提高计算机网络可靠性的方法研究

　　随着信息化时代的到来，计算机网络成为人们生活、工作和学习中不可缺少的一种信息媒介，通过网络可以有效的共享用户之间的数据，提高工作效率，然而，网络的可靠性成为约束网络发展的瓶颈，研究提高计算机网络可靠性的方法具有较强的理论和现实意义。

　　1计算机网络概述

　　计算机网络起源于上世纪50年代，最初的网络是一种以单台计算机为核心的联机系统[1-5]，实际上它仅将一台计算机的数据共享给多终端使用，功能单一；随着技术的发展，到上世纪60年代，出现了以ARPAnet网络为代表的分组交换网[1.3-5]，ARPAnet网络是美国国防部高级研究计划署开发的第一个运营的分组交换网络，该网络实现了真正意义的计算机与计算机的互联，并可以进行数据的共享；一直到本世纪初，出现的综合业务数字网[1.3-5]，成为目前计算机网络发展的主流。

　　在实际应用中，常根据网络的作用范围将计算机网络划分为计算机广域网和计算机局域网，该文以计算机局域网（LAN）为研究对象，对提高网络的可靠性方法和原则进行研究。

　　2计算机网络可靠性概念及影响因素

　　2.1计算机网络可靠性的概念

　　实际上，计算机网络包括了硬件和软件两大部分，硬件由计算机、传输介质、通信设备等组成，而软件则主要是指计算机之间传输数据所必须遵守的通信协议，而可靠性是指系统在规定的条件下、规定的时间内完成指定功能的能力[6]，保证计算机的可靠性则包括了硬件的可靠性和软件的可靠性两方面。无论是硬件还是软件的可靠性出现问题，都将对人们的生活、工作和学习带来不便，严重的将会对政治经济产生负面影响，因此，对提高计算机网络可靠性的方法进行研究是非常有必要的。

　　2.2计算机网络可靠性的影响因素

　　为了提高计算机网络的可靠性，需要首先对影响可靠性的因素进行分析，主要包括五个方面，如图1所示。

　　1）计算机网络的拓扑结构

　　在进行计算机网络设计时，首先就需要进行拓扑结构的选择，因此，拓扑结构是影响计算机网络可靠性的最基本因素。通常，计算机网络拓扑结构包括星型、网络型、环型、总线型和复合型五种，这五种拓扑结构各有优劣，在进行网络设计时，需根据设计对象对可靠性的要求进行选择。

　　一般来说，星型的结构是利用一个中心汇聚点作为信息交换的中心，这种结构的可靠性不依赖于各个计算机主机，而是由中心汇聚点决定，一旦汇聚点出现故障，将造成网络的瘫痪；网络型的结构是所有的设备均两两相连，因此，该结构具有较高的冗余性和容错性，某条线路的故障不会影响整个系统的可靠性，但是，正是由于两两相连，会造成链路过多，对通信质量造成影响；环形结构是将所有的计算机依次连接成环状，显然，一旦某台主机出现故障，整个网络系统将瘫痪，因此，这种结构的可靠性较差；总线型结构则需要在主干线缆的末端上安装终结器，用来对信号进行吸收，这种结构的可靠性由主干线缆决定，任何出现在主干线缆的故障将影响整个网络系统，因此，这种结构的可靠性也不佳；复合型结构则是由以上多种结构复合构成，因此，可以很好的避免各种结构所存在的缺陷，所以，复合型结构相对而言具有更好的可靠性。

　　2）计算机网络通信设备

　　根据OSI网络体系结构，可以将网络划分为七层，常见的通信设备均位于该结构的第二层和第三层，主要包括网络接口卡、交换机和路由器，计算机网络的可靠性和这些通信设备的可靠性密切相关。

　　网络接口卡就是俗称的网卡，它是第二层（数据链路层）的设备，每一块网卡都有一个唯一MAC地址，利用MAC地址可以控制LAN中主机的数据通信，在网络中应防范网卡的MAC地址被冒充，从而造成安全隐患，常见的方法是将MAC地址和所连接的通信设备的物理端口进行绑定；交换机分为两类，分别位于OSI模型的第二层和第三层（网络层），大部分的交换机位于第二层，交换机中维护一个MAC地址表，MAC地址表示交换机物理端口和所连接的计算机的网卡MAC地址的映射关系，交换机利用MAC地址表对经过它的数据进行转发，在网络中应该预防MAC地址表被篡改以及物理端口的损坏影响网络可靠性；路由器是第三层设备，它可以决定网络上数据分组的最佳传输路径，该设备是Internet的主要部分，运行IP协议，可以经过配置后成为一台能过滤数据的防火墙，路由器是网络中最重要的通信设备，内网的任何数据需要和外网进行通信，都需要通过路由器，因此，路由器的可靠性直接影响着计算机网络的可靠性。

　　3）计算机网络的终端设备

　　网络终端设备主要是指用户的终端，主要包括终端计算机、网络打印机、扫描仪等设备，终端设备的可靠性越高，计算机网络的可靠性就越强，而网络终端设备的可靠性通常由其硬件和软件决定。硬件方面主要是指计算机的硬件性能，包括CPU、内存和硬盘等硬件的数据处理速度、存储能力等，良好的硬件设备能保证高速的数据交换能力；软件方面主要是指计算机的操作系统和应用软件，操作系统主要包括了Windows系列操作系统和Linux系列操作系统，为了保证操作系统的可靠性，需要定期对系统进行打补丁操作，减少隐患的出现，应用软件则包括了用户所使用的所有程序，需要防范这些应用程序本身存在的漏洞，对网络可靠性造成的影响。

　　4）计算机网络的传输介质

　　所有的数据在网络上通信必须通过网络传输介质，一旦这些网络传输介质出现故障，对网络可靠性的影响是致命的。常见的网络传输介质包括双绞线和光纤，其中双绞线包括了五类线、超五类线和六类线，光纤包括了单模光纤和多模光纤。不同的传输介质关系到数据传输的速度和传输距离的长短，一般来说，双绞线的传输距离通常是100米以内，其中的六类线具有最佳的传输速度，多模光纤的传输距离则在500米以上，单模光纤的传输距离在1公里以上，光纤的传输速度也比双绞线更快，但是，光纤的布线成本比双绞线的布线成本更高，需要投入更多的费用。因此，在选择传输介质的时候，需要考虑数据传输的距离、传输速度以及投入的经费，同时，如何进行布线也对网络的可靠性产生影响，布局如果不合理将浪费技术人员布线的时间，也不利于之后的线路维护工作。因此，在进行计算机网络传输介质的选型和布线的布局时需要将网络可靠性放在第一位，例如，可以采用备份线路，保证计算机网络在线路出现故障时也能正常使用。

　　5）计算机网络的管理