計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)模式研究

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1引言

目前，人們已經(jīng)進(jìn)入到了“互聯(lián)網(wǎng)+”社會(huì)，許多政企單位都開(kāi)發(fā)和部署了先進(jìn)的應(yīng)用軟件，比如公文管理系統(tǒng)、人力資源管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、協(xié)同辦公系統(tǒng)等，為了能夠支撐這些應(yīng)用軟件的正常運(yùn)行，政企單位需要購(gòu)買(mǎi)路由器、交換機(jī)、服務(wù)器、機(jī)箱等建設(shè)一個(gè)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)軟件服務(wù)器和終端設(shè)備的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享[1]。但是，目前接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備不僅包括PC設(shè)備，還包括智能手機(jī)、平板電腦等，因此網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備既包括有線(xiàn)設(shè)備，也包括無(wú)線(xiàn)設(shè)備，傳統(tǒng)的光纖組網(wǎng)模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足需求。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)混合的網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以提高用戶(hù)的移動(dòng)設(shè)備通信能力。

2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求及組網(wǎng)模式研究

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的樓棟非常多，因此有線(xiàn)需求和無(wú)線(xiàn)需求也大幅度提升，本文在分析常規(guī)的有線(xiàn)需求的基礎(chǔ)上，還分析了特殊的智能手機(jī)、移動(dòng)設(shè)備等用戶(hù)的通信需求。目前，用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)了許多的智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備，這些設(shè)備利用4G網(wǎng)絡(luò)或5G網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地地接入到應(yīng)用軟件服務(wù)器，訪(fǎng)問(wèn)軟硬件資源，因此智能手機(jī)或平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的通信需求非常大。另外，政企單位的用戶(hù)還需要根據(jù)日常工作需要，將一些需要緊急處理的資料發(fā)送給辦公人員，就需要遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)通信[2]。另外，目前社會(huì)上的高清晰視頻、網(wǎng)絡(luò)游戲等也需要通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，因此有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸需求正大幅度增加。目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)模式經(jīng)過(guò)多年的研究和使用，主流模式包括三種，分別是星型架構(gòu)、總線(xiàn)型架構(gòu)、網(wǎng)狀型架構(gòu)[3]。（1）星型架構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，使用獨(dú)立的線(xiàn)路將中央節(jié)點(diǎn)和其他各個(gè)節(jié)點(diǎn)集成在一起，相鄰的節(jié)點(diǎn)之間可以通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。星型架構(gòu)采用交換機(jī)或集線(xiàn)器作為網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)，每一臺(tái)計(jì)算機(jī)終端或服務(wù)器都可以通過(guò)使用網(wǎng)卡連接到中央節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)出一個(gè)星型狀態(tài)分布。星型架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)建設(shè)簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要模式，得到了許多政企單位的推廣和普及。（2）總線(xiàn)型架構(gòu)?？偩€(xiàn)型架構(gòu)中所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都與總線(xiàn)直接連接，利用同軸電纜或雙絞線(xiàn)等傳輸數(shù)據(jù)，目前也采用光纜作為總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)?？偩€(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)不需要外聯(lián)設(shè)備，直接使用一條總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連接，所有的組網(wǎng)費(fèi)用都非常低，這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共用總線(xiàn)帶寬資源，傳輸速度會(huì)隨著接入網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)增多而下降，總線(xiàn)型架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)擴(kuò)展比較靈活，如果需要擴(kuò)展用戶(hù)僅需要添加一個(gè)接線(xiàn)器即可，但是由于局域網(wǎng)沖突比較大，因此連接的用戶(hù)數(shù)量非常有限，單個(gè)節(jié)點(diǎn)失效不會(huì)影響整體網(wǎng)絡(luò)通信，但是如果總線(xiàn)一斷就會(huì)導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)無(wú)法正常通信。（3）網(wǎng)狀型架構(gòu)。網(wǎng)狀型架構(gòu)是指可以將各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸線(xiàn)連接在一起，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互連接，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)備具有較高的可靠性，但是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的連接非常復(fù)雜，管理和維護(hù)也需要浪費(fèi)很多的資源。網(wǎng)狀型拓?fù)浼軜?gòu)也擁有許多的優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)通信可靠性高，任意兩個(gè)交換機(jī)之間都存在一條數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)路，因此通信路徑比較多，如果一條路徑發(fā)生了故障，就可以通過(guò)另外一條線(xiàn)路把信息發(fā)送給交換機(jī)。網(wǎng)狀型架構(gòu)可以采用多種信道和多種傳輸速率，網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器或終端節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)信息共享，均衡線(xiàn)路的負(fù)載，強(qiáng)化信息流量分配，能夠幫助用戶(hù)選擇最佳的路徑，傳輸?shù)难舆t也非常小。

