可靠性网路系统之设计与分析
可靠性網路系統之設計與分析
Reliable Link Mesh Network
郭文雄蘇有為莊俊傑
Wen-Hsiung Kuo, Yu-Wei Su, Chun-Chieh Chuang
中文摘要
本文提出一相容於ZigBee 2006標準之路由演算機制。提出此機制之目的是希望能在節點間因移動、節點失效等原因造成拓璞連結改變時，能維持資料中心較好之資料傳送成功率。同時希望本機制可避免ZigBee協定下route discovery之封包風暴。最後敘述高可靠性之無線通訊網狀網路之實驗示範範例。此範例包含實驗目的、實驗環境、軟硬體需求、實驗步驟等，其中，實驗結果之比較基準為資料送達率。
Abstract
This paper proposed an alternative routing protocol that is compatible with ZigBee 2006 specifications. The protocol has better delivery ratio under topology changes like node movement and node fail. It avoids packet storm caused by route discovery in original ZigBee stack protocol. Finally, this article describes a demo system of highly reliable mesh WSN, in addition to experiment purpose, experiment environment, software/ hardware demands, experiment procedures, and delivery ratio as the metric.
關鍵詞(Key Words)
紫蜂 (ZigBee)
無線感測網路(Wireless Sensor Networks)
高可靠性 (Highly Reliable)
多路徑 (Multipath)
１．前言
無線感測網路在近年來有愈來愈普及的趨勢，IEEE 已推出802.15.4規格，規範無線感測網路MAC層以下的功能；ZigBee Alliance也推出ZigBee protocol stack，規範無線感測網路之網路層以及應用層的功能。各晶片廠也相繼推出符合802.15.4規格的RF晶片，最廣泛使用的為Chipcon公司所生產的CC2420晶片。本部門已經開發完成ZigBee 2006 protocol stack，並通過相關驗證。
Zigbee 2006[7]標準裡的路徑選擇演算法為AODV[1]的變形。當節點A想知道到節點B的繞送路徑時，節點A會廣播route request封包。廣播封包擴散到整個網路，節點B收到後，會回route reply，延著routing cost最小的路徑，反向回到節點A。該路徑上的節點，都記著往節點B的下一繞送點。
常見的無線感測網路應用情境裡，有一個具有較強大運算能力之控制中心，身兼資料中心，並可連接外部網路。當大多數的節點，資料都要送往資料中心時，因為Zigbee 2006[7]採廣播命令封包的方式尋找繞送路徑，容易造成一般的資料封包發生碰撞而遺失，又導致別的節點重新尋找繞送路徑。惡性循環下，網路上常充斥著大量的尋找路徑命令封包。
AODV[1]的多路徑變形AOMDV能有效降低routing overhead[3]。DSR[8]靠著路徑快取的機制，在低壓力的環境下如點數較少，較低運輸量，較低移動性時，表現比AODV[1]好[4]。TORA展現了良好的從失敗連結恢復路徑的能
力[5]。如果有些穩定，不易故障的節點，將這些節點擺在適當的位置，可以達到可靠性傳輸[6]。
在相容ZigBee 2006標準之前提下，我們另外設計並行之路徑選擇演算法，希望能在節點間因移動、節點失效等原因造成拓璞連結改變時，維持往資料中心較好之資料傳送成功率。並避免原本ZigBee協定下route discovery造成的封包風暴。
本文之第二章描述演算法之設計，第三章介紹程式架構，第四章說明本設計對於ZigBee 協定之改良與成果，第五章則描述實驗結果。
２．架構設計
2.1 架構示意圖
圖2.1-1為Data Sink處理來自各個節點之週期性封包之流程。由於Data Sink屬於全知型裝置，因此必須處理所有的之Link State report 以得到所有節點之拓墣連結與分布情形。Data Sink最主要的工作是使用Ford-Fulkerson演算法計算每個節點至Data Sink之node disjoint paths用以得出該節點之next hops，並使用Source Routing告知該裝置節點。Ford- Fulkerson演算法之計算由具有強大運算力之gateway負責運算。2.2 流程圖
圖2.2-1流程圖為Data Sink收到Link State 訊息後所進行之動作流程。藉著全知的拓璞資訊，Data Sink可計算出Cut Vertex集合、點不重複之路徑；其中Data Sink對於個別裝置節點之Remark動作則必須依靠計算點不重複路徑之結果，才能順利完成remark動作。
2.3 Network Layer新增primitive參數及其作用nwkLinkStateInd：
Data Sink節點收到其他節點送來的Link State後，透過這個indication向上層的application layer傳輸。
圖 2.1-1Data Sink處理週期性封包之流程
type DUMP,
UPDATE fromAddr 發送該Link State之源頭節點length neighborInfo的長度，以byte為單位
neighborInfo 每個鄰居共四個bytes，
2 bytes for NWK addr,
1 byte for type:NEW/ADD/DELETE, 1 byte for LQI
nlmeSetNextHopsReq：
gateway針對個別節點計算好multipath之next hops，及到節點之傳輸路徑後；會透過這個request要求network layer把SET_NEXT_ HOPS command送到目標節點去。
dstAddr 目標節點的NWK addr
pathLength 從Data Sink到目標節點共要幾個hops nextHopCount 要在目標節點設幾個next hops
nodeList 從Data Sink的目標節點的路徑，跟目標節點的next hops的NWK addr list。
2.4 NWK layer新增command參數及其作用NWK_HELLO：
讓鄰居知道自己之存在，並且交換由costToDataSink、helloSN所組成之送往Data Sink之繞送資訊。
costToDataSink 各節點估計從自己送封包到Data Sink的cost helloSN 該Hello封包之序列號碼
