提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法研究

（廈門城市職業(yè)學(xué)院電子與信息工程系 福建 361008）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提升，我國計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了本質(zhì)上的轉(zhuǎn)變，開始在信息化建設(shè)和現(xiàn)代化建設(shè)中占據(jù)至關(guān)重要的位置，已經(jīng)成為影響人們生活的關(guān)鍵。我國計算機網(wǎng)絡(luò)起步較晚，計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性較差，在網(wǎng)絡(luò)運行過程中非常容易出現(xiàn)外部因素或內(nèi)部因素干擾造成的運行故障，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效益大打折扣。如何針對計算機可靠性影響因素形成相應(yīng)優(yōu)化策略和優(yōu)化措施在當前計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中勢在必行。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性概述

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

計算機網(wǎng)絡(luò)主要指在通過通信線路將地理位置不同且具有獨立功能的計算機和外部設(shè)備聯(lián)系在一起，在相應(yīng)系統(tǒng)、協(xié)議和軟件基礎(chǔ)上實現(xiàn)信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。我國計算機網(wǎng)絡(luò)起步較晚，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建主要經(jīng)歷了四個階段，實現(xiàn)了點對點鏈接、點對面鏈接、面對面鏈接和網(wǎng)絡(luò)交錯鏈接，形成了系統(tǒng)化、層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，信息傳輸效益大幅提升，其主要包括局域網(wǎng) LAN、城域網(wǎng)MAN、廣域網(wǎng)和無線網(wǎng)WIFI四種類型。

表1 常見的四種計算機網(wǎng)絡(luò)類型及其特征

1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性

計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性主要指計算機網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定條件下完成工作的能力。該能力可以從具體的環(huán)境、規(guī)定的期限和達到目的效果三方面分析，從上述內(nèi)容出發(fā)確定限定條件下計算機網(wǎng)絡(luò)的實際運轉(zhuǎn)能力和水平，形成細化的可靠性指標。該性能可以不進能夠反映計算機網(wǎng)絡(luò)的工作情況，還可以為計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建奠定良好的信息基礎(chǔ)，是計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中不可或缺的關(guān)鍵部分。

相關(guān)資料顯示：計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性與計算機網(wǎng)絡(luò)所要實現(xiàn)的功能量成反比，即計算機網(wǎng)絡(luò)目標功能越多，網(wǎng)絡(luò)可靠性越差。在計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性進行分析的過程中可以從系統(tǒng)功能出發(fā)，對可靠性進行整體分析，確定計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性水平。與此同時，還要對計算機網(wǎng)絡(luò)性能指標，如響應(yīng)時間、阻塞率、連通性、吞吐量等進行分析，在該基礎(chǔ)上確定計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性狀況，形成針對性控制策略。近年來信息化建設(shè)不斷加快，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的部分，對該網(wǎng)絡(luò)可靠性進行提升既可以改善人們的生活質(zhì)量，還可以提升社會建設(shè)效益，已經(jīng)成為新時期計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的焦點。

2 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素

把握好計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素，針對影響因素提出優(yōu)化措施，是改善計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的最佳方案。本次研究過程中筆者主要從廣義網(wǎng)出發(fā)，對影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素進行探究，其具體影響關(guān)系見圖1。

圖1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素及其關(guān)系

2.1 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備因素

網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備是計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要影響因素，該設(shè)備作為計算機網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)施，是計算機網(wǎng)絡(luò)順利運行的前提。計算機網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備主要包括顧客預(yù)置設(shè)備和傳輸交換設(shè)備兩大部分。顧客預(yù)置設(shè)備可以為顧客提供相關(guān)的服務(wù)，供顧客實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的運用，實現(xiàn)了計算機網(wǎng)絡(luò)與顧客的“銜接”；傳輸交換設(shè)備可以實現(xiàn)顧客預(yù)置設(shè)備與計算機網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸，將各項客戶終端數(shù)據(jù)“連接”，形成系統(tǒng)化計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。上述兩部分設(shè)備為計算機網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)膶崿F(xiàn)創(chuàng)造了條件，其設(shè)備性能越高，計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性越好，在計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化的過程中需進行針對性把握。

2.2 輸送交換設(shè)備因素

輸送交換設(shè)備可以實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸和接收，其工作效益直接影響著計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，是計算機網(wǎng)絡(luò)信息傳輸實現(xiàn)的必要條件。當前計算機網(wǎng)絡(luò)中輸送交換設(shè)備直接負責(zé)資料的傳送，該設(shè)備傳輸信息過程中隱藏功能較強，一旦出現(xiàn)問題，很容易導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)信息傳輸長時間中斷，對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性具有非常嚴重的影響。與此同時，該隱藏功能還加大了維修難度，造成計算機網(wǎng)絡(luò)處理成本上升，導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)運行效益大打折扣。

