关于提高计算机网络可靠性的方法研究

黄 硕，楼树美

(信阳职业技术学院，河南 信阳 464000)

关于提高计算机网络可靠性的方法研究

黄 硕，楼树美

(信阳职业技术学院，河南 信阳 464000)

随着社会的快速发展，计算机网络技术得到广泛应用，用户对计算机网络安全性和可靠性的关注度不断提升.从而使网络可靠性在社会需求发展中显得更为重要.因此，从计算机网络可靠性原则、影响因素、拓扑结构以及网络设备方面进行分析，总结得出影响网络可靠性的问题隐患，并通过网络容错性、冗余性设计、结构设计、拓扑结构优化以及网络设备资源维护，找出科学合理的解决措施，为计算机网络可靠性建设设计合理方案，试图为之提供行之有效的可行性建议.

计算机；网络建设；可靠性；途径研究

1 计算机网络可靠性的基本原则

计算机网络的可靠性主要是指在规定的时间范围和条件下，网络系统能够确保正常运行的工作能力.从计算机网络的定义中我们可以看出，它是将不同区域的计算机设备借助现代通信线路组成的一个规模巨大、功能复杂的系统集合.其目的是更加方便快捷地实现信息、数据、硬件、软件等资源的共享.因此，计算机网络的可靠性就成为确保这一目标实现的关键因素[1]28-29.

1.1 计算机网络可靠性的设计原则

提高计算机网络可靠性的方法主要有容错技术和冗余技术，具体表现为在计算机网络中各台计算机及其他设备都可以成为彼此的备用机，一旦计算机网络中的某一台设备出现故障，这台设备原本的任务便可以直接转交给其他设备代替处理，最大限度的避免了计算机在没有后备机的情况下，出现故障导致系统瘫痪的现象[2]127.与此同时，提高计算机网络可靠性需要综合考虑各种新技术，一方面需要考虑主干网络技术的发展，采取与之相配的技术和设备，从而确保设计的计算机网络能够适应现阶段和将来技术发展的需要；另一方面还需要考虑计算机网络的继承性，计算机技术、互联网技术的发展日新月异，对于快速更新的新技术，在使用过程中必须谨慎、合理.此外，提高计算机网络的可靠性原则还包含设备的使用寿命，在设计过程中不仅需要严格遵守计算机网络的相关规范，在确保可靠性的前提下，最大限度地提升设备的使用周期，还应该充分考虑计算机网络软硬件设备保护的组建费用，降低后期维护的成本，力求达到最佳的性价比.可供参考的标准包括ISO/IEC11801国际标准；EN50173欧洲标准；ANSI/EIA北美标准；GB50173-1993，GB/T50311-2000中国标准等.

1.2 影响计算机网络可靠性的因素

计算机网络正常、稳定地工作，不遭受外界因素干扰或者自身具有能够抵御一些恶意攻击和破坏的能力，一直以来都是用户体验的核心.这也就使得可靠性成为计算机网络设计和发展的执行准则，要解决计算机网络可靠性的相关问题，我们必须深入了解影响其可靠性的关键因素.就目前来看，影响计算机网络可靠性的主要因素为网络结构的设计形式、设备性能以及网络管理制度.现阶段计算机网络的主要结构包括总线型拓扑、星形拓扑、环型拓扑等形式.其中，总线型拓扑结构是将工作站和文件服务器相连在一条公共总线电缆上，且总线的两端必须设有终结器，由于计算机都使用一条公共传输介质.容易引起线路传输负载，严重时会导致网络传输堵塞或瘫痪[3]990-994.星型拓扑结构则是以终端设备设定为中央连接点，它与各工作站相连并形成星型，该网络结构会在中央连接点处形成全网故障.环型拓扑结构是将所有站点相互串行构建成环形回路，彼此相连.因此，该拓扑结构只要其中任一个节点发生故障，将会影响整个网络. 计算机网络拓扑结构图，如图1所示.

