浅析提高计算机网络可靠性的若干方法

杨正光　赵树明

摘要：计算机网络的可靠性指的是在规定条件内网络保持连通和满足通信要求的能力，它是衡量计算机网络综合性能的关键技术指标。完善的可靠性设计能保证计算机网络免受干扰，克服因线路中断或局部故障导致整个网络系统瘫痪的局面，对于提高整个系统的故障恢复能力和监控能力有着重要作用。该文首先对影响计算机网络可靠性的因素进行简要分析，并从设计方面提出一系列提高计算机网络可靠性的方法，以供参考。

关键词：计算机网络；可靠性；设计原则；双网络冗余设计

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）15-0030-02

Abstract： The reliability of the computer network refers to the network within the specified conditions and ability to maintain communications connectivity requirements are met， it is a measure of the overall performance of the computer network key technical indicators. Improve the reliability of the design to ensure that computer networks from interference， overcome by line interruption or partial paralysis of the entire network system failure caused the situation， the failure of the entire system to improve the resilience and monitoring capabilities play an important role. Firstly， the factors that affect the reliability of the computer network will be briefly analyzed， and range of ways to improve the reliability of the computer network design， for reference.

Key words： computer network； reliability； design principles； dual network redundancy design

在这样一个信息化社会中，计算机网络在人们的日常行为中占有非常大的比例，人们对计算机网络的依赖性越来越大，与此同时，人们对衡量计算机网络综合性能的关键技术指标——计算机网络的可靠性也越来越关注。计算机网络的可靠性可从网络的连通性、安全工作时间、抵抗破坏的能力以及在各个模式下工作的有效性这四个方面来衡量，它反映了网络拓扑结构支持系统正常运行的能力，是计算机网络规划、设计、运行的重要参数之一。

1 影响计算机网络可靠性的因素

影响计算机网络可靠性的因素来自多方面：①用户设备的影响，用户设备交互能力越强，计算机网络可靠性越高。②传输交换设备的影响，虽然传输介质对计算机网络可靠性的影响不如结点高，但在计算机网络建设及运行中，由于布线系统所引起的故障一旦出现，往往需要相当大的代价进行故障查找和排除，同时，为满足计算机网络的持续应用性要求，需要使网络具有一定的冗余和容错能力，从而降低故障持续时间。③大型计算机网络规模庞大，结构复杂，其部署与设计存在持续性与不确定性，常会采用由不同生产厂家提供的不同网络设备进行部署，这就需要采取先进的计算机网络管理技术对网络设备进行管理，协调好各设备之间的关系，以降低故障发生率和传输误码率，保证信息准确传递，所以说网络管理手段和网络管理软件是否有效，是否能及时发现并排除计算机网络中出现的故障直接影响计算机网络的安全可靠运行。④网络拓扑结构存在问题必然会使计算机网络可靠性大幅度下降，比如总线结构容错度小，可靠性较低，当其任意一边或一节点出现故障，整个网络就会陷入瘫痪的局面，再比如星型结构中，非中心节点发生故障不会对其他节点的通信造成影响，而一旦中心节点出现故障，仍然会造成整个网络的瘫痪，如果想获得较高的网络可靠性，一般不建议采用总线结构网络拓扑和星型结构网络拓扑，而是应根据计算机网络规模和层次进行具体的分析和设计，保证网络拓扑与实际应用相符合。

2 提高计算机网络可靠性的方法

2.1 计算机网络可靠性设计准则

在计算机网络可靠性设计中，必须遵循相关准则，使设计更加科学化、条理化和系统化。关于计算机网络的可靠性设计准则可归纳为：对新技术的采用进行综合考量，确保设计的兼容性和扩充性，以实现高可靠网络的平滑升级，否则如果技术支持不够先进，不利于为软件提供良好的运行环境，导致软件运行速度慢，无法及时完成任务，另一方面，会使用心不良者有机可乘；注重采用冗余设计手段和容错技术来促进计算机网络兼容性和可靠性的提升，使任何一台兼容设备都能通过接入使用互联网信息完成任务；从现实情况出发，选择质量好、口碑好的网络设备，并统筹考虑全寿命周期费用，力求使系统达到最佳性价比；针对计算机网络规模较大、异构程度较高、运行较频繁等特征，定期对运行中的网络进行人工及自动检查维护。

