計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性與多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)果的設(shè)計研究

黃晨

摘 ?要：隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性問題越來越受到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者、建設(shè)者和使用者的普遍關(guān)注。本文首先介紹了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的發(fā)展背景、現(xiàn)實情況以及網(wǎng)絡(luò)癱瘓的危害。然后，從容錯性、雙冗余、網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計三個方面對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的進(jìn)行影響因素分析，表明容錯性設(shè)計的重要性。最后，從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：接入層、分布層、核心層含三個層次進(jìn)行詳細(xì)的功能描述，研究發(fā)現(xiàn)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究課題具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值、社會價值和社會效益。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò);可靠性;容錯性;多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1 背景

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、計算機(jī)的廣泛普及，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在通信、銀行、交通、物流、能源、學(xué)校、工廠和軍事等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)實生活中處處可見計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用[1]。隨著用戶對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的使用，人們對網(wǎng)絡(luò)的可靠性要求也越來越高在實際生活中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障大量存在。一旦計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，將會對人們的生活、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、衛(wèi)生、及社會安全造成重大甚至是災(zāi)難性的影響據(jù)統(tǒng)計[2]。對金融領(lǐng)域來說，若計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)雍瘓一個小時，將會造成約萬美元的損失，若計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)癱瘓一天，則可能會導(dǎo)致一個投資商業(yè)銀行頻臨破產(chǎn)倒閉。

2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性

2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯性設(shè)計

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計的一般指導(dǎo)原則為并行主干，雙網(wǎng)絡(luò)中心。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯性設(shè)計的具體設(shè)計方案的原則，可以參照以下幾點：

（1）采用并行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及冗余計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心的方法，將每個用戶終端和服務(wù)器同時連到兩個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心上。

（2）數(shù)據(jù)鏈路、路由器在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的互聯(lián)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的邊界網(wǎng)絡(luò)至網(wǎng)絡(luò)中心采用多數(shù)據(jù)鏈路，多路由的連接方式，這樣可以保證任一數(shù)據(jù)鏈路的故障并不影響局部網(wǎng)絡(luò)用戶的正常使用。

（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)采用新技術(shù)，如采用雙機(jī)熱備份、雙機(jī)鏡像和容錯存儲等技術(shù)來增強(qiáng)服務(wù)器的容錯性、可靠性等。網(wǎng)絡(luò)管理軟件容錯設(shè)計時，應(yīng)采用多處理器和特別設(shè)計的具有容錯功能的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，提供以檢查點為基本的故障恢復(fù)機(jī)能。

2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙冗余設(shè)計

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)冗余性設(shè)計是在單一計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上再增加一種備用網(wǎng)絡(luò)，形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的冗余來實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點之間通過雙網(wǎng)絡(luò)相連，當(dāng)某個結(jié)點需要向其它結(jié)點傳送消息時，能夠通過雙網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過去。正常情況下，雙網(wǎng)絡(luò)可同時傳送數(shù)據(jù)，也可以采用主備用的方式來作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的備份。當(dāng)由于某些原因所造成一個網(wǎng)絡(luò)斷開后，另一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替代出錯網(wǎng)絡(luò)的工作，這樣保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，從而在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理硬件設(shè)施上保證了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性。

3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠最有效地利用網(wǎng)絡(luò)第三層的業(yè)務(wù)功能，例如網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量的分段、負(fù)載分擔(dān)、故障恢復(fù)、減少因配置不當(dāng)或故障設(shè)備引起的一般網(wǎng)絡(luò)問題。另外，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行很好的隔離并可以支持所有常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層模式讓計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基于路由器和集線器的網(wǎng)絡(luò)尋址方案，對以往的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有很好的兼容性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包含三個層次結(jié)構(gòu)：接入層、分布層、核心層，如下圖所示。它體現(xiàn)了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多層次結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想。

接入層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的接入層是最終用戶被許可接入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起點。接入層能夠通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進(jìn)一步控制。在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，接入層主要側(cè)重于通過低成本，高端口密度的設(shè)備提供服務(wù)功能。分布層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布層是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區(qū)分計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在的費(fèi)力的數(shù)據(jù)包操作進(jìn)行預(yù)處理。核心層計算機(jī)核心層是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主干部分，主要功能是盡可能快速地交換數(shù)據(jù)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)不應(yīng)該被牽扯到費(fèi)力的數(shù)據(jù)包操作或者任何減慢數(shù)據(jù)交換的處理。在劃分計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯功能時，應(yīng)該避免在核心層中使用像訪問控制列表和數(shù)據(jù)包過濾這類的功能。

4 結(jié)論

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性也成為衡量計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合性能的一項及其關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)。影響計算機(jī)容錯能力的因素很多，其中包括用戶到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)鏈路如何冗余計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐設(shè)備如何容錯計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器如何容錯等等。其中，提高計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的最有效的方案是提高其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容錯性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯性設(shè)計就是尋找最常見的故障點，通過冗余來加強(qiáng)它們，以最大限度地縮短計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的持續(xù)時間。

參考文獻(xiàn)

[1] ?劉秀彬.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計研究[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2020（03）：148-149+171.

[2] ?魏波.基于改進(jìn)遺傳算法的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性優(yōu)化設(shè)計[J].新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報，2020，37（03）：32-35.