计算机网络可靠性优化设计

来源:用户上传      作者:许得翔

　　摘  要： 随着计算机技术的不断发展和普及，计算机网络已成为大多数企业、事业单位、学校和个人在工作、生活和学习过程中最重要的工具之一。计算机网络的可靠性是衡量计算机网络运行效率的重要指标之一，因此，人们越来越重视计算机网络的可靠性，计算机网络的可靠性逐渐成为现代计算机领域的一个重要研究课题。本文着重讨论了影响计算机网络可靠性的因素，以及如何有效地实施计算机网络可靠性优化设计，对计算机网络可靠性的优化设计进行了综合分析。
　　关键词： 计算机网络;可靠性;优化设计
　　中图分类号： TP393    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.044
　　本文著录格式：许得翔. 计算机网络可靠性优化设计[J]. 软件，2019，40（4）：203206
　　【Abstract】： With continuous development and popularization of computer technology， computer network has become one of the most important tools for most enterprises， institutions， schools and individuals in their work， living and learning process. Reliability of computer network is one of important indicators to measure efficiency of computer network operation. Therefore， people have paying more attention to reliability of computer network， whihc has become an important research topic gradually in modern computer field. The paper discusses factors affecting computer network reliability emphatically， and how to implement optimized design of computer network reliability effectively， and makes a comprehensive analysis of optimized design of computer network reliability.
　　【Key words】： Computer network; Reliability; Optimized design
　　0  引言
　　所谓的计算机网络可靠性主要由软件可靠性、环境可靠性和人员可靠性三部分组成。因此，要优化计算机网络可靠性，必须围绕这三个方面采取相应的对策。计算机网络可靠性的优化设计是维护网络系统安全的最基本保证，计算机网络可靠性是指在给定的系统时间和范围内对特定功能的计算。
　　1  计算机网络可靠性的概念
　　通常，在规划网络安全可靠性时，需要考虑到计算机网络的连通性、抗破坏能力、计算机的生存能力等。目前，计算机网络可靠性设计主要倾向于优化硬件可靠性。大多数网络设计人员注重计算机硬件的改造和创新，他们很少考虑计算机网络软  件的创新和优化，特别是在软件功能方面。对于  用户来说，他们往往更注重计算机设备的外观和结构的新颖性，而不注重软件功能的优化。正是由于这些因素，计算机网络在可靠性优化过程中遇到了困难[1]。
　　2  对计算机网络可靠性影响较大的因素
　　2.1  计算机设备对计算机网络可靠性的影响
　　第一个是用户设备。用户使用的计算机设备是日常网络设备维护的核心内容，用户终端是一种以用户为直接面向对象的设备，其可靠性将直接影响计算机网络的可靠性。一般来说，用户终端的交互能力越高，其网络的可靠性就越高。以网卡连接为例，目前，为了进一步提高计算机网络的可靠性，通常采用两张网卡协同工作，服务于计算机网络的可靠性直接决定了服务器的响应时间和遇到错误时的恢复能力。计算机系统中的服务器主要包括打印服务器、电子邮件服务器、数据服务器、Web服务器等，必须实现各服务器之间的有效合作，共同保证整个服务器的有效性和可靠性。目前，在大多数企业中，为了有效提高服务器的可靠性，通常采用两台服务器同时工作。