計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)淺談

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也取得了極大的進(jìn)步，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)得到了極大的發(fā)展。在現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)體系中，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的作用越來越大，其重要性也隨之提高，可以說，當(dāng)前各行業(yè)的發(fā)展都必須有計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的支持，因此，對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性設(shè)計(jì)的研究就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)；可靠性；設(shè)計(jì)方案

中圖分類號：TP301.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2012) 09-0000-02

所謂計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性，其實(shí)質(zhì)就是指在進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)對用戶的正常通信的完成與保障能力。而在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性時(shí)，必須對相關(guān)的工程經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，從而形成一套科學(xué)、系統(tǒng)、條理清晰的設(shè)計(jì)原則，從而為計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)提供更為規(guī)范化的設(shè)計(jì)原則。

一、影響計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的因素

作為一個(gè)構(gòu)造極為復(fù)雜的開放式系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行中很容易受到來自各方面因素的影響。

（一）從網(wǎng)絡(luò)本身看

我們從網(wǎng)絡(luò)本身進(jìn)行觀察，可以將其影響因素氛圍內(nèi)因與外因兩種。其中外因是指計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)及其通信設(shè)備所依存的外部環(huán)境，這里我們進(jìn)一步進(jìn)行區(qū)分，可將外因分為可控因素與不可控因素兩種。其中，可控因素是指通信設(shè)備所處的工作環(huán)境與工作條件，如溫濕度等；而不可控因素則是指通信網(wǎng)或設(shè)備在運(yùn)行中所遇到的外部事件，這其中既包括自然災(zāi)害，同時(shí)也有各種人為因素。而影響計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的內(nèi)因則是對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)工程以及各通信設(shè)備的維護(hù)與管理等，這部分極大程度上受到相關(guān)技術(shù)的發(fā)展影響，而實(shí)際操作中，外因多是通過內(nèi)因起作用。

（二）從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效果看

我們從計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的運(yùn)行效果來看，則其可靠性多取決于通信設(shè)備以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的可靠性、管理人員對網(wǎng)絡(luò)組織與維護(hù)管理的有效性以及網(wǎng)絡(luò)用戶對相應(yīng)的業(yè)務(wù)性能的具體要求等因素。在這里需要區(qū)分的是，通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的可靠性雖然決定了通信網(wǎng)的固有可靠性，但是網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、管理的效率以及用戶對相應(yīng)的業(yè)務(wù)的具體需求則直接影響了計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)在工作中的可靠性。

在實(shí)際操作中，為提高計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合用戶的實(shí)際需求，并隨著業(yè)務(wù)量的增長逐步擴(kuò)展，最終形成網(wǎng)狀連接。而針對網(wǎng)絡(luò)組織這一問題，在實(shí)際操作中可以通過負(fù)荷分擔(dān)等手段實(shí)現(xiàn)“容錯(cuò)”、“避錯(cuò)”的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)的有效性。

而作為計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)最主要的支撐系統(tǒng)，對網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與管理必須最大程度的減少網(wǎng)絡(luò)故障以及過負(fù)荷等情況對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的影響，從而保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性甚至進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率。在實(shí)際操作中，通過用戶對各項(xiàng)服務(wù)業(yè)務(wù)的性能的具體要求，則能準(zhǔn)確的反映出當(dāng)前計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性所提供的滿意程度。

（三）現(xiàn)代智能化技術(shù)對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的影響

從有利的角度看，現(xiàn)代智能化技術(shù)的應(yīng)用極大的提高了現(xiàn)有設(shè)備與系統(tǒng)的可靠性，并進(jìn)一步的加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)組織的有效性及管理人員的維護(hù)管理能力。這其中的優(yōu)勢有：

1.由于現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，使交換系統(tǒng)的容量得到了大幅度的提升，有效的減少了局站數(shù)，進(jìn)而簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.智能化技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用使路由調(diào)度以及對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的監(jiān)控的實(shí)時(shí)性得到了極大的提高，更有助于管理人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障并進(jìn)行排除。有效的縮小了故障范圍，降低了由于設(shè)備故障等問題對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的影響。

因此可以說，現(xiàn)代智能化技術(shù)的加入必然會(huì)極大程度的提高計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性。

從不利的角度看，由于現(xiàn)代智能化技術(shù)的設(shè)備與其相應(yīng)的系統(tǒng)復(fù)雜度極高，那么隨著計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，一旦出現(xiàn)故障，其影響擴(kuò)散速度以及覆蓋范圍都會(huì)更大。由于相應(yīng)的設(shè)備種類不斷的增加，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理的困難也在不斷的加大。

二、層次化的通信網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)方案

所謂層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，就是指通過對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行層次劃分或模塊歸類，將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為數(shù)個(gè)相對更為簡單的層次，并規(guī)定每一層次的功能。這樣可以根據(jù)各個(gè)層次或模塊的不同的功能需求采用最理想的設(shè)備，從而將整個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)構(gòu)造這一復(fù)雜的大問題分解成許多相對更為簡單的小問題，從而更便于解決。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，采用這種設(shè)計(jì)模式有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）降低成本

通過層次化設(shè)計(jì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，各層次均有其專門負(fù)責(zé)的范圍，而不用在同一平面上對所有事情進(jìn)行處理。從而使網(wǎng)絡(luò)中的每一層都能充分的利用帶寬，減少了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，進(jìn)而降低了成本。

（二）便于管理

通過對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)進(jìn)行層次劃分，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰的區(qū)分開來，從而方便管理人員針對不同層次的實(shí)際情況有針對性的進(jìn)行管理，進(jìn)而方便管理人員對全區(qū)的掌握。

