楊正光　趙樹明

摘要：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性指的是在規(guī)定條件內(nèi)網(wǎng)絡(luò)保持連通和滿足通信要求的能力，它是衡量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。完善的可靠性設(shè)計(jì)能保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)免受干擾，克服因線路中斷或局部故障導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓的局面，對(duì)于提高整個(gè)系統(tǒng)的故障恢復(fù)能力和監(jiān)控能力有著重要作用。該文首先對(duì)影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素進(jìn)行簡要分析，并從設(shè)計(jì)方面提出一系列提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；可靠性；設(shè)計(jì)原則；雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）15-0030-02

Abstract： The reliability of the computer network refers to the network within the specified conditions and ability to maintain communications connectivity requirements are met， it is a measure of the overall performance of the computer network key technical indicators. Improve the reliability of the design to ensure that computer networks from interference， overcome by line interruption or partial paralysis of the entire network system failure caused the situation， the failure of the entire system to improve the resilience and monitoring capabilities play an important role. Firstly， the factors that affect the reliability of the computer network will be briefly analyzed， and range of ways to improve the reliability of the computer network design， for reference.

Key words： computer network； reliability； design principles； dual network redundancy design

在這樣一個(gè)信息化社會(huì)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在人們的日常行為中占有非常大的比例，人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大，與此同時(shí)，人們對(duì)衡量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性也越來越關(guān)注。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性可從網(wǎng)絡(luò)的連通性、安全工作時(shí)間、抵抗破壞的能力以及在各個(gè)模式下工作的有效性這四個(gè)方面來衡量，它反映了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持系統(tǒng)正常運(yùn)行的能力，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行的重要參數(shù)之一。

1 影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素

影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素來自多方面：①用戶設(shè)備的影響，用戶設(shè)備交互能力越強(qiáng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性越高。②傳輸交換設(shè)備的影響，雖然傳輸介質(zhì)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響不如結(jié)點(diǎn)高，但在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及運(yùn)行中，由于布線系統(tǒng)所引起的故障一旦出現(xiàn)，往往需要相當(dāng)大的代價(jià)進(jìn)行故障查找和排除，同時(shí)，為滿足計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)應(yīng)用性要求，需要使網(wǎng)絡(luò)具有一定的冗余和容錯(cuò)能力，從而降低故障持續(xù)時(shí)間。③大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其部署與設(shè)計(jì)存在持續(xù)性與不確定性，常會(huì)采用由不同生產(chǎn)廠家提供的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行部署，這就需要采取先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行管理，協(xié)調(diào)好各設(shè)備之間的關(guān)系，以降低故障發(fā)生率和傳輸誤碼率，保證信息準(zhǔn)確傳遞，所以說網(wǎng)絡(luò)管理手段和網(wǎng)絡(luò)管理軟件是否有效，是否能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的故障直接影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運(yùn)行。④網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在問題必然會(huì)使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性大幅度下降，比如總線結(jié)構(gòu)容錯(cuò)度小，可靠性較低，當(dāng)其任意一邊或一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)陷入癱瘓的局面，再比如星型結(jié)構(gòu)中，非中心節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障不會(huì)對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的通信造成影響，而一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，仍然會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，如果想獲得較高的網(wǎng)絡(luò)可靠性，一般不建議采用總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托切徒Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，而是?yīng)根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和層次進(jìn)行具體的分析和設(shè)計(jì)，保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c實(shí)際應(yīng)用相符合。

2 提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法

2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)中，必須遵循相關(guān)準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)更加科學(xué)化、條理化和系統(tǒng)化。關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則可歸納為：對(duì)新技術(shù)的采用進(jìn)行綜合考量，確保設(shè)計(jì)的兼容性和擴(kuò)充性，以實(shí)現(xiàn)高可靠網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)，否則如果技術(shù)支持不夠先進(jìn)，不利于為軟件提供良好的運(yùn)行環(huán)境，導(dǎo)致軟件運(yùn)行速度慢，無法及時(shí)完成任務(wù)，另一方面，會(huì)使用心不良者有機(jī)可乘；注重采用冗余設(shè)計(jì)手段和容錯(cuò)技術(shù)來促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兼容性和可靠性的提升，使任何一臺(tái)兼容設(shè)備都能通過接入使用互聯(lián)網(wǎng)信息完成任務(wù)；從現(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，選擇質(zhì)量好、口碑好的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并統(tǒng)籌考慮全壽命周期費(fèi)用，力求使系統(tǒng)達(dá)到最佳性價(jià)比；針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、異構(gòu)程度較高、運(yùn)行較頻繁等特征，定期對(duì)運(yùn)行中的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工及自動(dòng)檢查維護(hù)。

