計算機網絡的可靠性優化

中國醫科大學附屬第四醫院 曹吉龍

上世紀七十年代，出現了計算機網絡可靠性的有關概念，隨著信息通信技術、光纖傳輸技術、計算機互聯網絡技術的飛速發展，計算機網絡功能日益增強，相應地，有關計算機網絡可靠性方面的研究工作也不斷被推動向縱深方向發展。隨著我國社會信息化進程不斷向前推進，計算機網絡用戶數量呈爆發式增長態勢，同時計算機網絡的分布區域和網絡連接規模也在快速擴張。可靠性相對于計算機網絡來說，是一個異常關鍵的問題，要用宏觀的視角對其開展全面性的系統研究和分析工作，為實際工作的開展提供技術保障。

一、計算機網絡可靠性的定義

計算機網絡，是指將處于不同空間區域的多個具有獨立系統功能計算機及其外圍設備，在網絡操作系統、管理軟件及通信協議的支持管理下，通過傳輸線路實現相互間的鏈接，達到信息分享和傳遞的計算機系統。最簡單的計算機網絡就是只有兩臺計算機和連接它們的一條鏈路，即兩個節點和一條鏈路。因為沒有第三臺計算機，因此不存在交換的問題。最龐大的計算機網絡就是因特網。它由非常多的計算機網絡通過許多路由器互聯而成。因此因特網也稱為“網絡的網絡”。

國內對計算機網絡可靠性的定義達成了基本一致，它是指計算機網絡在特定的工作環境條件下和既定的時期內，完成所需要的工作任務和目標的能力。

二、計算機網絡可靠性的設計原則

在實際設計和建設工程工作中，計算機網絡工作人員摸索和總結出了許多具體和豐富的實踐經驗和設計原則，它們對優化和提高計算機網絡可靠性的起到了良好的規范和引導作用。綜合來說，在設計計算機網絡時必須遵循如下幾個方面的原則：

1、嚴格根據國際網絡標準，使用開放式的計算機網絡結構體系，有良好的與異構系統相兼容性和能有效地與異種設備工具實現互通互聯，具有很大的擴展空間與優秀的升級能力。

2、先進性與穩定性、實用性與普遍性相結合，采用穩定、成熟和先進的計算機網絡技術，計算機網絡拓撲結構注重選擇實用性強和應用廣泛的類型。

3、計算機網絡要有具有非常優秀的互通互聯能力，能夠有效支持和兼容多種通信協議。

4、計算機網絡的安全性、穩定性要相對較高，具備良好的冗余能力和糾錯能力，這是加強網絡數據安全、穩定性的基礎，也是保證整個網絡系統高效穩定工作的要求。因此，在建設計算機網絡系統時，必須挑選具備較好的冗余糾錯能力的服務器及相關計算機網絡設備。

5、計算機網絡具備良好的可管理性、可維護性，在建設計算機網絡時，要選擇出色高效的計算機網絡管理軟件和能夠有效支持SNMP及CMIP的計算機軟、硬件設備。

6、應挑選和使用良好的計算機網絡鏈路介質，保證主干網具備相當充足的帶寬寬度，使整個網絡具備快速良好的反應能力。

7、充分利用現有的計算機網絡設施資源，提高原有計算機網絡資源使用效率，科學合理地配置當前計算機網絡硬件設備、網絡線路、相對成熟的網絡操作系統軟件和網絡管理軟件。

8、計算機網絡可靠性應具備盡可能高的性價比。

三、計算機網絡可靠性指標體系的具體指標

一個平穩運行、高效穩定、高性價比的計算機網絡系統，其可靠性指標體系中應至少包含如下14個具體指標。

網絡用戶對網絡整體服務質量的投訴率；用戶使用計算網絡系統的滿意程度；由用戶操作不當導致計算機網絡的故障率；計算機網絡系統中軟件運行時發生的故障率；計算機網絡傳輸、交換設備正常工作的可靠性；用戶終端設備的可靠性；計算機網絡線路的可靠度；計算機網絡服務器發生的故障率；計算機網絡的貫通性；計算機網絡平均每一千小時出現的故障率；計算機網絡故障的平均修理時間(單位為分鐘)；計算機網絡故障發生的前后時間平均間隔(單位為小時)；網絡用戶對計算機網絡維護管理工作的滿意度；用戶對計算機網安全認證制度的滿意度。

從上述計算機網絡可靠性指標體系中的具體指標中可以發現，有的指標為數量化的變量，而有的指標為描述型的變量，指標性質以及量綱并不一致。因此，在對計算機網絡可靠性指標體系的進行綜合評估之前，需要將每個具體指標在性質上和量綱上進行的規范化。

四、計算機網絡可靠性優化對策

1、計算機網絡可靠性優化模型

從理論上看，優化計算機網絡可靠性的一般通過兩條主要途徑：提高計算機網絡相關硬件設施的可靠性與增加相應的冗余部件。在實現計算機網絡所有預定功能的前提下，采用增大備用鏈路條數的方法一方面可以有效提高計算機網絡的局域片斷的可靠性；另一方面還可以提高計算機網絡的建造成本。由于每條計算機網絡鏈路自身都具有可靠性和產生成本，因此計算機網絡中的鏈路數量越少，相應地就會提高計算機網絡的可靠性。由于本文使用的優化計算機網絡可靠性的模型具有非線性狀態的性質，因此使用智能算法來計算結果是可行有效的。

2、優化計算機網絡可靠性的設計方法

優化設計方法要在全面權衡和考慮各種具體條件的基礎之上，得出符合預期目標的最佳方案。實際優化設計方法是以研究和分析計算機網絡可靠性為目的，是一個極其復雜棘手的問題。它涉及到所有網絡設施的可靠性、各種軟、硬件的可靠性、網絡協議的可靠性、每個分層的合理性以及整體系統的可靠性等方方面面的問題。優化計算機網絡可靠性的設計方法主要有兩種常用方法：即試湊方法和分層處理方法。

①試湊方法(hueristicmcthod)。試湊方法就是找出各種能有效提高網絡可靠性的設計方案，并對比每一種方案的成本費用，一般是在多個設計方案中挑選擇最佳最節省成本的設計方案，對網絡可靠性進行逐步改善和優化。正常情況下，在經濟條件允許的前提下，可以適當增設一定的冗余，這樣既可以改善和提高網絡的可靠性，同時也能為今后的網絡擴容和升級提供硬件支持，這也是在進行可靠性優化設計時需要引起重視的一個方面。

②分層處理方法。由于計算機網絡系統具有多層次特點，計算機網絡總體的可靠性要求最終建立在對計算機網絡各個不同層次的要求之上。分層處理方法最早由美國國防部提出了相對完整的方案，它將網絡分成邏輯層、系統層、服務層和物理層等多個層次，針對每個層次分別設置了相應的可靠性測度指標，并對提高可靠性的相關方法和保障技術作出了具體的規定。盡管如此，如何對計算機網絡分層以及設計各個層次的可靠性測度指標，以達到計算機網絡可靠性的最佳效果，依然是值得繼續深入開展研究的課題。

五、結語

互聯網信息技術的快速發展，一方面大大增加了影響計算機網絡可靠性的因素，另一方面對有效提高計算機網絡可靠性的改進方案提出了更高要求。因此，對計算機網絡可靠性的影響因素研究以及優化方案還有待于進一步的完善和研究，以便對現有的工作提供更為可靠和科學的安全網絡系統支持。

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