計算機網(wǎng)絡可靠性提升策略

孟萍

武警北京市總隊參謀部 北京 100027

引言

在最近幾年發(fā)展中大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等一系列計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，都開始進入到人們的日常生活，計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)為人們的生活帶來巨大便利。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡中心第47次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示，截止到2020年年底，我國利用互聯(lián)網(wǎng)進行上網(wǎng)的網(wǎng)民數(shù)量已經(jīng)達到了達9.89億，5年期間互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民數(shù)量上漲2倍，互聯(lián)網(wǎng)普及率已經(jīng)達到了70.4%，而且該數(shù)據(jù)還將會不斷上升。其中教育、醫(yī)療等關乎民生的在線平臺用戶數(shù)量已經(jīng)超過5億，這就說明計算機網(wǎng)絡已經(jīng)對人們的生活產(chǎn)生深遠影響。但是與此同時計算機網(wǎng)絡所帶來的問題也日益突出，比如說計算機網(wǎng)絡的可靠性。在我們?nèi)粘９ぷ髦薪?jīng)常會利用計算機設備進行辦公、學習等，但是一旦網(wǎng)絡中斷，就會導致數(shù)據(jù)傳輸失敗，甚至還有可能導致數(shù)據(jù)丟失。除此之外計算機網(wǎng)絡運行不可靠還有可能被不法分子竊取用戶信息，因此提升計算機網(wǎng)絡可靠性十分有必要。

1 計算機網(wǎng)絡可靠性定義

計算機網(wǎng)絡是由通信線路和多個計算機設備等連接在一起所形成的一個系統(tǒng)，在計算機網(wǎng)絡中計算機設備之間功能獨立且位于不同的地理位置，而通信線路能夠打破地域限制將這些設備連接在一起從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。在計算機網(wǎng)絡中通信線路之間有效實施數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤崾撬械臄?shù)據(jù)能夠遵循一定的通信協(xié)議。我國在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)建設方面發(fā)展較晚，當前整個網(wǎng)絡發(fā)展可以分為點對點、點對面、面對面和網(wǎng)絡交錯4個階段，逐步形成一個結構完善、功能多樣的層次化系統(tǒng)。我國現(xiàn)在正在應用的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)有局域網(wǎng) LAN、城域網(wǎng)MAN、廣域網(wǎng)和無線網(wǎng)Wi-Fi4種類型。其中局域網(wǎng) LAN連接用戶數(shù)量少，連接范圍較窄，但是配置簡單，數(shù)據(jù)傳輸速率較快。城域網(wǎng)MAN適用于多種應用場合，數(shù)據(jù)傳輸速率快，成本高。廣域網(wǎng)覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)傳輸速率慢。無線網(wǎng)Wi-Fi成本低，易安裝，操作簡單，但傳輸速率慢，誤碼率高，抗干擾性能差。

可靠性是計算機網(wǎng)絡運行的一個基本要求，也是關系到計算機網(wǎng)絡長久發(fā)展的關鍵性因素。因此對計算機網(wǎng)絡可靠性進行研究十分有必要。結合筆者自身經(jīng)驗，認為計算機網(wǎng)絡可靠性指標有：一是計算機網(wǎng)絡的冗余性能。當計算機網(wǎng)絡某一部分發(fā)生故障時，冗余配置設備會投入到網(wǎng)絡中保證網(wǎng)絡正常運行，通過冗余配置能夠保證用戶端與服務器之間的有效連接。二是計算機網(wǎng)絡的容錯性能。容錯是系統(tǒng)在故障時，能夠在保證繼續(xù)運行的前提下，恢復錯誤的能力。三是計算機網(wǎng)絡的結構。計算機網(wǎng)絡的拓撲結構有環(huán)形、星形、總線形、混合形。不同的拓撲結構具有不同的網(wǎng)絡性能。當前在計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中最為常見的是總線形拓撲結構，該結構簡單、成本低，但是在該結構下的系統(tǒng)可靠性比較差。四是管理者業(yè)務水平。計算機網(wǎng)絡管理者的安全意識和操作能力也會對計算機網(wǎng)絡的可靠性產(chǎn)生影響。如果管理者的業(yè)務水平較低，無法及時對計算機網(wǎng)絡進行系統(tǒng)維護和安全監(jiān)測，這樣會極大地增加安全事故發(fā)生頻率，降低計算機網(wǎng)絡可靠性。