3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)模式設(shè)計(jì)

目前，隨著網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備類(lèi)型、數(shù)量的增多，訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的用戶(hù)也迅速增多，因此人們對(duì)未來(lái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要求也更高，比如，我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主管部門(mén)規(guī)定，政企單位信息中心機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需要達(dá)到《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174—2008）規(guī)定的A級(jí)，這些機(jī)房的設(shè)計(jì)使用需要滿(mǎn)足五年到十年的時(shí)間，機(jī)房還需要嚴(yán)格地遵循先進(jìn)性、可靠性、規(guī)范化、安全性、可擴(kuò)展性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性等原則，選擇一個(gè)可靠的機(jī)房組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，選擇一個(gè)合適的設(shè)備選型，關(guān)鍵線(xiàn)路和設(shè)備還需要采用冗余設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)資源的通信需求。因此，本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用混合組網(wǎng)模式，這樣就可以將網(wǎng)絡(luò)劃分為三個(gè)關(guān)鍵的層次，分別是服務(wù)層、傳輸層和應(yīng)用層。

3.1服務(wù)層

服務(wù)層部署的設(shè)備包括各類(lèi)型的服務(wù)器，比如DNS服務(wù)器、視頻服務(wù)器、流媒體服務(wù)器等，這些服務(wù)器可以為用戶(hù)提供各種數(shù)據(jù)資源，包括視頻、音頻、文檔、圖像等，提高了數(shù)據(jù)處理性能[4]。服務(wù)層部署的應(yīng)用軟件也很多，不僅包括傳統(tǒng)的公文管理系統(tǒng)、視頻傳輸系統(tǒng)，還包括當(dāng)前無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)常用的系統(tǒng)，比如手機(jī)游戲系統(tǒng)、手機(jī)視頻系統(tǒng)等，大大地提高了數(shù)據(jù)交換和共享能力。服務(wù)器還可以實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)，構(gòu)建大型的云存儲(chǔ)中心，實(shí)現(xiàn)信息加工和處理，保證光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的豐富性和多樣性，進(jìn)一步提高光網(wǎng)絡(luò)單元的容載能力。

3.2傳輸層

傳輸層主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)，部署的設(shè)備包括路由器、交換機(jī)、無(wú)線(xiàn)路由器等，以及很多的光纜線(xiàn)路和光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備，比如OLT、ONU和ODN設(shè)備等，這些都可以大幅度提高數(shù)據(jù)傳輸速率，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率非?？?。路由器是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，其可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，保證路由網(wǎng)絡(luò)的完整性，路由器可以采用一定的轉(zhuǎn)發(fā)策略確定數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)，路由器也屬于互聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)信息節(jié)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的連接操作，基于TCP/IP協(xié)議可以完成數(shù)據(jù)傳輸操作功能[5]。路由器采用的傳輸協(xié)議較多，因此會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸，為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們提出了三層交換機(jī)。交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)操作，并且引入了三層路由協(xié)議功能，可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換工作。三層交換機(jī)工作于TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層，能夠按照端口地址表查找數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈恢?，這樣就可以準(zhǔn)確地確定MAC地址和交換機(jī)端口，以便能夠?qū)崿F(xiàn)交換機(jī)內(nèi)部傳輸矩陣的發(fā)送操作，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)包地址不在地址表中，就可以利用廣播操作，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到所有的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)操作。

3.3應(yīng)用層

應(yīng)用層主要為網(wǎng)絡(luò)管理員和普通用戶(hù)提供一個(gè)配置使用功能。網(wǎng)絡(luò)管理員需要根據(jù)應(yīng)用需求調(diào)整網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備等資源，以便能夠?yàn)橛脩?hù)提供一個(gè)擴(kuò)容功能，因此混合組網(wǎng)功能需要提供一個(gè)配置接口，及時(shí)地添加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況進(jìn)行維護(hù)，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展，未來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)的軟硬件資源越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也越來(lái)越大，因此為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化、共享化，進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸能力，本文提出一個(gè)分層化的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)分為三個(gè)層次，分別是傳輸層、服務(wù)層和應(yīng)用層，不僅可以提高各層的管理便捷性，還可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的容量，構(gòu)建冗余線(xiàn)路保證數(shù)據(jù)傳輸安全，具有一定的作用和意義。

參考文獻(xiàn)

[1]楊朝暉,牛亞雷,余金磊.基于無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的區(qū)域性導(dǎo)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò),2017(22):60-63.

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作者：胡智俊 單位：江蘇省丹陽(yáng)市人民醫(yī)院