基于可擴展的計算機網絡設計軟件設計與實現研究

林志姿

（廣州現代信息工程職業技術學院，廣東 廣州 510663）

0 引言

在計算機、網絡等技術得到普及應用的背景下，人們已經開始習慣通過網絡傳播信息，提高生活生產效率。而采用軟件進行計算機網絡設計，可以增強軟件的可擴展性，確保可以與現有系統結構有效融合，滿足不同計算機系統的網絡設計要求。因此設計人員應利用可擴展思想加強相關軟件的研發，增強軟件的實用性，為實現網絡資源共享提供有力的技術支撐。

1 計算機網絡設計軟件的可擴展分析

可擴展軟件的開發不僅強調規模可擴展，同時也要求功能可擴展，以便在計算機網絡技術不斷發展的過程中依然能夠得到有效應用。首先，軟件需能夠實現可視化功能，能夠根據網絡最新技術的發展情況展現網絡的新功能，使網絡化協議得到可視化體現，達到推動網絡功能格局更新的效果。其次，軟件需具備性能分析功能，在網絡規模逐步擴大的情況下，可以對性能模型結構進行更新，完成網絡設計項目綜合性評價，從而實現網絡優化設計。最后，軟件外部接口能夠得到擴展，以便在網絡設備更新的情況下能夠順利建立連接，實現設備的集中化、規范化管理，達到理想的網絡設計效果。

2 基于可擴展的計算機網絡設計軟件設計

2.1 軟件功能設計

在軟件開發階段，為達到軟件功能可擴展的要求，設計人員首先應做好軟件功能設計。采用模塊化設計手段，可以將軟件功能劃分為系統調度、網絡拓撲設計、網絡性能分析和網絡性能仿真4個部分［1］。其中，系統調度模塊可以根據用戶請求對軟件各種功能進行調度，實現網絡設計操作。而網絡拓撲設計模塊能夠采取可視化手段呈現網絡拓撲結構，通過做好設備參數輸入、路由設計和子網劃分完成結構設計。網絡性能分析模塊通過建立相應的分析模型，可以對網絡各項性能參數展開分析。網絡性能仿真模塊通過仿真運算完成網絡性能驗證，確認設計結果是否達到了要求。在計算機網絡設計實踐中，系統調度簡化拓撲結構設計過程可以增強軟件的可操作性，方便用戶使用，保證組網過程更加靈活、便利。而組網過程需要配備較多設備，并完成相應參數設定，還應根據路由特點做好子網劃分。利用開發的軟件進行拓撲結構可視化分析，可以輔助人員直接查找各個網絡節點，合理確定設備參數，滿足不同計算機網絡設計需求。軟件包含較多的性能分析模型，可以對不同網絡性能進行驗證，并通過網絡接口測試順利連接網絡設備，充分體現軟件的可拓展性。

2.2 軟件層次架構

在軟件設計過程中，設計人員需要明確層次架構，結合設計對象特點展開分析，做到有效分析網絡設備各項數據，加強系統結構模塊分析。利用通用數據庫接口，能夠通過連接設備獲取各項參數信息，然后進行網絡拓撲設計、性能分析等各項操作，加強不同軟件的應用。在軟件系統和數據庫之間，設計人員需要根據分層結構進行相關接口分析，確保可以實現規模化連接，實現設備參數優化處理。考慮到部分功能帶有獨立性，設計人員還應根據設備功能特性進行各項模塊調用，實現數據共享，確保系統在調度各項功能時可以順利進行數據訪問，對設備類庫進行完善。該層次架構可以在網絡及其設備得到更新的情況下，對接口進行擴展應用，實現數據庫更新。在數據類庫的支持下，通過可視化拓撲設計實現結構優化，并通過仿真運算和性能綜合分析實現網絡和設備參數優化，從而實現計算機網絡最優設計［2］。從整體來看，可以得到類似融入插件的軟件系統結構，通過插口形式實現軟件的基礎性擴展設計，增強軟件可擴展性。在此基礎上，該設計能夠實現結構設計、性能分析等功能的擴展，根據網絡設備更新需求做到充分利用分析模型，以保證設計結果的科學性、合理性和有效性。計算機網絡設計軟件層次架構如圖1所示。

圖1 計算機網絡設計軟件層次架構

2.3 軟件工作流程

按照軟件功能和架構設計思路，想要完成軟件基礎性功能擴展，設計人員還應合理進行類和對象的標識，即做好網絡設備更新。而應用面向對象的軟件設計方法，需要提供固定對象界面，以加強體系結構應用，完成數據結構優化。具體而言，就是在對網絡拓撲圖進行編輯時，應做好設備增刪操作，合理進行設備劃分和子網建設。通過優化網絡配置，合理進行網絡組建，可以根據設備參數進行數據庫優化，并通過仿真處理進行設備節點可視化處理。對網絡設計對象進行分析，為體現軟件擴展性能，調度各項功能時應實現拓撲優化，通過仿真運算實現性能優化。通過實現對象規模化應用，快速、高效地進行網絡設備建立，能夠體現軟件強大功能。

利用軟件實現網絡拓撲結構設計的過程如圖2所示，需要將設備添加至軟件系統的列表中，對其位置、編號等信息進行標定，達到更新設備類庫的目的。如需刪除設備，需要先將連接設備的接口斷開，然后從列表中刪除設備，期間系統將完成相關數據備份，避免因人為操作失誤造成設備信息丟失。而在子網建立的過程中，需要完成相應模型的建立，然后進行設備列表更新，重新配置設備參數。刪除已經建立的子網，需要將其連接的設備全部斷開，然后將列表中對應的設備信息刪除。在網絡連接建立時，針對連接設備配置相應的端口，斷開連接時也要將相應端口刪除。在子網位置發生變化時，應做好標示，對網絡中的全部設備位置信息進行變更。

