计算机网络可靠性研究

1、影响计算机网络可靠性的因素

1.1用户设备

直接面向用户的设备就是用户终端，其可靠性是非常重要的，其可靠性决定着计算机网络的可靠性。对用户终端的可靠性进行确保是在计算机网络运行过程中的日常维护的主要工作内容。用户终端的交互能力越高，其网络可靠性也越高。

1.2传输交换设备

在实际的工作中，工作人员发现一般由于布线原因导致计算机网络发生故障的原因较难找出，为了找出其原因要付出巨大的代价。因此，应采用标准的通信线路和布线系统。为了保证计算机网络可靠性得以提高，必须对冗余和容错能力进行考虑。计算机网络在布线时最好采用成双线，以便能够及时切换出现路障的计算机网络线路。

1.3网络管理

通常一个大型的计算机网络是由来自不同生产厂商的不同网络产品和设备所构成的,规模较大,结构复杂。要保证信息传输完整性、降低故障发生率、降低信息丢失率、减少误码及差错, 提高计算机网络可靠性, 就应采用先进的网络管理技术, 进行实时采集网络运行参数并统计网络信息,监视网络运行状态, 及时查找故障和排除故障。在计算机网络的实际规划、设计、建设、运行的过程中, 应注意以下两个方面:

第一方面, 科学合理地选择计算机网络管理软件, 要注意其功能是否满足要求,至少应能符合配置、安全和计费管理的需求;与此同时,要求计算机网络管理软件应能提供统一的网络管理接口,遵循标准的网络管理协议。

第二方面,为了保证计算机网络的正常运行,在制定必要的网络管理制度和条例的基础上,还要加强对计算机网络应用人员的培训和教育,养成良好的应用习惯及职业道德。

1.4网络拓扑结构

网络拓扑 (Topology) 结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局，体现了网络中各网络设备的相互连接关系。计算机网络拓扑结构属于计算机网络规划问题，其也是影响计算机网络可靠性的先天性因素。网络拓扑结构取决于所采用的网络技术、网络规模、用户分布和传输介质等主要方面。随着对计算机网络拓扑结构的深入研究和分析，计算机网络设计者提出许多网络和图论的新概念，例如容错直径，宽直径，限制连通度，限制边连通度，限制容错直径等。这些参数能够更准确地度量计算机网络的可靠性与容错性，为计算机网络规划和设计提供了科学依据。

2、计算机网络可靠性优化设计

提高计算机网络可靠性的最有效的方案是提高其网络系统的容错性。计算机网络的容错性设计就是寻找最常见的故障点, 通过冗余来加强它们, 以最大限度地缩短计算机网络故障的持续时间。为了避免各种故障造成的数据丢失或出错, 甚至是计算机网络的瘫痪, 必须采用种种冗余措施来提高计算机网络的容错能力。影响计算机网络容错能力的因素很多, 其中包括: 用户到计算机网络中心的数据链路如何冗余；计算机网络的中心枢纽设备如何容错；计算机网络主干网络、服务器如何容错等。

2.1计算机网络的容错性设计

计算机网络容错性设计的一般指导原则为: 并行主干, 双网络中心。计算机网络容错性设计的具体设计方案的原则, 可以参照以下几点: 采用并行计算机网络以及冗余计算机网络中心的方法, 将每个用户终端和服务器同时连到两个计算机网络中心上； 数据链路、路由器在广域网范围内的互联。计算机网络中的边界网络至网络中心采用多数据链路, 多路由的连接方式, 这样可以保证任一数据链路的故障并不影响局部网络用户的正常使用。

2.2计算机网络的双网络冗余设计

计算机网络的双网络冗余性设计是在单一计算机网络的基础上再增加一种备用网络, 形成双网络结构, 以计算机网络的冗余来实现计算机网络的容错。在计算机网络的双网络结构中, 各个网络结点之间通过双网络相连, 当某个结点需要向其它结点传送消息时, 能够通过双网络中的一个网络发送过去。正常情况下, 双网络可同时传送数据, 也可以采用主备用的方式来作为计算机网络系统的备份。当由于某些原因所造成一个网络断开后, 另一个计算机网络能够迅速替代出错网络的工作, 这样保证了数据的可靠传输, 从而在计算机网络的物理硬件设施上保证了计算机网络整体的可靠性。

