[计算机网络可靠性研究]计算机网络可靠性论文

计算机网络可靠性研究计算机网络可靠性论文 摘要 随着计算机网络的迅速发展,计算机网络的可靠性问题越来越受到网络设计者、建设者和使用者的普遍关注。计算机网络的可靠性也成为衡量计算机网络综合性能的一项极其关键的技术指标。本文首先阐述了计算机网络可靠性的影响因素,接着提出了提高计算机网络可靠性的优化设计。 关键词 计算机网络 可靠性 优化设计 一、计算机网络可靠性概述 计算机网络可靠性有关概念作为一门系统工程科学,经过半个多世纪的发展,已经形成了较为完整、健全的体系。国内外的有关学者将计算机网络可靠性的测度归纳为四大类:计算机网络的连通性、计算机网络的生存性、计算机网络的抗破坏性、计算机网络部件在多模式下工作的有效性。计算机网络如果正常工作,网络中的基础结点及部件必须为各个用户终端提供可靠的链路。因此,计算机网络的连通性在可靠性相关领域研究中最为广泛。计算机网络的连通性一般用计算机网络可靠度来衡量。 二、计算机网络可靠性的影响因素 1.网络设备对网络可靠性的影响 (1)用户设备对计算机网络可靠性的影响。用户终端是直接面向用户的设备,其可靠性至关重要,也是计算机网络可靠与否的关键所在。在计算机网络运行过程中的日常维护,主要就是确保用户终端的可靠。用户终端的交互能力越高,其网络可靠性也越高。 (2)传输交换设备对计算机网络可靠性的影响。在计算机网络建设、运行的实践中,研究人员经常发现:“布线系统所造成的计算机网络故障问题一般是最难查找的,为此而付出的代价往往也是最大的。”因此,应采用标准的通信线路和布线系统。为了提高计算机网络可靠性以及满足计算机网络日后发展的需要,必需考虑有一定的冗余和容错能力。对于十分重要且不太顾虑建设成本的计算机网络,在布线时最好是布置成双线,以便计算机网络的线路出现故障能及时进行切换。 2.网络管理对网络可靠性的影响 通常一个大型的计算机网络是由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。 3.网络拓扑结构对网络可靠性的影响 下面分别说明几种常用的计算机网络拓扑结构对计算机网络可靠性的影响。 (1)总线结构的网络拓扑。这种网络拓扑结构本身就是一条链路的连通图,连通图中的任意两定点之间的链路是唯一的,常常应用于点对点网络或局域网,总线结构局域网中的所有结点都通过网卡直接连到一条作为公用的传输介质的总线上,结构简单,容易实现,易于扩展。但由于计算机网络中所有结点只能通过总线传输介质发送或接受信息,因而,可能出现在同一时刻有两个或两个以上的结点利用总线发送信息的情况,造成传输冲突,导致传输失败。与此同时,连通图中任何一条边或一个结点发生故障都会导致网络瘫痪。尽管这种计算机网络的成本较低,但从可靠性的角度来考虑,其容错度小,可靠性较差。对于比较重要的计算机网络来说,不宜采用此种计算机网络拓扑结构。 (2)星型结构的网络拓扑。以计算机交换分机为中心的局域网系统大多数都采用星型结构的网络拓扑。星型网络结构简单,最易于实现中心结点控制全网通信,任何两个结点之间的通信都经过中心结点,这样便于计算机网络的管理,而且任何非中心结点发生故障不影响其它结点的通信。但是一旦星型结构的网络拓扑中心结点发生故障,也将会造成整个计算机网络的瘫痪。对于比较重要的计算机网络来说,也不宜采用这种计算机网络拓扑结构。 三、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。 (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)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。 (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,