關於電腦網路可靠性最佳化技術的探析

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在資訊時代，網路的生命在於其安全性和可靠性。電腦網路最重要的方面是它向使用者所提供的資訊服務及其所擁有的資訊資源，網路連接在給使用者帶來方便的同時，也給網路入侵者帶來了方便。因此，未來的電腦網路應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵禦高智商的網路入侵者，使使用者更加可靠、更加方便地擁有大量各式各樣的個人化客戶服務。 

　　 
　　一、電腦可靠性模型研究 
　　 
　　電腦網路可靠性作為一門系統工程科學，經過5 0多年的發展，己經形成了較為完整和健全的體系。我們對電腦網路可靠性定義為：電腦網路在規定的條件下，規定的時間內，網路保持連通和滿足通訊要求的能力，稱之為電腦網路可靠性。它反映了電腦網路拓撲結構支援電腦網路正常啟動並執行能力。 
　　電腦網路可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。電腦網路模型採用機率圖G(V，E)來表示，其中結點集合v表示電腦網路的使用者終端，主機或伺服器等，邊集合E表示電腦網路的鏈路。電腦網路模型的機率圖，是對圖的各邊以及結點的正常運行狀態賦予一定的機率值以後所得到的圖。圖的可靠性問題包含兩個方面的內容:一是分析問題，即計算一個給定圖的可靠度;二是設計問題，即在給定所有元素後，設計具有最大可靠度的圖。圖的可靠度不方便求解時，可先求其失效度(可靠度+失效度=1)，然後再求其可靠度。圖的結點和鏈路失效模型可分為鏈路失效模型、結點失效模型、結點和鏈路混合失效模型等三種類型，其中“結點和鏈路混合失效模型”最為常用。 
　　 
　　二、電腦網路可靠性的設計原則 
　　 
　　在電腦網路設計和建設的工程實踐中，科研人員總結了不少具體的設計經驗和原則，對電腦網路可靠性的最佳化設計起到了較好的規範和指導作用。在構建電腦網路時應遵循以下幾點原則： 
　　遵循國際標準，採用開放式的電腦網路體繫結構，從而能支援異構系統和異種裝置的有效互連，具有較強的擴充與升級能力。 
　　先進性與成熟性、實用性、通用性相結合，選擇先進而成熟的電腦網路技術，選擇實用和通用的電腦網路拓撲結構。電腦網路要具有較強的互聯能力，能夠支援多種通訊協定。電腦網路的安全性、可靠性要高，具有較強的冗餘能力和容錯能力。電腦網路的可管理性要強，應選擇先進的網路管理軟體和支援SNMP及CMIP的網路裝置。應選擇較好的電腦網路鏈路的介質，保證主幹網具有足夠的頻寬，使整個網路具有較快的響應速度。充分利用現有的電腦網路資源，合理地調配現有的硬體設施、網路布線、已經成熟的網路作業系統軟體和網路應用軟體。電腦網路可靠性設計的性價比應儘可能高。 
　　
　　三、電腦網路可靠性主要最佳化設計方法分析 
　　
　　提高電腦網路相關組件的可靠性與附加相應的冗餘組件是改善電腦網路可靠性的兩條主要途徑。在滿足電腦網路預期功能的前提下，採用冗餘技術(增大備用鏈路條數)一方面可以提高電腦網路的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了電腦網路的建設成本。由於每條電腦網路鏈路均有可靠性和成本，故電腦網路中的鏈路的數目越少，相應地，電腦網路的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來加以論述： 
　　(一)電腦網路的容錯性設計策略 
　　電腦網路容錯性設計的一般指導原則為：並行主幹，雙網路中心。電腦網路容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點： 
　　採用並行電腦網路以及冗餘電腦網路中心的方法，將每個使用者終端和伺服器同時連到兩個電腦網路中心上。　　

　　　　資料鏈路、路由器在廣域網路範圍內的互聯。電腦網路中的邊界網路至網路中心採用多資料鏈路、多路由的串連方式，這樣可以保證任一資料鏈路的故障並不影響局部網路使用者的正常使用。

