计算机网络的可靠性优化

中国医科大学附属第四医院 曹吉龙

上世纪七十年代，出现了计算机网络可靠性的有关概念，随着信息通信技术、光纤传输技术、计算机互联网络技术的飞速发展，计算机网络功能日益增强，相应地，有关计算机网络可靠性方面的研究工作也不断被推动向纵深方向发展。随着我国社会信息化进程不断向前推进，计算机网络用户数量呈爆发式增长态势，同时计算机网络的分布区域和网络连接规模也在快速扩张。可靠性相对于计算机网络来说，是一个异常关键的问题，要用宏观的视角对其开展全面性的系统研究和分析工作，为实际工作的开展提供技术保障。

一、计算机网络可靠性的定义

计算机网络，是指将处于不同空间区域的多个具有独立系统功能计算机及其外围设备，在网络操作系统、管理软件及通信协议的支持管理下，通过传输线路实现相互间的链接，达到信息分享和传递的计算机系统。最简单的计算机网络就是只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个节点和一条链路。因为没有第三台计算机，因此不存在交换的问题。最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互联而成。因此因特网也称为“网络的网络”。

国内对计算机网络可靠性的定义达成了基本一致，它是指计算机网络在特定的工作环境条件下和既定的时期内，完成所需要的工作任务和目标的能力。

二、计算机网络可靠性的设计原则

在实际设计和建设工程工作中，计算机网络工作人员摸索和总结出了许多具体和丰富的实践经验和设计原则，它们对优化和提高计算机网络可靠性的起到了良好的规范和引导作用。综合来说，在设计计算机网络时必须遵循如下几个方面的原则：

1、严格根据国际网络标准，使用开放式的计算机网络结构体系，有良好的与异构系统相兼容性和能有效地与异种设备工具实现互通互联，具有很大的扩展空间与优秀的升级能力。

2、先进性与稳定性、实用性与普遍性相结合，采用稳定、成熟和先进的计算机网络技术，计算机网络拓扑结构注重选择实用性强和应用广泛的类型。

3、计算机网络要有具有非常优秀的互通互联能力，能够有效支持和兼容多种通信协议。

4、计算机网络的安全性、稳定性要相对较高，具备良好的冗余能力和纠错能力，这是加强网络数据安全、稳定性的基础，也是保证整个网络系统高效稳定工作的要求。因此，在建设计算机网络系统时，必须挑选具备较好的冗余纠错能力的服务器及相关计算机网络设备。

5、计算机网络具备良好的可管理性、可维护性，在建设计算机网络时，要选择出色高效的计算机网络管理软件和能够有效支持SNMP及CMIP的计算机软、硬件设备。

6、应挑选和使用良好的计算机网络链路介质，保证主干网具备相当充足的带宽宽度，使整个网络具备快速良好的反应能力。

7、充分利用现有的计算机网络设施资源，提高原有计算机网络资源使用效率，科学合理地配置当前计算机网络硬件设备、网络线路、相对成熟的网络操作系统软件和网络管理软件。

8、计算机网络可靠性应具备尽可能高的性价比。

三、计算机网络可靠性指标体系的具体指标

一个平稳运行、高效稳定、高性价比的计算机网络系统，其可靠性指标体系中应至少包含如下14个具体指标。

网络用户对网络整体服务质量的投诉率；用户使用计算网络系统的满意程度；由用户操作不当导致计算机网络的故障率；计算机网络系统中软件运行时发生的故障率；计算机网络传输、交换设备正常工作的可靠性；用户终端设备的可靠性；计算机网络线路的可靠度；计算机网络服务器发生的故障率；计算机网络的贯通性；计算机网络平均每一千小时出现的故障率；计算机网络故障的平均修理时间(单位为分钟)；计算机网络故障发生的前后时间平均间隔(单位为小时)；网络用户对计算机网络维护管理工作的满意度；用户对计算机网安全认证制度的满意度。

从上述计算机网络可靠性指标体系中的具体指标中可以发现，有的指标为数量化的变量，而有的指标为描述型的变量，指标性质以及量纲并不一致。因此，在对计算机网络可靠性指标体系的进行综合评估之前，需要将每个具体指标在性质上和量纲上进行的规范化。

四、计算机网络可靠性优化对策

1、计算机网络可靠性优化模型

从理论上看，优化计算机网络可靠性的一般通过两条主要途径：提高计算机网络相关硬件设施的可靠性与增加相应的冗余部件。在实现计算机网络所有预定功能的前提下，采用增大备用链路条数的方法一方面可以有效提高计算机网络的局域片断的可靠性；另一方面还可以提高计算机网络的建造成本。由于每条计算机网络链路自身都具有可靠性和产生成本，因此计算机网络中的链路数量越少，相应地就会提高计算机网络的可靠性。由于本文使用的优化计算机网络可靠性的模型具有非线性状态的性质，因此使用智能算法来计算结果是可行有效的。

2、优化计算机网络可靠性的设计方法

优化设计方法要在全面权衡和考虑各种具体条件的基础之上，得出符合预期目标的最佳方案。实际优化设计方法是以研究和分析计算机网络可靠性为目的，是一个极其复杂棘手的问题。它涉及到所有网络设施的可靠性、各种软、硬件的可靠性、网络协议的可靠性、每个分层的合理性以及整体系统的可靠性等方方面面的问题。优化计算机网络可靠性的设计方法主要有两种常用方法：即试凑方法和分层处理方法。

①试凑方法(hueristicmcthod)。试凑方法就是找出各种能有效提高网络可靠性的设计方案，并对比每一种方案的成本费用，一般是在多个设计方案中挑选择最佳最节省成本的设计方案，对网络可靠性进行逐步改善和优化。正常情况下，在经济条件允许的前提下，可以适当增设一定的冗余，这样既可以改善和提高网络的可靠性，同时也能为今后的网络扩容和升级提供硬件支持，这也是在进行可靠性优化设计时需要引起重视的一个方面。

②分层处理方法。由于计算机网络系统具有多层次特点，计算机网络总体的可靠性要求最终建立在对计算机网络各个不同层次的要求之上。分层处理方法最早由美国国防部提出了相对完整的方案，它将网络分成逻辑层、系统层、服务层和物理层等多个层次，针对每个层次分别设置了相应的可靠性测度指标，并对提高可靠性的相关方法和保障技术作出了具体的规定。尽管如此，如何对计算机网络分层以及设计各个层次的可靠性测度指标，以达到计算机网络可靠性的最佳效果，依然是值得继续深入开展研究的课题。

五、结语

互联网信息技术的快速发展，一方面大大增加了影响计算机网络可靠性的因素，另一方面对有效提高计算机网络可靠性的改进方案提出了更高要求。因此，对计算机网络可靠性的影响因素研究以及优化方案还有待于进一步的完善和研究，以便对现有的工作提供更为可靠和科学的安全网络系统支持。

[1]李成忠,邓朝健,李昂.计算机网络优化设计研究[J].西南交通大学学报,2000-04.

[2]张红宇.计算机网络优化探讨[J].嘉兴学院学报,2006-03.

[3]刘君.计算机网络可靠性优化设计问题的研究[D].沈阳工业大学,2006-03.

[4]张晓杰,姜同敏,王晓峰.提高计算机网络可靠性的方法研究[J].计算机工程与设计,2010-05.