提高計算機網絡可靠性的方法研究

（廈門城市職業學院電子與信息工程系 福建 361008）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展和提升，我國計算機網絡已經得到了本質上的轉變，開始在信息化建設和現代化建設中占據至關重要的位置，已經成為影響人們生活的關鍵。我國計算機網絡起步較晚，計算機網絡可靠性較差，在網絡運行過程中非常容易出現外部因素或內部因素干擾造成的運行故障，導致網絡效益大打折扣。如何針對計算機可靠性影響因素形成相應優化策略和優化措施在當前計算機網絡構建中勢在必行。

1 計算機網絡可靠性概述

1.1 計算機網絡的定義

計算機網絡主要指在通過通信線路將地理位置不同且具有獨立功能的計算機和外部設備聯系在一起，在相應系統、協議和軟件基礎上實現信息傳遞和資源共享的系統。我國計算機網絡起步較晚，網絡構建主要經歷了四個階段，實現了點對點鏈接、點對面鏈接、面對面鏈接和網絡交錯鏈接，形成了系統化、層次化網絡結構，信息傳輸效益大幅提升，其主要包括局域網 LAN、城域網MAN、廣域網和無線網WIFI四種類型。

表1 常見的四種計算機網絡類型及其特征

1.2 計算機網絡可靠性

計算機網絡可靠性主要指計算機網絡在規定條件下完成工作的能力。該能力可以從具體的環境、規定的期限和達到目的效果三方面分析，從上述內容出發確定限定條件下計算機網絡的實際運轉能力和水平，形成細化的可靠性指標。該性能可以不進能夠反映計算機網絡的工作情況，還可以為計算機網絡構建奠定良好的信息基礎，是計算機網絡發展中不可或缺的關鍵部分。

相關資料顯示：計算機網絡可靠性與計算機網絡所要實現的功能量成反比，即計算機網絡目標功能越多，網絡可靠性越差。在計算機網絡可靠性進行分析的過程中可以從系統功能出發，對可靠性進行整體分析，確定計算機網絡可靠性水平。與此同時，還要對計算機網絡性能指標，如響應時間、阻塞率、連通性、吞吐量等進行分析，在該基礎上確定計算機網絡可靠性狀況，形成針對性控制策略。近年來信息化建設不斷加快，計算機網絡已經成為人們生活中不可或缺的部分，對該網絡可靠性進行提升既可以改善人們的生活質量，還可以提升社會建設效益，已經成為新時期計算機網絡建設的焦點。

2 計算機網絡可靠性的影響因素

把握好計算機網絡可靠性的影響因素，針對影響因素提出優化措施，是改善計算機網絡可靠性的最佳方案。本次研究過程中筆者主要從廣義網出發，對影響計算機網絡可靠性的因素進行探究，其具體影響關系見圖1。

圖1 計算機網絡可靠性的影響因素及其關系

2.1 網絡硬件設備因素

網絡硬件設備是計算機網絡可靠性的重要影響因素，該設備作為計算機網絡的核心設施，是計算機網絡順利運行的前提。計算機網絡中的硬件設備主要包括顧客預置設備和傳輸交換設備兩大部分。顧客預置設備可以為顧客提供相關的服務，供顧客實現計算機網絡的運用，實現了計算機網絡與顧客的“銜接”；傳輸交換設備可以實現顧客預置設備與計算機網絡信息的傳輸，將各項客戶終端數據“連接”，形成系統化計算機網絡結構。上述兩部分設備為計算機網絡信息傳輸的實現創造了條件，其設備性能越高，計算機網絡可靠性越好，在計算機網絡可靠性優化的過程中需進行針對性把握。

2.2 輸送交換設備因素

輸送交換設備可以實現計算機網絡信號的傳輸和接收，其工作效益直接影響著計算機網絡可靠性，是計算機網絡信息傳輸實現的必要條件。當前計算機網絡中輸送交換設備直接負責資料的傳送，該設備傳輸信息過程中隱藏功能較強，一旦出現問題，很容易導致計算機網絡信息傳輸長時間中斷，對計算機網絡可靠性具有非常嚴重的影響。與此同時，該隱藏功能還加大了維修難度，造成計算機網絡處理成本上升，導致計算機網絡運行效益大打折扣。

