基于可擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究

林志姿

（廣州現(xiàn)代信息工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510663）

0 引言

在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)得到普及應(yīng)用的背景下，人們已經(jīng)開(kāi)始習(xí)慣通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播信息，提高生活生產(chǎn)效率。而采用軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可以增強(qiáng)軟件的可擴(kuò)展性，確?？梢耘c現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有效融合，滿足不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)要求。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用可擴(kuò)展思想加強(qiáng)相關(guān)軟件的研發(fā)，增強(qiáng)軟件的實(shí)用性，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享提供有力的技術(shù)支撐。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件的可擴(kuò)展分析

可擴(kuò)展軟件的開(kāi)發(fā)不僅強(qiáng)調(diào)規(guī)?？蓴U(kuò)展，同時(shí)也要求功能可擴(kuò)展，以便在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中依然能夠得到有效應(yīng)用。首先，軟件需能夠?qū)崿F(xiàn)可視化功能，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)最新技術(shù)的發(fā)展情況展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的新功能，使網(wǎng)絡(luò)化協(xié)議得到可視化體現(xiàn)，達(dá)到推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能格局更新的效果。其次，軟件需具備性能分析功能，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐步擴(kuò)大的情況下，可以對(duì)性能模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行更新，完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)項(xiàng)目綜合性評(píng)價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后，軟件外部接口能夠得到擴(kuò)展，以便在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新的情況下能夠順利建立連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中化、規(guī)范化管理，達(dá)到理想的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)效果。

2 基于可擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件功能設(shè)計(jì)

在軟件開(kāi)發(fā)階段，為達(dá)到軟件功能可擴(kuò)展的要求，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)做好軟件功能設(shè)計(jì)。采用模塊化設(shè)計(jì)手段，可以將軟件功能劃分為系統(tǒng)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)性能分析和網(wǎng)絡(luò)性能仿真4個(gè)部分［1］。其中，系統(tǒng)調(diào)度模塊可以根據(jù)用戶請(qǐng)求對(duì)軟件各種功能進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)操作。而網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)模塊能夠采取可視化手段呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)做好設(shè)備參數(shù)輸入、路由設(shè)計(jì)和子網(wǎng)劃分完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)性能分析模塊通過(guò)建立相應(yīng)的分析模型，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)各項(xiàng)性能參數(shù)展開(kāi)分析。網(wǎng)絡(luò)性能仿真模塊通過(guò)仿真運(yùn)算完成網(wǎng)絡(luò)性能驗(yàn)證，確認(rèn)設(shè)計(jì)結(jié)果是否達(dá)到了要求。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，系統(tǒng)調(diào)度簡(jiǎn)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程可以增強(qiáng)軟件的可操作性，方便用戶使用，保證組網(wǎng)過(guò)程更加靈活、便利。而組網(wǎng)過(guò)程需要配備較多設(shè)備，并完成相應(yīng)參數(shù)設(shè)定，還應(yīng)根據(jù)路由特點(diǎn)做好子網(wǎng)劃分。利用開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可視化分析，可以輔助人員直接查找各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，合理確定設(shè)備參數(shù)，滿足不同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需求。軟件包含較多的性能分析模型，可以對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行驗(yàn)證，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口測(cè)試順利連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，充分體現(xiàn)軟件的可拓展性。

2.2 軟件層次架構(gòu)

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要明確層次架構(gòu)，結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)象特點(diǎn)展開(kāi)分析，做到有效分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備各項(xiàng)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊分析。利用通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口，能夠通過(guò)連接設(shè)備獲取各項(xiàng)參數(shù)信息，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、性能分析等各項(xiàng)操作，加強(qiáng)不同軟件的應(yīng)用。在軟件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)之間，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)接口分析，確?？梢詫?shí)現(xiàn)規(guī)模化連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)優(yōu)化處理?？紤]到部分功能帶有獨(dú)立性，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)設(shè)備功能特性進(jìn)行各項(xiàng)模塊調(diào)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，確保系統(tǒng)在調(diào)度各項(xiàng)功能時(shí)可以順利進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)，對(duì)設(shè)備類庫(kù)進(jìn)行完善。該層次架構(gòu)可以在網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備得到更新的情況下，對(duì)接口進(jìn)行擴(kuò)展應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)更新。在數(shù)據(jù)類庫(kù)的支持下，通過(guò)可視化拓?fù)湓O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并通過(guò)仿真運(yùn)算和性能綜合分析實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備參數(shù)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)設(shè)計(jì)［2］。從整體來(lái)看，可以得到類似融入插件的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)插口形式實(shí)現(xiàn)軟件的基礎(chǔ)性擴(kuò)展設(shè)計(jì)，增強(qiáng)軟件可擴(kuò)展性。在此基礎(chǔ)上，該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析等功能的擴(kuò)展，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新需求做到充分利用分析模型，以保證設(shè)計(jì)結(jié)果的科學(xué)性、合理性和有效性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件層次架構(gòu)如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件層次架構(gòu)