2.3 網(wǎng)絡(luò)管理因素

計算機網(wǎng)絡(luò)對運行能力要求較高，需要龐大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和繁瑣的組織支持，這導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)管理難度加大，造成計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性大打折扣。當前我國計算機網(wǎng)絡(luò)缺乏高效管理體系，在管理的過程中并未對網(wǎng)絡(luò)運行中的各項因素進行控制，這在一定程度上加大了信息的散失，導(dǎo)致信息傳輸效益受到嚴重影響。與此同時，上述網(wǎng)絡(luò)管理還導(dǎo)致計算機網(wǎng)絡(luò)資源共享受到限制，造成網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險加大。

2.4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)因素

計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括總體結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)等。網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)主要涉及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兩部分。組織結(jié)構(gòu)主要為計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。上述兩方面因素直接影響著計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，一旦出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，非常容易造成計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到限制，導(dǎo)致運行能力大打折扣，造成計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性水平降低。因此，在對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性進行完善的過程中必須對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行強化，尤其是不同規(guī)模、范疇及標準下的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，形成詳細的層次體系，對信息傳輸網(wǎng)絡(luò)進行構(gòu)建，如選取星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)等。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化原則

計算機網(wǎng)絡(luò)是面向用戶的應(yīng)用體系，在對該網(wǎng)絡(luò)可靠性進行優(yōu)化的過程中要先把握好用戶需求，對用戶使用效益進行提升，從可靠性指標出發(fā)為用戶提供高效、安全、可靠的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；其次，要對計算機網(wǎng)絡(luò)的效益進行把握，從可靠性指標出發(fā)，對經(jīng)濟效益進行改善，全面優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)成本，確保計算機網(wǎng)絡(luò)與新時期社會建設(shè)相協(xié)調(diào)，使計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效益大幅改善。本次研究過程中從上述兩方面內(nèi)容出發(fā)，對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化原則進行探究，對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化的注意事項進行分析，其具體包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計規(guī)范原則。計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的過程中要對國際標準進行全方位把握，在國際標準基礎(chǔ)上形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提升網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，為系統(tǒng)化、開放化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建奠定良好的基礎(chǔ)，全面提升計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。與此同時，設(shè)計過程中還要對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的兼容性進行提升，從而改善后續(xù)功能拓展和設(shè)備升級的經(jīng)濟效益。

（2）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用原則。隨著時間的推移，信息技術(shù)種類增多，更新速度逐漸加快。在該環(huán)境背景下，計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化過程中要對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行嚴格篩選，盡量避免將不成熟的技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中。除此之外，技術(shù)選取的過程中還全面分析其生命周期，確定技術(shù)是否具有合理的繼承性，是否會對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性造成影響。確定技術(shù)合理后方可用于計算機網(wǎng)絡(luò)中，從而保證計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。

（3）容錯技術(shù)使用原則。計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化的過程中要對容錯技術(shù)進行全面把握，全面提升容錯技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)故障后的替代效益，通過該技術(shù)降低計算機網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險，減少網(wǎng)絡(luò)故障損失。尤其是在服務(wù)器故障后，使用容錯技術(shù)可以通過備份機及時替代故障服務(wù)器，保證計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行，防止計算機網(wǎng)絡(luò)癱瘓，對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的改善具有至關(guān)重要的意義。

（4）傳輸介質(zhì)最優(yōu)原則。響應(yīng)速度作為計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要指標，對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用效益的提升具有非常積極的意義。在該介質(zhì)選擇的過程中要使介質(zhì)既能夠滿足網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，又能夠保證寬帶需求，不導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)數(shù)據(jù)高峰期的滯緩，這樣才能夠全面優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，保證計算機網(wǎng)絡(luò)運行效益。

（5）管理軟件最優(yōu)原則。計算機網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中要對管理軟件進行強調(diào)，在管理需求上形成相應(yīng)的管理系統(tǒng)，構(gòu)建相應(yīng)通信協(xié)議，為計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性奠定良好的基礎(chǔ)。管理軟件要能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連，在通信協(xié)議基礎(chǔ)上完成管理信息的分析、處理和運用，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控。除此之外，還要在上述管理軟件上設(shè)置相應(yīng)的反饋系統(tǒng)，如智能化裝置、自動化系統(tǒng)等，對網(wǎng)絡(luò)信息實時反饋和調(diào)整，從而全面提升計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