2 計算機可靠性影響因素

根據(jù)計算機網(wǎng)絡結構、特征等相關因素進行分析，可以發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡管理設備、拓撲結構和傳輸交換設備都能夠對計算機網(wǎng)絡可靠性產(chǎn)生影響。

2.1 網(wǎng)絡設備

在計算機網(wǎng)絡中所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息都會傳輸?shù)娇蛻艚K端，客戶端也是計算機網(wǎng)絡的終端設備，因此要想保證計算機網(wǎng)絡可靠性，就需要對用戶的客戶端進行維護[1]。比如說可以通過對客戶端設備的連接交互能力進行優(yōu)化和改進，提升客戶端設備的交互能力。這樣在進行數(shù)據(jù)傳輸時客戶端設備能夠接收多種不同的數(shù)據(jù)類型，從而有效提升計算機網(wǎng)絡可靠性。

2.2 網(wǎng)絡管理設備

計算機設備種類繁多，生產(chǎn)計算機設備及零部件的廠家也有很多，再加上計算機內(nèi)部本身就比較復雜，因此為了有效對網(wǎng)絡中的各項設備進行有效管理，配置對應的網(wǎng)絡管理設備十分有必要。在計算機網(wǎng)絡管理設備中能夠利用在線檢測技術等對計算機網(wǎng)絡運行狀態(tài)參數(shù)進行實時檢測和分析，并智能化判斷計算機網(wǎng)絡運行狀況，一旦發(fā)生運行故障可以快速響應，報告故障信息。在軟件管理方面技術人員還可以通過規(guī)范化的配置結構對計算機網(wǎng)絡性能進行優(yōu)化，提升計算機網(wǎng)絡可靠性。

2.3 網(wǎng)絡拓撲結構

計算機網(wǎng)絡的拓撲結構有環(huán)形、星形、總線形、混合形。不同的拓撲結構具有不同的網(wǎng)絡性能。以總線形拓撲結構為例可知，該結構簡單、成本低，只要在計算機網(wǎng)絡設備之間存在唯一的線路就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。但是在該結構下的系統(tǒng)可靠性比較差，一旦通信線路發(fā)生問題就會導致數(shù)據(jù)傳輸中斷。而星形拓撲結構主要是以網(wǎng)絡節(jié)點為依據(jù)進行傳輸，此時一旦其中的節(jié)點出現(xiàn)問題，則會影響到系統(tǒng)可靠性。因此不同的網(wǎng)絡拓撲結構所形成的系統(tǒng)的可靠性也不相同。

2.4 傳輸交換設備

傳輸交換設備是數(shù)據(jù)信號在計算機網(wǎng)絡中進行傳輸所必需設備，該設備是保證數(shù)據(jù)傳輸暢通的關鍵所在。如果在計算機網(wǎng)絡中不存在交換設備，這樣數(shù)據(jù)就無法實現(xiàn)有效傳輸。因此傳輸交換設備對計算機網(wǎng)絡可靠性影響較大。就目前來說在計算機網(wǎng)絡中傳輸交換設備很容易受到外界因素的影響，從而對數(shù)據(jù)傳輸性能產(chǎn)生干擾，因此在進行數(shù)據(jù)傳輸時需要對傳輸交換設備進行抗干擾設計。

