計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)策略研究

江柳

摘要：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶給人們生活極大的方便，為了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展要求，提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性研究和設(shè)計(jì)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。該文以網(wǎng)絡(luò)可靠性概念為切入點(diǎn)，分析了其優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要意義，并簡單介紹了基本原則，最后給出了具體的實(shí)施策略，為提升網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；網(wǎng)絡(luò)；可靠性；優(yōu)化設(shè)計(jì)；策略

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）16-0056-02

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性定義

一般而言，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性指的是網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的特定功能在一定條件下（如性能要求、時(shí)效性要求）達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的功能特性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性已經(jīng)成為信息系統(tǒng)最為基本的要求保障，是信息系統(tǒng)提供可靠服務(wù)必須遵守的設(shè)計(jì)與運(yùn)行原則。根據(jù)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，度量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性主要包括三個(gè)方面的要求：人為或者自然破壞條件下的網(wǎng)絡(luò)抗毀性要求、不可預(yù)知條件下信息系統(tǒng)生存能力和網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)提供服務(wù)的有效性要求。

具體而言，人為或者自然破壞條件下的網(wǎng)絡(luò)抗毀性要求指的是信息系統(tǒng)在人為或者自然破壞條件下，出現(xiàn)部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者線路失效后，信息系統(tǒng)有效供給能力以及提供持續(xù)性服務(wù)的能力，其主要側(cè)重點(diǎn)在于破壞條件下的網(wǎng)絡(luò)可靠性保障。簡言之，提高網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)抗毀能力能有效的應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓事件。而不可預(yù)知條件下信息系統(tǒng)的生存能力則是在隨機(jī)破壞條件下網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的可靠性保障。隨機(jī)性的破壞主要是指由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備癱瘓或者損壞以及網(wǎng)絡(luò)線路的老化等因素引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化，從而造成的信息系統(tǒng)存在持續(xù)性服務(wù)不足。而網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)提供服務(wù)的有效性更多的是側(cè)重于具體網(wǎng)路業(yè)務(wù)方面的要求。以常見的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)為例，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)延時(shí)、數(shù)據(jù)的通達(dá)性都是具體的表現(xiàn)。

通常計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與應(yīng)用人員將信息系統(tǒng)可靠性保障歸結(jié)為各種設(shè)備的硬件保障，而忽視了人員可靠性、軟件平臺(tái)的可靠性保障，因此，可靠性保障不僅僅關(guān)乎于硬件設(shè)備，對(duì)于人員管理以及軟件平臺(tái)管理方面都提出了一定的要求，在今后的系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)以及平臺(tái)保障方面應(yīng)予以綜合性考慮。

2 研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性意義

1）提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和抗破壞能力

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性研究就計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自身而言，有效保障了其網(wǎng)路服務(wù)的持續(xù)性要求以及抗破壞能力，這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的本質(zhì)要求。通過一定的手段以及優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，能夠有效提升和應(yīng)對(duì)由于人為破壞、自然災(zāi)害、設(shè)備損壞、軟硬件平臺(tái)的不穩(wěn)定性等因素帶來的信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交付處理能力以及各種基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)服務(wù)持續(xù)性保障。正如上文所述，無論是在生存性、抗毀性方面的要求，還是在有效性方面的要求，都是以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)作用作為出發(fā)點(diǎn)來討論的，由此可見，探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的意義首先要能夠有效提升信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及抗破壞能力。

2）應(yīng)對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的網(wǎng)絡(luò)信息安全重要手段

信息安全已成為當(dāng)前信息系統(tǒng)發(fā)展面臨的重要威脅，從橫行網(wǎng)絡(luò)世界的木馬病毒、到令世人瞠目結(jié)舌“棱鏡門”事件，再到現(xiàn)如今每年數(shù)以億計(jì)的信息數(shù)據(jù)損失，網(wǎng)絡(luò)信息安全無不影響著人們生活的方方面面。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性研究，可以在兩個(gè)方面應(yīng)對(duì)當(dāng)前日益突出的信息安全問題，首先，從物理支撐方面，通過一定的冗余設(shè)備等設(shè)計(jì)手段，能夠?yàn)楦鞣N網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供相對(duì)安全的電磁環(huán)境保護(hù)，有效地避免人為或者自然因素帶給信息系統(tǒng)的破壞性；另一方面，網(wǎng)絡(luò)可靠性研究還通過整合軟硬件平臺(tái)來提供信息系統(tǒng)的保障，尤其是針對(duì)軟件平臺(tái)的一些措施，對(duì)于增強(qiáng)數(shù)據(jù)完整性、保密性以及有效性保障有著非常積極的作用。