2.3 網絡管理因素

計算機網絡對運行能力要求較高，需要龐大的網絡結構和繁瑣的組織支持，這導致計算機網絡管理難度加大，造成計算機網絡可靠性大打折扣。當前我國計算機網絡缺乏高效管理體系，在管理的過程中并未對網絡運行中的各項因素進行控制，這在一定程度上加大了信息的散失，導致信息傳輸效益受到嚴重影響。與此同時，上述網絡管理還導致計算機網絡資源共享受到限制，造成網絡故障風險加大。

2.4 網絡結構因素

計算機網絡結構主要包括總體結構、組織結構等。網絡總體結構主要涉及網絡設備、系統結構兩部分。組織結構主要為計算機網絡的拓撲結構。上述兩方面因素直接影響著計算機網絡可靠性，一旦出現轉變，非常容易造成計算機網絡系統受到限制，導致運行能力大打折扣，造成計算機網絡可靠性水平降低。因此，在對計算機網絡可靠性進行完善的過程中必須對網絡結構進行強化，尤其是不同規模、范疇及標準下的網絡拓撲結構，形成詳細的層次體系，對信息傳輸網絡進行構建，如選取星型結構、網絡型結構、環型結構、總線型結構等。

3 計算機網絡可靠性的優化原則

計算機網絡是面向用戶的應用體系，在對該網絡可靠性進行優化的過程中要先把握好用戶需求，對用戶使用效益進行提升，從可靠性指標出發為用戶提供高效、安全、可靠的計算機網絡系統；其次，要對計算機網絡的效益進行把握，從可靠性指標出發，對經濟效益進行改善，全面優化計算機網絡成本，確保計算機網絡與新時期社會建設相協調，使計算機網絡應用效益大幅改善。本次研究過程中從上述兩方面內容出發，對計算機網絡可靠性優化原則進行探究，對計算機網絡可靠性優化的注意事項進行分析，其具體包括：

（1）網絡設計規范原則。計算機網絡設計的過程中要對國際標準進行全方位把握，在國際標準基礎上形成相應的網絡結構，從而提升網絡規范，為系統化、開放化網絡結構的構建奠定良好的基礎，全面提升計算機網絡可靠性。與此同時，設計過程中還要對網絡設備的兼容性進行提升，從而改善后續功能拓展和設備升級的經濟效益。

（2）網絡技術使用原則。隨著時間的推移，信息技術種類增多，更新速度逐漸加快。在該環境背景下，計算機網絡可靠性優化過程中要對網絡技術進行嚴格篩選，盡量避免將不成熟的技術應用到網絡建設過程中。除此之外，技術選取的過程中還全面分析其生命周期，確定技術是否具有合理的繼承性，是否會對計算機網絡可靠性造成影響。確定技術合理后方可用于計算機網絡中，從而保證計算機網絡可靠性。

（3）容錯技術使用原則。計算機網絡可靠性優化的過程中要對容錯技術進行全面把握，全面提升容錯技術在計算機網絡故障后的替代效益，通過該技術降低計算機網絡故障風險，減少網絡故障損失。尤其是在服務器故障后，使用容錯技術可以通過備份機及時替代故障服務器，保證計算機網絡正常運行，防止計算機網絡癱瘓，對計算機網絡可靠性的改善具有至關重要的意義。

（4）傳輸介質最優原則。響應速度作為計算機網絡可靠性的重要指標，對計算機網絡應用效益的提升具有非常積極的意義。在該介質選擇的過程中要使介質既能夠滿足網絡響應速度，又能夠保證寬帶需求，不導致網絡出現數據高峰期的滯緩，這樣才能夠全面優化計算機網絡可靠性，保證計算機網絡運行效益。

（5）管理軟件最優原則。計算機網絡優化的過程中要對管理軟件進行強調，在管理需求上形成相應的管理系統，構建相應通信協議，為計算機網絡可靠性奠定良好的基礎。管理軟件要能夠實現網絡的互連，在通信協議基礎上完成管理信息的分析、處理和運用，實現系統的監控。除此之外，還要在上述管理軟件上設置相應的反饋系統，如智能化裝置、自動化系統等，對網絡信息實時反饋和調整，從而全面提升計算機網絡的可靠性。