2.2 容错性设计

计算机网络在实际使用过程中，容易出现偶然破坏或一系列恶意攻击，进而破坏信息传输完整性和准确性，比如当造成文件或数据丢失或损坏，网络容错可自动将丢失或损坏的文件及数据恢复到原始状态，这就要求合理进行计算机网络的容错性设计。建议采用并行计算机网络和冗余计算机网络中心的方法将所有用户设备终端和服务器同时连接到计算机网络和冗余计算机网络中心，并为其设置自动连接功能。从计算机网络的边界网络到网络中心，采用多数据、多路由的连接方式，这样以来，当计算机网络中的某一链路发生故障，也不会产生大范围网络故障，不会影响其他用户的使用。采用具有模块化结构、热插热播功能的网络设备，使网络可进行功能模块替换，以增强组网灵活性，而且当网络出现故障时，在不切断电源的情况下即可完成故障设备的更换工作，最终避免全局性断网情况，提高计算机网络系统长时间连续工作的能力。在网络系统层面，还应采用双机热备份机制，避免重要数据被破坏或丢失。

2.3 双网络冗余设计

双网冗余设计是在现有网络的基础上增加一套备用网络，网络内的终端和服务器同时与主网络、备用网络进行连接，形成双网络体系。在双网络冗余结构中，每个节点直接的连接采用的都是双网络的连接方式，终端既能使用两套网络同时传输数据，也能使用双网络中的其中任一网络进行数据传输。该设计方案的优势在于从物理层面提高了计算机网络的可靠性，若因为出现故障而断开一个网络，另一网络能够迅速替补进来，这样就保证了网络传递信息和传输介质的可靠性。

2.4 网络层次、体系结构设计

一个好的计算机网络系统不仅要有先进的网络设备，还要有合理的网络层次结构和体系结构，只有注重网络层次、体系结构的可靠性设计，通过分层设计，明确和分配每一网络层的作用，先进网络设备的性能和可靠性才能充分发挥出来，计算机网络整体优越性才能得以提高，否则计算机网络可靠性必然会得不到保障。计算机网络体系结构包含物理硬件层、操作系统层、应用层、服务层等几个层次。随着计算机网络吞吐量的迅猛增长，分布式的网络服务和交换转移至用户级，分层设计模型由此形成，它是模块化的，在计算机网络的扩展和运行中，故障查找及排除工作易于操作，因而在网络层次、体系结构设计中可采用多层网络结构。

2.5 正确布线

网络综合布线是计算机网络的基础设施，其使用寿命比电脑软硬件和其他网络设备的使用寿命长，而且是不易被替换的隐蔽工程，承担着传输信息的重要任务，更是网络安全的第一道防线，在计算机网络可靠性设计中，必须正确布线，尽量使可能发生的故障损失降到最低。根据计算机网络用户需求以及实际应用需要，可采用屏蔽式布线，防止电磁干扰，为网络安全性提供保障；若计算机网络运行环境较为恶劣，比如温度、湿度过高或过低，灰尘较多，电磁干扰较强，有腐蚀性化学物质，可应用EtherSeal布线系统保证恶劣环境下数据的安全和传输的稳定性；使用屏蔽电缆，提高屏蔽完整性，并使电缆与连接器的端接、电缆外皮良好接地；若传输速率要求和传输距离要求较高，建议选择光纤进行布线。

3 结语

总之，计算机网络的可靠性是衡量计算机网络综合性能的关键技术指标，我们必须从实际出发，总结影响计算机网络可靠性的因素，从容错性设计、冗余设计、网络结构设计等方面制定切实可行的设计方案和优化策略，保证网络的连通性，延长其安全工作时间，增强其抵抗破坏的能力以及在各个模式下工作的有效性，使计算机网络中的相关节点和部件都能为用户终端提供可靠的链路，确保系统安全、稳定、高效的运行。

参考文献：

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