一个作为主机管理所有子服务器，另一个作为备用计算机。这种方法虽然能有效地提高计算机系统运行的可靠性，但也使计算机网络工作，运营和维护成本大幅增加;其次是传输和交换设备。在所有的计算机网络故障中，布线系统引起的故障是最难检测和定位的。因此，为了有效地提高计算机网络的可靠性，通常选择标准的通信线路和布线来设计系统。一般来说，为了提高故障后更换计算机网络线路的方便性，我们将把计算机网络布线改为双线布局模式;最后是集线器。受集线器单点故障影响，一旦集线器进入故障状态，将导致连接中的所有用户无法正常工作。为了消除积分器的这一大缺陷，通常采用交换机实现局域网的连接，以促进网络的持续发展[2]。
　　2.2  计算机管理对计算机网络可靠性的影响
　　一般来说，一个计算机网络往往包含許多来自不同制造商的产品，所以我们可以说，计算机网络是由不同制造商生产的设备或产品组成的。在此过程中，如果采用先进的网络管理技术进行管理，可以有效提高信息传输的综合性，同时降低故障率。计算管理对计算机网络可靠性的影响主要表现在以下几个方面：（1）在许多情况下，在选择计算机网络管理软件时缺乏充分的考虑，导致软件的某些功能失效，无法有效地支持计算机网络可靠性的实现。因此不能对计算机软件进行实时有效的监控和管理，存在问题，不及时反馈影响了问题解决的效率;（2）相关技术人员计算机网络技术水平各部门相同，层次高低，缺乏网络管理系统，往往导致人为失误造成各种故障，严重影响了计算机网络的正常运行;最后，计算机网络的规划。缺乏合理性和科学性，特别是在拓扑结构上，存在着非常严重的问题。计算机网络的各个领域和各个规模在网络拓扑结构上也有不同的需求。我们常用的网络拓扑结构通常包括四种类型：星型结构、总线型结构、双N维碟形结构和金字塔型结构。因此，在选择网络拓扑结构时必须慎重，并根据具体需要做出合理的选择[3]。 　　3  计算机网络可靠性设计原则
　　计算机网络是实现计算机之间信息连接的基础。一旦网络在任何时间、任何地点发生故障，其损失是巨大的，这与计算机网络的可靠性有关。提高计算机网络的可靠性是保证计算机网络安全运行的前提。因此，总结设计过程中的经验，计算机网络可靠性应遵循以下要求和原则：首先，在遵循国际标准的基础上，采用开放式计算机网络结构、冗余设计和容错技术，可以提高计算机网络的可靠性;其次，计算机网络的可靠性。ER网络应充分考虑新技术的应用，使其先进、成熟，实用性和通用性相结合;第三，计算机网络应考虑整个系统的成本，以及后期的维护和运行成本，以确保计算机网络可靠性的高性价比;第四，计算机网络中使用的设备应充分利用产品具有良好的质量和信誉，并确保所有网络产品满足网络可靠性指标、标准要求;第五，为了支持多种通信协议，计算机网络应具有较强的互联能力;第六，为了保护现有计算机网络的投资，充分利用现有计算机网络资源，合理配置现有附件和网络布线;最后，计算机网络网络可以实现手动或自动检测，维护[4]。
　　4  如何有效实施计算机网络可靠性的优化设计
　　一般来说，我们将通过两种方式来优化计算 机网络的可靠性：（1）增加计算机网络中的核心硬件设备类型;（2）增加与计算机网络可靠性相关的冗余组件。在实施计算机网络可靠性设计的过程中，必须遵循以下原则：（1）严格按照国际应用标准，促进计算机网络结构开放的实现;（2）运用现代社会中比较先进和成熟的计算机网络技术，尽可能不断推动计算机网络拓扑向更加完善的方向发展;（3）充分把握各种通信协议之间的相互支持，有效利用它们，促进计算机网络互连的实现;（4）向主干网提供足够的宽带数据，保证网络的快速响应[5]。计算机可靠性设计过程中最常见的设计内容有以下几个部分。
　　4.1  计算机网络容错设计
　　在计算机网络容错设计过程中，不应忽视双网敷设的基本原则。同时，还应注意主干网并行技术的设计需要。一般来说，我们将采用以下设计方案：（1）选择计算机网络与并行计算机网络之间的冗余方式，使每个服务器和用户都能正常使用本地网络用户，而不受数据传输路径故障的干扰，选择多路由方式连接终端。两台计算机组成以网络为中心的连接;（2）为了提高组网方式的灵活性，广域网中的数据链路路径和路由器连接在一起;（3）为了提高组网方式的灵活性，最好采用热插拔和热拉功能的结构设备，将故障模块结合起来，有效地提高了计算机网络系统的连续性功能。（4）最后，采用多处理器、具有特殊设计和容错能力的网络操作系统来支持网络软件的设计[6]。
　　4.2  计算机网络的双网络冗余设计