3 計算機網(wǎng)絡可靠性提升策略

計算機網(wǎng)絡可靠性需要基于計算機網(wǎng)絡結構、性能等多方面進行綜合分析，制定有效提升策略。

3.1 雙冗余設計

隨著時間的變化，計算機網(wǎng)絡中的設備以及零件會發(fā)生老化等現(xiàn)象，降低設備使用性能，從而對計算機網(wǎng)絡可靠性產(chǎn)生影響。因此為了提升計算機網(wǎng)絡可靠性就需要從技術角度進行分析，全面評價計算機網(wǎng)絡設備的生命周期，并為計算機網(wǎng)絡進行冗余設計，通過冗余配置確保計算機網(wǎng)絡安全穩(wěn)定運行。結合計算機網(wǎng)絡配置現(xiàn)狀，本文建議可以采用雙冗余設計。雙冗余設計就是在原有設備的基礎上新增一組網(wǎng)絡設備，兩組設備能夠搭建新型雙網(wǎng)冗余網(wǎng)絡結構。

在雙冗余設計下計算機網(wǎng)絡的結構從原來的單結構轉變?yōu)殡p結構，這樣可以保證每一個結構之間的連接點之間進行有效連接[2]。這樣數(shù)據(jù)信息在傳輸時通過連接節(jié)點的作用進行處理和轉換，并利用節(jié)點將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱还?jié)點處。如果在數(shù)據(jù)傳輸時其中的一個網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)生變化，此時數(shù)據(jù)會直接傳輸?shù)搅硪唤M網(wǎng)絡的節(jié)點中，然后利用另一組網(wǎng)絡繼續(xù)進行數(shù)據(jù)傳輸。這也就意味著當其中的一組網(wǎng)絡結構發(fā)生故障，冗余配置網(wǎng)絡會自動投入到計算機網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)傳輸，有效避免由于通信網(wǎng)絡作用對可靠性的影響。以某公司計算機網(wǎng)絡為例進行分析，其在進行設計時可以采用2臺 Cisco7206設備進行冗余設計，并為設備提供冗余電源配置，這樣當其中的一臺Cisco7206設備或者是電源發(fā)生故障時，另一臺Cisco7206設備或者是電源就可以投入到計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)中。

3.2 容錯設計

容錯能力是計算機網(wǎng)絡在發(fā)生故障時能夠自動對故障處理，恢復正常運行的能力，通過對計算機網(wǎng)絡容錯設計能夠減少由于網(wǎng)絡故障因素對計算機可靠性影響。計算機網(wǎng)絡結構復雜，其中的某一個模塊或者是零部件發(fā)生問題都有可能導致計算機網(wǎng)絡癱瘓，此時計算機網(wǎng)絡容錯性能能夠有效解決故障。因此從技術角度進行分析，對計算機網(wǎng)絡的容錯率進行科學設計，能夠有效提升計算機網(wǎng)絡可靠性。結合計算機網(wǎng)絡運行現(xiàn)狀，本文建議可以優(yōu)化計算機并行性主干和雙層網(wǎng)絡中心的設計，以期有效改善計算機網(wǎng)絡的容錯率。了解并行性主干和雙層網(wǎng)絡中心的運行規(guī)律，然后以此為基礎進行容錯設計，能夠更好優(yōu)化系統(tǒng)設計。

在容錯設計時首先需要保證各設備之間的有效連接。將計算機網(wǎng)絡設備、服務器和數(shù)據(jù)中心有機連接在一起，然后通過并行連接的方式進行數(shù)據(jù)連接，這樣可以保證數(shù)據(jù)能夠在計算機網(wǎng)絡中進行并行傳輸，提升計算機網(wǎng)絡可靠性。其次對路由器的設備進行連接方式設計。路由器作為數(shù)據(jù)轉換設備進行容錯設計至關重要。在一般情況下如果計算機網(wǎng)絡類型為廣域網(wǎng)此時在路由器設計時可以采用橋接數(shù)據(jù)傳輸方式。結合計算機網(wǎng)絡類型的不同對路由器數(shù)據(jù)連接方式進行設計，可以有效提升設備的容錯性能，保證網(wǎng)絡運行可靠性。以某公司計算機網(wǎng)絡為例進行分析，其在進行設計時可以