（三）便于業(yè)務(wù)擴(kuò)展

由于層次化、模塊化的設(shè)計(jì)模式，在網(wǎng)絡(luò)增長時(shí)能夠很好的將其復(fù)雜性限制在其層次范圍內(nèi)，而不會(huì)蔓延到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，從而避免了扁平化、網(wǎng)狀設(shè)計(jì)中“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的后果。

（四）便于查錯(cuò)

通過層次化設(shè)計(jì)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞纸鉃楦子诶斫獾母鱾€(gè)子網(wǎng)，從而方便管理人員針對故障縮小檢查范圍，簡化查錯(cuò)過程。

三、層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中的層次分類

一般情況下，可以將計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)分為接入層、分布層與核心層三個(gè)層次。其中接入層負(fù)責(zé)用戶及工作組對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限問題；分布層則充分實(shí)現(xiàn)組織策略，并為各工作組間以及工作組與核心層間提供鏈接；核心層則為分布層與核心資源提供高速傳輸服務(wù)。此外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)號綠道其他方面對各層次的影響：

（一）接入層

接入層主要負(fù)責(zé)用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，用戶通過集線器和交換機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。其中，集線器在OSI模型的第一層進(jìn)行工作，因此所有與集線器連接的設(shè)備共享同一帶寬。而LAN交換機(jī)則在OSI模型的第二層工作，其中，每一個(gè)端口都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域，也就是說，通過交換機(jī)連接的多個(gè)設(shè)備可以同時(shí)發(fā)起對話，而不會(huì)相互影響。與集線器相比，LAN交換機(jī)在性能上更具優(yōu)勢，這是由于在轉(zhuǎn)發(fā)單播流量時(shí)，LAN交換機(jī)僅會(huì)將流量從已經(jīng)得到認(rèn)可的端口發(fā)送出去，而集線器卻無法進(jìn)行這一識別，僅能進(jìn)行無差別發(fā)送。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況的不同，等實(shí)際情況，交換機(jī)的選擇也應(yīng)有所區(qū)別，其中如：大概的端口數(shù)量、端口種類及速率要求、對VPN等相關(guān)QOS業(yè)務(wù)的支持能力等，這些問題都需要仔細(xì)的考量。

（二）分布層

作為接入層與核心層的連接部分，分布層主要具備以下功能與特性：

1.提供到接入設(shè)備與核心設(shè)備的冗余連接

2.通過對訪問請求的過濾，以及優(yōu)先級劃分、業(yè)務(wù)排隊(duì)等手段實(shí)現(xiàn)策略

3.進(jìn)行高效的連接匯總，將多個(gè)低速連接匯集到更為高速的核心連接上

4.智能的選擇接入層與核心層間的路由，當(dāng)接入層與核心層使用不同的路由協(xié)議時(shí)，分布層負(fù)責(zé)在不同的路由協(xié)議間重新發(fā)布路由信息，并在必要時(shí)過濾路由信息。

5.路由匯總，當(dāng)IP地質(zhì)規(guī)劃方案合理時(shí)，分布層可以對路由進(jìn)行匯總，從而用匯總路由代替整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中一些作用較小的細(xì)節(jié)路由，使路由表中僅有匯總路由，進(jìn)而有效的縮小路由表，大幅度的降低了路由器的內(nèi)存需求。從而降低路由信息的更新，進(jìn)而減少其對網(wǎng)絡(luò)寬帶的占用率。

（三）核心層

作為整個(gè)分層設(shè)計(jì)的核心，核心層為整個(gè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)提供了高速的網(wǎng)絡(luò)主干。為了保證核心層的處理速度，在核心層一般不會(huì)執(zhí)行過濾功能。除此之外，核心層具備以下功能：

1.通過核心層提供高速低延遲的數(shù)據(jù)鏈路與相應(yīng)設(shè)備，可以在骨干網(wǎng)上更為快速的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸工作。

2.為提高計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性與實(shí)用性，核心層可以通過提供榮譽(yù)設(shè)備與鏈路消除網(wǎng)絡(luò)中的單點(diǎn)故障。

3.通過快速瘦臉路由協(xié)議，核心層可以對網(wǎng)絡(luò)變化做出迅速的反映。此外，在發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，路由協(xié)議可以通過在冗余鏈路上配置負(fù)載均衡模式來調(diào)用備份網(wǎng)絡(luò)資源。

核心層的設(shè)備通常由三層交換機(jī)或路由器組成。由于核心層設(shè)備通常采用背板結(jié)構(gòu)，因此在選型時(shí)必須對其結(jié)構(gòu)、帶寬等因素進(jìn)行考量。在處理時(shí)，應(yīng)注意核心設(shè)備應(yīng)具備較高的性能、速率以及可靠性；具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)控制能力；為便于日后的升級、擴(kuò)展，必須能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行定位；同時(shí)要擁有良好的可管理性。

四、結(jié)論

綜上所述，研究計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性，不僅要對其設(shè)計(jì)方法與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究，同時(shí)也要在實(shí)際運(yùn)行中對各方面因素進(jìn)行考察與研究。由于實(shí)際運(yùn)行中，各影響因素之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，因襲就需要工作人員具備較強(qiáng)的專業(yè)知識?，F(xiàn)在，隨著人們對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性研究的不斷深化，從硬件設(shè)施向軟件擴(kuò)展，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性已不僅僅是設(shè)計(jì)人員的責(zé)任，而是需要管理人員一同參與進(jìn)來，對未來的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的研究，也必須對包括軟件、人員以及環(huán)境等多方面因素。

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