简论如何提高计算机网络安全可靠性

论文导读：
摘 要：计算机网络可靠性是指计算机网络在特定的条件和时间下保持连通并且完成工作任务和目标的能力，实际上也就是计算机网络拓扑结构的支撑能力。计算机网络可靠性是人们设计网络结构、部署计算机网络时的重要参考指标。
关键词：计算机 网络 可靠性
下面，我们介绍计算机网络可靠性模型和成本模型，并根据可靠性模型分析影响计算机网络可靠性的因素，并针对这些因素提出解决方案。

一、影响计算机网络可靠性的因素

从可靠性模型中可以看出，节点的可靠性和链路的可靠性都会对计算机网络的可靠性造成影响，但是还有一些因素是隐藏的，在模型中是无法体现出来的，接下来我们就分析这些因素对整体的网络可靠性有何影响：

(一)终端设备对计算机网络可靠性的影响

终端设备也就是模型中的节点，负责与用户的交互工作。终端设备要么是网络的一个源点，要么是网络的一个汇点，它们是直接面向用户的设备，用户通过终端设备产生用户体验，而用户的体验满意度从侧面反映的就是计算机网络的可靠性，因此终端设备的可靠性非常重要。

(二)传输交换设备对计算机网络可靠性的影响

传输设备在不同的终端与终端之间或是终端与服务器之间传输数据分组，而交换设备则负责将数据分组转发到正确地的输出端口（即正确的传输链路）。传输设备既包括传输链路，又包括信号中继站等，传输设备一旦出现故障将直接影响网络数据的传输，造成数据丢失，而且难以定位故障位置，因此通常要部署冗余设备以提高网络的容错性，保证网络不会因为传输链路故障而中断。

(三)网络拓扑结构对计算机网络可靠性的影响

网络的拓扑结构则是一个完全与硬件设备无关的影响因素，可以说网络的拓扑结构是计算机网络可靠性的一个决定性因素。常见的网络拓扑结构有总结拓扑结构、星形拓扑结构、网状拓扑结构、二元N维蝶形网拓扑结构和金字塔形拓扑结构。一个合理的网络拓扑结构能够大大地提高网络的容错能力和可靠性。

(四)网络管理对网络可靠性的影响

网络管理是一个隐藏因素，在可靠性模型中无法体现出来，但是网络管理对计算机网络的可靠性也有非常大的影响。大规模的网络中包含多种多样的设备以及错综复杂的线路，这对网络管理提出了重大的挑战。要保障网络正常运转，就必须采用科学先进的管理理念，实时监控网络的运转状况，分析网络中可能存在的理由并且及时排除潜在故障。

二、提高网络可靠性的措施

针对影响计算机网络可靠性模型的因素，我们从网络容错性、冗余网络和多层网络结构等角度提出提高计算机网络可靠性的措施。

(一)双主机热备份提高计算机网络可靠性

如果网络中只有一台服务器在运转，那么一旦服务器发生故障后整个网络都将不可用，为防止这种情况出现，我们将服务器设计为双主机热备份模式，某一时刻只有一台主机在工作，另一台主机是作为备份主机的，它只监视工作主机的运转状况，工作主机发生故障时它才接替工作主机的工作，并通知网络管理员对故障主机进行修复。故障主机修复完成后可做为备份主机也可切换为工作主机。

(二)冗余核心交换机与双网络冗余提高计算机网络可靠性

核心交换机是工作在网络主干部分（核心层）的交换机，核心层交换机是所有接入层交换设备的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，为所有上行的数据分组提供链路，同时也要为所有下行的数据分组提供链路，可以说核心交换机是网络传输结构的骨干。核心交换机一旦发生故障则会导致所有与其相连的接入层设备无法正常工作，对整个网络造成重大影响，因此有必要部署冗余核心交换机。
正常情况下两台核心交换机都参与数据转发工作，接入层交换机可以选择将数据分组交付给两台核心层交换机中的任何一台。当其中一台核心交换机发生故障时，此时所有接入层交换机都将数据分组交付给正常运转的核心交换机，保证网络正常运转。
双网络冗余实际上就是在单一网络的基础上再部署一个备用网络，形成双网络结构，也就是网络中的两个节点之间存在两条网络。当网络中的节点需要发送数据报文时可以通过两条网络中的任何一个网络向外发送报文，这样可以预防单一网络失效时造成的网络中断。
冗余核心交换机和双网络冗余的策略都是提高了传输交换设备的可靠性，保证数据分组在传输途中的安全性，从而提高了计算机网络的可靠性。

(三) 采用多层网络结构提高计算机网络可靠性

将网络结构设计为多层次的网络结构，各个层次提供不同的功能，支持不同的网络通信协议，可以增强整个网络的灵活性和扩展性，对网络故障进行了很好的隔离，可以方便地排查定位网络故障，一旦网络陷入瘫痪可以迅速修复，极大地提高网络的可靠性。
我们将网络结构设计为三个层次，分别为接入层、分布层与核心层。接入层是面向用户的网络层次，负责将用户接入计算机网络。在接入层可以通过访问制约等制约网络用户的流量和访问权限。分布层是介于接入层和核心层的一个层次结构，是连通接入层和核心层的一个管道，在分布层实现对网络数据资源的预处理等功能。核心层是整个计算机网络的主干部分，核心交换机就部署在核心层，核心层负责高速转发数据分组，提供优化可靠的网络骨干传输结构，具有高吞吐量的特性，是整个网络的心脏。
三、结束语
目前计算机网络正在民航的安全生产中发挥越来越重要的作用，计算机网络的规模也随着其应用范围的扩大而不断扩大，各项工作对网络的依赖不断加强，因此对计算机网络可靠性的要求也越来越高。研究计算机网络的可靠性，提出提高计算机网络可靠性的方案不仅对计算机网络的发展，对民航的生产工作具有重要作用，而且对于与计算机网络相似的电力网络、交通网络也具有重要的借鉴参考作用，甚至许多方案可以直接应用于这类网络。但是，随着计算机网络的发展，计算机可靠性的指标和要求也会不断发生变化，因此要求我们紧跟计算机网络技术前进的步伐，不断开辟新的思路，提高计算机网络的可靠性。
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