4 提升計算機網絡可靠性的方法

4.1 計算機網絡可靠性的優化研究

計算機網絡可靠性研究過程中要把握好仿真分析、數學算法、可靠性分析法和綜合性分析法，從可靠性影響因素和優化原則出發，對計算機網絡的優化設計內容進行研究，形成相應廣義網系統結構，其具體研究內容見表2。

表2 計算機網絡可靠性的優化研究方法及內容

4.2 計算機網絡可靠性的優化設計

4.2.1 計算機網絡系統設計

計算機網絡系統設計的過程中要對網絡結構設計和網絡層次設計進行合理把握。網絡結構設計的過程中需要分析好網絡實體設備和網絡虛擬結構，在該基礎上形成相應的層次體系。從研究過程中筆者發現，計算機網絡可以在原有網絡基礎上對層次進行進一步明確，形成針對性網絡服務層、網絡應用層、網絡操作系統層和網絡物理硬件層，從而完善層次體系，從根本上優化計算機網絡可靠性。

網絡服務層要把握好Database、E-mail等網絡服務，在計算機網絡需求上形成針對性服務體系；應用層要對計算機用戶進行把握，構建OA系統、教研系統、財務管理系統等；網絡操作系統是在計算機網絡服務需求上形成的第三方軟件，用于計算機網絡的操作和控制；網絡物理硬件層需明確計算機網絡設備配置，在拓撲結構基礎上形成硬件體系，依照計算機網絡層次對硬件進行合理安排，從而形成系統化、層次化、規范化網絡結構，全面優化計算機網絡可靠性。

4.2.2 整體網絡優化設計

計算機網絡整體優化的過程中可以適當融入分散的網絡結構，通過分散的網絡結構代替集中的網絡系統，從而完成計算機網絡的延伸。該分散的網絡結構可以利用結構之間的“并行”關系實現網絡替代，在網絡故障后及時“轉化”，保證計算機網絡正常運行，這對計算機網絡可靠性的提升具有至關重要的意義。與此同時，設計的過程中還要對分散網絡結構之間的關系進行明確，在各個網絡結構作用基礎上構建相應的縱橫層次，形成完整的網絡磁通，從而保證計算機網絡高效運用。

4.2.3 計算機網絡容錯性設計

計算機網絡設計的過程中要對容錯性技術進行合理運用，依照具體情況合理設計容錯環節，其具體包括：

（1）設計的過程中要對新型容錯性技術進行合理選用，對系統性能和容錯性較好的網絡設備進行選取，為計算機網絡可靠性的提升奠定良好的技術和設備基礎，最大限度降低網絡可靠性風險。

（2）在設計網絡形式的過程中形成并行帶冗余形式，從而將計算機網絡中的終端系統與服務器聯系在一起，形成針對性容錯結構。上述計算機網絡一旦出現故障，可以直接通過并行帶冗余形式對網絡中心終端進行切換，從而消除故障對計算機網絡的影響，從根本上改善了計算機網絡可靠性。

（3）計算機網絡設計容錯性設計的過程中要把握好局域網、遠程網及路由器的設計，將其通過相應設備或線路連接在一起。上述容錯性設計線路中計算機網絡出故障后可以及時轉變線路，使網絡正常運行，有效降低了計算機網絡風險，對其可靠性的提升具有非常好的促進作用。

4.2.4 計算機雙網結構設計

計算機網絡冗余設計的過程中要把握好設備和部件的重復配置，通過重復配置實現網絡故障時設備和部件的“更換”，從而提升計算機網絡可靠性，從本質上優化計算機網絡性能。常規計算機網絡設計過程中主要在單計算機網絡上實現冗余設計，但其整體效果并不顯著。為進一步提升計算機網絡可靠性，可在單計算機網絡基礎上增加備用計算機網絡，形成雙冗余結構。該系統中將各個網絡設備節點鏈接在一起，通過網絡鏈路完成信息傳輸，一旦鏈路出現故障后其他鏈路可以直接代替該工作，從而保證計算機網絡正常運行，全面優化了計算機網絡可靠性。

5 總結

計算機網絡可靠性直接影響著計算機網絡的應用效益。在對計算機網絡性能進行優化的過程中人員要把握好影響其可靠性的相關因素，在該基礎上分析網絡可靠性優化原則和優化措施，對因素進行全方位優化研究，提出相應優化設計方案，這樣才能全面改善計算機網絡可靠性，從根本上加速計算機網絡發展進程。