维普资讯 http://www.cqvip.com 誊誊 ２Ｄ０７年第９期一■薯： 薹 薹 薯譬≥薹ｉ量 ≥ 譬 ≥≮ ■ 叠 ０： － 信息科学一曼薹 －计算机网络系统及其可靠性优化研究 郝践 （太原电力高等专科学校，山西太原０３００１３） 摘要：文章介绍了计算机网络系统的主要特点及其结构形式，分析了网络可靠性的影响因素，研究了提高网络可靠性的具体措施。 关键词：计算机网络；可靠性；优化 １计算机网络系统 计算机网络是信息高速公路的重要组成部分，是当前汁算机应用空前 活跃的—个领域。可以说，计算机网络的应用已渗透到社会生活的各个方 面。所滑计算机网络，就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独 立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、 信息交换方式及网络操作系统等）实现网络资源共享和信息交换的系统。 １．１计算机网络的功能 １．１．１信息交换功能。此功能主要是完成计算机网络中各个节点之ｌ司的 系统通信。用户可在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物、电 子贸易和远程电子教育等。 １．１２资源共享。网络上的计算机不仅可以使用自身的资源，也可以共 享网络上的资源。所谓的资源是指构成系统的所有要素，包括软、硬件资 源。如：计算机处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、数据库、文件和 其它计算机上的有关ｆ言息。 ｌ＿１．３分布式处理。一项复杂的任务可以划分成许多部分，由网络内各 计算机分别完成有关部分，使整个系统的性能大为增强。 １２网络的拓扑结构 连接在网络上的计算机、大容量磁盘、高速打印机等部件均可看作是 网络上的— ，又称工作站。所谓网络的拓扑结构，是指各节点在网络上 的连接形式。计算机网络常见的拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和混 合型等。 １．２．１总线结构。总线结构为线状连接，即用一条开路、无源的双绞线或 同轴电缆通过接Ｅ到电缆上，形成一条公共的访问总线。—个节点发送的 信号其它节｜ 均可接收。总线结构连线简单、扩充和删除容易，不需停止网 络的正常工作，节点的故障不会引起系统的崩溃。但总线本身的故障对系 统是毁灭性的。 １２．２星形结构。星型结构是以 电为中 笆若干外围 － 连接起 来的辐射式互连，来充当整个网络控制主控计算机。其一方面作为垦型控 制开关，另一方面作为通讯设备。各工作站之间的数据通信必须通过 节点。一旦节点出现故障，系统将彻底崩溃。如果外围节点过多， 节点的负载就会大幅度增加。 １２．３环型结构。它是一种闭合的总线结构。网络中各节点通过中继器 连接到闭环【：共享—个环。任何两个节点间都要通过环路互相通信。单条 环路只能进行单向通信，为此，可以设置两条环路实现双向通信。环形结构 易于实现高速通信和长距离通信。环路中各节点的地位和作用是相同的， 因此容易实现分布式控制。 １２．４混合型结构。它由多种拓扑结构的局域网连在一起构成，兼容了 不同拓扑结构的优点。 ２计算机网络可靠性 计算机网络在规定的条件臊作方式、维修方式、负载条件、温度、湿度、 辐射等）一Ｆ，规定的时间（１ｏｏｏ小时、—个季度 内，网络保持连通和满足通 信要求的能力，称之为计算机网络可靠性。它反映了计算机网络拓扑结构 支持计算机网络正常运行的能力，是计算机网络规划、设计与运行的重要 参数之一。 ３计算机网络可靠性优化 ３．１计算机网络可靠性的影响因素 ３．１ ｌ用户设备对计算机网络可靠性的影响。用户终端是直接面向用户 的设备，其可靠性至关重要，也是计算机网络可靠与否的关键所在。在计算 机网络运行过程中的口常维护，主要就是确保用户终端的可靠。用户终端 的交互能力越高，其网络可轻陛也越高。 ３ １２传输交换设备对计算机网络可靠性的影响。在计算机网络建设、 运行的实践中，研究人员经常发现：“布线系统所造成的计算机网络故障问 基一般是最难查找的，为此而付出的代价往往也是最大的。”