2.3计算机网络层次、体系结构设计

一个优秀的计算机网络, 不仅要有先进的网络设备, 还要有先进的网络层次结构和体系结构。随着计算机网络技术的迅速发展和计算机网络吞吐量的增长, 分布式的网络服务和交换移至用户级, 由此形成了一个新的更适应现代化的大型高速网络的分层设计模型, 这种分级方法被称为“网络模块的多层设计”。网络多层设计是模块化的, 网络容量可随着日后网络结点的增加而不断增大。由于多层网络结构有很大的确定性, 因此, 在运行和扩展过程中进行故障查找和排除等日常维护工作也变得易于操作。

3、网络可靠性设计实例分析

某化妆品公司，为了有效地应付日益增长的商务活动，决定采用计算机网络系统处理业务活动与H常事务。该公司除了在当地的总部外，二级公司分布于全国的主要大城市，三级公司是那些遍布各地的县、区级公司。该网络系统总体上要求，在总公司设置总的清算、交割和信息统计分析等。在二级公司设置地区级的清算、交割及信息处理，而三级公司一般只与二级公司进行清算、交割和信息交换。一级公司和二级公司之间的业务数据交换频繁，实效性要求较强。总之，这一网络系统，由于业务性质的要求，对可靠性、安全性以及实效性的要求都相当高。为了达到网络具有上述“三性”的要求，在网络的可靠性设计上采取了以下措施：

3.1网络服务器均采用具有RIAD 1级的网络服务器。

3.2网络的操作系统采用支持容错功能的网络操作系统，进一步加强服务器的可靠性容错能力。

3.3在总部的计算机机房带有管理功能的核心交换机，构成本地的局域网管理中心，网络干线采用双线容错方式。

3.4使用网络管理系统软件运行于网络管理中心的客户机上。该客户机同时作为网络管理中心的控制台，并且还有其他的用途。

3.5在总部大楼的各个楼层均设置带有管理功能的汇聚交换机，相对比较集中地管理和控制各个楼层的网络客户机。

3.6二级公司也采用带有管理功能的交换机和相关的网络管理系统软件，构成本地的高可靠性局域网。

3.7二级公司局域网与总公司局域网的连接，采用智能容错型的广域网连接设备，也可采用VPN技术。通过Internet与总公司网络互联，并配备相应的网络管理系统。

3.8在总部网络管理中心的广域网连接端口采用双信道，构成双信道线路的容错。

3.9三级公司一般采用单机远程客户机或小型的局域网，它们本身的可靠性对网络系统的影响很小，故重点是它们与上级公司的通信的可靠性问题。因此单机远程客户机采用电话专线或拨号专线，若三级公司也是局域网，则可采用VPN技术借助Internet与二级公司或总专线或拨号专线，若三级公司也是局域网，则可采用VPN技术借助Internet与二级公司或总公司进行数据交换。

通过以上网络容错措施，基本做到了电缆级容错、网络部件级容错、网络单元级容错、网络通信线路级容错和网络管理级容错。

4、结束语

从以上分析可以看到，网络系统的可靠性规划与设计，是一个十分重要的系统工程。可以这样说，没有可靠性措施的网络系统，根本称不上是一个实用的网络系统。因此，网络系统的可靠性设计，已经成为网络建设或网络升级时，用户和设计人员都十分重视的课题。

参考文献：

[1]邓志平. 浅谈计算机网络可靠性优化设计[J]. 科技广场, 2010,(01).

[2]郑龙, 罗鹏程, 周经伦. 网络可靠性研究综述[J]. 中国科技信息,2006, (01).

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