LINK_STATE：
每個裝置節點須回報各自之Link State至Data Sink，以讓central control center知道節點有那些鄰居及連結之狀態。
type DUMP,
UPDATE
linkStateLength LINK_STATE的長度以byte為單位
content 每個鄰居共四個bytes，
2 bytes for NWK addr,
1 byte for type: NEW/ADD/DELETE, 1 byte for LQI
SET_NEXT_HOPS：
由DataSink以source routing之方式指定目標節點的next hops。
pathLength 從Data Sink到目標節點共要幾個hops nextHopCount 要在目標節點設幾個next hops
nodeList 從Data Sink的目標節點的路徑，跟目標節點
的next hops的nwk addr list。
2.5 application新增profile
ZRP_PROFILE：
Data Sink節點收到Link State封包後，APS
透過已註冊之socket將資料傳遞到user space之
application，再透過RS232傳送到gateway。
gateway會從收到的所有Link State建立全
域的網路拓撲。我們只考慮雙向的網路拓撲，
只有當節點間彼此都認為對方是鄰居，才會在
拓撲裡連接起來。
gateway會針對該拓撲尋找切點及到各個
節點之node disjoint paths與相對應的next
hops。Data Sink可透過RS232傳遞到user space
的application，再透過已註冊的socket送到
module，要求節點發出SET_NEXT_HOPS的指
令，以source routing的方式，一路轉送到目標
節點。
３．演算法設計
本文的演算法設計包括了分散式之Hello
訊息、next hop decision等部分，而集中式則包
含了切點集合、點不重複路徑，由Data Sink由
收到的訊息加以計算得到。
3.1 Hello
每隔一段設定的時間(目前為十秒)，周期
性的廣播one hop之Hello訊息以便與鄰居保持
聯絡。
Hello封包之內容/作用
costToDataSink 估計傳送資料到DataSink之成本
helloSN 該Hello訊息之序列號碼
helloSN只有DataSink會主動遞增，其他的
節點都是將自己之helloSN改為目前聽到的最
大helloSN值。
costToDataSink該值是於在有最大helloSN
之鄰居中，挑最低的costToDataSink加一。
Hello訊息有幾個作用：一、讓鄰居節點知
道彼此的存在。二、得知那些鄰居節點是往
DataSink之可能的轉送點候選人。三、更新自
己之costToDataSink及helloSN。
3.2 Link State
每隔一段設定的時間(目前為十秒)，每個裝置節點周期性發送Link State訊息至Data Sink。每隔五次進行一次DUMP，其他四次進行UPDATE。傳送方式為best effort，如果封包中途掉了就掉了，不進行重送。等下次的DUMP 就會從頭再來。因為封包大小之限制，如果一次DUMP封包不能傳送所有之Link State回去，剩下之資料就會擺在下次的UPDATE裡。UPDATE封包也會擺這次封包跟上次封包間新增/消失的鄰居連結狀態。
Link State之內容讓Data Sink得以知道每個節點有那些鄰居與鄰居間之訊號強度，進而知道整個網路的拓撲情形。更進一步，Data Sink 可用Link State之內容來計算是否有切點之存在，即每個節點是否有多個點不重複之路徑可傳送資料回Data Sink。
3.3 Choose next hop
在節點間周期性之交換Hello訊息後，每個節點都知道了鄰居之helloSN和costToDataSink。往Data Sink送資料時，會按下列條件挑選轉送點：一、鄰居之costToDataSink必須比自己的低。二、鄰居之helloSN不能比自己的低太多。
三、有高之helloSN優先。四、helloSN相同時，失敗次數少的優先。五、若helloSN相同，且失敗次數相同時，則costToDataSink小的優先。
如果上面的方法找不到合格之轉送點，會由Data Sink經由整個網路之拓撲，計算出可用之轉送點。
3.4 Retry next hop
當某節點裝置往Data Sink送資料時，該節點之APS layer會要求MAC layer發送封包時，此時，MAC layer會block並等待MAC layer之data confirm。如果data confirm的結果不是成功，就會將該轉送點之錯誤計數加一，如果鄰居之錯誤計數超過限制，該鄰居將會從next hop 列表中被移除。此時，該節點裝置則應重新挑選新的轉送點，直到沒有可能的候選者為止。3.5 Cut Set
Data Sink從各個裝置節點中收到Link State，以得知全域之網路拓撲狀況。Data Sink 在得到拓墣情形後，可針對某一個特定節點，使用spanning tree演算法進行該節點是否為切點之驗證。若該特定節點被移除之後，會讓整個網路變成不連通，則該節點即為cut point，所有的切點集合即為cut set，即整體網路的脆弱節點。如果將來有了可移動節點，應該優先補強脆弱節點附近之通訊。
3.6 Node-Disjoint Paths
Data Sink於得知全體裝置節點之網路拓撲後，可使用Ford–Fulkerson演算法以算出每個節點有幾條node disjoint path可以回到Data Sink。Data Sink由全域之Link State算出由Data Sink到節點之路徑，接著再以source routing之方式，發送SET_NEXT_HOPS之命令封包到所有之節點，讓節點得已設定那些next hops為routing時可能之候選人。
４．系統分析
本設計針對無線感測網路最常見的應用情境，亦即是每個節點都希望自己的資料能順利到達Data Sink。所謂的Data Sink也就是一般所謂的節點控制中心，該控制中心希望能知道全域的網路拓撲情形，以找到當前網路之弱點，知道如何傳送命令封包到每個節點。
本系統之所有節點靠著交換Hello封包，以知道周遭有那些鄰居比自己離Data Sink更近，所以此種鄰居就是自身之next hop的候選人。因為所有節點在挑選自己的next hop之候選人時，會挑選離Data Sink更近之節點，所以不會發生Loop之情形。每次的next hop都是當時從候選節點裡依criteria挑出。而當往next hop傳送之資料失敗時，會buffer住該封包，再往另一個候選之next hop傳送，直到成功或沒有可用之next hop為止。相較之下，原來ZigBee AODV 路由協定之next hop則僅有一個候選人，如果失
