关于计算机网络可靠性的论述

关于计算机网络可靠性的论述

摘要：伴随着计算机网络应用的不断增长，使得现代社会成为一个被计算机网络紧密联系起来的世界，而计算机网络的正常运行与否直接影响着个人精神需求的满足乃至整个国家的安全、经济发展等问题。因此加强计算机网络的可靠性便成为一项重要的工作，对计算机网络的可靠性进行分析和设计就显得十分重要。

关键词：计算机网络；可靠性

Abstract: with the increasing use of computer network, the modern society has become a closely linked computer networks in the world, and the normal operation of the computer network and directly affect the personal spiritual demand and even the entire national security, economic development and other issues. Therefore, strengthening the reliability of computer network has become an important work, it is very important for the analysis and design of reliability of computer network.

Keywords: computer network; reliability

一、计算机网络的可靠性

所谓计算机网络是指若干台分布在不同地点并且批次相互独立的计算机通过通信链路、网络交互设备和相关网络协议，互联成能够完成特定功能的复杂网络。而计算机网络可靠性可以用如下定义：在规定时间内，计算机网络保持连通和满足通信要求的能力成为计算机网络的可靠性。这一指标可以反映一个计算机网络的拓扑结构支持计算机网络正常运行的能力，是网络工程师进行计算机规划、设计和运行实施的一个重要参数。

计算机网络在规定的时间内完成特定功能的概率称为计算机网络的可靠度，它是计算机网络可靠性的一个量化表示。计算机网络可靠度通常表示为R（t），R（t）=P{T>t}。

从以上网络可靠性的定义我们可以看出，网络可靠性研究的目标是要实现业务数据流无中断的转发。这种研究这同时涉及到软件和硬件的范畴。在软件方面，目前的网络包括局域网和广域网普遍使用三次握手和选择重发机制来提供软件层面上的可靠性，各类局域网和Internet各自采用了很多复杂具体的协议来对网络通信进行保障。在硬件层面上的可靠性则往往不被人们所重视，硬件层面的故障主要包括电源配电线路、网络信号传输线路，网络相关设备运行不正常以及硬件损坏。

二、影响网络可靠性的因素及解决方案

(一)网络设备对网络可靠性的影响

对于用户来说，用户终端是直接面向用户的设备，它的可靠性是很重要的，终端的交互能力越强，那么相应的网络可靠性也就越高。对于一些网络可靠性要求很高的用户，我们可以给其设备装上两个网卡分别连接不同网段，可以在不改善其他硬件条件的情况下大幅度的提升用户的网络可靠性。服务器是一个网络中的核心，它为网络提供各种服务，例如邮件服务、打印机服务、ftp服务等。这些子服务器的可靠与否也极大地影响着用户的体验，有时甚至由于这些服务的故障造成损失。在一些要求较高的计算机网络中，一般使用两台服务器，一台用作平时提供服务的主机，另一台则作为备用机，当主机故障时备用机立即发挥作用，在要求更高的计算机网络系统中，我们可以把4台，8台甚至16台计算机互联作为一个集群系统，即使若干台计算机发生故障，那么系统也能不受影响的继续运行。经笔者为一家公司配置的4机集群的实践表明，集群系统不仅提升了服务器的可靠性，还大大提升了网络中心的处理能力。

(二)传输交换设备对于计算机网络的可靠性的影响

这类设备一旦发生故障，那么往往不容易排除，，这是业界的一个共识，笔者在具体网络的设计和实施过程中也发现，若布线系统发生故障，那么解决起来所用的代价往往比较大。因此在布线设计阶段，为了尽可能的避免此类故障的发生，我们最好采用双线方式进行布线以便屏蔽故障。除布线之外，工作于此层面的设备其可靠性也很重要，如集线器、交换机、路由器等，对于集线器和交换机，我们要尽量选用质量好的产品，对于路由器，除了路由器本身的质量外，在选择通信协议时应当使用那些有弹性的协议，冗余路由技术能够显著的提升网络的可靠性，当主路由器发生故障时，备份路由器能够自动的接替它进行工作，从而使网络正常运转。

(三)网络拓扑结构对于计算机网络可靠性的影响

实践表明，对于不同应用领域和不同规模层次的网络要有针对性的拓扑结构，否则企图笼统提升计算机网络可靠性就目前技术而言是不现实的。下面将对几种常见的网络拓扑结构进行分析。

1.总线结构的网络拓扑。这种拓扑结构是一条链路的连通图，网络上的所有节点都连接到一条公用的总线上从而实现互联，这种结构容易实现，易于扩展。然而由于所有节点都要通过总线来进行传输，因此一旦作为总线的传输介质发生故障，那么整个网络将会瘫痪。总线网络成本较低，其容错性和可靠性也很差，对于那些较重要的计算机网络来说，不应当采用此种拓扑结构。总线结构如图1示：Ci表示节点

2.星型结构拓扑。大多数以计算机交换分机为中心的局域网均采用这种结构。相对而言，星型结构仍然是比较简单的拓扑结构，其最大的好处在于很容易实现对全网络的通信进行控制，任何非中心节点发生故障都不会影响网络的正常运行。但是若中心发生故障也会使网络瘫痪，所以尽管星形拓扑结构比总线拓扑结构可靠性要高，但是对于重要的网络仍然要慎用这种拓扑结构。图2是星形拓扑结构的示意图

3.N×M维网状网拓扑结构。这种拓扑结构是一个无向图，网络中的任意一个节点甚至若干个节点发生故障都不会使得网络整体瘫痪，其容错能力大，可靠性高，当然由于布线和节点较多，其成本也较高，需要网络工程师根据实际情况灵活的进行布线设计。在大型网络中，这种拓扑结构居于主导地位，其拓扑结构示意图如图3所示

4.混合型网络拓扑结构。这种拓扑结构是将若干种网络拓扑结构混合起来所构成的网络拓扑结构。例如可以将星形拓扑和总线拓扑结构结合形成混合拓扑结构。这样该拓扑结构可以有较大的网络扩展，克服星型网络在传输距离上的局限，又可比总线拓扑结构有更多的用户数量。然而从可靠性的角度来看其缺点也是明显的，它几乎同时具备了总线网络拓扑结构和星型网络拓扑结构的缺点。当然对于局域网来说，随着各设备的技术进步，在较小的范围内是可以不计的。若一个单位分布在几个相距不远的建筑物上，就很适合采用这种结合总线和星型拓扑的网络结构。

三、结束语

计算机网络的可靠性关系到用户的体验和实际产生效益，就目前网络工程师所能够做到的来说，一方面要具有选择网络设备的能力，另一方面就是要根据实际情况灵活的选择合适的网络拓扑结构，以取得良好的社会经济效益。

参考文献：

[1]张文,杨红霞.网络互连设备.北京:电子工业出版社,2003

[2]杨红,薛凌.计算机网络结构可靠性分析与探讨[J].黑龙江:黑龙江工程学院学报,2000,3

[3]章治,徐伟.浅谈计算机网络可靠性优化设计[J].北京:科技资讯,2006,5