下降，比如總線結(jié)構(gòu)容錯度小，可靠性較低，當其任意一邊或一節(jié)點出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)就會陷入癱瘓的局面，再比如星型結(jié)構(gòu)中，非中心節(jié)點發(fā)生故障不會對其他節(jié)點的通信造成影響，而一旦中心節(jié)點出現(xiàn)故障，仍然會造成整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，如果想獲得較高的網(wǎng)絡(luò)可靠性，一般不建議采用總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲和星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲，而是應(yīng)根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和層次進行具體的分析和設(shè)計，保證網(wǎng)絡(luò)拓撲與實際應(yīng)用相符合。

2 提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法

2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計準則

在計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計中，必須遵循相關(guān)準則，使設(shè)計更加科學化、條理化和系統(tǒng)化。關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計準則可歸納為：對新技術(shù)的采用進行綜合考量，確保設(shè)計的兼容性和擴充性，以實現(xiàn)高可靠網(wǎng)絡(luò)的平滑升級，否則如果技術(shù)支持不夠先進，不利于為軟件提供良好的運行環(huán)境，導致軟件運行速度慢，無法及時完成任務(wù)，另一方面，會使用心不良者有機可乘；注重采用冗余設(shè)計手段和容錯技術(shù)來促進計算機網(wǎng)絡(luò)兼容性和可靠性的提升，使任何一臺兼容設(shè)備都能通過接入使用互聯(lián)網(wǎng)信息完成任務(wù)；從現(xiàn)實情況出發(fā)，選擇質(zhì)量好、口碑好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并統(tǒng)籌考慮全壽命周期費用，力求使系統(tǒng)達到最佳性價比；針對計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、異構(gòu)程度較高、運行較頻繁等特征，定期對運行中的網(wǎng)絡(luò)進行人工及自動檢查維護。

2.2 容錯性設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)在實際使用過程中，容易出現(xiàn)偶然破壞或一系列惡意攻擊，進而破壞信息傳輸完整性和準確性，比如當造成文件或數(shù)據(jù)丟失或損壞，網(wǎng)絡(luò)容錯可自動將丟失或損壞的文件及數(shù)據(jù)恢復到原始狀態(tài)，這就要求合理進行計算機網(wǎng)絡(luò)的容錯性設(shè)計。建議采用并行計算機網(wǎng)絡(luò)和冗余計算機網(wǎng)絡(luò)中心的方法將所有用戶設(shè)備終端和服務(wù)器同時連接到計算機網(wǎng)絡(luò)和冗余計算機網(wǎng)絡(luò)中心，并為其設(shè)置自動連接功能。從計算機網(wǎng)絡(luò)的邊界網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)中心，采用多數(shù)據(jù)、多路由的連接方式，這樣以來，當計算機網(wǎng)絡(luò)中的某一鏈路發(fā)生故障，也不會產(chǎn)生大范圍網(wǎng)絡(luò)故障，不會影響其他用戶的使用。采用具有模塊化結(jié)構(gòu)、熱插熱播功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)可進行功能模塊替換，以增強組網(wǎng)靈活性，而且當網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，在不切斷電源的情況下即可完成故障設(shè)備的更換工作，最終避免全局性斷網(wǎng)情況，提高計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)長時間連續(xù)工作的能力。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面，還應(yīng)采用雙機熱備份機制，避免重要數(shù)據(jù)被破壞或丟失。

2.3 雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計

雙網(wǎng)冗余設(shè)計是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加一套備用網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端和服務(wù)器同時與主網(wǎng)絡(luò)、備用網(wǎng)絡(luò)進行連接，形成雙網(wǎng)絡(luò)體系。在雙網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點直接的連接采用的都是雙網(wǎng)絡(luò)的連接方式，終端既能使用兩套網(wǎng)絡(luò)同時傳輸數(shù)據(jù)，也能使用雙網(wǎng)絡(luò)中的其中任一網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。該設(shè)計方案的優(yōu)勢在于從物理層面提高了計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性，若因為出現(xiàn)故障而斷開一個網(wǎng)絡(luò)，另一網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替補進來，這樣就保證了網(wǎng)絡(luò)傳遞信息和傳輸介質(zhì)的可靠性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

一個好的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅要有先進的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還要有合理的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，只有注重網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計，通過分層設(shè)計，明確和分配每一網(wǎng)絡(luò)層的作用，先進網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能和可靠性才能充分發(fā)揮出來，計算機網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)越性才能得以提高，否則計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性必然會得不到保障。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包含物理硬件層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用層、服務(wù)層等幾個層次。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)吞吐量的迅猛增長，分布式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和交換轉(zhuǎn)移至用戶級，分層設(shè)計模型由此形成，它是模塊化的，在計算機網(wǎng)絡(luò)的擴展和運行中，故障查找及排除工作易于操作，因而在網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計中可采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.5 正確布線

網(wǎng)絡(luò)綜合布線是計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，其使用壽命比電腦軟硬件和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用壽命長，而且是不易被替換的隱蔽工程，承擔著傳輸信息的重要任務(wù)，更是網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，在計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計中，必須正確布線，盡量使可能發(fā)生的故障損失降到最低。根據(jù)計算機網(wǎng)絡(luò)用戶需求以及實際應(yīng)用需要，可采用屏蔽式布線，防止電磁干擾，為網(wǎng)絡(luò)安全性提供保障；若計算機網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境較為惡劣，比如溫度、濕度過高或過低，灰塵較多，電磁干擾較強，有腐蝕性化學物質(zhì)，可應(yīng)用EtherSeal布線系統(tǒng)保證惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全和傳輸?shù)姆€(wěn)定性；使用屏蔽電纜，提高屏蔽完整性，并使電纜與連接器的端接、電纜外皮良好接地；若傳輸速率要求和傳輸距離要求較高，建議選擇光纖進行布線。

3 結(jié)語

總之，計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性是衡量計算機網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標，我們必須從實際出發(fā)，總結(jié)影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素，從容錯性設(shè)計、冗余設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面制定切實可行的設(shè)計方案和優(yōu)化策略，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性，延長其安全工作時間，增強其抵抗破壞的能力以及在各個模式下工作的有效性，使計算機網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)節(jié)點和部件都能為用戶終端提供可靠的鏈路，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運行。

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