效了，就需要發動route recovery，造成整個網路上的廣播風暴。本設計因為每次都會重選當時最好的next hop，因此也具有load balance之效果。
Data Sink可靠定期所收到之所有節點的Link State以建出整體網路的拓撲狀況。當Gateway想對特定node下達指令時，可以算出整條路徑，再以source routing的方式傳送該命令過去。而不用做route discovery。並且可以分析整體網路拓撲，得知是否有關鍵節點存在，如果關鍵節點失效則會造成其他節點之失聯。因此此類資訊可供Data Sink得知並及早採取應變措施。
原來ZigBee之路由協定設計是on demand，有需求時才發動。但是當拓撲變動頻繁時，整個網路上會充滿路由相關之封包、影響正常資料封包之傳送。本設計所採取之周期性之封包交換，並不會因為頻繁之拓撲變動而急遽地增加封包數量，反而將路由之overhead 平均地分攤到所有時間上。而不像ZigBee之AODV路由協定會有暴衝之情形。
為了相容於原來之ZigBee Protocol Stack，本設計盡量在既有之ZigBee上新增功能，而非修改既有功能。既有功能之修改，只有在NWK Layer發現資料目的地是Data Sink 時，採取新的routing方式。所以如果使用本設計之節點跟其他未支援本設計之節點並存時，仍然能靠原先ZigBee之路由方式傳送資料。
５．實驗結果
5.1 實驗目的
比較本論文之highly reliable路由演算法與ZigBee堆疊協定所使用之AODV演算法之差異。評量標準為Delivery Ratio。
5.2 實驗環境
5.2.1 硬體裝置
本系統有四種不同的裝置角色，分別為Gateway、ZigBee Coordinator(Data Sink)、會隨機將radio關閉之ZigBee Router與不會隨機將radio關閉之ZigBee Router。上述之四種裝置中，第四種為本實驗之量測節點。
5.2.2 軟體裝置
包含了本所所開發之ZigBee 2006 protocol stack、ZigBee 2006 protocol stack with highly reliable functionality。前者為對照組，後者則為實驗組。
5.2.3 佈建圖
見圖5.2.3-1，紅點為一般之ZigBee Router，藍點為待量測之ZigBee Router節點，黑點為DataSink。本實驗共計使用30個裝置節點並將節點間天線之Power Level調到最小，以期待量測節點之資料傳輸是走multihop回到Data Sink。
5.3 實驗設計
5.3.1 實驗類組
Case 1為原ZigBee Specification所制訂之路由機制。此路由機制中，對一個來源節點(Source)而言，針對每一個目的節點(Destination)僅會有一個下一跳節點(Single Next Hop)。
Case 2為本文之可靠性路由機
制。在此路由機制中，對於一個來源節點而言，針對資料匯流點(Data Sink)會有多個下一跳(Multiple 圖 5.2.3-1可靠性實驗之佈建圖
Next Hop)。並且在下一跳失敗時，會試別的節點為下一跳，直到沒有適合的下一跳節點為止。
5.3.2 實驗方式
在每個ZigBee Router上執行Application，發送2000包帶有序號之封包至ZigBee Coordinator。其中，除了用於量測Data Delivery Ratio的量測節點外，每個ZigBee Router會隨機以20%之機率將自己本身RF Radio關閉一段時間，藉此模擬網路不穩定現象。如此，再於Gateway後方之資料庫計算量測節點之Delivery Ratio並將兩組實驗類組相互比較。
5.3.3 封包格式
所有的ZigBee Router皆以每秒一個封包之傳送速度將下列格式的封包傳回ZigBee Coordinator(即當前之Data Sink)。再由存入後端Gateway之資料庫之資料數據來觀察與計算實驗結果。
________________________________________ | NWK Addr (2-bytes)|Mac Addr (8-bytes) |
--------------------------------------------------------- ________________________________________ | Arrival Time (4-bytes)|Seq NO. (4-bytes) |
--------------------------------------------------------- 5.4 實驗計算方式及結果
5.4.1 Delivery Ratio的計算公式
Delivery Ratio =
Success Trans. pkts / Total Trans. pkts
Total Trans. pkts於本實驗中為2000個帶有序號之封包。帶有序號之封包可用以觀察是否有重複(Duplicate)、遺失(Loss)的現象，進而推得Success Transmitted Packets。
5.4.2 實驗結果
計畫相關資訊
本文係工研院資通所與量測中心共同執行之經濟部科專「兒童安全守護感測網路國際領導型計畫」之分項計畫「Highly Reliable WSN Architecture Design」的成果之一，計畫代號：7352B32100。
參考文獻
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https://www.360docs.net/doc/0d676987.html,/internet-drafts/draft-ietf
manet-dsr-03.txt, IETF Internet draft, Oct.
1999, work in progress.
作者簡介
郭文雄
現任職於工研院資通所網際網路
嵌入式系統部工程師。畢業於台灣
大學電機工程研究所。專長為機器
學習，Java虛擬機器，嵌入式系統
與無線感測網路。
E-mail: PeterKuo@https://www.360docs.net/doc/0d676987.html,.tw
蘇有為
現任職於工研院資通所網際網路
嵌入式系統部副工程師。畢業於中
正大學資訊工程研究所。專長為嵌
入式系統與無線感測網路。
E-mail: syw@https://www.360docs.net/doc/0d676987.html,.tw
莊俊傑
現任職於工研院資通所網際網路
嵌入式系統部副工程師。畢業於成
功大學電腦與通訊工程研究所。專
長為嵌入式系統與無線感測網路。
E-mail: smallj@https://www.360docs.net/doc/0d676987.html,.tw
可靠性设计的主要内容