因此，应采用 标准的通信线路和布线系统。为了提高计算机网络可靠ｌ生以及满足引尊机 网络日后发展的需要，必需考虑有一定的冗余和容错能力。对于十分 要 且不太顾虑建设成本的计算机网络，在布线时最好是布置成双线．¨ 计 算机网络的线路出现故障能及时进行切换。计算机网络集线器将若干个用 户终端集中起来连人网络，通过它可将所连设备的错误与计算机网络其它 部分隔开，构成了保证计算机网络可靠性的第一道防线。集线器是一种单 点失效设备．若它自身发生故障，则与其相连接的用户就无法工作，可见计 算机网络的集线器在提高计算机网络可靠性方面起着重要作用。 ３２网络管理对网络可靠性的影响 通常—个大型的计算机网络是由来自不同生产厂商的不同网络产品 和设备所构成的，规模较大，结构复杂。要保证信息传输完整性、降低故障 发生率、降低信息丢失率、减少误码及差错，提高计算机阳络可靠性，就应 采用先进的网络管理技术，进行实时采集网络运行参数并统计网络信息， 监视网络运行状态，及时查找故障和排除故障。 ３３网络拓扑结构对网络可靠性的影响 计算机 日络拓扑结构属于计算机网络规划问题，也是影响计算机网络 可靠性的先天性因素。实践表明 同应用领域、不同规横层次的计算机网 络必须具有不同的网络拓扑结构，否则提高讣算机网络可靠性只是一句空 话。分析计算机网络拓扑结构对计算机『卅络可靠性的影响正是本文计算机 网络可靠 ｝策略所要研究的前提。互连网络拓扑结构是计算机网络中 部件之之间的主要连接方式，它可以用图来表示，因此图论是研究互连网 络性能的最有力的数学工具。起初人们通过直径和连通度来度量计算机网 络的有效性与容错性，随着对计算机网络拓扑结卡勾的深人研究和分析，计 算机网络设计者提出许多网络和图论的新概念，例如容错直径，宽直径，限 制连通度，边连通度，容错直径等。这些参效能够更准确地度量汁 算机网络的可靠性与容错性。为｝｝算机闻络规划帮酗十提供了科学依据。 ４计算机网络可靠‘陛没汁策略 ４．１引算机网络的容错性酗檬略 ｜算机刚络容错雎酗十的一般指导原则为：并行主干，双网络中心。计 算机网络容错性没汁的具体设计方案的原则，可以参照以下几点： ４．１．Ｉ采用并行计算机网络以及冗余讣算机网络中心的方法，将每个用 户终端和服务器同时连到两个计算机网络巾心上。 ４．１２数据链路、路由器在广域网范围内的： 联。计算机网络中的边界 网络至网络中心采用多数据链路，多路由的连接方式，这样可以保证任一 数据链路的故障并不影响局部网络用户的正常使用。 ４．１．３计算机网络设计时，应采用具有模块化结构、热插热拨功能的网 络设备。这不仅可以拥有灵活的组网方式，而且在不切断电源的情况下能 及时更换故障模块，以提高计算机网络系统长时问连续工作的能力，从而 可以大大提高整个计算机网络系统的容错能力。 ４，１．４『棚络服务器应采用新技术，如采用双机热备份、双机镜像和容错 存储等技术来增强服务器的容锴陛、可靠性等。 ４．１５网络管理软件容错 １时，应采用多处理器和特别设计的具有容 错功能的网络操作系统来实现，提供以检查点为基本的故障恢复机能。 ４２计算机网络的双网络冗余没汁策略 计算机网络的双网络冗余性设｛十是在单一计算机网络的基础上再增 加一种备用刚络，形成双网络结构，以计算机网络的冗余来实现计算机网 络的容错。在计算机网络的双网络结构中，各个网络结点之间通过双网络 相连，当某个结点需要向其它结点传送消息时，能够通过双网络中的一个 网络发送过去。正常情况下，双网络可同时传送数据，也可以采用主备用的 方式来作为训—算机网络系统的备份。当由于某些原因所造成—个网络断 开后，另—个计算机网络能够迅速替代出错网络的工作，这样保证了数据 的可靠传输，从而在计算机网络的物理硬件设施上保证了汁算机网络整体 的可靠性。 参考文献 ｆｌ】张文，杨红霞周络互连设备ｌ＾１１．北京：电子工业出版社，２００３ 【 李呖基于智能计算的计算机网络可靠性分析研究ＩＪＩ计算机技术与发展， ２ｏｏ６（８）． 【３】郭彤城 并行遗传算法在一类计算机网络可靠性优化问题中的应用ＩＪＩ系 统工程理论与实践，２００３（１）