2.3 軟件工作流程

按照軟件功能和架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，想要完成軟件基礎(chǔ)性功能擴(kuò)展，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)合理進(jìn)行類和對(duì)象的標(biāo)識(shí)，即做好網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更新。而應(yīng)用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法，需要提供固定對(duì)象界面，以加強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用，完成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。具體而言，就是在對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D進(jìn)行編輯時(shí)，應(yīng)做好設(shè)備增刪操作，合理進(jìn)行設(shè)備劃分和子網(wǎng)建設(shè)。通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，合理進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組建，可以根據(jù)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化，并通過(guò)仿真處理進(jìn)行設(shè)備節(jié)點(diǎn)可視化處理。對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行分析，為體現(xiàn)軟件擴(kuò)展性能，調(diào)度各項(xiàng)功能時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化，通過(guò)仿真運(yùn)算實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)象規(guī)?；瘧?yīng)用，快速、高效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立，能夠體現(xiàn)軟件強(qiáng)大功能。

利用軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程如圖2所示，需要將設(shè)備添加至軟件系統(tǒng)的列表中，對(duì)其位置、編號(hào)等信息進(jìn)行標(biāo)定，達(dá)到更新設(shè)備類庫(kù)的目的。如需刪除設(shè)備，需要先將連接設(shè)備的接口斷開(kāi)，然后從列表中刪除設(shè)備，期間系統(tǒng)將完成相關(guān)數(shù)據(jù)備份，避免因人為操作失誤造成設(shè)備信息丟失。而在子網(wǎng)建立的過(guò)程中，需要完成相應(yīng)模型的建立，然后進(jìn)行設(shè)備列表更新，重新配置設(shè)備參數(shù)。刪除已經(jīng)建立的子網(wǎng)，需要將其連接的設(shè)備全部斷開(kāi)，然后將列表中對(duì)應(yīng)的設(shè)備信息刪除。在網(wǎng)絡(luò)連接建立時(shí)，針對(duì)連接設(shè)備配置相應(yīng)的端口，斷開(kāi)連接時(shí)也要將相應(yīng)端口刪除。在子網(wǎng)位置發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)做好標(biāo)示，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的全部設(shè)備位置信息進(jìn)行變更。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的軟件工作流程

網(wǎng)絡(luò)初步建立后，需要進(jìn)行性能分析和仿真運(yùn)算。按照軟件工作流程，需要先對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初始化，對(duì)包含的設(shè)備的初始狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)注，確定仿真事件的起點(diǎn)，并設(shè)定相應(yīng)運(yùn)行條件。完成事件表編制，應(yīng)確定運(yùn)行起點(diǎn)，并通過(guò)掃描設(shè)備生成表格。在仿真階段，對(duì)各設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行掃描，確定設(shè)備狀態(tài)變化的時(shí)刻，可以實(shí)現(xiàn)函數(shù)輸出。根據(jù)顯示的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，能夠?qū)υO(shè)備指示燈信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)設(shè)備性能參數(shù)確定網(wǎng)絡(luò)綜合性能是否達(dá)到要求。如果通過(guò)性能驗(yàn)證，說(shuō)明可以成功完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，否則需要重新進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)整。

3 基于可擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件的實(shí)現(xiàn)

3.1 軟件實(shí)現(xiàn)要求

在軟件實(shí)現(xiàn)階段，利用創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)類、設(shè)備類等進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)，應(yīng)做好識(shí)別代碼的設(shè)計(jì)，確?？梢詮碾[藏的對(duì)象中查找需要的設(shè)備，成功進(jìn)行子網(wǎng)建立。以調(diào)度模塊為基礎(chǔ)，利用編程工具提出類庫(kù)查找方法，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其性能展開(kāi)全面分析，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建過(guò)程的目標(biāo)［3］。在實(shí)踐操作中，則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征對(duì)功能性接口狀況展開(kāi)分析，有效進(jìn)行設(shè)備增刪、端口配置等操作，生成合理的系統(tǒng)拓?fù)鋱D。應(yīng)用以太網(wǎng)總線模式，配備交換機(jī)進(jìn)行設(shè)備連接控制，可以順利實(shí)現(xiàn)軟件接口控制，實(shí)現(xiàn)功能調(diào)度和擴(kuò)展。為實(shí)現(xiàn)軟件擴(kuò)展功能，則應(yīng)對(duì)設(shè)備庫(kù)進(jìn)行不斷的完善，并建立有效的仿真過(guò)程，保證綜合性能分析結(jié)果的有效性。采用形式化的語(yǔ)言進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)描述，并通過(guò)簡(jiǎn)單代碼處理簡(jiǎn)化軟件工作流程，能夠輕松進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)接口擴(kuò)展，達(dá)到優(yōu)化軟件功能的效果。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)模型應(yīng)用