可靠性设计的主要内容 1、研究产品的故障物理和故障模型 搜集、分析与掌握该类产品在使用过程中零件材料的老化、损伤和故障失效等（均为受许多复杂随机因素影响的随机过程）的有关数据及材料的初始性能（强度、冲击韧性等）对其平均值的偏离数据，揭示影响老化、损伤这一复杂物理化学过程最本质的因素，追寻故障的真正原因。研究以时间函数形式表达的材料老化、损伤的规律，从而较确切的估计产品在使用条件下的状态和寿命。用统计分析的方法使故障（失效）机理模型化，建立计算用的可靠度模型或故障模型，为可靠性设计奠定物理数学基础，故障模型的建立，往往以可靠性试验结果为依据。 2、确定产品的可靠性指标及其等级 选取何种可靠性指标取决于产品的类型、设计要求以及习惯和方便性等。而产品可靠性指标的等级或量值，则应依据设计要求或已有的试验，使用和修理的统计数据、设计经验、产品的重要程度、技术发展趋势及市场需求等来确定。例如，对于汽车，可选用可靠度、首次故障里程、平局故障间隔里程等作为可靠性指标，对于工程机械则常采用有效度。 3、合理分配产品的可靠性指标值
将确定的产品可靠性指标的量值合理分配给零部件，以确定每个零部件的可靠性指标值，后者与该零部件的功能、重要性、复杂程度、体积、重量、设计要求与经验、已有的可靠性数据及费用等有关，这些构成对可靠性指标值的约束条件。采用优化设计方法将产品（系统、设备）的可靠性指标值分配给各个零部件，以求得最大经济效益下的各零部件可靠性指标值最合理的匹配。 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计 即把规定的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。
xx公司网络设计方案
XX公司网络设计方案 班级：信息工程 学号： 20100021 成绩： 日期： 2012年6月1日
1.用户需求： 公司共有三栋楼，1号楼，2号楼，3号楼。各栋楼之间得知距离100米。 1号楼：三层，作为行政办公楼，共有20台电脑分布在各个办公室中。一楼五台，二楼10台，三楼5台。 2号楼：五层，产品研发部，供销部，共有30台电脑，其中2个集中在三楼研发部。设计室中专设一个机房。其他10部分散在各个办公室中。 3号楼：五层，生产车间，每层一个车间，每个车间有3台电脑共15台。 2.用户需求分析： 全球信息网的出现和信息化社会的来临，使得社会的生产方式发生深刻的变化。 面对着激烈的市场竞争，公司对信息的收集、传输、加工、存贮、查询以及预测决策等工作量越来越大，原来的电脑只是停留在单机工作的模式，各科室的数据不能实现共享，致使工作效率大大下降，纯粹手工管理方式和手段已不能适应需求，这将严重妨碍公司的生存和发展。社会进步要求企业必须改变现有的落后管理体制、管理方法和手段，建立现代企业的新形象，建立本企业的自动化管理信息系统(即公司局域网)，以提高管理水平，增加经济和社会效益 3.设计目标： (1)先进性：系统具有高速传输的能力。公司内部网络与Interner之间的传输速 率达到100Mb/s，水平系统传输速率达到100Mb/s,满足现在和未来数据的信息传输的需求；主干系统传输速率达到1000Mb/s,同时具有较高的带宽，满足现在和未来的图像、影像传输的需求。 (2)灵活性：系统具有较高的适应变化的能力。当用户的物理位置发生变化时可 以在非常简便的调整下重新连接；布线系统适应各种计算机网络结构，如以
学院网络设计方案书
K学院网络工程项目规划设计方案 XXXX公司 XXXX年XX月
【设计场景描述】 K学院是一所省属全日制专科层次的高等职业技术学院，学院占地面积为300多亩，现有在校学生5000多名，教职工400多名。学院现有办公楼1栋、教学楼2栋、图书馆1栋、实验楼1栋、科技中心1栋、计算机中心1栋，公寓楼4栋、后勤楼2栋。学院主要建筑分布如图4-1所示： 图4-1 K学院主要建筑物分布图 为适应信息时代的要求，提升学校教学水平，学院决定建立覆盖全校的校园网，实现网络化教学。请根据用户需求给出切实可靠的组网方案。 K学院网络设计方案书 本文档根据K学院的情况及用户的需求，给出了切实可行的网络工程组建及实施方案。 1．需求分析 需求分析是网络建设的第一步，本方案从建筑物布局、信息点分布、应用需求、系统维护和培训需求等几方面进行需求分析。 1）建筑物布局 K学院建筑物布局如图1所示。本方案打算将该校园网的网络中心（设备间）安排在计算机中心楼，由计算机中心楼到各建筑物间的最远距离不超过500m，故采用多模光纤作为主要的传输介质来架设校园网主干。楼宇内部采用超5类非屏蔽双绞线作为主要的传输介质。网络主干线缆的走向与建筑物的走向完全一致。
图1 K学院建筑物布局图2）信息点分布 经实地勘察，该校园网的信息点分布如表1所示:
表1 K学院校园网信息点分布情况表 3）应用需求 经分析，本校园网的应用需求如下。 （1）建立以计算中心为核心，连接校园各楼宇的校园主干网络。要求主干网带宽达到1000Mpbs。 （2）按校园内不同用户的需求，划分相应的子网，以方便网络管理、提高网络性能。各子网的带宽至少达到100Mbps。 （3）在整个校园网内实现资源共享，为教学、科研、管理提供服务。 （4）建立基于网络的教育管理及办公自动化系统，实现行政、教学、教务、科研、后勤、财务等日常事务的网络化管理。 （5）建立网络教学系统，提供教师电子备课、课件制作、多媒体演示、学生多媒体交互式学习、网络考试、自动教学评估等功能。 （6）建立电子图书馆，提供电子阅览功能。 （7）建立安全、高速的Internet连接，实现内外互通。 （8）提供常用的Internet应用，包括学校网站、邮件系统、文件传输等。 （9）为校园网提供一定的安全保障，防止黑客入侵和破坏，保证校园网安全。 （10）为校园网提供简单有效的网络管理措施，实现对整个校园网的管理和控制。 （11）为校园网提供相应的容错功能，防止在校园网出现故障时导致整个网络瘫痪。 4）系统维护和培训需求 在校园网建成后，需要对K学院大部教职员工进行基本的网络应用培训。同时，需要为学院培训至少两名网络维护人员，使其能独立完成常规的网络管理与维护。 2．设计原则 为保证校园网的建设质量，在建设过程中坚持以下建网原则。 1）实用性原则。计算机技术发展迅速，新技术、新设备层出不穷。在网络建设过程中没有必要盲目追求新技术、新设备，而应坚持“实用”、“够用”的原则，尽量选择成熟可靠的技术和设备，以取得最佳性价比。 2）开放性原则。在网络建设过程中应尽量选择开放的标准和技术，以便和其他网络系统兼容，也有利于未来的网络扩充。 3）高可靠性/高可用性原则。较高的可靠性和可用性可以保证网络建成后顺利运行，不会因网络故障而
系统可靠性设计与分析
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
通用的可靠性设计分析方法
通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。
