關(guān)于提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法研究

黃 碩，樓樹美

(信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 信陽 464000)

關(guān)于提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法研究

黃 碩，樓樹美

(信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 信陽 464000)

隨著社會的快速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，用戶對計算機網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性的關(guān)注度不斷提升.從而使網(wǎng)絡(luò)可靠性在社會需求發(fā)展中顯得更為重要.因此，從計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性原則、影響因素、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面進行分析，總結(jié)得出影響網(wǎng)絡(luò)可靠性的問題隱患，并通過網(wǎng)絡(luò)容錯性、冗余性設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源維護，找出科學(xué)合理的解決措施，為計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性建設(shè)設(shè)計合理方案，試圖為之提供行之有效的可行性建議.

計算機；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)；可靠性；途徑研究

1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的基本原則

計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性主要是指在規(guī)定的時間范圍和條件下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠確保正常運行的工作能力.從計算機網(wǎng)絡(luò)的定義中我們可以看出，它是將不同區(qū)域的計算機設(shè)備借助現(xiàn)代通信線路組成的一個規(guī)模巨大、功能復(fù)雜的系統(tǒng)集合.其目的是更加方便快捷地實現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)、硬件、軟件等資源的共享.因此，計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性就成為確保這一目標(biāo)實現(xiàn)的關(guān)鍵因素[1]28-29.

1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計原則

提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法主要有容錯技術(shù)和冗余技術(shù)，具體表現(xiàn)為在計算機網(wǎng)絡(luò)中各臺計算機及其他設(shè)備都可以成為彼此的備用機，一旦計算機網(wǎng)絡(luò)中的某一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，這臺設(shè)備原本的任務(wù)便可以直接轉(zhuǎn)交給其他設(shè)備代替處理，最大限度的避免了計算機在沒有后備機的情況下，出現(xiàn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓的現(xiàn)象[2]127.與此同時，提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性需要綜合考慮各種新技術(shù)，一方面需要考慮主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，采取與之相配的技術(shù)和設(shè)備，從而確保設(shè)計的計算機網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)現(xiàn)階段和將來技術(shù)發(fā)展的需要；另一方面還需要考慮計算機網(wǎng)絡(luò)的繼承性，計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展日新月異，對于快速更新的新技術(shù)，在使用過程中必須謹(jǐn)慎、合理.此外，提高計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性原則還包含設(shè)備的使用壽命，在設(shè)計過程中不僅需要嚴(yán)格遵守計算機網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)規(guī)范，在確?？煽啃缘那疤嵯?，最大限度地提升設(shè)備的使用周期，還應(yīng)該充分考慮計算機網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)備保護的組建費用，降低后期維護的成本，力求達(dá)到最佳的性價比.可供參考的標(biāo)準(zhǔn)包括ISO/IEC11801國際標(biāo)準(zhǔn)；EN50173歐洲標(biāo)準(zhǔn)；ANSI/EIA北美標(biāo)準(zhǔn)；GB50173-1993，GB/T50311-2000中國標(biāo)準(zhǔn)等.

1.2 影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素

計算機網(wǎng)絡(luò)正常、穩(wěn)定地工作，不遭受外界因素干擾或者自身具有能夠抵御一些惡意攻擊和破壞的能力，一直以來都是用戶體驗的核心.這也就使得可靠性成為計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和發(fā)展的執(zhí)行準(zhǔn)則，要解決計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的相關(guān)問題，我們必須深入了解影響其可靠性的關(guān)鍵因素.就目前來看，影響計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的主要因素為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式、設(shè)備性能以及網(wǎng)絡(luò)管理制度.現(xiàn)階段計算機網(wǎng)絡(luò)的主要結(jié)構(gòu)包括總線型拓?fù)?、星形拓?fù)?、環(huán)型拓?fù)涞刃问?其中，總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將工作站和文件服務(wù)器相連在一條公共總線電纜上，且總線的兩端必須設(shè)有終結(jié)器，由于計算機都使用一條公共傳輸介質(zhì).容易引起線路傳輸負(fù)載，嚴(yán)重時會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸堵塞或癱瘓[3]990-994.星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則是以終端設(shè)備設(shè)定為中央連接點，它與各工作站相連并形成星型，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會在中央連接點處形成全網(wǎng)故障.環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將所有站點相互串行構(gòu)建成環(huán)形回路，彼此相連.因此，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只要其中任一個節(jié)點發(fā)生故障，將會影響整個網(wǎng)絡(luò). 計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，如圖1所示.