4 提升計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法

4.1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化研究

計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性研究過程中要把握好仿真分析、數(shù)學(xué)算法、可靠性分析法和綜合性分析法，從可靠性影響因素和優(yōu)化原則出發(fā)，對計算機網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容進行研究，形成相應(yīng)廣義網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其具體研究內(nèi)容見表2。

表2 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化研究方法及內(nèi)容

4.2 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)化設(shè)計

4.2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的過程中要對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計進行合理把握。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要分析好網(wǎng)絡(luò)實體設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)虛擬結(jié)構(gòu)，在該基礎(chǔ)上形成相應(yīng)的層次體系。從研究過程中筆者發(fā)現(xiàn)，計算機網(wǎng)絡(luò)可以在原有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上對層次進行進一步明確，形成針對性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層和網(wǎng)絡(luò)物理硬件層，從而完善層次體系，從根本上優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層要把握好Database、E-mail等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在計算機網(wǎng)絡(luò)需求上形成針對性服務(wù)體系；應(yīng)用層要對計算機用戶進行把握，構(gòu)建OA系統(tǒng)、教研系統(tǒng)、財務(wù)管理系統(tǒng)等；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是在計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求上形成的第三方軟件，用于計算機網(wǎng)絡(luò)的操作和控制；網(wǎng)絡(luò)物理硬件層需明確計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置，在拓撲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成硬件體系，依照計算機網(wǎng)絡(luò)層次對硬件進行合理安排，從而形成系統(tǒng)化、層次化、規(guī)范化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，全面優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。

4.2.2 整體網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)化的過程中可以適當融入分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)代替集中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而完成計算機網(wǎng)絡(luò)的延伸。該分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以利用結(jié)構(gòu)之間的“并行”關(guān)系實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)替代，在網(wǎng)絡(luò)故障后及時“轉(zhuǎn)化”，保證計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行，這對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的提升具有至關(guān)重要的意義。與此同時，設(shè)計的過程中還要對分散網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行明確，在各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作用基礎(chǔ)上構(gòu)建相應(yīng)的縱橫層次，形成完整的網(wǎng)絡(luò)磁通，從而保證計算機網(wǎng)絡(luò)高效運用。

4.2.3 計算機網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的過程中要對容錯性技術(shù)進行合理運用，依照具體情況合理設(shè)計容錯環(huán)節(jié)，其具體包括：

（1）設(shè)計的過程中要對新型容錯性技術(shù)進行合理選用，對系統(tǒng)性能和容錯性較好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行選取，為計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的提升奠定良好的技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)，最大限度降低網(wǎng)絡(luò)可靠性風(fēng)險。

（2）在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)形式的過程中形成并行帶冗余形式，從而將計算機網(wǎng)絡(luò)中的終端系統(tǒng)與服務(wù)器聯(lián)系在一起，形成針對性容錯結(jié)構(gòu)。上述計算機網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)故障，可以直接通過并行帶冗余形式對網(wǎng)絡(luò)中心終端進行切換，從而消除故障對計算機網(wǎng)絡(luò)的影響，從根本上改善了計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計容錯性設(shè)計的過程中要把握好局域網(wǎng)、遠程網(wǎng)及路由器的設(shè)計，將其通過相應(yīng)設(shè)備或線路連接在一起。上述容錯性設(shè)計線路中計算機網(wǎng)絡(luò)出故障后可以及時轉(zhuǎn)變線路，使網(wǎng)絡(luò)正常運行，有效降低了計算機網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險，對其可靠性的提升具有非常好的促進作用。

4.2.4 計算機雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計的過程中要把握好設(shè)備和部件的重復(fù)配置，通過重復(fù)配置實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時設(shè)備和部件的“更換”，從而提升計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，從本質(zhì)上優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)性能。常規(guī)計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計過程中主要在單計算機網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)冗余設(shè)計，但其整體效果并不顯著。為進一步提升計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，可在單計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加備用計算機網(wǎng)絡(luò)，形成雙冗余結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)中將各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點鏈接在一起，通過網(wǎng)絡(luò)鏈路完成信息傳輸，一旦鏈路出現(xiàn)故障后其他鏈路可以直接代替該工作，從而保證計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行，全面優(yōu)化了計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。

5 總結(jié)

計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性直接影響著計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效益。在對計算機網(wǎng)絡(luò)性能進行優(yōu)化的過程中人員要把握好影響其可靠性的相關(guān)因素，在該基礎(chǔ)上分析網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化原則和優(yōu)化措施，對因素進行全方位優(yōu)化研究，提出相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計方案，這樣才能全面改善計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，從根本上加速計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進程。