（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。
可靠性设计的基本概念与方法
4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。
网络互联技术课程设计方案指导书
安徽工业职业技术学院 《网络互联技术课程设计》 指导书 编制系部：信息工程系 适用专业：网络技术 安徽工业职业技术学院二00九年编制 目录 一、课程目的和任务 培养学生利用所学的理论知识去规划、设计和维护基于路由和交换的网络，能根据企业实际需求进行VLAN的划分及安全设计，及广域网中的静态、动态路由的配置，NAT转换和访问控制列表的设计。本课程通过实际的网络案例帮助学生掌握安装、配置和运营LAN、WAN和中小型企业网络的实践技能。学习本课程后学生应达到或高于CCNA的实际动手能力。达到能设计、架设和维护中小型网络的能力。 二、课程的要求 本课程通过典型的网络案例，分析从设备的选择、安装、配置、调试、管理
的网络工程实施步骤。通过本课程的学习，学生需要掌握CCNA所具有的规划、设计、安装、配置和管理中小行企业网络的动手能力。熟练的把课堂所学的内容，包括VLAN的划分及安全设计，及广域网中的静态、动态路由的配置，NAT转换和访问控制列表的设计，广域网协议的配置等运用到实际当中。从而成为一名合格的毕业生和一名合格的网络工程师。 三、实训设备、工具、材料 CISCO路由器、CISCO交换机、电脑、网线、CONSLE电缆、串型线缆、网络设备仿真软件等. 四、课程的内容 课题一：中小型企业网解决方案----小型园区网 1、模拟小型校园网，根据客户实际情况，选择合适的CISCO网络设备，规划基本网络拓扑图。提出网络的需求，将网络进行规划、设计、及配置 2、企业网概要情况： 接入：申请四个公网IP，一个供WEB服务器使用，一个供企业上网用户使用，其余备用。要求以光纤接入，内网服务器3个。 范围：企业网络节点数在200-800左右，位于不同建筑物，有不同部门。 VLAN：部门划分在不同的VLAN中： 为增加内部网广播域数量和关键部门网络安全性，按照部门和 不同终端群体分类划分VLAN。部分VLAN之间允许通信。 安全：WEB服务器配置私有地址，外网访问WEB的公用地址时，在接入路由器中转换成WEB服务器的私有地址， 部分部门在上班时间段不允许上外网， 防黑客入侵。 WLAN：对于网络布线高密度覆盖无法实施环境，如会议室、图书电子阅览室大厅采用无线接入方式部署WLAN。 根据企业实际情况需求，设计网络，拓扑图如下：
软件可靠性技术发展与趋势分析
软件可靠性技术发展及趋势分析 1引言 1)概念 软件可靠性指软件在规定的条件下、规定的时间内完成规定的功能的能力。 安全性是指避免危险条件发生，保证己方人员、设施、财产、环境等免于遭受灾难事故或重大损失。安全性指的是系统安全性。一个单独的软件本身并不存在安全性问题。只有当软件与硬件相互作用可能导致人员的生命危险、或系统崩溃、或造成不可接受的资源损失时，才涉及到软件安全性问题。由于操作人员的错误、硬件故障、接口问题、软件错误或系统设计缺陷等很多原因都可能影响系统整体功能的执行，导致系统进入危险的状态，故系统安全性工作自顶至下涉及到系统的各个层次和各个环节，而软件安全性工作是系统安全性工作中的关键环节之一。 因此，软件可靠性技术解决的是如何减少软件失效的问题，而软件安全性解决的是如何避免或减少与软件相关的危险条件的发生。二者涉及的范畴有交又，但不完全相同。软件产生失效的前提是软件存在设计缺陷，但只有外部输入导致软件执行到有缺陷的路径时才会产生失效。因此，软件可靠性关注全部与软件失效相关的设计缺陷，以及导致缺陷发生的外部条件。由于只有部分软件失效可能导致系统进
入危险状态，故软件安全性只关注可能导致危险条件发生的失效。以及与该类失效相关的设计缺陷和外部输入条件。 硬件的失效，操作人员的错误等也可能影响软件的正常运行，从而导致系统进入危险的状态，因此软件安全性设计时必须对这种危险情况进行分析，井在设计时加以考虑。而软件可靠性仅针对系统要求和约束进行设计，考虑常规的容错需求，井不需要进行专门的危险分析。在复杂的系统运行条件下，有时软件、硬件均未失效，但软硬件的交互 作用在某种特殊条件下仍会导致系统进入危险的状态，这种情况是软件安全性设计考虑的重点之一，但软件可靠性并不考虑这类情况。2）技术发展背景 计算机应用范围快速扩展导致研制系统的复杂性越来越高。软硬件密切耦合，且软件的规模，复杂度及其在整个系统中的功能比重急剧上升，由最初的20%左右激增到80%以上。伴随着硬件可靠性的提高，软件的可靠性与安全性问题日益突出。 在军事、航空航天、医疗等领域，核心控制软件的失效可能造成巨大的损失甚至威胁人的生命。1985年6月至1987年1月，Therac-25治疗机发生6起超大剂量辐射事故，其中3起导致病人死亡。1991年海湾战争。爱国者导弹在拦截飞毛腿导弹中几次拦截失败，其直接原因为软件系统未能及时消除计时累计误差。1996年阿里亚娜5型运载火箭由于控制软件数据转换溢出起飞40秒后爆炸，造成经济损
北京航空航天大学系统可靠性设计分析期末试卷a
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
大型网络方案设计书
大型网络设计方案书 【需求分析】 需求1：要能够达到轻载要求：低负载，高带宽，最简单，最有效； 分析1：网络核心冗余，核心到汇聚双链路备份。 需求2：要具有先进的技术性：支持线速转发，具备高密度的万兆端口，核心设备支持T级以上的背板设计，硬件实现ACL、QoS、组播等功能； 分析2：核心交换机可选择Catalyst6509系列，以上功能可实现。 需求3、要稳定、可靠：确保物理层、链路层、网络层、病毒环境下的稳定、可靠； 分析3：要求各层设备能够有防病毒的功能，项目中所选设备均可通过配置防止病毒泛滥。 需求4：要有健壮的安全：不以牺牲网络性能为代价，实现病毒和攻击的防护、用户接入控制、路由协议安全； 分析4：核心交换机具有的SPOH功能，保证在实现防护病毒和攻击的情况下，核心交换机性能不受影响，接入采用安全智能接入层交换机RG-S2100 系列 需求5：要易于管理：具备网络拓朴发现、网络设备集中统一管理、性能监视和预警、分类查看管理事件的能力； 分析5：所有项目中设备均支持SNMP，并通过锐捷star-view 网管软件进行整网管理； 系统设计原则： 整个系统的设计必须遵循一定的规则，我们在进行企业网络系统设计时，坚持如下原则：