圖1 計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對可靠性的影響最為直接，這些設(shè)備直接面向用戶，如果在使用過程中存在故障，將直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓.因此，需要確保計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等其他硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信鏈路免受人為破壞、自然損傷以及搭線攻擊.計算機網(wǎng)絡(luò)管理主要包括互聯(lián)網(wǎng)的訪問控制、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)、信息資源的加密以及病毒防御技術(shù).在實際使用過程中，科學(xué)、合理的計算機網(wǎng)絡(luò)管理制度能夠有效地降低信息丟失、實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)信息的正確傳輸、故障的及時排查.

2 計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的設(shè)計

現(xiàn)階段的計算機網(wǎng)絡(luò)主要是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型所搭建的，而在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)計階段，可靠性研究主要可以從網(wǎng)絡(luò)容錯和冗余性的設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)體系方面著手分析.

2.1 網(wǎng)絡(luò)容錯性和冗余性設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)容錯簡而言之，就是在計算機網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或者錯誤時，確保整個網(wǎng)絡(luò)正常運行的第2方案.因為互聯(lián)網(wǎng)在實際使用過程中容易遭受偶然或者一系列的惡意攻擊，從而破壞信息傳輸?shù)耐暾院蜏?zhǔn)確性，例如造成文件、數(shù)據(jù)丟失或者損壞，而網(wǎng)絡(luò)容錯在此時就可以自動將這些丟失或者損壞的文件以及數(shù)據(jù)恢復(fù)到原始狀態(tài)，確保計算機網(wǎng)絡(luò)正常運行.在具體設(shè)計過程中，需要注意的是選擇可靠性高、容錯性強的計算機網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，降低設(shè)備故障發(fā)生的概率[4]240-242.

而冗余設(shè)計主要是將兩個計算機網(wǎng)絡(luò)中心分別和服務(wù)器端和用戶終端連接在一起.由于計算機網(wǎng)絡(luò)是開放式的系統(tǒng)，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都是相互連接的，通過網(wǎng)絡(luò)鏈路實現(xiàn)信息的發(fā)送和傳輸.因此，一旦一個節(jié)點出現(xiàn)故障，都會牽連整個計算機網(wǎng)絡(luò)的正常運行.因此，必須通過冗余設(shè)計，確保有足夠的備用結(jié)構(gòu)保證計算機網(wǎng)絡(luò)的正常運行，以此來提升計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性.

2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計

局域網(wǎng)FTP(File Transfer Protocol)主要是指基于TPC/IP網(wǎng)絡(luò)上的計算機相互間傳輸文件的協(xié)議，屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組中的應(yīng)用層.現(xiàn)階段的計算機網(wǎng)絡(luò)主要是基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型所搭建的，網(wǎng)絡(luò)層次的整體布局主要分為接入層、分布層以及核心層三大部分.多層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠很好地隔離計算機網(wǎng)絡(luò)中的故障，確保網(wǎng)絡(luò)運行的可靠性.其中接入層是計算機網(wǎng)絡(luò)的起點，主要負(fù)責(zé)對用戶流量的控制.接入層的優(yōu)勢在于其設(shè)計成本低，通用性強，不僅可以為用戶端提供接入口，而且還可以提供帶寬.

分布層主要是用來計算接入層和核心層之間界點的，在組建計算機網(wǎng)絡(luò)的過程中，分布層不僅需要對核心層進行重新定義和區(qū)分，同時還可以提供邊界定義并且對其中潛在的數(shù)據(jù)信息進行深入和處理.此外，在局域網(wǎng)中分布層所包含的功能更加多樣化，它不僅需要實現(xiàn)部門級以及工作組在計算機網(wǎng)絡(luò)中的接入，同時也能幫助確定廣播域網(wǎng)、多點廣播域網(wǎng)在計算機網(wǎng)絡(luò)中心的聯(lián)網(wǎng)狀態(tài).

核心層可以說是計算機網(wǎng)絡(luò)的核心部分，核心層的作用不僅在于能夠快速地進行數(shù)據(jù)交換，更重要的是可以對網(wǎng)絡(luò)進行邏輯劃分.核心層能在計算機網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用時，必須強調(diào)的一點是，該部分無法對被牽扯的數(shù)據(jù)包進行分析處理.因此在對計算機網(wǎng)絡(luò)進行邏輯劃分時，不能通過訪問的形式對數(shù)據(jù)包進行控制.在整個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中，核心層為相應(yīng)交換區(qū)提供鏈接，為不同區(qū)域提供與之相對應(yīng)的訪問，而且還可以在一定程度上為相應(yīng)區(qū)域非常迅速地提供數(shù)據(jù)幀和數(shù)據(jù)包.

其中，服務(wù)層主要為計算機網(wǎng)絡(luò)提供如：Database、E-mall等方面的服務(wù).應(yīng)用層是在用戶需求基礎(chǔ)上建立的，可以進行遠(yuǎn)程作業(yè)、圖形處理以及信息通信等功能.物理層包含網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、計算機系統(tǒng)等硬件以及網(wǎng)絡(luò)通信鏈路.網(wǎng)絡(luò)操作層主要包含所有系統(tǒng)軟件.通過計算機網(wǎng)絡(luò)的分層設(shè)計，明確和分配每一層的作用，從而提高計算機網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)越性.

