计算机网络可靠性优化设计策略研究

江柳

摘要：网络技术的发展带给人们生活极大的方便，为了适应技术发展要求，提升计算机网络可靠性研究和设计成为人们关注的重点。该文以网络可靠性概念为切入点，分析了其优化设计的重要意义，并简单介绍了基本原则，最后给出了具体的实施策略，为提升网络可靠性优化设计提供一定的参考。

关键词：计算机；网络；可靠性；优化设计；策略

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）16-0056-02

1 计算机网络可靠性定义

一般而言，计算机网络可靠性指的是网络信息系统的特定功能在一定条件下（如性能要求、时效性要求）达到一定标准的功能特性。随着信息技术的发展，计算机网络可靠性已经成为信息系统最为基本的要求保障，是信息系统提供可靠服务必须遵守的设计与运行原则。根据业界标准，度量计算机网络可靠性主要包括三个方面的要求：人为或者自然破坏条件下的网络抗毁性要求、不可预知条件下信息系统生存能力和网络信息系统提供服务的有效性要求。

具体而言，人为或者自然破坏条件下的网络抗毁性要求指的是信息系统在人为或者自然破坏条件下，出现部分网络节点或者线路失效后，信息系统有效供给能力以及提供持续性服务的能力，其主要侧重点在于破坏条件下的网络可靠性保障。简言之，提高网络信息系统抗毁能力能有效的应对网络大面积瘫痪事件。而不可预知条件下信息系统的生存能力则是在随机破坏条件下网络信息系统的可靠性保障。随机性的破坏主要是指由于网络设备瘫痪或者损坏以及网络线路的老化等因素引起的网络拓扑结构变化，从而造成的信息系统存在持续性服务不足。而网络信息系统提供服务的有效性更多的是侧重于具体网路业务方面的要求。以常见的网络数据为例，网络数据延时、数据的通达性都是具体的表现。

通常计算机网络设计与应用人员将信息系统可靠性保障归结为各种设备的硬件保障，而忽视了人员可靠性、软件平台的可靠性保障，因此，可靠性保障不仅仅关乎于硬件设备，对于人员管理以及软件平台管理方面都提出了一定的要求，在今后的系统优化升级以及平台保障方面应予以综合性考虑。

2 研究计算机网络可靠性意义

1）提升计算机网络服务和抗破坏能力

计算机网络可靠性研究就计算机网络自身而言，有效保障了其网路服务的持续性要求以及抗破坏能力，这是计算机网络信息系统的本质要求。通过一定的手段以及优化设计策略，能够有效提升和应对由于人为破坏、自然灾害、设备损坏、软硬件平台的不稳定性等因素带来的信息系统网络数据交付处理能力以及各种基于网络的数据服务持续性保障。正如上文所述，无论是在生存性、抗毁性方面的要求，还是在有效性方面的要求，都是以网络基础作用作为出发点来讨论的，由此可见，探讨计算机网络可靠性的意义首先要能够有效提升信息系统网络服务以及抗破坏能力。

2）应对当前严峻的网络信息安全重要手段

信息安全已成为当前信息系统发展面临的重要威胁，从横行网络世界的木马病毒、到令世人瞠目结舌“棱镜门”事件，再到现如今每年数以亿计的信息数据损失，网络信息安全无不影响着人们生活的方方面面。加强网络可靠性研究，可以在两个方面应对当前日益突出的信息安全问题，首先，从物理支撑方面，通过一定的冗余设备等设计手段，能够为各种网络设备提供相对安全的电磁环境保护，有效地避免人为或者自然因素带给信息系统的破坏性；另一方面，网络可靠性研究还通过整合软硬件平台来提供信息系统的保障，尤其是针对软件平台的一些措施，对于增强数据完整性、保密性以及有效性保障有着非常积极的作用。

3）为新技术发展提供了必要的基础设施支撑

除了上述两个方面的作用，加强网络可靠性为新技术的发展提供了必要的基础设施支撑。以当前十分流行的云计算大数据处理技术为例，首先应架设一定的主机集群，集群中的主机数据交换基于必要的物理网络支持，再通过必要的软件处理手段屏蔽各种物理设备的差异性以此来提供海量数据存储以及计算服务，可见，网络有效性保障、数据的可靠性交付都是云计算大数据处理基础；除此之外，移动互联网技术、物联网技术都需要可靠的网络支撑。因此，从新技术发展应用方面而言，提供可靠的网络保障为其奠定了坚实的物理支撑。

3 计算机网络可靠性设计和优化策略实施原则

1）突出“标准化”设计

标准化设计是遵循网络体系模型，实现网络各种异构设施平台互联互通的基础，是计算机网络可靠性设计以及优化策略的基本原则。无论是实际运行的TCP/IP网络模型，还是国际化标准组织的OSI网络模型，其都遵循了标准化的设计理念，通过网络信息平台的标准化设计能够使得网络平台具有较好的适应性以及可拓展性，新技术、新设备只要符合标准化的网络接口即可进行标准化的应用，这是计算机网络不断成熟的必然要求，更是网络不断发展的前提保障。鉴于上述原因，网络信息平台优化实施首先应遵循标准化的设计实施原则，以达到系统在通用性、拓展性等方面的要求。