圖2 網絡拓撲設計的軟件工作流程

網絡初步建立后，需要進行性能分析和仿真運算。按照軟件工作流程，需要先對網絡進行初始化，對包含的設備的初始狀態進行標注，確定仿真事件的起點，并設定相應運行條件。完成事件表編制，應確定運行起點，并通過掃描設備生成表格。在仿真階段，對各設備狀態進行掃描，確定設備狀態變化的時刻，可以實現函數輸出。根據顯示的網絡運行動態數據，能夠對設備指示燈信號進行調整，根據設備性能參數確定網絡綜合性能是否達到要求。如果通過性能驗證，說明可以成功完成網絡設計，否則需要重新進行網絡拓撲結構調整。

3 基于可擴展的計算機網絡設計軟件的實現

3.1 軟件實現要求

在軟件實現階段，利用創建的網絡類、設備類等進行功能實現，應做好識別代碼的設計，確保可以從隱藏的對象中查找需要的設備，成功進行子網建立。以調度模塊為基礎，利用編程工具提出類庫查找方法，能夠對網絡拓撲結構及其性能展開全面分析，實現響應網絡創建過程的目標［3］。在實踐操作中，則應根據系統結構特征對功能性接口狀況展開分析，有效進行設備增刪、端口配置等操作，生成合理的系統拓撲圖。應用以太網總線模式，配備交換機進行設備連接控制，可以順利實現軟件接口控制，實現功能調度和擴展。為實現軟件擴展功能，則應對設備庫進行不斷的完善，并建立有效的仿真過程，保證綜合性能分析結果的有效性。采用形式化的語言進行網絡描述，并通過簡單代碼處理簡化軟件工作流程，能夠輕松進行數據庫接口擴展，達到優化軟件功能的效果。

3.2 標準模型應用

按照上述要求，對類和對象進行識別和分析，可以選用OSI模型。作為由國際標準化組織ISO提出的網絡互聯標準框架，通過提供開放系統的參考模型，能夠解決不同網絡體系的互聯問題。在OSI參考模型中，將網絡劃分為物理層、數據鏈路層、網絡層等7個層別。其中物理層可以提供信道原始位，確保傳輸的1和0可以得到及時接收。數據鏈路層可以將數據組合成數據塊封裝成幀和對幀傳送，確保數據的準確性。依靠網絡層，可以實現信息和數據包的輸出控制，并通過傳輸層進行數據收發管理，實現傳輸和接收對象控制。在會話層，能夠創建會話，通過表示層則可以進行數據壓縮、變換和標識，最后通過應用層提供用戶接口。確認各節點擁有相同層次，在同等層中可以擁有相同功能，確保相鄰層間的節點能夠通過接口通信。而各層利用下層提供的服務，可以繼續為上層服務，確保同等層的不同節點可以利用協議通信。

應用該模型創建計算機網絡結構，可以對各層作用于網絡模型的實體進行連接。在網絡設備類型較多的情況下，利用標準模型進行設備類的完善，生成完整網絡及設備數據結構，能夠為實現軟件擴展功能提供支持。按照模型定義，在聯機的計算機能夠實現OSI模型各層功能的情況下，實現設備連接的電纜僅歸為物理層。在軟件系統中，利用標準模型能夠為設備類對象單獨顯示提供支持，繼而實現仿真運算。真實設備為基類派生結果，功能接近于函數集。在建立設備類庫的過程中，可以不斷充實函數集，對設備進行擴展。利用模型對各種數據進行抽象處理，可以對網絡設備性能展開分析，完成數據庫接口對接。使用網絡時，利用接口代替軟件數據結構，因此能夠將軟件轉化為插件，實現軟件即用操作，達到功能擴展的需求。

3.3 設備連接建立

在軟件設備連接建立過程中，對端口進行表達，將根據設備物理特性進行有效連接。根據性能參數，可以確定最佳端口位置，實現多個設備精準連接。最后根據仿真結果，能夠完成端口性能分析。為實現軟件結構和接口連接操作，實際可以使用VC＋＋工具進行編程，在Windows平臺進行以太網子網拓撲設計和仿真，直接通過拓撲圖進行主機、以太網總線、集線器等各種設備的增刪操作。在綜合性能分析時，可以進行不同負載的加載，然后進行時延、丟包率等各項性能指標的分析和評價。面向應用進行軟件設計和實現，主機僅提供OSI模型的會話、表示和應用層別的功能，然后對總線和其他設備進行連接，提供鏈路層、網絡層和傳輸層的服務。在端口類中進行物理層服務封裝，可以確保軟件同時具備路由、交換等功能。通過簡單進行路由器等設備編碼，并在調度模塊中添加設備工具，即可實現上述功能，滿足軟件功能擴展需求。通過計算機終端平臺進行仿真實驗，能夠利用各網絡層的設備實現各項功能。通過對軟件堵塞等各項性能展開全面分析，實現功能擴展和優化，可以對增加的網絡設備進行完善，并實現數據庫接口擴展。從軟件實現效果來看，基于PC機運行可以減少系統仿真開銷，同時通過簡單編碼進行功能拓展，因此可以增強軟件實用性。

4 結語

計算機網絡技術日新月異，相應的設計軟件在開發過程中應注重產品可擴展性，確保產品能夠得到長久使用，滿足現代網絡優化設計要求。在軟件開發實踐中，完成系統調度、網絡拓撲設計等功能模塊開發，并做好軟件層次劃分和工作流程分析，確認可以結合網絡設備對象合理應用軟件，充分體現軟件的特性。在軟件實現過程中，理清網絡拓撲設計和模型應用等過程，最終可以體現軟件的實用性，為軟件開發提供幫助。