按照上述要求，對(duì)類和對(duì)象進(jìn)行識(shí)別和分析，可以選用OSI模型。作為由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)框架，通過(guò)提供開(kāi)放系統(tǒng)的參考模型，能夠解決不同網(wǎng)絡(luò)體系的互聯(lián)問(wèn)題。在OSI參考模型中，將網(wǎng)絡(luò)劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層等7個(gè)層別。其中物理層可以提供信道原始位，確保傳輸?shù)?和0可以得到及時(shí)接收。數(shù)據(jù)鏈路層可以將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)塊封裝成幀和對(duì)幀傳送，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。依靠網(wǎng)絡(luò)層，可以實(shí)現(xiàn)信息和數(shù)據(jù)包的輸出控制，并通過(guò)傳輸層進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)管理，實(shí)現(xiàn)傳輸和接收對(duì)象控制。在會(huì)話層，能夠創(chuàng)建會(huì)話，通過(guò)表示層則可以進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮、變換和標(biāo)識(shí)，最后通過(guò)應(yīng)用層提供用戶接口。確認(rèn)各節(jié)點(diǎn)擁有相同層次，在同等層中可以擁有相同功能，確保相鄰層間的節(jié)點(diǎn)能夠通過(guò)接口通信。而各層利用下層提供的服務(wù)，可以繼續(xù)為上層服務(wù)，確保同等層的不同節(jié)點(diǎn)可以利用協(xié)議通信。

應(yīng)用該模型創(chuàng)建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以對(duì)各層作用于網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)體進(jìn)行連接。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型較多的情況下，利用標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行設(shè)備類的完善，生成完整網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)軟件擴(kuò)展功能提供支持。按照模型定義，在聯(lián)機(jī)的計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)OSI模型各層功能的情況下，實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接的電纜僅歸為物理層。在軟件系統(tǒng)中，利用標(biāo)準(zhǔn)模型能夠?yàn)樵O(shè)備類對(duì)象單獨(dú)顯示提供支持，繼而實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)算。真實(shí)設(shè)備為基類派生結(jié)果，功能接近于函數(shù)集。在建立設(shè)備類庫(kù)的過(guò)程中，可以不斷充實(shí)函數(shù)集，對(duì)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。利用模型對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象處理，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能展開(kāi)分析，完成數(shù)據(jù)庫(kù)接口對(duì)接。使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)，利用接口代替軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)④浖D(zhuǎn)化為插件，實(shí)現(xiàn)軟件即用操作，達(dá)到功能擴(kuò)展的需求。

3.3 設(shè)備連接建立

在軟件設(shè)備連接建立過(guò)程中，對(duì)端口進(jìn)行表達(dá)，將根據(jù)設(shè)備物理特性進(jìn)行有效連接。根據(jù)性能參數(shù)，可以確定最佳端口位置，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備精準(zhǔn)連接。最后根據(jù)仿真結(jié)果，能夠完成端口性能分析。為實(shí)現(xiàn)軟件結(jié)構(gòu)和接口連接操作，實(shí)際可以使用VC＋＋工具進(jìn)行編程，在Windows平臺(tái)進(jìn)行以太網(wǎng)子網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)和仿真，直接通過(guò)拓?fù)鋱D進(jìn)行主機(jī)、以太網(wǎng)總線、集線器等各種設(shè)備的增刪操作。在綜合性能分析時(shí)，可以進(jìn)行不同負(fù)載的加載，然后進(jìn)行時(shí)延、丟包率等各項(xiàng)性能指標(biāo)的分析和評(píng)價(jià)。面向應(yīng)用進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，主機(jī)僅提供OSI模型的會(huì)話、表示和應(yīng)用層別的功能，然后對(duì)總線和其他設(shè)備進(jìn)行連接，提供鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的服務(wù)。在端口類中進(jìn)行物理層服務(wù)封裝，可以確保軟件同時(shí)具備路由、交換等功能。通過(guò)簡(jiǎn)單進(jìn)行路由器等設(shè)備編碼，并在調(diào)度模塊中添加設(shè)備工具，即可實(shí)現(xiàn)上述功能，滿足軟件功能擴(kuò)展需求。通過(guò)計(jì)算機(jī)終端平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，能夠利用各網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。通過(guò)對(duì)軟件堵塞等各項(xiàng)性能展開(kāi)全面分析，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展和優(yōu)化，可以對(duì)增加的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行完善，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)接口擴(kuò)展。從軟件實(shí)現(xiàn)效果來(lái)看，基于PC機(jī)運(yùn)行可以減少系統(tǒng)仿真開(kāi)銷，同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單編碼進(jìn)行功能拓展，因此可以增強(qiáng)軟件實(shí)用性。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件在開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)注重產(chǎn)品可擴(kuò)展性，確保產(chǎn)品能夠得到長(zhǎng)久使用，滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)要求。在軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，完成系統(tǒng)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)等功能模塊開(kāi)發(fā)，并做好軟件層次劃分和工作流程分析，確認(rèn)可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)象合理應(yīng)用軟件，充分體現(xiàn)軟件的特性。在軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，理清網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)和模型應(yīng)用等過(guò)程，最終可以體現(xiàn)軟件的實(shí)用性，為軟件開(kāi)發(fā)提供幫助。