2）提升网络“互通”能力

互联互通优化设计也是计算机网络优化设计应遵循的重要原则，一方面对于不同的系统平台（软件平台和硬件平台两个方面），应保障其数据的可达性和畅通性，另一方面对于不同的数据传输协议应做到较好的支持。除此之外，还应使得各种物理设备具有较强的一定容错能力。需要注意的是互通不代表任意设备都必须实现可达性，有时候为了数据安全或者是数据传输效率等方面的要求，通过一定的技术手段或者硬件设计人为的阻断了不同网络层次的可访问性，常见的设计如不同部门之间利用交换机设备进行VLAN的划分。提升互联互通能力原则是网络信息平台满足用户需求，提升网络交付能力，保障网络运行稳定性重要实施设计原则。

3）提升网络资源可管理性以及对现有资源的有效利用性保障

网络信息平台的可靠性不仅仅是对各种物理设备的要求保障，同时对于网络资源可管理性也应做好相应的设计。一方面，应保障主干网络的带宽要求，将常见的FTP服务或者访问数据较大的WEB服务进行单独带宽供应，以实现其高度的响应服务能力；另一方面，网络线路设计、各种网络设备设计以及网络管理软件应在系统安全稳定、可靠性、可服务性方面进行综合考量以达到优化设计的目的。除此之外，为了尽可能地提升网络优化设计的经济效益，在设计实施的时候应对现有资源进行合理整合，通过原有线路改造等手段提升整个优化过程的性价比。

除此之外，计算机网络可靠性设计原则还应在先进性与通用性、链路的截止等方面进行优化设计，限于篇幅的限制，本文就不一一的进行论述了。总的优化设计与实施策略原则，应从可拓展性、安全性、通达性、经济性等方面进行综合考量，从而实现网络信息平台高度可靠性的要求。

4 计算机网络可靠性实施方案

1）提升网络设备的冗余设计

冗余设计实施方案主要是通过增加设备以及线路的数量来实现网络的高可靠性，这是目前常见的一种设计实施手段。冗余设计过程中，涉及的设备比较多，无论是供电设备、核心层的网络数据交换设备、还是数据处理终端的主机设备等都可以进行冗余处理，以常见的备用电源设备和服务器磁盘阵列为例，通过故障时供电系统的及时切换以及数据磁盘多层次备份能够有效提升网络的可靠性，另外对于网络设备以及线路的冗余设计，可以在一条线路或者节点出现问题的时候，启用其他通信线路，从而实现了数据传输的有效性。除此之外，通过冗余性实施，对于提升处理端的数据容错能力也有积极的意义，当然随着各种设备冗余度的提升，处理好可靠性保障与经济效益的平衡性也是非常值得注意的重要方面。

2）做好网络系统分层设计

分层处理是计算机网络可靠性处理以及优化设计的重要方面，这主要是基于网络模型，依次分别为物理层、数据链路层、网络传输层和应用层。物理层对应了各种物理接口、电气化标准的数据要求，数据链路层则是将网络传输层的IP数据报进行数据帧的包装过程，并对下实现数据帧进行01代码的转换过程，网络传输层则重点是进行IP数据的传输过程（UDP以及TCP传输），应用层则是通过将不同的应用数据进行分装的过程。不同的网络层次对于数据可靠性要求都是不尽相同的，并且每个层次关注的重点差异性也是非常明显的，因此，在具体的网络系统优化实施的时候按照网络模型进行分层次的设计检测，使得每个层次都能达到预先的设计目的也是实现网络可靠性保障的重要手段。

3）加强网络体系结构性设计

网络体系结构的优化设计对于信息平台的可靠性也有重要的影响。通常而言，网络体系结构包括网络操作系统，如常见的Windows Server操作系统，Linux/Unix操作系统平台，网络操作系统通常提供了网络管理的一些功能，是整个内部网络控制的中心；网络控制设备，如常见的路由设备、交换机设备，这类设备拓展了网络结构，实现了不同区域的主机互联互通性，并且提供了一定的安全管理例如访问控制管理，内外网数据交换等等；网络主机，这是最终用户工作的平台，用户利用各种软件完成各类办公任务；网络服务器，如各种文件服务器、WEB服务器、邮件服务器等等，实现网络服务的各类功能。优化这四类设备设计结构，将服务器设备以及网络操作系统放置带宽资源相对充足的网络节点中，并且合理的配置路由、防火墙设备可以提升网络可靠性保障。

4）合理的运用“试凑”方法进行优化设计

试凑是通过在诸多可行方案进行多层次、多角度比较，选择综合优势较高的的一种优化方案。试凑是一种常见的优化实施手段，再加之当前先进的软件模拟工具，能够较快的进行费用、可用性、可靠性方面的比较，通过综合权衡比较以实现最优化的解决方案。因此，信息平台优化注重试凑方法的合理运用。

5 小结

综上所述，计算机网络可靠性是提供可靠用户服务、应对信息安全以及适应技术发展要求的重要保障，本文通过介绍可靠性相关概念，分析了其重要意义，并总结了计算机网络优化设计以及实施保障的具体措施。通过加强分层设计、网络体系设计、冗余设计以及试凑方法的有效利用实现网络信息平台的高可靠性要求。

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