2.3 技術(shù)層面的可靠性設(shè)計

計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性主要是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在規(guī)定時間內(nèi)以及一定的條件下完成相應(yīng)功能的能力或者可能性，通常使用可靠度、失效率以及平均故障間隔定義計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性能.因此，在技術(shù)層面上對于計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計就顯得尤為重要.因為計算機網(wǎng)絡(luò)是一個開放性的系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)本身就存在不確定性、復(fù)雜性等因素，這些因素交織在一起給計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究造成了一定的難度，傳統(tǒng)的可靠性框圖、故障模式以及影響危害分析法都不能客觀、有效地進行可靠性評估.通過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段對于計算機網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究主要集中在網(wǎng)絡(luò)安全以及使用的可靠性，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全層面主要包括互聯(lián)網(wǎng)的訪問控制、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)、信息資源的加密以及病毒防御技術(shù).其中互聯(lián)網(wǎng)的訪問控制是現(xiàn)階段計算機網(wǎng)絡(luò)安全管理的主要措施，其主要目的是避免互聯(lián)網(wǎng)傳遞的信息資源遭到非法入侵和使用.訪問控制的技術(shù)主要有入網(wǎng)訪問控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)權(quán)限控制技術(shù)、目錄級控制技術(shù)以及屬性控制技術(shù)，通過這些技術(shù)的相互協(xié)調(diào)和配合以確保互聯(lián)網(wǎng)訪問的安全性、可靠性、正確性以及合法性[5]2425-2428.

此外，我們還需要定期對計算機網(wǎng)絡(luò)的所有運行設(shè)備進行檢查和維護，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障排查等手段，使計算機網(wǎng)絡(luò)達(dá)到可靠性指標(biāo)的要求，最大限度的避免由于設(shè)備故障等原因造成計算機網(wǎng)絡(luò)的大面積癱瘓.信息加密技術(shù)也是提升計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性及安全性的一個重要方式，該技術(shù)主要是以電子形式存在與數(shù)據(jù)信息當(dāng)眾，或者是作為附件以及邏輯上與之有聯(lián)系的信息而存在的.數(shù)字簽名的主要目的在于驗證數(shù)據(jù)簽署人的身份，并且表明簽署人對數(shù)據(jù)信息中所包含信息的認(rèn)可性.密鑰管理主要是指對密鑰進行科學(xué)有效的管理，例如加密、解密、破解等等，主要表現(xiàn)于管理體制、管理協(xié)議和密鑰的產(chǎn)生、分配、更換和注入等.

3 結(jié)語

綜上所述，伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)使人們的生活變得日新月異，也正因如此，計算機成為我們現(xiàn)實生活中不可或缺的一個重要部分.對于網(wǎng)絡(luò)可靠性以及安全性的研究，也就成為現(xiàn)階段人們關(guān)注的焦點問題.提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計是確保計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠安全、高效、穩(wěn)定運行的行之有效的方法和手段.

[1] 葉明鳳，姜成志，顧澤元.計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用，2001(07).

[2] 劉青超.優(yōu)化計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法探討[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013(23).

[3] 張曉杰.提高計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法研究[J].計算機工程與設(shè)計，2010(05).

[4] 趙 娟.子網(wǎng)絡(luò)的連接模式對關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可靠性影響研究[J].計算機應(yīng)用與軟件，2012(02).

[5] 鄧宏鐘.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對系統(tǒng)抗毀性影響研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008(12).

[責(zé)任編輯 冰 竹]

Research Methods on Improving the Reliability of the Computer Network

HUANG Shuo，LOU Shumei

(XinyangVocational&TechnicalCollege,Xinyang464000,China)

With the rapid development of society, computer network technology has been widely used, and the user’s attention on computer network security and reliability has been in continuous improvement. Therefore, the network reliability in the development of social needs is very important. This paper analyzes the reliability of the principles of computer networks, influencing factors, topology and network equipment, then summarizes the impact of network reliability problems and hazards, and through network fault tolerance, redundant design, structural design, topology optimization resources and network equipment maintenance, the paper gives a reasonable scientific solutions for computer network reliability construction, trying to provide them with effective feasible suggestions.

computer; network construction; reliability; approaches

2015-01-08

河南省高新領(lǐng)域科技攻關(guān)項目(項目編號：112102210233)

黃 碩(1979- )，男，河南信陽人，信陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，主要從事計算機網(wǎng)絡(luò)研究。

1671-8127(2015)02-0019-03

TP393.08

A