3.3 結構設計

在計算機網(wǎng)絡結構設計中需要從整體進行把握優(yōu)化網(wǎng)絡結構，保證計算機網(wǎng)絡結構的開放性、系統(tǒng)性和層次性。在計算機網(wǎng)絡中結構設計時不僅要求能夠對運行裝置進行設置，還需要對網(wǎng)絡層次結構進行設計，保證整體網(wǎng)絡的科學性，從而為計算機網(wǎng)絡結構設計奠定基礎。計算機網(wǎng)絡結構的設計主要是以服務為目的，因此在進行網(wǎng)絡結構設計時需要結合網(wǎng)絡服務內(nèi)容進行設計。結合計算機網(wǎng)絡服務現(xiàn)狀，本文建議可以采用分層網(wǎng)絡結構設計。分層網(wǎng)絡結構就是將各項服務功能以模塊化、層次化的結構進行劃分[3]。同時在結構劃分時還能夠對影響計算機性能的因素進行排查，設置同步攔截功能，從結構上提升計算機網(wǎng)絡可靠性。

在分層網(wǎng)絡結構設計時可以將計算機網(wǎng)絡結構劃分為應用層、網(wǎng)絡操作層、網(wǎng)絡服務層、網(wǎng)絡管理層等，這些不同層次之間又可以通過模塊化的方式將不同的實現(xiàn)功能進行劃分。比如說在應用層中可以將各項應用程序放置在該層次中，并將各個程序之間進行模塊設計，這樣既可以保證程序之間的獨立性，又可以保證所有的應用程序都安裝在應用層中，從而實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡結構的層次化設計，提高計算機網(wǎng)絡可靠性。

3.4 管理設計

在影響因素分析中可以了解到管理員的業(yè)務水平也是影響計算機可靠性的主要因素之一，因此要想提升計算機網(wǎng)絡可靠性就需要從管理設計入手，從人員能力、管理軟件等方面提升管理水平。首先要提升管理人員能力。管理人員作為計算機網(wǎng)絡的實際操作者、管理者和使用者，其業(yè)務水平直接對網(wǎng)絡可靠性產(chǎn)生影響。管理人員需要培養(yǎng)自己的可靠性意識，從意識上了解到計算機網(wǎng)絡可靠性的影響，然后在日常管理操作時能夠嚴格按照正確操作規(guī)范執(zhí)行。比如說定期對計算機網(wǎng)絡進行巡檢，了解計算機網(wǎng)絡運行狀態(tài)，還需要定期對計算機網(wǎng)絡相關參數(shù)進行備份等。通過正確的操作規(guī)范，提升計算機網(wǎng)絡可靠性[4]。其次要正確使用管理軟件。在管理軟件方面需要對針對管理系統(tǒng)設置對應的通信協(xié)議，確保在通信協(xié)議下能夠實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡互連，并安裝對應的反饋系統(tǒng)，確保將網(wǎng)絡運行狀態(tài)及時反饋給管理中心，以便隨時進行調(diào)整和完善。以某公司計算機網(wǎng)絡為例進行分析，其在進行設計時可以利用路由設備對網(wǎng)絡性能進行安全控制，并通過搭建防火墻，利用防護墻的VPN功能對員工的接入方式進行控制。管理員能夠實時查看每一位接入員工計算機網(wǎng)絡訪問情況，從而保證網(wǎng)絡可靠性。

4 結束語

在網(wǎng)絡信息時代下，計算機網(wǎng)絡已經(jīng)進入到人們的日常生活，并對人們的工作、學習和生活產(chǎn)生重要影響，因此計算機網(wǎng)絡可靠性十分重要。但是就目前來說我國在計算機網(wǎng)絡方面研究還不是很深入，計算機網(wǎng)絡可靠性還有很大的提升空間。本文通過對計算機網(wǎng)絡可靠性影響因素進行分析，然后提出計算機網(wǎng)絡可靠性提升策略。經(jīng)過本文研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡設備、網(wǎng)絡管理設備、網(wǎng)絡拓撲結構、傳輸交換設備都是影響計算機網(wǎng)絡可靠性的關鍵因素。因此基于研究本文從冗余設計、容錯設計、結構設計以及管理設計四方面提出提升對策，以期能夠有效提升計算機網(wǎng)絡可靠性。