第一，确保实现技术的标准化。 当今计算机网络技术发展的一个重要特点就是标准化。只有遵循国际标准，才能确保整个系统的开放性和长久的生命力。 网络建设目前仅仅是一期工程，将来会有二期、三期等，产品的标准化是后续工程的保证。 第二，确保的可靠性。 为了确保计算机系统能够正常地运行，我们在进行设计时，将充分地考虑提高整个系统的高可靠性，为此我们将采取核心设备冗余电源、模块备份、通信线路备份等一系列措施。 第三，确保技术的先进性。 先进性能确保整个系统有一个较长的生命周期，这是对整个投资的最大也是最有效的保护。网络的先进性还表现在用户能够对其进行较为平滑的升级，平滑的升级就意味着并不会造成前期投资的废弃。 为了确保技术的先进性，我们将从如下几个方面入手： 首先，选用厂家新推出来的设备以及那些推出时间较长并且获得了良好的市场声誉的有生命力的产品； 其次，采用新的技术，如快速以太、千兆网等。 第四，充分重视系统的可扩展性。 可扩展性也即可伸缩性，即网络应能自如地适应规模的变化。良好的可扩展性表现之一就是当用户的规模增大时，无需增加新的设备，只需要增加相应的设备模块即可，这既能有效地降低用户的投资，又可以降低整体的复杂性。 网络系统建设应着眼于未来，全盘考虑，优先选择高性能、规模扩展性强的产品。 第五，保护用户已有的投资。
网络改造项目设计实施方案
网络改造项目设计实施方案
目录 一、企业用户需求分析 (2) 1.1、项目概述 (2) <1>、企业需求概括 (2) <2>、建设性目标及原则 (2) 1.2、系统需求概括 (2) <1>、组织结构和管理模式及相关业务概括 (2) <2>、企业现有设备状况 (2) <3>、网络系统的整体规划 (2) <4>、系统需求概括 (2) 1.3、项目建设的要求 (2) <1>、硬件的一般性要求 (2) <2>、网络系统的总体设计要求 (2) <3>、服务系统的总体设计要求 (2) <4>、系统实施的要求 (2) 二、项目方案的整体设计与实施 (2) 2.1、网络系统的分析与设计 (2) <1>、网络拓扑结构的设计 (2) <2>、布线系统的分析与设计 (2) <3>、IP地址规划 (2) <4>、子网地址规划 (2) <5>、VLAN的划分 (2) <6>、网络设备需求分析 (2) 2.2、系统及应用服务的分析与设计 (2) <1>、服务器系统的分析与设计 (2) <2>、活动目录的分析与设计 (2) <3>、Windows客户端的分析与设计 (2) <4>、防病毒服务器的分析与设计 (2) 三、方案实施相关问题解答 (2) 3.1、活动目录优势 (2) <1>、计算机工作组管理和AD管理比较 (2) <2>、为什么要提供目录服务? (2) <3>、AD简化了计算机系统管理 (2) <4>、加强安全性 (2) 3.2、重要组策略介绍 (2) <1>、软件分发策略 (2) <2>、将用户的个人数据从pc机上重定向到服务器上 (2) <3>、安全类组策略 (2) 3.3、计算机从工作组加入到域可能存在的问题和解决方法 (2) 四、方案价值体现 (2)
软件可靠性和安全性设计指南
软件可靠性和安全性设计指南 (仅供内部使用) 文档作者：_______________ 日期：___/___/___ 开发/测试经理：_______________ 日期：___/___/___ 产品经理： _______________ 日期：___/___/___ 管理办：_______________ 日期：___/___/___ 请在这里输入公司名称 版权所有不得复制
软件可靠性和安全性设计指南 1 范围 1 .1主题内容 [此处加入主题内容] 1 .2适用范围 [此处加入适用范围] 2 引用标准 GBxxxx 信息处理——数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定。 GB/Txxx 软件工程术语 GB/Txxxxxx 计算机软件质量保证计划规范 GB/T xxxxx 计算机软件配置管理计划规范 GB/T xxxxx 信息处理——程序构造及其表示的约定 GJBxxxx 系统安全性通用大纲 GJBxxxxx 系统电磁兼容性要求 GBxxxx 电能质量标准大纲 GBxxxxx 电能质量标准术语 3 定义 [此处加入定义] 3 .1失效容限 [此处加入失效容限] 3 .2扇入 [此处加入扇入] 3 .3扇出 [此处加入扇出] 3 .4安全关键信息 [此处加入安全关键信息] 3 .5安全关键功能 [此处加入安全关键功能]
3 .6软件安全性 [此处加入软件安全性] 4 设计准则和要求 4 .1对计算机应用系统设计的有关要求 4 .1.1 硬件软件功能的分配原则 [此处加入硬件软件功能的分配原则] 4 .1.2 硬件软件可靠性指标的分配原则[此处加入硬件软件可靠性指标的分配原则] 4 .1.3 容错设计 [此处加入容错设计] 4 .1.4 安全关键功能的人工确认 [此处加入安全关键功能的人工确认] 4 .1. 5 设计安全性内核 [此处加入设计安全性内核] 4 .1.6 记录系统故障 [此处加入记录系统故障] 4 .1.7 禁止回避检测出的不安全状态[此处加入禁止回避检测出的不安全状态] 4 .1.8 安全性关键软件的标识原则 [此处加入安全性关键软件的标识原则] 4 .1.9 分离安全关键功能 [此处加入分离安全关键功能] 4 .2对硬件设计的有关要求 [此处加入对硬件设计的有关要求] 4 .3软件需求分析 4 .3.1 一般要求 [此处加入一般要求] 4 .3.2 功能需求 [此处加入功能需求] 4.3.2.1输入 [此处加入输入] 4.3.2.2处理 [此处加入处理] 4.3.2.3输出 [此处加入输出]
可靠性试验分析及设计
ji 第四章(44) 可靠性试验与设计 四、最小二乘法 用图估法在概率纸上描出[],()i i t F t 点后,凭目视作分布检验判别所作的回归直线往往因人而异，因此最好再通过数值计算求出精确的分布检验结论和求出数学拟合的回归直线。通常用相关系数作分布检验，用最小二乘法求回归直线。 相关系数由下式求得： ()() n i i X X Y Y γ--= ∑ 其中X,Y 是回归直线的横坐标和纵坐标，它随分布的不同而不同。下表是不同分布的 坐标转换 只有相关系数γ 大于临界值0γ时，才能判定所假设的分布成立。0γ临界系数可查相应的临界相关系数表，如给定显著水平0.05α=，n=10,可查表得00.576γ=。若计算的0γγ，则假设的分布成 立。 如果回归的线性方程为 Y mX B =- 则由最小二乘法得到系数为
1 1 111 221 1??1?1 ()n n i i i i n n n i i i i i i i n n i i i i Y m X B N X Y X Y N m X X N =======-+=-=-∑∑∑∑∑∑∑ 代入上表中的不同的分布，就可以得到相应分布的参数估计值。 五、最好线性无偏估计与简单线性无偏估计 1、无偏估计 不同子样有不同的参数估计值?q ，希望?q 在真值q 附近徘徊。若?()E q q =，则?q 为q 的无偏估计。如平均寿命的估计为?i t n q =? ，是否为无偏估计？ Q 1 [] ?()[]n i i i i t E t E E n n n q q q === = =? 邋 \ ?q 为q 的无偏估计 2、最好无偏估计定义 若?k q 的方差比其它无偏估计量的方差都小，即?()min ()k k D D q q =，则?k q 为最好无偏估计。 3、线性估计定义 若估计量?q 是子样的一个线性函数，即1 ?n i i i a q ==C ? ，则称?q 为线性估计。 4、最好线性无偏估计 当子样数25n ￡时，通过变换具有()F m s C -形式的寿命分布函数，其,m s 的最好线性无偏估计为： 1 ?(,,)r j i D n r j X m ==? ?(,,)j C n r j X s =? 其中(,,),(,,)D n r j C n r j 分别为,m s 的无偏估计，有了,,n r j 后，可有专门表格查无偏系数(,,),(,,)D n r j C n r j 。
