黃晨

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

關鍵詞：計算機網(wǎng)絡;可靠性;容錯性;多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

1 背景

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

2 計算機網(wǎng)絡可靠性

2.1計算機網(wǎng)絡的容錯性設計

計算機網(wǎng)絡容錯性設計的一般指導原則為并行主干，雙網(wǎng)絡中心。計算機網(wǎng)絡容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點：

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

（2）數(shù)據(jù)鏈路、路由器在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)的互聯(lián)。計算機網(wǎng)絡中的邊界網(wǎng)絡至網(wǎng)絡中心采用多數(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)絡用戶的正常使用。

（3）網(wǎng)絡服務器應采用新技術，如采用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯存儲等技術來增強服務器的容錯性、可靠性等。網(wǎng)絡管理軟件容錯設計時，應采用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，提供以檢查點為基本的故障恢復機能。

2.2計算機網(wǎng)絡的雙冗余設計

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

3 計算機網(wǎng)絡多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能夠最有效地利用網(wǎng)絡第三層的業(yè)務功能，例如網(wǎng)絡業(yè)務量的分段、負載分擔、故障恢復、減少因配置不當或故障設備引起的一般網(wǎng)絡問題。另外，計算機網(wǎng)絡的多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)也能夠?qū)W(wǎng)絡的故障進行很好的隔離并可以支持所有常用的網(wǎng)絡協(xié)議。計算機網(wǎng)絡的多層模式讓計算機網(wǎng)絡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)絡尋址方案，對以往的計算機網(wǎng)絡有很好的兼容性。計算機網(wǎng)絡的多層網(wǎng)絡結(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)了計算機網(wǎng)絡的多層次結(jié)構(gòu)設計的思想。

接入層計算機網(wǎng)絡的接入層是最終用戶被許可接入計算機網(wǎng)絡的起點。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一步控制。在局域網(wǎng)絡環(huán)境中，接入層主要側(cè)重于通過低成本，高端口密度的設備提供服務功能。分布層計算機網(wǎng)絡的分布層是計算機網(wǎng)絡接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區(qū)分計算機網(wǎng)絡的核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在的費力的數(shù)據(jù)包操作進行預處理。核心層計算機核心層是計算機網(wǎng)絡的主干部分，主要功能是盡可能快速地交換數(shù)據(jù)。計算機網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)不應該被牽扯到費力的數(shù)據(jù)包操作或者任何減慢數(shù)據(jù)交換的處理。在劃分計算機網(wǎng)絡邏輯功能時，應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

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

參考文獻

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

[2] ?魏波.基于改進遺傳算法的計算機網(wǎng)絡可靠性優(yōu)化設計[J].新鄉(xiāng)學院學報，2020，37（03）：32-35.