2.2 容錯(cuò)性設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際使用過程中，容易出現(xiàn)偶然破壞或一系列惡意攻擊，進(jìn)而破壞信息傳輸完整性和準(zhǔn)確性，比如當(dāng)造成文件或數(shù)據(jù)丟失或損壞，網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)可自動(dòng)將丟失或損壞的文件及數(shù)據(jù)恢復(fù)到原始狀態(tài)，這就要求合理進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)。建議采用并行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和冗余計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心的方法將所有用戶設(shè)備終端和服務(wù)器同時(shí)連接到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和冗余計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心，并為其設(shè)置自動(dòng)連接功能。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邊界網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)中心，采用多數(shù)據(jù)、多路由的連接方式，這樣以來，當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的某一鏈路發(fā)生故障，也不會(huì)產(chǎn)生大范圍網(wǎng)絡(luò)故障，不會(huì)影響其他用戶的使用。采用具有模塊化結(jié)構(gòu)、熱插熱播功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行功能模塊替換，以增強(qiáng)組網(wǎng)靈活性，而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，在不切斷電源的情況下即可完成故障設(shè)備的更換工作，最終避免全局性斷網(wǎng)情況，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)長時(shí)間連續(xù)工作的能力。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層面，還應(yīng)采用雙機(jī)熱備份機(jī)制，避免重要數(shù)據(jù)被破壞或丟失。

2.3 雙網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)

雙網(wǎng)冗余設(shè)計(jì)是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加一套備用網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端和服務(wù)器同時(shí)與主網(wǎng)絡(luò)、備用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，形成雙網(wǎng)絡(luò)體系。在雙網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)直接的連接采用的都是雙網(wǎng)絡(luò)的連接方式，終端既能使用兩套網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，也能使用雙網(wǎng)絡(luò)中的其中任一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢在于從物理層面提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，若因?yàn)槌霈F(xiàn)故障而斷開一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，另一網(wǎng)絡(luò)能夠迅速替補(bǔ)進(jìn)來，這樣就保證了網(wǎng)絡(luò)傳遞信息和傳輸介質(zhì)的可靠性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一個(gè)好的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅要有先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還要有合理的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，只有注重網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)，通過分層設(shè)計(jì)，明確和分配每一網(wǎng)絡(luò)層的作用，先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能和可靠性才能充分發(fā)揮出來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整體優(yōu)越性才能得以提高，否則計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性必然會(huì)得不到保障。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包含物理硬件層、操作系統(tǒng)層、應(yīng)用層、服務(wù)層等幾個(gè)層次。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)吞吐量的迅猛增長，分布式的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和交換轉(zhuǎn)移至用戶級(jí)，分層設(shè)計(jì)模型由此形成，它是模塊化的，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和運(yùn)行中，故障查找及排除工作易于操作，因而在網(wǎng)絡(luò)層次、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.5 正確布線

網(wǎng)絡(luò)綜合布線是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，其使用壽命比電腦軟硬件和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用壽命長，而且是不易被替換的隱蔽工程，承擔(dān)著傳輸信息的重要任務(wù)，更是網(wǎng)絡(luò)安全的第一道防線，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性設(shè)計(jì)中，必須正確布線，盡量使可能發(fā)生的故障損失降到最低。根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶需求以及實(shí)際應(yīng)用需要，可采用屏蔽式布線，防止電磁干擾，為網(wǎng)絡(luò)安全性提供保障；若計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，比如溫度、濕度過高或過低，灰塵較多，電磁干擾較強(qiáng)，有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，可應(yīng)用EtherSeal布線系統(tǒng)保證惡劣環(huán)境下數(shù)據(jù)的安全和傳輸?shù)姆€(wěn)定性；使用屏蔽電纜，提高屏蔽完整性，并使電纜與連接器的端接、電纜外皮良好接地；若傳輸速率要求和傳輸距離要求較高，建議選擇光纖進(jìn)行布線。

3 結(jié)語

總之，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性是衡量計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)綜合性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，我們必須從實(shí)際出發(fā)，總結(jié)影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素，從容錯(cuò)性設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面制定切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)化策略，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性，延長其安全工作時(shí)間，增強(qiáng)其抵抗破壞的能力以及在各個(gè)模式下工作的有效性，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)節(jié)點(diǎn)和部件都能為用戶終端提供可靠的鏈路，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

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