計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性方法思考

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1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡介

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指通過網(wǎng)絡(luò)將分布于世界各地、功能不同的計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備聯(lián)系在一起組成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后通過網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)軟件等實(shí)現(xiàn)資源信息的共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)過了以下四個過程：第一代是以遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，第二代是計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，第三代是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，第四代是國際互聯(lián)網(wǎng)和信息高速公路階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素

計(jì)算機(jī)包括硬件和軟件兩部分，計(jì)算機(jī)硬件的可靠性和計(jì)算機(jī)軟件的可靠性，保證了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，一旦它們二者之一出現(xiàn)問題，都會影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，所以，要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的研究，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，首先要對其影響因素進(jìn)行分析。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素主要包括以下五方面，如圖1所示。

2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)非常重要，所以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性十分重要。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為五種，分別為總線型、網(wǎng)絡(luò)型、環(huán)型、星型及復(fù)合型。設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的具體要求具體選擇。總線型結(jié)構(gòu)的可靠性不太好，因?yàn)橹鞲删€纜決定這種結(jié)構(gòu)的可靠性，主干線纜出現(xiàn)的任何故障都會影響整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；環(huán)形結(jié)構(gòu)的可靠性較差，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)將全部的計(jì)算機(jī)連成環(huán)狀，如果一臺主機(jī)出現(xiàn)故障，就破壞了這個環(huán)形結(jié)構(gòu)，使整個網(wǎng)絡(luò)不能正常運(yùn)行；星型結(jié)構(gòu)的信息交換中心為匯聚點(diǎn)，如果匯聚點(diǎn)出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)將會癱瘓；網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)具有較高的容錯性及冗余性，計(jì)算機(jī)兩兩相連，鏈路過多影響通信質(zhì)量；但是一條線路出現(xiàn)故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性；復(fù)合型結(jié)構(gòu)綜合了以上各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，因此，相對而言復(fù)合型結(jié)構(gòu)的可靠性良好。

2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備

計(jì)算機(jī)ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)鏈路層、物理層、傳輸層、會話層、表示層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層七層結(jié)構(gòu)。位于數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的常見通信設(shè)備主要包括路由器、網(wǎng)絡(luò)接口卡及交換機(jī)，它們直接影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)接口卡）位于數(shù)據(jù)鏈路層，每塊網(wǎng)卡都具有獨(dú)一無二的MAC地址，其主要功能就是控制主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信，如果網(wǎng)卡的MAC地址被篡改就會影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全，杜絕產(chǎn)生這種現(xiàn)象的常用方法就是綁定和MAC地址相連接的通信設(shè)備的物理端口；路由器位于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系的第三層，它是網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，運(yùn)行IP協(xié)議，它的主要作用就是確定網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)分組的最優(yōu)傳輸路徑，對路由器進(jìn)行配置，可以使其具有防火墻的功能。路由器在網(wǎng)絡(luò)通信中不可缺少，只有通過路由器，內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所以，路由器的可靠性直接影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。交換機(jī)位于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層和第三層——網(wǎng)絡(luò)層，交換機(jī)大多數(shù)位于第二層，交換機(jī)物理端口和與其相連的網(wǎng)卡MAC地址呈映射關(guān)系，形成MAC地址表。交換機(jī)根據(jù)MAC地址表中計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡的MAC地址對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，一旦MAC地址表被冒充或者是損壞，交換機(jī)的物理端口就會對計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)安全造成威脅，影響網(wǎng)絡(luò)的安全性。

2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備，主要包括終端計(jì)算機(jī)、掃描儀等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的可靠性通常由其硬件和軟件決定。硬件方面主要就是指CPU、內(nèi)存等數(shù)據(jù)的處理能力，硬件設(shè)備的性能越優(yōu)良其數(shù)據(jù)交換能力越強(qiáng)，數(shù)據(jù)的安全性越高；軟件方面主要是指計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件及操作系統(tǒng)，為了提高操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要定期進(jìn)行殺毒和打補(bǔ)丁操作，這樣可以消除潛在的安全隱患，對應(yīng)用軟件也要進(jìn)行及時(shí)的更新和修補(bǔ)，防范其出現(xiàn)問題影響網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)通信傳輸必須經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)進(jìn)行，所以網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)對網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性具有重要影響。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)比較常見的包括單模光纖、多模光纖和雙絞線（五類線、超五類線和六類線），傳輸介質(zhì)會影響數(shù)據(jù)傳輸速度及傳輸距離的長短。通常情況下，使用單模光纖可以達(dá)到1公里以上的傳輸距離，使用多模光纖可以達(dá)到500米以上的傳輸距離，使用雙絞線只能達(dá)到100米以內(nèi)的傳輸距離,雙絞線的中六類線的傳輸速度最好，成本比光纖低的多，但是其傳播速度比光纖要慢得多。因此，選擇傳輸介質(zhì)時(shí)要綜合考慮傳播速度、傳輸距離、成本等因素，并將網(wǎng)絡(luò)的安全可靠性放在第一位。5)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理為了提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性，還要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的管理工作。制定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的規(guī)章制度，加強(qiáng)各類設(shè)備之間的兼容性管理，加強(qiáng)工作人員對硬件設(shè)備和應(yīng)用軟件的定期升級和維護(hù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性方法

3.1對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)容錯和冗余性進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常會采用冗余并行的網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行容錯設(shè)計(jì)，相對應(yīng)的將兩個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心和用戶終端及服務(wù)器進(jìn)行連接，這樣一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，兩個網(wǎng)絡(luò)中心之間可以相互協(xié)調(diào)，不至于使網(wǎng)絡(luò)癱瘓。此外，在選擇服務(wù)器時(shí)，一定要選擇容錯性和可靠性都較好的設(shè)備，這樣可以降低故障的發(fā)生率，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。因?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)點(diǎn)之間相互連接形成網(wǎng)絡(luò)鏈路，通過網(wǎng)絡(luò)鏈路傳遞信息。由于冗余設(shè)計(jì)是以單計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，所以單一網(wǎng)絡(luò)和雙網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，在一定程度上提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

3.2使用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多層結(jié)構(gòu)體系支持常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并對故障具有隔離的作用，因而可以在一定程度上降低故障的發(fā)生率，此外，它還可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載分段和業(yè)務(wù)量分段。它的出現(xiàn)，在一定程度上簡化了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，這種結(jié)構(gòu)體系集合了集線器和路由器，對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兼容性較好。計(jì)算機(jī)多層網(wǎng)絡(luò)由三層結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成，分別為接入層、分布層和核心層。接入層。接入層被稱為是計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)，可以對用戶的流量進(jìn)行控制，控制形式主要是接入控制列表形式和訪問控制列表形式。核心層。核心層在整個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中非常重要，既能訪問不同區(qū)塊、連接相應(yīng)交換區(qū)塊，又能快速的為相應(yīng)區(qū)塊提供數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)幀，保證計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。分布層。在局域網(wǎng)中分布層的功能較多，既能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中工作組和部門級的接入，還能確定多點(diǎn)廣播域網(wǎng)及廣播域網(wǎng)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心聯(lián)網(wǎng)中的位置。

4結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，從當(dāng)前的情況來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展非常重要，并且它已經(jīng)成為了計(jì)算機(jī)專門系統(tǒng)科學(xué)，所以在以后要加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可靠性的研究，建立完整的理論和實(shí)踐體系，不斷提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的更快發(fā)展。

作者：宋國際 蘭繼明 李東燕 單位：河北民族師范學(xué)院