图1 计算机网络结构拓扑图

计算机网络设备对可靠性的影响最为直接，这些设备直接面向用户，如果在使用过程中存在故障，将直接导致网络瘫痪.因此，需要确保计算机系统、网络服务器等其他硬件系统和网络通信链路免受人为破坏、自然损伤以及搭线攻击.计算机网络管理主要包括互联网的访问控制、数据库的备份与恢复、信息资源的加密以及病毒防御技术.在实际使用过程中，科学、合理的计算机网络管理制度能够有效地降低信息丢失、实现互联网信息的正确传输、故障的及时排查.

2 计算机网络可靠性的设计

现阶段的计算机网络主要是基于TCP/IP网络模型所搭建的，而在TCP/IP网络模型的设计阶段，可靠性研究主要可以从网络容错和冗余性的设计以及网络整体结构体系方面着手分析.

2.1 网络容错性和冗余性设计

网络容错简而言之，就是在计算机网络出现故障或者错误时，确保整个网络正常运行的第2方案.因为互联网在实际使用过程中容易遭受偶然或者一系列的恶意攻击，从而破坏信息传输的完整性和准确性，例如造成文件、数据丢失或者损坏，而网络容错在此时就可以自动将这些丢失或者损坏的文件以及数据恢复到原始状态，确保计算机网络正常运行.在具体设计过程中，需要注意的是选择可靠性高、容错性强的计算机网络服务器，降低设备故障发生的概率[4]240-242.

而冗余设计主要是将两个计算机网络中心分别和服务器端和用户终端连接在一起.由于计算机网络是开放式的系统，各个网络节点都是相互连接的，通过网络链路实现信息的发送和传输.因此，一旦一个节点出现故障，都会牵连整个计算机网络的正常运行.因此，必须通过冗余设计，确保有足够的备用结构保证计算机网络的正常运行，以此来提升计算机网络的可靠性.

2.2 网络结构设计

局域网FTP(File Transfer Protocol)主要是指基于TPC/IP网络上的计算机相互间传输文件的协议，属于网络协议组中的应用层.现阶段的计算机网络主要是基于TCP/IP网络模型所搭建的，网络层次的整体布局主要分为接入层、分布层以及核心层三大部分.多层次的结构设计能够很好地隔离计算机网络中的故障，确保网络运行的可靠性.其中接入层是计算机网络的起点，主要负责对用户流量的控制.接入层的优势在于其设计成本低，通用性强，不仅可以为用户端提供接入口，而且还可以提供带宽.

分布层主要是用来计算接入层和核心层之间界点的，在组建计算机网络的过程中，分布层不仅需要对核心层进行重新定义和区分，同时还可以提供边界定义并且对其中潜在的数据信息进行深入和处理.此外，在局域网中分布层所包含的功能更加多样化，它不仅需要实现部门级以及工作组在计算机网络中的接入，同时也能帮助确定广播域网、多点广播域网在计算机网络中心的联网状态.

核心层可以说是计算机网络的核心部分，核心层的作用不仅在于能够快速地进行数据交换，更重要的是可以对网络进行逻辑划分.核心层能在计算机网络中应用时，必须强调的一点是，该部分无法对被牵扯的数据包进行分析处理.因此在对计算机网络进行逻辑划分时，不能通过访问的形式对数据包进行控制.在整个计算机网络系统当中，核心层为相应交换区提供链接，为不同区域提供与之相对应的访问，而且还可以在一定程度上为相应区域非常迅速地提供数据帧和数据包.

其中，服务层主要为计算机网络提供如：Database、E-mall等方面的服务.应用层是在用户需求基础上建立的，可以进行远程作业、图形处理以及信息通信等功能.物理层包含网络服务器、计算机系统等硬件以及网络通信链路.网络操作层主要包含所有系统软件.通过计算机网络的分层设计，明确和分配每一层的作用，从而提高计算机网络的整体优越性.

