計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素及對(duì)策研究

1、民營(yíng)科技信息科學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素及對(duì)策研究梁律（寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江寧波315800）摘要：由于信息網(wǎng)絡(luò)、輸電網(wǎng)絡(luò)、集成電路網(wǎng)絡(luò)、交通網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)廣泛存在于現(xiàn)實(shí)世界，它們的正常運(yùn)行與否不僅影響著普通大眾的生活，也經(jīng)濟(jì)發(fā)展等問題。因此網(wǎng)絡(luò)可靠性問題不但是網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者和運(yùn)營(yíng)者關(guān)心的問題，更是學(xué)者們一直關(guān)注的課題。所以，對(duì)影響著一個(gè)國(guó)家的社會(huì)安全、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；可靠性；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)引言隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的加速，不僅計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的用戶在增加，而且計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)模也在急劇擴(kuò)展。用戶對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越大，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的

2、要求也隨之變高，即：準(zhǔn)確、迅速、安全、方便、可靠。由此，可以看出對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性問題研究的重要性及緊迫性，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究有著十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定的條件（操作方式、維修方式、負(fù)載條件、溫度、濕度、輻射等）下，規(guī)定的時(shí)間（1000小時(shí)、一個(gè)季度等）內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性。它反映了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的能力，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的重要參數(shù)之一。2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素2.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響用戶終端是直接面向用戶的設(shè)備，其可靠性至關(guān)重要，也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠與否的關(guān)鍵

3、所在。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中的日常維護(hù)，主要就是確保用戶終端的可靠。用戶終端的交互能力越高，其網(wǎng)絡(luò)可靠性也越高。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)行的實(shí)踐中，研究人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：“布線系統(tǒng)所造成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障問題一般是最難查找的，為此而付出的”因此，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的通信線路和布線系統(tǒng)。為代價(jià)往往也是最大的。了提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性以及滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)日后發(fā)展的需要，必需考慮有一定的冗余和容錯(cuò)能力。對(duì)于十分重要且不太顧慮建設(shè)成本的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在布線時(shí)最好是布置成雙線，以便計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的線路出現(xiàn)故障能及時(shí)進(jìn)行切換。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集線器將若干個(gè)用戶終端集中起來連入網(wǎng)絡(luò)，通過它可將所連設(shè)備的錯(cuò)誤與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)其它部分隔開，構(gòu)成了保

4、證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的第一道防線。集線器是一種單點(diǎn)失效設(shè)備，若它自身發(fā)生故障，則與其相連接的用戶就無法工作，可見計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的集線器在提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性方面起著重要作用。2.2網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響通常一個(gè)大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由來自不同生產(chǎn)廠商的不同網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和設(shè)備所構(gòu)成的，規(guī)模較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。要保證信息傳輸完整性、降低故障發(fā)生率、降低信息丟失率、減少誤碼及差錯(cuò)，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性，就應(yīng)采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)采集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)并統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)信息，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)查找故障和排除故障。2.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，也是影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的

5、先天性因素。實(shí)踐表明：不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同規(guī)模層次的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須具有不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，否則提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性只是一句空話。分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響正是本文計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)策略所要研究的前提?；ミB網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中部件之間的主要連接方式，它可以用圖來表示，因此圖論是研究互連網(wǎng)絡(luò)性能的最有力的數(shù)學(xué)工具。起初人們通過直徑和連通度來度量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的有效性與容錯(cuò)性，隨著對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的深入研究和分析，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者提出許多網(wǎng)絡(luò)和圖論的新概念，例如容錯(cuò)直徑，寬直徑，限制連通度，限制邊連通度，限制容錯(cuò)直徑等。這些參數(shù)能夠更準(zhǔn)確地度量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性與容錯(cuò)性，為

6、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)策略計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)策略計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性設(shè)計(jì)的一般指導(dǎo)原則為：并行主干，雙網(wǎng)絡(luò)中心。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)方案的原則，可以參照以下幾點(diǎn)：3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)策略計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余性設(shè)計(jì)是在單一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再增加一種備用網(wǎng)絡(luò)，形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的冗余來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間通過雙網(wǎng)絡(luò)相連，當(dāng)某個(gè)結(jié)點(diǎn)需要向其它結(jié)點(diǎn)傳送消息時(shí)，能夠通過雙網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過去。正常情況下，雙網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)傳送數(shù)據(jù)，也可以采用主備用的方式來作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的備份。當(dāng)由于某

7、些原因所造成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)斷開后，另一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替代出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)的工作，這樣保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理硬件設(shè)施上保證了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性。3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略一個(gè)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，不僅要有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還要有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)。只有采用正確合理的網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能把先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高性能和高可靠性完全的發(fā)揮出來，否則不僅不能發(fā)揮出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的先進(jìn)性反而會(huì)降低整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的增長(zhǎng)，分布式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和交換移至用戶級(jí)，由此形成了一個(gè)新的更適應(yīng)現(xiàn)代化的大型高速網(wǎng)絡(luò)的分層設(shè)計(jì)模型，這種分級(jí)

8、方法被稱為“網(wǎng)絡(luò)模塊的多層設(shè)計(jì)”。網(wǎng)絡(luò)多層設(shè)計(jì)是模塊化的，網(wǎng)絡(luò)容量可隨著日后網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的增加而不斷增大。由于多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有很大的確定性，因此在運(yùn)行和擴(kuò)展過程中進(jìn)行故障查找和排除等日常維護(hù)工作也變得易于操作。3.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略為保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全可靠，可以采用自頂向下逐層選擇的方法，即自頂向下按照應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層以及網(wǎng)絡(luò)物理硬件層四個(gè)層次的結(jié)構(gòu)體系逐步設(shè)計(jì)。應(yīng)用層代表網(wǎng)絡(luò)用戶的應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)用戶的建網(wǎng)功能和用途，如決策支持系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、教學(xué)、科研系統(tǒng)等；服務(wù)層代表網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)支持，如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)、電子郵件服務(wù)等；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層代表網(wǎng)絡(luò)所選用的各種軟件，例如NOS軟件、Win