計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性優(yōu)化

中國醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院 曹吉龍

上世紀(jì)七十年代，出現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的有關(guān)概念，隨著信息通信技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能日益增強(qiáng)，相應(yīng)地，有關(guān)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性方面的研究工作也不斷被推動向縱深方向發(fā)展。隨著我國社會信息化進(jìn)程不斷向前推進(jìn)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量呈爆發(fā)式增長態(tài)勢，同時計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布區(qū)域和網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)模也在快速擴(kuò)張?？煽啃韵鄬τ谟嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)來說，是一個異常關(guān)鍵的問題，要用宏觀的視角對其開展全面性的系統(tǒng)研究和分析工作，為實(shí)際工作的開展提供技術(shù)保障。

一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的定義

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指將處于不同空間區(qū)域的多個具有獨(dú)立系統(tǒng)功能計算機(jī)及其外圍設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、管理軟件及通信協(xié)議的支持管理下，通過傳輸線路實(shí)現(xiàn)相互間的鏈接，達(dá)到信息分享和傳遞的計算機(jī)系統(tǒng)。最簡單的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是只有兩臺計算機(jī)和連接它們的一條鏈路，即兩個節(jié)點(diǎn)和一條鏈路。因?yàn)闆]有第三臺計算機(jī)，因此不存在交換的問題。最龐大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是因特網(wǎng)。它由非常多的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過許多路由器互聯(lián)而成。因此因特網(wǎng)也稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。

國內(nèi)對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的定義達(dá)成了基本一致，它是指計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在特定的工作環(huán)境條件下和既定的時期內(nèi)，完成所需要的工作任務(wù)和目標(biāo)的能力。

二、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計原則

在實(shí)際設(shè)計和建設(shè)工程工作中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作人員摸索和總結(jié)出了許多具體和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計原則，它們對優(yōu)化和提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的起到了良好的規(guī)范和引導(dǎo)作用。綜合來說，在設(shè)計計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時必須遵循如下幾個方面的原則：

1、嚴(yán)格根據(jù)國際網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使用開放式的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，有良好的與異構(gòu)系統(tǒng)相兼容性和能有效地與異種設(shè)備工具實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，具有很大的擴(kuò)展空間與優(yōu)秀的升級能力。

2、先進(jìn)性與穩(wěn)定性、實(shí)用性與普遍性相結(jié)合，采用穩(wěn)定、成熟和先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)注重選擇實(shí)用性強(qiáng)和應(yīng)用廣泛的類型。

3、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要有具有非常優(yōu)秀的互通互聯(lián)能力，能夠有效支持和兼容多種通信協(xié)議。

4、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性、穩(wěn)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(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全、穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，也是保證整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高效穩(wěn)定工作的要求。因此，在建設(shè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，必須挑選具備較好的冗余糾錯能力的服務(wù)器及相關(guān)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

5、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具備良好的可管理性、可維護(hù)性，在建設(shè)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時，要選擇出色高效的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理軟件和能夠有效支持SNMP及CMIP的計算機(jī)軟、硬件設(shè)備。

6、應(yīng)挑選和使用良好的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路介質(zhì)，保證主干網(wǎng)具備相當(dāng)充足的帶寬寬度，使整個網(wǎng)絡(luò)具備快速良好的反應(yīng)能力。

7、充分利用現(xiàn)有的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施資源，提高原有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源使用效率，科學(xué)合理地配置當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)線路、相對成熟的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)管理軟件。

8、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性應(yīng)具備盡可能高的性價比。

三、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)體系的具體指標(biāo)

一個平穩(wěn)運(yùn)行、高效穩(wěn)定、高性價比的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其可靠性指標(biāo)體系中應(yīng)至少包含如下14個具體指標(biāo)。

網(wǎng)絡(luò)用戶對網(wǎng)絡(luò)整體服務(wù)質(zhì)量的投訴率；用戶使用計算網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的滿意程度；由用戶操作不當(dāng)導(dǎo)致計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的故障率；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中軟件運(yùn)行時發(fā)生的故障率；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸、交換設(shè)備正常工作的可靠性；用戶終端設(shè)備的可靠性；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路的可靠度；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)生的故障率；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的貫通性；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平均每一千小時出現(xiàn)的故障率；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的平均修理時間(單位為分鐘)；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生的前后時間平均間隔(單位為小時)；網(wǎng)絡(luò)用戶對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理工作的滿意度；用戶對計算機(jī)網(wǎng)安全認(rèn)證制度的滿意度。

從上述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)體系中的具體指標(biāo)中可以發(fā)現(xiàn)，有的指標(biāo)為數(shù)量化的變量，而有的指標(biāo)為描述型的變量，指標(biāo)性質(zhì)以及量綱并不一致。因此，在對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)體系的進(jìn)行綜合評估之前，需要將每個具體指標(biāo)在性質(zhì)上和量綱上進(jìn)行的規(guī)范化。

四、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化對策

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化模型

從理論上看，優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的一般通過兩條主要途徑：提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)硬件設(shè)施的可靠性與增加相應(yīng)的冗余部件。在實(shí)現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所有預(yù)定功能的前提下，采用增大備用鏈路條數(shù)的方法一方面可以有效提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的局域片斷的可靠性；另一方面還可以提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建造成本。由于每條計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)鏈路自身都具有可靠性和產(chǎn)生成本，因此計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路數(shù)量越少，相應(yīng)地就會提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。由于本文使用的優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的模型具有非線性狀態(tài)的性質(zhì)，因此使用智能算法來計算結(jié)果是可行有效的。

2、優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計方法

優(yōu)化設(shè)計方法要在全面權(quán)衡和考慮各種具體條件的基礎(chǔ)之上，得出符合預(yù)期目標(biāo)的最佳方案。實(shí)際優(yōu)化設(shè)計方法是以研究和分析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性為目的，是一個極其復(fù)雜棘手的問題。它涉及到所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的可靠性、各種軟、硬件的可靠性、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的可靠性、每個分層的合理性以及整體系統(tǒng)的可靠性等方方面面的問題。優(yōu)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)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(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計方案，并對比每一種方案的成本費(fèi)用，一般是在多個設(shè)計方案中挑選擇最佳最節(jié)省成本的設(shè)計方案，對網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行逐步改善和優(yōu)化。正常情況下，在經(jīng)濟(jì)條件允許的前提下，可以適當(dāng)增設(shè)一定的冗余，這樣既可以改善和提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，同時也能為今后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容和升級提供硬件支持，這也是在進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)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(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有多層次特點(diǎn)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總體的可靠性要求最終建立在對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)分成邏輯層、系統(tǒng)層、服務(wù)層和物理層等多個層次，針對每個層次分別設(shè)置了相應(yīng)的可靠性測度指標(biāo)，并對提高可靠性的相關(guān)方法和保障技術(shù)作出了具體的規(guī)定。盡管如此，如何對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層以及設(shè)計各個層次的可靠性測度指標(biāo)，以達(dá)到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的最佳效果，依然是值得繼續(xù)深入開展研究的課題。

五、結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速發(fā)展，一方面大大增加了影響計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素，另一方面對有效提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的改進(jìn)方案提出了更高要求。因此，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素研究以及優(yōu)化方案還有待于進(jìn)一步的完善和研究，以便對現(xiàn)有的工作提供更為可靠和科學(xué)的安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持。

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