3）為新技術(shù)發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)設(shè)施支撐

除了上述兩個(gè)方面的作用，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性為新技術(shù)的發(fā)展提供了必要的基礎(chǔ)設(shè)施支撐。以當(dāng)前十分流行的云計(jì)算大數(shù)據(jù)處理技術(shù)為例，首先應(yīng)架設(shè)一定的主機(jī)集群，集群中的主機(jī)數(shù)據(jù)交換基于必要的物理網(wǎng)絡(luò)支持，再通過必要的軟件處理手段屏蔽各種物理設(shè)備的差異性以此來提供海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及計(jì)算服務(wù)，可見，網(wǎng)絡(luò)有效性保障、數(shù)據(jù)的可靠性交付都是云計(jì)算大數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)；除此之外，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都需要可靠的網(wǎng)絡(luò)支撐。因此，從新技術(shù)發(fā)展應(yīng)用方面而言，提供可靠的網(wǎng)絡(luò)保障為其奠定了堅(jiān)實(shí)的物理支撐。

3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化策略實(shí)施原則

1）突出“標(biāo)準(zhǔn)化”設(shè)計(jì)

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是遵循網(wǎng)絡(luò)體系模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各種異構(gòu)設(shè)施平臺(tái)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)以及優(yōu)化策略的基本原則。無論是實(shí)際運(yùn)行的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型，還是國際化標(biāo)準(zhǔn)組織的OSI網(wǎng)絡(luò)模型，其都遵循了標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念，通過網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)能夠使得網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)具有較好的適應(yīng)性以及可拓展性，新技術(shù)、新設(shè)備只要符合標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)接口即可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用，這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不斷成熟的必然要求，更是網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的前提保障。鑒于上述原因，網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)優(yōu)化實(shí)施首先應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)實(shí)施原則，以達(dá)到系統(tǒng)在通用性、拓展性等方面的要求。

2）提升網(wǎng)絡(luò)“互通”能力

互聯(lián)互通優(yōu)化設(shè)計(jì)也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的重要原則，一方面對(duì)于不同的系統(tǒng)平臺(tái)（軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)兩個(gè)方面），應(yīng)保障其數(shù)據(jù)的可達(dá)性和暢通性，另一方面對(duì)于不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議應(yīng)做到較好的支持。除此之外，還應(yīng)使得各種物理設(shè)備具有較強(qiáng)的一定容錯(cuò)能力。需要注意的是互通不代表任意設(shè)備都必須實(shí)現(xiàn)可達(dá)性，有時(shí)候?yàn)榱藬?shù)據(jù)安全或者是數(shù)據(jù)傳輸效率等方面的要求，通過一定的技術(shù)手段或者硬件設(shè)計(jì)人為的阻斷了不同網(wǎng)絡(luò)層次的可訪問性，常見的設(shè)計(jì)如不同部門之間利用交換機(jī)設(shè)備進(jìn)行VLAN的劃分。提升互聯(lián)互通能力原則是網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)滿足用戶需求，提升網(wǎng)絡(luò)交付能力，保障網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定性重要實(shí)施設(shè)計(jì)原則。

3）提升網(wǎng)絡(luò)資源可管理性以及對(duì)現(xiàn)有資源的有效利用性保障

網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的可靠性不僅僅是對(duì)各種物理設(shè)備的要求保障，同時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源可管理性也應(yīng)做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)。一方面，應(yīng)保障主干網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求，將常見的FTP服務(wù)或者訪問數(shù)據(jù)較大的WEB服務(wù)進(jìn)行單獨(dú)帶寬供應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)其高度的響應(yīng)服務(wù)能力；另一方面，網(wǎng)絡(luò)線路設(shè)計(jì)、各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)管理軟件應(yīng)在系統(tǒng)安全穩(wěn)定、可靠性、可服務(wù)性方面進(jìn)行綜合考量以達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。除此之外，為了盡可能地提升網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)實(shí)施的時(shí)候應(yīng)對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行合理整合，通過原有線路改造等手段提升整個(gè)優(yōu)化過程的性價(jià)比。

除此之外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)原則還應(yīng)在先進(jìn)性與通用性、鏈路的截止等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，限于篇幅的限制，本文就不一一的進(jìn)行論述了?？偟膬?yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)施策略原則，應(yīng)從可拓展性、安全性、通達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合考量，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)高度可靠性的要求。

