分布式计算机网络结构的可靠性与运行模式的构

　智能网（IN）中业务交换功能（SSF）与控制功能（SCF）的分离，将使网络经营商对交换机制造商的依赖大大降低，进而可以快速、灵活、经济地提供所需的新业务，业务创建环境（SCE）甚至允许最终用户远程参与新业务的生成。目前正在研究的ATM网中，其信元交换与连接接纳控制（CAC）功能相分离，也体现了这一思想[1]。
　　1 计算机网络结构的类型
　　计算机网络的结构也称网络拓扑（Topology），其目的是规范网络上各个计算机及其外设（称为节点）之间的连接方式。网络拓扑结构较为常用的有总线型、星型、环型和网状结构等。实际应用时，大部分网络都是基于这些基本拓扑结构的一种组合。
　　1） 总线型结构。广播是总线型网络使用的传输技术，当某个节点发送并在总线上传播数据时，其它所有节点都可接收到此数据。各站点在接收数据后，通过对比分析目的物理地址进而决定是否接收此数据。这种结构的典型代表是以粗、细同轴电缆为传输介质的以太网。其优点是结构简单、使用电缆少、易于网络扩展等；缺点是访问控制复杂、受总线长度限制而延伸范围小等。如图1所示。
　　2） 星型结构。星型结构的特征是以中央节点为中心，各个工作站通过单独的线路和中央节点连接，所有工作站之间的通信都需要通过中心节点，如图2所示。其优点是结构简单、管理和维护方便、易于扩展等；缺点是需要线缆需求量大、中心节点负担重、易成为信息传输的瓶颈，中央节点如果出现故障，将导致全网瘫痪。
　　3） 环型结构。环型结构中各个个节点都是通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中，各个节点在该网络中地位平等，各个个节点设备只能和它相邻的一个或者两个节点设备进行直接通信，如图3所示。这种网络主要用于跨越较大地理范围的网络[2]，平时用得比较少。其优点是路径选择、控制软件较为简单；其缺点是不容易扩充、节点多时响应时间较长等。
　　4）网状结构。网状结构中各工作站相互连成一个网，没有主控机来管理，也不划分层次，通信功能分散在组成网络的各个工作站中，是一种分布式的控制结构，如图4所示。其优点是可靠性高、节点共享资源容易、传输时延较小等；缺点是控制管理复杂、软件复杂、布线工程量较大、建设成本较高等。
　　2 计算机网络与分布式计算机系统
　　分布式计算机系统是一种计算机硬件的配置方式和相应的功能配置方式。它是一种多处理器的计算机系统，各个处理器通过互联网络构一个成统一的系统。系统采用分布式计算结构，即把原来系统内CPU处理的任务分散给各个相应的CPU，实现不同功能的各个CPU相互协调，共享系统的外设和软件。
　　在分布式计算机系统中可以实现互联计算机之间的协调操作，来共同完成一项任务，一个大型程序将会被分布于多台计算机上并行处理，从而加快了系统的处理速度。分布式计算机系统将主机的逻辑结构进行了简化，因此非常适合工业生产线的自动控制和企事业单位的管理。分布式计算机系统因具有成本低和易于维护等特点，成为了计算机在应用领域发展的一个重要方向。
　　与分布式计算机系统不同，计算机网络是在网络操作系统的支持下，实现计算机之间的资源共享，但网络中的计算机。
　　3 分布式计算机网络结构的可靠性分析
　　通信和资源共享是分布式计算机系统与计算机网络系统具有的共同功能，因此它们在硬件连接和通信控制等方面基本都是一样的。但它们之间有一点非常重要的区别，那就是分布式计算机系统是在分布式计算机操作系统支持下，进行分布式数据库处理和各个计算机之间的并行计算工作，即各互联的计算机可以互相协调工作，共同完成某一项特定的任务；而计算机网络系统则是在网络操作系统支持下，实现互联计算机之间的资源共享，计算机网络系统中的各计算机是各自独立进行工作的。
　　Enslow在对分布式系统定义时强调了其五个特征：一是系统拥有多种通用的物理和逻辑资源，可以动态地给它们分配任务；二是系统中分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换；三是系统存在一个以全局方式管理系统资源的分布式操作系统；四是系统中所连网络各计算机既合作又自治；五是系统内部结构对用户是完全透明的。