　　所谓双网冗余设计，是指以形成一个双层结构的网络为目标，依靠计算机网络而不是依靠计算机网络的设计方法。在此基础上，增加了一種新的备用网络设计方法。该方法不仅可以实现数据的同步传输，而且可以成为计算机网络系统的备份工具，每个网络点可以依靠两个网络中的一个来发送。一旦发生故障，由于两个网络连接在一起，并且任何一方的网络被终止，另一个网络将自动识别该信息，从而替换网络来运行相关的工作。这种方式主要利用网络建设水平优化以提高计算机网络的可靠性。
　　4.3  计算机网络层次结构设计
　　为了全面保证计算机网络的良好运行和维护，创建一个先进的网络层次结构和网络体系结构是最基本的条件，也是最有效的手段。一是计算机网络的接入层，计算机网络的接入层是计算机网络的起始点和用户接入点的最终位置。其主要功能是监测用户的实际网络使用情况，为宽带计算机网络创造交换条件，促进计算机网络的高效运行，增强计算机网络的稳定性以及可靠性。此外，计算机网络接入层还可以为用户提供计算机接口和从MAC地址输出的数据;其次是计算机网络的分布层，该层的主要功能是区分和定义计算机网络，它是计算机网络层次结构中最核心的层次，也是计算机网络的接入层和核心层，两者之间的分界线。它具有VLAN聚合功能，可以与部门级和工作组级的计算机网络连接。它是计算机网络的一种安全认证方式，可以对一些潜在的、困难的数据进行预处理[7]。
　　4.4  计算机网络体系结构设计
　　为了保证计算机网络可靠性的进一步提高，在计算机网络体系结构设计中经常采用逐层选择的方法。也就是说，从上到下，我们按照网络操作层、网络质量控制层、网络操作系统和网络硬件层的顺序设计计算机网络体系结构，如下：（1）网络操作层，所谓的网络操作层是指决策相关系统，如支持系统、教学系统和科研系统，可以帮助用户建立网络。（2）网络质量控制层，即所谓的网络质量控制层，是为数据库、电子邮件等网络系统提供服务的结构层。（3）网络操作系统，所谓的网络操作系统，主要是指由网络在操作过程中选择的各种软件，如NOS软件、NT软件等，共同构成计算机网络操作系统。（4）网络硬件层，所谓的网络硬件层包括许多硬件结构，如客户设备、服务器、通信路径、连接设备等。
　　5  计算机网络优化设计实施
　　5.1  用户需求分析
　　计算机网络最终面向用户。网络优化设计的实现，通过考虑用户的功能需求和配置需求，最大限度地保证了网络的稳定性。分析用户需求的功能，了解网络应提供何种功能和服务，了解信息流、用户对延迟的要求和相应的时间，分析网络设备的数量和技术参数，确保计算机网络具有较强的兼容性和可靠性，同时最大限度地满足用户的需求。
　　5.2  网络设计方法
　　计算机网络设计系统比较复杂，一般可以从物理硬件、操作系统、网络服务和应用四个方面来考虑，采用分层设计的方法。物理硬件是基础，计算机网络的设计和实现都是基于硬件的。操作系统包括计算机网络中使用的各种软件，网络服务根据用户需求提供FTP和信息传输等功能。最后，它们反映在通过一系列应用程序系统为用户提供的各种服务中[8]。 　　5.3  可靠性架构设计
　　在影响计算机网络可靠性的诸多因素中，网络系统的系统结构和工程设计需要特别关注。目前，计算机网络系统已应用于社会各界。社会依赖性很大，网络系统非常复杂。在系统设计时，应重视网络系统的设计。无论是在主干网拓扑结构和逻辑结构的选择上，还是在局域网子网的设计上，都不能忽略服务器和其他链路的选择。二是重视网络工程设计，加强布线、传输、硬件基础设施建设等多方面的管理和选择[9]。
　　6  结语
　　综上所述，计算机网络的可靠性直接影响到整个计算机系统的运行效率。必须更加重视这一点，采取各种有效措施，优化计算机网络的可靠性，为计算机系统的高效、稳定、安全、可靠运行创造良好的环境。通常，为了实现计算机网络的优化设计，需要对计算机网络优化设计初始阶段涉及的各种因素进行综合评价，这是计算机网络优化设计过程中最基本的环节和最重要的步骤。从宏观上看，计算机网络的可靠性设计是一个系统工程，涉及到各种设备的运行、各种软硬件、各种服务器、各种系统以及各种网络协议的达成等多个学科和内容。因此，在优化计算机网络可靠性的过程中，相关技术人员必须以网络可靠性建设为出发点，站在不同的角度，用更新颖的方法为计算机网络的可靠性优化提供更丰富的方案，以促进我国计算机技术的发展。
　　参考文献
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　　[9] 刘玉. 计算机网络可靠性的优化设计[J]. 中国新通信， 2015， 17（10）： 4.
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