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性實(shí)施方案

1）提升網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的冗余設(shè)計(jì)

冗余設(shè)計(jì)實(shí)施方案主要是通過增加設(shè)備以及線路的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，這是目前常見的一種設(shè)計(jì)實(shí)施手段。冗余設(shè)計(jì)過程中，涉及的設(shè)備比較多，無論是供電設(shè)備、核心層的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換設(shè)備、還是數(shù)據(jù)處理終端的主機(jī)設(shè)備等都可以進(jìn)行冗余處理，以常見的備用電源設(shè)備和服務(wù)器磁盤陣列為例，通過故障時(shí)供電系統(tǒng)的及時(shí)切換以及數(shù)據(jù)磁盤多層次備份能夠有效提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性，另外對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及線路的冗余設(shè)計(jì)，可以在一條線路或者節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題的時(shí)候，啟用其他通信線路，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。除此之外，通過冗余性實(shí)施，對(duì)于提升處理端的數(shù)據(jù)容錯(cuò)能力也有積極的意義，當(dāng)然隨著各種設(shè)備冗余度的提升，處理好可靠性保障與經(jīng)濟(jì)效益的平衡性也是非常值得注意的重要方面。

2）做好網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分層設(shè)計(jì)

分層處理是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性處理以及優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要方面，這主要是基于網(wǎng)絡(luò)模型，依次分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和應(yīng)用層。物理層對(duì)應(yīng)了各種物理接口、電氣化標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)要求，數(shù)據(jù)鏈路層則是將網(wǎng)絡(luò)傳輸層的IP數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的包裝過程，并對(duì)下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行01代碼的轉(zhuǎn)換過程，網(wǎng)絡(luò)傳輸層則重點(diǎn)是進(jìn)行IP數(shù)據(jù)的傳輸過程（UDP以及TCP傳輸），應(yīng)用層則是通過將不同的應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分裝的過程。不同的網(wǎng)絡(luò)層次對(duì)于數(shù)據(jù)可靠性要求都是不盡相同的，并且每個(gè)層次關(guān)注的重點(diǎn)差異性也是非常明顯的，因此，在具體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施的時(shí)候按照網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行分層次的設(shè)計(jì)檢測，使得每個(gè)層次都能達(dá)到預(yù)先的設(shè)計(jì)目的也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可靠性保障的重要手段。

3）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于信息平臺(tái)的可靠性也有重要的影響。通常而言，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，如常見的Windows Server操作系統(tǒng)，Linux/Unix操作系統(tǒng)平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常提供了網(wǎng)絡(luò)管理的一些功能，是整個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制的中心；網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，如常見的路由設(shè)備、交換機(jī)設(shè)備，這類設(shè)備拓展了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了不同區(qū)域的主機(jī)互聯(lián)互通性，并且提供了一定的安全管理例如訪問控制管理，內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換等等；網(wǎng)絡(luò)主機(jī)，這是最終用戶工作的平臺(tái)，用戶利用各種軟件完成各類辦公任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，如各種文件服務(wù)器、WEB服務(wù)器、郵件服務(wù)器等等，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的各類功能。優(yōu)化這四類設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將服務(wù)器設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)放置帶寬資源相對(duì)充足的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，并且合理的配置路由、防火墻設(shè)備可以提升網(wǎng)絡(luò)可靠性保障。

4）合理的運(yùn)用“試湊”方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

試湊是通過在諸多可行方案進(jìn)行多層次、多角度比較，選擇綜合優(yōu)勢(shì)較高的的一種優(yōu)化方案。試湊是一種常見的優(yōu)化實(shí)施手段，再加之當(dāng)前先進(jìn)的軟件模擬工具，能夠較快的進(jìn)行費(fèi)用、可用性、可靠性方面的比較，通過綜合權(quán)衡比較以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的解決方案。因此，信息平臺(tái)優(yōu)化注重試湊方法的合理運(yùn)用。

5 小結(jié)

綜上所述，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性是提供可靠用戶服務(wù)、應(yīng)對(duì)信息安全以及適應(yīng)技術(shù)發(fā)展要求的重要保障，本文通過介紹可靠性相關(guān)概念，分析了其重要意義，并總結(jié)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及實(shí)施保障的具體措施。通過加強(qiáng)分層設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)以及試湊方法的有效利用實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)的高可靠性要求。

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