　　从以上讨论中可以得出，它们的共同之处主要体现在：一般的分布式系统是建立在计算机网络之上的，所以二者在物理结构上是基本相同的。区别主要表现在[4]：分布式操作系统与网络操作系统的设计思想、结构、工作方式和功能是不一样的。
　　网络操作系统要求网络用户在使用网络资源时应当了解网络的资源分布情况。在网络中，如果用户要读某一共享文件，则用户必须知道这个文件存放在哪一台服务器中，以及它存放在服务器的哪一目录之下。但是分布式操作系统是以全局方式管理系统资源的，它自动为用户任务进行网络资源调度。用户不必关心分布式系统网络环境中资源的分布情况，以及联网计算机之间的差异性，也就是说用户的作业管理与文件管理过程对用户来说是透明的。计算机网络它是一种松耦合系统，而分布式系统是则一种紧耦合系统[5]，因此其可靠性相对较高。
　　4 分布式计算机网络结构的运行模式
　　企业在发展过程中业务类型会越来越复杂，将导致企业网络结构出现跨区域互联广泛、接入方式多等现象，因此需要更好的网络管理体系的支持。而分布式网络管理体系结构可以说是对以上两种管理体系结构的整合与改进升级。将一个网络分配给多台服务器管理，每个服务器都会拥有一套网络管理程序和一个管理信息数据库，这就彻底分散了整个网络的管理任务。如5为分布式网络管理体系结构的拓扑图[6]。
　　尽管网络环境进行了分散管理，但并非一台服务器只能管理一个区域，如果需要获得其它区域的网络管理信息，那么服务器彼此之间可以相互访问获得。虚拟化技术是DIOS实现的基础，是目前复杂物理设备环境下的必然需求[7]，它可充分利用异构资源，为数据、计算和存储 能力提供统一接口，屏蔽物理掉结构细节，进而实现异构资源的统一管理和使用。而云管理技术是实现DIOS的关键，它决定系统的效率和可用性。统一云管理技术通过虚拟机调度管理，实现虚拟服务器资源自动配置和调度；通过部署管理，支持操作系统和应用的自动化安装、配置和批量部署；通过存储管理，实现异构存储资源整合，远程复制功能（同步及异步）、远程镜像复制、快照。为了保证能提供有效、可靠的服务，云管理技术是实现DIOS的关键，它决定系统的效率和可用性[8]。
　　5 结论
　　计算机网络的深入发展与信息共享的实现，在相当大程度上使得计算机的结构优化成为发展的必然和热点，人们对网络化的高要求，促使分布式计算机网络体系的实现。而分布式计算机网络结构因其成本低，易于维护，成为计算机在应用领域发展的一个重要方向。
　　参考文献：
　　[1] 孙炜.分布式计算机网络结构分析与优化[J]. 科技通报，2013，6：113-115.
　　[2] 芦颖.介绍分布式计算机网络性能指标分析与优化[J].通讯世界，2013，17：225-226.
　　[3] 韦湘夫.实体安全的计算机网络结构分析[J].电子制作，2013，17：147.
　　[4] 徐勇.计算机网络的信息安全体系结构探析[J].网络安全技术与应用，2013，10：24-25.
　　[5] 刘承良.构建校园计算机网络安全防护体系的探讨[J].信息与电脑（理论版），2013，8：87-88.
　　[6] Vasilis F Pavlidis，Eby an.3-D Topologies for Networks-on-chip. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration （VLSI） Systems ，2012.
　　[7] Jongman Kim，C Nicopoulos，Dongkook Park.A gracefully degrading and energy-efficient modular router architecture for on-chip networks. Proceedings of the International Symposium on Computer Architecture （ISCA），2012，
　　[8] S. Kumar，A. Jantsch，J. Soininen，M. Forsell，M. Millberg，J. Oberg，K. Tiensyrja，A. Hemani.A Network on Chip Architecture and Design Methodology. Proc. IEEE Computer Society Annual Symposium on VLSI ，2012.