2.3 技术层面的可靠性设计

计算机网络的可靠性主要是指网络系统在规定时间内以及一定的条件下完成相应功能的能力或者可能性，通常使用可靠度、失效率以及平均故障间隔定义计算机网络的可靠性能.因此，在技术层面上对于计算机网络的可靠性设计就显得尤为重要.因为计算机网络是一个开放性的系统，网络本身就存在不确定性、复杂性等因素，这些因素交织在一起给计算机网络可靠性的研究造成了一定的难度，传统的可靠性框图、故障模式以及影响危害分析法都不能客观、有效地进行可靠性评估.通过研究发现，现阶段对于计算机网络的可靠性研究主要集中在网络安全以及使用的可靠性，计算机网络技术安全层面主要包括互联网的访问控制、数据库的备份与恢复、信息资源的加密以及病毒防御技术.其中互联网的访问控制是现阶段计算机网络安全管理的主要措施，其主要目的是避免互联网传递的信息资源遭到非法入侵和使用.访问控制的技术主要有入网访问控制技术、网络权限控制技术、目录级控制技术以及属性控制技术，通过这些技术的相互协调和配合以确保互联网访问的安全性、可靠性、正确性以及合法性[5]2425-2428.

此外，我们还需要定期对计算机网络的所有运行设备进行检查和维护，通过远程监控、故障排查等手段，使计算机网络达到可靠性指标的要求，最大限度的避免由于设备故障等原因造成计算机网络的大面积瘫痪.信息加密技术也是提升计算机网络可靠性及安全性的一个重要方式，该技术主要是以电子形式存在与数据信息当众，或者是作为附件以及逻辑上与之有联系的信息而存在的.数字签名的主要目的在于验证数据签署人的身份，并且表明签署人对数据信息中所包含信息的认可性.密钥管理主要是指对密钥进行科学有效的管理，例如加密、解密、破解等等，主要表现于管理体制、管理协议和密钥的产生、分配、更换和注入等.

3 结语

综上所述，伴随着计算机网络技术的迅猛发展，互联网使人们的生活变得日新月异，也正因如此，计算机成为我们现实生活中不可或缺的一个重要部分.对于网络可靠性以及安全性的研究，也就成为现阶段人们关注的焦点问题.提高计算机网络可靠性设计是确保计算机网络系统能够安全、高效、稳定运行的行之有效的方法和手段.

[1] 叶明凤，姜成志，顾泽元.计算机网络可靠性的研究[J].电脑开发与应用，2001(07).

[2] 刘青超.优化计算机网络可靠性的方法探讨[J].计算机光盘软件与应用，2013(23).

[3] 张晓杰.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).

[4] 赵 娟.子网络的连接模式对关联网络可靠性影响研究[J].计算机应用与软件，2012(02).

[5] 邓宏钟.复杂网络拓扑结构对系统抗毁性影响研究[J].系统工程与电子技术，2008(12).

[责任编辑 冰 竹]

Research Methods on Improving the Reliability of the Computer Network

HUANG Shuo，LOU Shumei

(XinyangVocational&TechnicalCollege,Xinyang464000,China)

With the rapid development of society, computer network technology has been widely used, and the user’s attention on computer network security and reliability has been in continuous improvement. Therefore, the network reliability in the development of social needs is very important. This paper analyzes the reliability of the principles of computer networks, influencing factors, topology and network equipment, then summarizes the impact of network reliability problems and hazards, and through network fault tolerance, redundant design, structural design, topology optimization resources and network equipment maintenance, the paper gives a reasonable scientific solutions for computer network reliability construction, trying to provide them with effective feasible suggestions.

computer; network construction; reliability; approaches

2015-01-08

河南省高新领域科技攻关项目(项目编号：112102210233)

黄 硕(1979- )，男，河南信阳人，信阳职业技术学院讲师，硕士，主要从事计算机网络研究。

1671-8127(2015)02-0019-03

TP393.08

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