計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素及對策研究

1、民營科技信息科學(xué)計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素及對策研究梁律（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)實世界，它們的正常運行與否不僅影響著普通大眾的生活，也經(jīng)濟發(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)者和運營者關(guān)心的問題，更是學(xué)者們一直關(guān)注的課題。所以，對影響著一個國家的社會安全、計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性進行分析和設(shè)計具有重要的理論和實際意義。關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；可靠性；拓撲結(jié)構(gòu)引言隨著社會信息化進程的加速，不僅計算機網(wǎng)絡(luò)的用戶在增加，而且計算機網(wǎng)絡(luò)的連接區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)模也在急劇擴展。用戶對計算機網(wǎng)絡(luò)的依賴性越大，對計算機網(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，可以看出對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性問題研究的重要性及緊迫性，計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究有著十分重要的理論意義和實用價值。1計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性定義計算機網(wǎng)絡(luò)在規(guī)定的條件（操作方式、維修方式、負載條件、溫度、濕度、輻射等）下，規(guī)定的時間（1000小時、一個季度等）內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性。它反映了計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)支持計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行的能力，是計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計與運行的重要參數(shù)之一。2計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素2.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對網(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，也是計算機網(wǎng)絡(luò)可靠與否的關(guān)鍵

3、所在。在計算機網(wǎng)絡(luò)運行過程中的日常維護，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。在計算機網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運行的實踐中，研究人員經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：“布線系統(tǒng)所造成的計算機網(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)。為代價往往也是最大的。了提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性以及滿足計算機網(wǎng)絡(luò)日后發(fā)展的需要，必需考慮有一定的冗余和容錯能力。對于十分重要且不太顧慮建設(shè)成本的計算機網(wǎng)絡(luò)，在布線時最好是布置成雙線，以便計算機網(wǎng)絡(luò)的線路出現(xiàn)故障能及時進行切換。計算機網(wǎng)絡(luò)集線器將若干個用戶終端集中起來連入網(wǎng)絡(luò)，通過它可將所連設(shè)備的錯誤與計算機網(wǎng)絡(luò)其它部分隔開，構(gòu)成了保

4、證計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的第一道防線。集線器是一種單點失效設(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，可見計算機網(wǎng)絡(luò)的集線器在提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性方面起著重要作用。2.2網(wǎng)絡(luò)管理對網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響通常一個大型的計算機網(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，提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性，就應(yīng)采用先進的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，進行實時采集網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)并統(tǒng)計網(wǎng)絡(luò)信息，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)，及時查找故障和排除故障。2.3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)屬于計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，也是影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的

5、先天性因素。實踐表明：不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同規(guī)模層次的計算機網(wǎng)絡(luò)必須具有不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，否則提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性只是一句空話。分析計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響正是本文計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計策略所要研究的前提?；ミB網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是計算機網(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算機網(wǎng)絡(luò)的有效性與容錯性，隨著對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的深入研究和分析，計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者提出許多網(wǎng)絡(luò)和圖論的新概念，例如容錯直徑，寬直徑，限制連通度，限制邊連通度，限制容錯直徑等。這些參數(shù)能夠更準(zhǔn)確地度量計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性與容錯性，為

6、計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。3計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計策略計算機網(wǎng)絡(luò)的容錯性設(shè)計策略計算機網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計的一般指導(dǎo)原則為：并行主干，雙網(wǎng)絡(luò)中心。計算機網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計的具體設(shè)計方案的原則，可以參照以下幾點：3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計策略計算機網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余性設(shè)計是在單一計算機網(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)，以計算機網(wǎng)絡(luò)的冗余來實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)的容錯。在計算機網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間通過雙網(wǎng)絡(luò)相連，當(dāng)某個結(jié)點需要向其它結(jié)點傳送消息時，能夠通過雙網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過去。正常情況下，雙網(wǎng)絡(luò)可同時傳送數(shù)據(jù)，也可以采用主備用的方式來作為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的備份。當(dāng)由于某

7、些原因所造成一個網(wǎng)絡(luò)斷開后，另一個計算機網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替代出錯網(wǎng)絡(luò)的工作，這樣保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而在計算機網(wǎng)絡(luò)的物理硬件設(shè)施上保證了計算機網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性。3.3計算機網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計策略一個優(yōu)秀的計算機網(wǎng)絡(luò)，不僅要有先進的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還要有先進的網(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，才能把先進的網(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)備的先進性反而會降低整個計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)吞吐量的增長，分布式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和交換移至用戶級，由此形成了一個新的更適應(yīng)現(xiàn)代化的大型高速網(wǎng)絡(luò)的分層設(shè)計模型，這種分級

8、方法被稱為“網(wǎng)絡(luò)模塊的多層設(shè)計”。網(wǎng)絡(luò)多層設(shè)計是模塊化的，網(wǎng)絡(luò)容量可隨著日后網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的增加而不斷增大。由于多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有很大的確定性，因此在運行和擴展過程中進行故障查找和排除等日常維護工作也變得易于操作。3.4計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計策略為保證計算機網(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)物理硬件層四個層次的結(jié)構(gòu)體系逐步設(shè)計。應(yīng)用層代表網(wǎng)絡(luò)用戶的應(yīng)用需求，實現(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