计算机网络方案设计报告书
计算机网络方案设计报告
目录 1、绪论 (3) 2、网络设计目标与原则 (3) 2.1设计目标 (3) 2.2项目设计原则 (4) 2.2.1基本原则 (4) 2.2.2设计原则 (4) 2.2.3、选型原则 (5) 3、需求分析 (5) 3.1网络需求分析 (5) 3.1.1主干网类型 (5) 3.1.2主干网交换机 (6) 3.1.3软、硬件需求 (6) 3.1.4资源需求 (6) 3.2应用需求分析 (6) 3.2.1信息流分析 (6) 3.2.2 应用业务分析 (7) 3.2.3用户需求分析 (8) 3.3功能需求 (9) 4、总体设计 (10) 4.1系统拓扑结构 (10) 4.2 IP规划与VLAN (10) 4.3核心层设计（设备选型） (12) 4.3.1、核心层交换机Quidway S6506 (12) 4.3.2、汇聚层交换机Quidway S5516 (14) 4.3.3、接入层交换机Quidway S3526 (15) 4.3.4、服务器IBM System x3850 X5(7145I19) (16) 4.3.5、防火墙USG2210 (17) 4.3.6、路由器华为AR1220—s (19) 4.3.7、传输介质的选择 (20) 4.4 汇聚层设计 (20) 4.5 接入层设计 (20) 4.6服务器分配与设置（选型） (21) 4.6.1 服务器选型原则 (21) 4.6.2 具体服务器类型推荐 (21) 4.6.3 E-Mail服务器 (21) 4.6.4 FTP服务器 (22) 4.6.5 WEB服务器 (22) 4.7系统安全体系设计 (22) 5、综合布线设计 (23) 5.1 综合布线系统概述 (23) 5.2 设计依据 (24) 5.3 布线系统选型 (24) 结束语 (24) 参考文献 (25)
网络规划设计方案网络规划方案书
网络规划设计方案网络规划方案书 某三级甲等医院网络规划方案书 目录 前言 (1) 网络的分层设计原 (4) 网络拓扑结构设计 (6) 设备选型 (8) 路由器的选择 (8) 交换机的选择 (11) 服务器………………………………………………………20 防火墙………………………………………………………21 综合布线系统设计…………………………………………22 设计综合布线系统依据的标………………………………24 LUCENT 布线系统简
介……………..……………………24 安全管理……………………………………………………25 前言 进入二十一世纪，全世界正在掀起全球信息化的浪潮，世界各国 都把推进信息化进程，发展信息产业作为推动本国经济发展的新动力。当今社会信息化进程迅猛发展，网络技术已经对社会、经济和文化各方面产生重大影响，并将改变人们认识世界、思考世界的观点和方法。作为传统行业之一的医疗卫生行业，如何面 对网络时代带来的冲击，如何利用网络技术提高我们医疗卫生行 业的管理水平和服务质量，是无法回避的问题。为了认真贯彻卫生部召开的关于加快医疗卫生系统信息化建设及管理的会议精神，进一步推进医疗行业的信息化建设，了解国际医疗信息化发展动态，吸收新的技术和管理经验，提高医疗卫生系统信息化应用的管理水平，使医院经济效益和社会效益双丰收，全国各省都在逐步加快医院的信息化建设步伐。 信息化已是世界各国发展经济的共同选择，信息化程度已成为衡 量一个国家和地区现代化水平的重要标志。随着信息时代的到来，计算机在各行各业得到了越来越广泛的应用。医院也同样面临着信息时代的巨大挑战，建设现代化的医院，信息管理的计算机化、网络化和数据高度共享化将是必不可少的条件。整个医院网络信息系统起到了
需求分析与软件可靠性保证
需求分析与软件可靠性保证 摘要：通过对软件测试过程中产生的数据进行分析，对照软件设计过程中需求分析中的错误或缺陷，对有关可靠性指标进行反复度量，明确软件错误的分布以减少其对软件需求分析可靠性的影响，进而对相关的错误或缺陷进行控制。 关键词：需求分析；测试；可靠性评估；模型 requirements analysis and software reliability assurance pang hongbiao (information central of china north industries group corp,beijing100089,china) abstract:the data generated by the software testing process analysis,control errors or defects in the software design process needs analysis,repeated measure of the reliability index of explicit software error distribution in order to reduce the reliability of the software requirements analysis impact,and thus control the errors or defects. keywords:needs analysis;test;reliability;model 需求分析是使用技术手段分析识别软件面向客户的实际需要，并且通过特性的系统描述待开发软件需要实现的功能和解决的问题，以此定义软件所有的操作指令和特征，并最终形成软件的使用说明。因此需求分析在软件设计计划的基础之上，从最先客户的原始
企业网络安全风险分析及可靠性设计与实现研究
企业网络安全风险分析及可靠性设计 与实现研究 摘 要：现今，伴随信息、通信技术的完善，网络攻击技术的革新，网络安全问题日益显现。网络安全的管控，可以从侧面反映网络的安全状态，确保企业的网络安全。网络的安全性，关系企业的长远发展问题，同时也会间接影响社会的发展，作为企业的管理者我们应确保企业网络的安全，进而提高企业的经济效益。因此，本文就从网络安全风险分析、网络可靠性设计、企业网络安全的实现几方面进行一定的探讨，期望可以为企业的正常运行提供一定的帮助。 关键词：企业；网络风险分析；可靠性设计与实现现今，伴随信息、通信技术的完善，计算机网络中信息与数据的汇聚，都给人们的生活带来了极大的便捷性。经由网络系统，不仅提高了企业信息保存、传输的速度；提高了市场的反映速度；还带动了企业业务的新发展。企业内部中的网络信息，在现实运用中都实现了资源共享[1]。但是，在资源共享的前提下，就存在企业内部机密的安全性问题，尤其是现今的网络安全问题频发，我们更应提高对于企业的网络安全问题的关注度。因此，本文就对企业网络安全进行一定的探讨，期望可以对企业的正常运行提供有效帮助。 1网络安全风险分析 1.1安全威胁的分类 网络安全威胁，具体就是指潜在的、会对企业资产形成损失的安全问题。导致安全威胁的因素诸多，具体分类为：恶意攻击；系统软件问题；自然灾害；人为因素等[2]。