轉貼於 免費論文下載中心 http://www.hi138.com 　　電腦網路設計時，應採用具有模組化結構、熱插熱撥功能的網路裝置。這不僅可以擁有靈活的組網方式，而且在不切斷電源的情況下能及時更換故障模組，以提高電腦網路系統長時間連續工作的能力，從而可以大大提高整個電腦網路系統的容錯能力。 
　　網路伺服器應採用新技術，如採用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯儲存等技術來增強伺服器的容錯性、可靠性。 
　　在進行網路管理軟體容錯設計時，應採用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網路作業系統來實現，提供以檢查點為基本的故障恢複機能。 
　　（二）電腦網路的雙網路冗餘設計策略 
　　電腦網路的雙網路冗餘性設計是在單一電腦網路的基礎上再增加一種備用網路，形成雙網路結構，以電腦網路的冗餘來實現電腦網路的容錯。在電腦網路的雙網路結構中，各個網路結點之間通過雙網路相連。當某個結點需要向其它結點傳送訊息時，能夠通過雙網路中的一個網路發送過去在正常情況下，雙網路可同時傳送資料，也可以採用主備用的方式來作為電腦網路系統的備份。當由於某些原因所造成一個網路斷開後，另一個電腦網路能夠迅速替代出錯網路的工作，這樣保證了資料的可靠傳輸，從而在電腦網路的物理硬體設施上保證了電腦網路整體的可靠性。 
　　（三）採用多層網路結構體系 
　　電腦網路的多層網路結構能夠最有效地利用網路第3層的業務功能，例如網路業務量的分段、負載分擔、故障恢複、減少因配置不當或故障裝置引起的一般網路問題。另外，電腦網路的多層網路結構也能夠對網路的故障進行很好的隔離並可以支援所有常用的網路通訊協定。電腦網路的多層模式讓電腦網路的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基於路由器和集線器的網路定址方案，對以往的電腦網路有很好的相容性。電腦網路的多層網路結構包含三個階層： 
　　接入層:電腦網路的接入層是終端使用者被許可接入電腦網路的起點。接入層能夠通過過濾或存取控制清單提供對使用者流量的進一步控制。在區域網路絡環境中，接入層主要側重於通過低成本，高連接埠密度的裝置提供服務功能，接入層的主要功能如下:為最終網路使用者提供電腦網路的接入連接埠；為電腦網路提供交換的頻寬；提供電腦網路的第二層服務，如基於介面或Mac地址的Vlan成員資格和資料流過濾。 
　　分布層:電腦網路的分布層是電腦網路接入層和核心層之間的分界點。分布層也協助定義和區分電腦網路的核心層。該分層提供了邊界定義，並在該處對潛在的費力的資料包操作進行預先處理。在區域網路環境中，分布層執行最多的功能有:V L A N的彙總；部門級或工作群組在電腦網路中的接入；廣播域網或多點廣播域網在電腦網路中的連網方式的確定； 
　　（四）核心層 
　　電腦核心層是電腦網路的主幹部分。核心層的主要功能是儘可能快速地交換資料。電腦網路的這個分層結構不應該被牽扯到費力的資料包操作或者任何減慢資料交換的處理。在劃分電腦網路邏輯功能時，應該避免在核心層中使用像存取控制清單和資料包過濾這類的功能。對於電腦網路的階層而言，核心層主要負責以下的工作:提供交換區塊之間的串連；提供到其他區塊(如伺服器區塊)的訪問；儘可能快地交換資料幀或者資料包。 
　　縱觀未來電腦網路的發展，人們對待網路的要求將越來越高。他們希望創造一個“點擊到一切”的世界，儘管這個簡單的想法讓它成為現實並不是一件很容易的事情，但是一旦認識到電腦網路美好的發展前景，憑藉人類的智慧，我們有理由相信我們的世界將由此得到它前所未有的自由。

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