网络性能和可靠性优化设计方案

网络性能和可靠性优化设计方案当前整个社会已进入全面信息化时代，人们对网络的依赖性已越来越强，几乎成为工作、商业和生活中不可缺少的必需工具，但随之伴随而来也产生一些不容忽视的问题，网络系统可靠性就是其中一个主要的问题，网络的快速应用，一旦网络中断必将影响大量业务，甚至可能造成极其重大的社会影响和极大经济损失，因此，作为业务承载主体的基础网络，其可靠性日益成为倍受关注的焦点。

在实际网络中，总会避免不了出现网络故障和服务中断的情况，因此，提高系统容错能力、提高故障恢复速度、降低故障对业务的影响，是提高系统可靠性的有效途径。

本文将主要研究网络可靠性影响因素及提升网络可靠性的方法，并对网络可靠性方案做出了归纳总结。

网络系统可靠性设计的核心思想则是，通过合理的组网结构设计和可靠性特性应用，保证网络系统具备有效备份、自动检测和快速恢复机制，同时关注不同类型网络的适应成本。

为了保证网络的不间断运行，特别是核心出口网络的高可用性，通常在部署较大规模网络时，会采取链路级备份、设备级备份等方式。

技术上通常使用多管理引擎备份、浮动静态路由、VRRP、HSRP、GLBP等。

虽然这些技术给网络备份起到了一定的作用，但是对于实时性要求较高的网络还会存在一些问题，所以对网络系统进行科学优化设计是网络可靠运行的重要基础。

网络建设目标就是使网络系统能够满足用户应对网络各个方面的正常需求，以避免网络建成后可能出现的各种问题，网络的可靠性和冗余设计在网络建设中必须重点加以考虑。

不同的网络，其可靠性的设计目标是不同的，网络解决方案的可靠性需要根据实际需求进行设计，高可靠性的网络不但涉及到网络架构、设备选型、协议选择、业务规划等技术层面的问题，还受用户现有网络状况、网络投资预算、用户管理水平等影响，因此在规划可靠性网络时需要因地制宜，综合考虑各方面的影响因素。

网络可靠性影响因素网络可靠性是指设备在规定的条件(操作方式、维修方式、负载条件、温度、湿度、辐射等)下，在规定的时间(1000小时、一个季度等)内，网络保持连通和完成通信要求的能力。

它反映了网络拓扑结构支持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。

从现实层面讲，当前影响网络可靠性的内外因素较多，且形式多样，内容不确定性逐渐增加，诸如电子元件老化，传输介质及设备接口故障，软硬件配置因素失当、网络设计层次不恰当、用户非常规操作等等，这些因素的集聚均相应导致网络可靠性的下降。

网络设备及用户终端的影响。

要保证网络可靠稳定运行，硬件设备的质量在其中起着很重要的作用，硬件的质量越好，网络运行的连续性和可靠性就会越高。

尤其是网络核心和骨干层，其重要性不言而喻，一旦核心或骨干瘫痪，则影响巨大，所以无论是品牌的选择，还是设备的配置，都必须将可靠性作为首要考虑。

用户终端是直接面向用户的设备，也是计算机网络可靠与否的关键所在。

在计算机网络日常运行过程中，要注意良好的维护保养，以确保用户终端的可靠，用户终端的交互能力越高，其网络可靠性也越高。

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题一般是最难查找的，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性以及满足计算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。

对于十分重要的部门或位置，在布线时最好是选择双链路布线，以便计算机网络的线路出现故障能保障及时切换。

网络拓扑结构对网络可靠性的影响。

计算机网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：不同应用领域、不同规模层次的计算机网络必须具有不同的网络拓扑结构，否则计算机网络可靠性也就无从谈起。

网络管理对网络可靠性的影响。

计算机网络通常是由多家厂商共同开发的网络系统构成，规模大且结构复杂，具有较强的综合能力，所以对其进行管理时，一定要选用较为先进成熟的技术对其管理。

为加强对计算机网络信息的管理，通过使用先进成熟的技术对其进行勘测，能采集到网络在运行过程中的一些有效参数，同时发现其中是否存在问题，发现问题则进行相应的解决。

另外，计算机的发展虽然快速且技术先进，但暂时达不到完全自动化的地步，所以在管理方面还是要投入一定的人力，对计算机网络进行定期的维护与检测，保证各个设备及各环节都处于正常运行的状态，所以对计算机网络进行合理的管理，是对网络的可靠性的有力保证。

网络结构设计因素影响。

多层网络结构主要有接入层、汇聚层和核心层，各个层次之间即独立又互相联系，接入层控制用户的流量，汇聚层在另外两层之间起着连接作用，核心层是满足用户的高速数据传输。

一旦层次过多，对网络可靠性稳定性将造成重大影响，并且会提高网络延迟。

通过使用标准的三层网络结构体系，对提升计算机网络的可靠性有着重要的提升作用。

网络新技术因素的影响。

有些新应用技术在尚没有大规模投入应用时还存在着非常多的不确定因素，而这些不确定因素将会为网络建设带来很多不可估量的损失，虽然新技术自身发展离不开实际工程应用，但是对于大型网络工程来说，项目本身不能成为新技术的试验田，在网络建设中我们不能一味的去追求新技术，而忽略对其他方面造成的影响，因此，尽量使用目前成熟、拥有较多案例的可靠技术才是明智选择。