1.2网络系统安全影响因素[3] 1.2.1缺乏完善的管理体系 完善的网络管理体系，不单需要投入大量的网络设备，同时也要求有技术的支持。网络安全建设，其主要因素还应建立规范的网络安全管理机制。在任何企业，为了有效的保证网络的安全性，都应注重管理与技术的结合。在企业中，应注重员工的安全教育，同时管理者应依据现实状况，不断的完善企业的管理制度。 1.2.2缺乏网络安全知识 企业中的员工，其安全防范意识欠缺，对于网络安全知识认识较少，常会因个人信息的丢失，导致公司机密文件的泄漏。企业的网络安全，关系到企业的长远发展策略，因此公司应增强员工的安全知识教育，从根本上确保公司的网络安全。首先，企业员工在获取资源时，应该警惕病毒的侵入，防患于未然。其次，企业员工应该对于网络程序的安全性，有自己的初步判断能力，同时安装防病毒软件，并定时进行更新。第三，企业员工中对于文件的管理，应该注重文件的安全问题，应由员工自己管理文件，并设置权限。 1.2.3网络拥塞 网络拥塞，具体讲就是指当用户对网络资源的需求量，超过了网络固有容量的时候，出现的一种网络过载的状况[4]。企业员工的访问时间；交换机与路由器的端口传输速率等，都是造成网络拥塞的原因。当企业中出现网络拥塞的情况，就会出现数据不能进行转发，进而影响正常的网络运转工作，因此，企业在网络管理中，应依据这一情况制定合理的规划。 1.2.4系统漏洞的问题 现今，多数企业都是应用TCP/IP
软件可靠性设计与分析
软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠 性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度
–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系 软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的 方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规 设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。 软件可靠性设计的四种类型
软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法
?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法 软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。 软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例
系统的可靠性设计 和 数据容灾与备份
论系统可靠性设计 摘要：随着计算机网络应用的逐步普及和深入，业务处理越来越依赖于计算机网络系统，网络的可靠性必然是建立网络系统首要考虑的问题之一，否则网络故障会造成巨大的经济损失和社会影响。本人有幸作为项目负责人之一参与了某大学二期网络的建设，并负责了校园网络可靠性的设计和实施。该校园网主要分为行政办公大楼，教学楼群，实验楼群，图书馆，信息中心和网络中心机房6个主要区域。本文主要从电缆级别，通信线路，服务器，网络管理，网络中心系统等方面介绍如何建立高可靠性的应用网络系统，以满足实际需求。 正文： 随着计算机网络应用的逐步普及和深入，业务处理越来越依赖于计算机网络系统，网络的可靠性必然是建立网络系统首要考虑的问题之一，否则网络故障的产生会造成巨大的经济损失和社会影响。2007年7月到2008年7月，作为××公司的一名技术骨干，本人参与了××大学二期网络的建设，全程参与了整个网络可靠性的规划设实施，以下是项目在可靠性方面所采取的方案。 第一级容错，网络电缆。无论是光纤，同轴电缆，双绞线还是组合布线，都可能出现各种 各样的故障。首先由于选用的电缆电气指标达不到要求，造成信号衰减过度，引起网络故障；其二，电缆接插头虚接，松落；其三电缆线受到外界老化，朽蚀，机械等原因损坏。若损坏的电缆只是连接在一个独立的设备，则定位和修复容易，而如果是连接多个网络设备的电缆线路或主干电缆线路损坏，则很难定位及修复。本方案在主干线路和其他重要支路上布置双线甚至多线，当主线断路时，自动切换到辅线工作。为了考虑降低电缆线路同时损坏的可能，电缆布置在不同的路途上。（250） 第二级容错，冗余拓扑。首先，本方案采用了三层的网络拓扑结构，并在分布层和核心 层的交换机之间使用冗余路径，防止网络因单点故障而无法运行，以此提升网络拓扑的可靠性。然而，对网络中的交换机和路由器添加多余路径会在网络中引入需要动态管理的通信环路，处理不当将产生不必要的广播风暴，造成网络瘫痪。所以必须启用生成树协议STP。STP 会特地阻塞可能导致环路的冗余路径，以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径。一旦网络出现故障，STP会重新计算路径，将必要的端口解除阻塞，使冗余路径进入活动状态。其次，采用端口聚合技术。端口聚合可将多物理连接当成一个单一的逻辑连接来处理。它允许两个交换器之间通过多个端口并行连接同时传输数据以提供更高的带宽，更大的吞吐量和可恢复性技术。一般来说，两个普通的连接器连接的最大带宽取决于媒介的传输速度（比如100BAST-TX为200M），而是用Trunk技术可以将4个200M的端口捆绑后成为一个高达800M的连接。这一技术的优点是以较低的成本通过捆绑多端口提高带宽，从而消除网络访问中的瓶颈。另外，Trunk还具有自动带宽平衡，即使Trunk只有一个连接存在时，仍然会工作，提供了网络的可靠性。（520） 第三级容错，设备冗余。 首先，该网络采用了双核心拓扑结构。核心层采用两台CISCO C6500交换机，两者之间使用双千兆光纤互联，利用链路聚合技术，在两台核心交换机之间扩大通信吞吐量，提高可靠性，实现复杂均衡的冗余连接。当一条交换机出现故障或核心交换机与汇聚层交换机之间的某条链路出现故障，系统会自动将通信业务快速切换到另一台正常的交换机上，从而实现系统的可靠性。（170） 其次，DNS服务器冗余配置。该校园网里有自己的DNS服务器，服务器采用两台，一台主DNS服务器，一台辅助DNS服务器。这样可以实现DNS服务器的容错，也就是当一天DNS