容错冗余因素的影响。

出于资金因素的影响，实际工程采用单一设备运行，极易造成设备单点故障，在计算机网络投入应用前，规划设计时应统筹考虑容错设计及冗余设计，因为实际运行中，计算机网络各网点呈彼此关联态势，是以网络链路予以实现彼此间信息传输及接收，若计算机网络容错及冗余设计不合理，势必在运行故障产生时，其余计算机设备必将难以正常运行，从而产生大面积信息无法接收与传输或者接收与传输不佳，对网络可靠性产生较大影响。

提升网络可靠性方法增强品质与技术保障。

一个可靠的网络系统，能够保证长期的正常运转，在极低的概率情况下才出现故障。

高可靠性的设备和可靠性技术（如冗余备份和虚拟化）是保证以上可靠性的基础。

设备运行几乎无故障，MTBF（Mean Time Between Failure），即平均无故障时间，对于一个网络系统来说，MTBF是指整个网络各组件（链路、节点）不间断无故障连续运行的平均时间。

它是描述整个系统可靠性的重要指标，所以必须要保证质量过硬的设备和优化的配置。

强化冗余设计。

实施并行线路、增加设备形成备份，要求通过设置双重或多重元素来满足网络的可用性需求，冗余降低了网络的单点失效，其目标是重复设置网络组件，以避免单个组件的失效而导致应用失效，这些组件可以是一台服务器、核心路由器、交换机，可以是两台设备间的一条链路，可以是一个广域网连接，也可以是电源、风扇和设备引擎等设备上的模块。

对于某些大型网络来说，为了确保网络信息安全，在独立数据中心外还设置了冗余的容灾备份中心，以保证数据备份或者在故障下的应用切换。

为了保证这些服务设备和终端设备能够稳定、高效、安全运行，则必须在网络规划设计中采取多种架构相结合的方式，从而确保信息传输过程中减少或避免服务崩溃或者数据丢失等情况出现，确保服务稳定，终端畅通无阻。

所以在设计中要考虑引进使用先进的管理经验和网络辅助软件，增强对网络中运行数据的监测、整理、规划，对时效性严格的数据，发现问题，立即处理，确保系统正确稳定的运行。

增强容错设计。

就是网络系统允许出现故障，但不是允许出现错误，所以网络的容错性设计就是允许网络出现故障，那就必须要有备用的网络通道即时替换出现故障的通道。

我们在规划设计中线路方面通过双线路或多线路方式，在设备方面通过双机热备，分为一主一备或者一主多备的方式解决。

容错性设计可通过断开主线的设备或线路，备用的设备或线路是否即时启用来检测，那么主线与备线之间的跳转，使用的方式也是多样的，可以用路由器、三层交换机来实现，也可以用相同型号的设备通过各自供应商提供的模块连接实现。

网络的容错性设计首先要根据功能需求来设计模型，比如是区域性的，还是全覆盖的，再通过设计模型与设计方案进行比较，同时要依据投入的经费等外部因素进行综合分析，从而确定最终适合的设计方案。

容错设计要保证每一个容错区出现故障，不会对其他区域造成影响，都能正常的持续可靠运行。

优化架构设计。

网络结构通常分核心层、汇聚层和接入层。

网络层次越高其可靠性要求也越高。

在网络的方案设计中，采用层次化的网络设计结构，不同层次解决不同级别的可靠性要求。

为保证网络可靠性，可靠性技术的实施并不是简单叠加和无限制的冗余。

否则，一方面会增加网络建设整体成本，另一方面还会增加管理维护的复杂度，给网络引入潜在的故障隐患。

因此在进行规划时，应该根据网络结构、网络类型和网络层次，分析网络业务模型，确定基础网络拓扑，明确对网络可靠性最佳的关键节点和链路，合理规划和部署各种网络高可用技术。

强化管理，做好及时维护。

在系统发生故障后，能够很快地定位问题并通过维护排除故障，这属于事后维护；根据系统告警提前发现问题（如CPU使用率过高，端口流量异常等），通过更换设备或调整网络结构来规避可能出现的故障，这属于预防维护。

可维护性需要管理人员来实施，体现了管理的水平，也反映了系统可靠性的高低，所以对管理员提出了一定的要求。

总而言之，网络规划设计本身就是个系统工程，不管对于什么网络，高性能、高可靠性是必须考虑的，首要保证当前业务需要，同时还要考虑对将来的扩展。

网络系统可靠性就像自然界的生态平衡，维系着系统的正常运转，一旦平衡被打破，需要系统具备自我恢复的能力。

不同设计方案的可靠性性效果不尽相同，这就需要我们以科学的方法进行合理设计，决不能顾此失彼，应选择构建符合我们自己需要的可靠性网络，且在保证网络各层次可靠性要求的基础上，尽量降低系统复杂度，适度控制成本，才能设计出最适合的方案，不能一味追求单纯可靠性而忽视系统的整体成本和性能，构建可靠性网络是一个平衡各方面因素的过程，所以对于网络可靠性设计，没有最好的方案，只有最合适自己需要的方案才是好方案。

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