《计算机网络设计-第2版》第06章-网络可靠性设计.ppt

主讲：易建勋 6.1 可靠性设计概述 6.1 可靠性设计概述 6.1.1 网络可靠性分析与计算 网络可靠性指网络自身（设备、软件和线路）在规定条件下正常工作的能力。 人为攻击（如黑客）或自然破坏（如雷击）造成的网络不稳定性属于网络安全问题。 可靠性约束条件： 预算限制，部件失效，不完善的程序代码，人为失误，自然灾害，不可预见的商业变化，都是达到100%可用性的障碍。 6.1 可靠性设计概述 1. 网络可靠性参数 如何定义网络结构的可靠性参数，网络业务可靠性参数，如何度量网络整体可靠性，是当前正在研究解决的问题。 目前网络工程项目的可靠性验收，只能在双方商定好的具体网络应用案例上，进行测试。如连通性测试，流量测试，拥塞测试，广播风暴测试等。 6.1 可靠性设计概述 2. 网络可靠性计算方法 可靠性用平均无故障工作时间（MTBF）衡量。 MTBF是一个统计值，它通过取样、测试、计算后得到，它与真实测试值有一定的差异。 MTBF值的计算方法： MIL-HDBK-217（美国国防部可靠性分析中心提出的军工产品标准） GJB/Z299B（中国军用标准） Bellcore（ATT Bell实验室提出的民用产品标准）。 6.1 可靠性设计概述 4. 网络可靠性的成本分析 网络系统的可靠性是以各种投入为代价而实现的，并不是越高越好。 各种业务对服务中断的容忍度不同。 如银行业务数据与办公数据属于不同的业务等级。 减少损失需要考虑的因素： 网络系统发生故障时对业务带来的损失； 故障发生的可能性。 6.1 可靠性设计概述 6.1.2 网络可用性分析与计算 1. 可用性计算方法 可用性是衡量网络系统提供持续服务的能力。 系统可用性计算方法： 系统年停机时间=一年总时间×（1-系统可用性） 以上计算的是严重失效，即那些需要恢复程序数据，重新加载程序，重新执行等情况的失效，一般小的问题不计算在内。 6.1 可靠性设计概述 [P133表6-1] 网络通信系统可用性类型 6.1 可靠性设计概述 2. 通信系统可用性指标 国家通信标准规定： 具有主备用系统自动切换功能的数字通信系统，允许5000km双向全程每年4次故障； 对于420km数字段，允许双向全程每3年1次故障。 市内数字通信系统假设链路长度为100km，允许双向全程每年4次故障； 50km数字段双向全程每半年1次故障。 6.1 可靠性设计概述 3. 网络可用性计算 （1）串联型网络结构可用性计算 在串联系统中，可用性最差的单元对系统的可用性影响最大。 串联型网络的可用性按（6-4）式计算。 （6-4） 6.1 可靠性设计概述 【案例6-2】 网络拓扑结构如图6-1所示，计算路由器A至路由器B之间的可用性。 AB之间的可用性=0.999×0.9999×0.995×0.98 ×0.95×0.98×0.995×0.9999×0.999=90.1% 6.1 可靠性设计概述 （2）并联型网络结构可用性计算 并联型网络的可用性按（6-5）式计算。 （6-5） 【案例6-3】 网络拓扑结构如图6-2所示，计算路由器ABCD整体的可用性。 6.1 可靠性设计概述 路由器ABC之间的可用性=0.99×0.97×0.98=94.1% 路由器B+D并联体的可用性=1-（1-路由器B的可用性）×（1-路由器D的可用性） =1-（1-0.97）×（1-0.95）=99.85% 路由器ABCD整体可用性= A可用性×（B+D可用性）×（C可用性） =0.99×0.9985×0.98=96.9% 6.1 可靠性设计概述 4. 网站可用性分析 【案例6-4】 国外知名微型博客网站Twitter（推特）2008年前4个月的可用性只有98.72%，有37小时16分钟不能提供服务，连2个9都达不到。 国外电子商务巨头eBay在2007年的可用性是99.94%，考虑到eBay网站的规模与应用的复杂程度，这是个很不错的可用性指标了。 不同业务类型决定不同网站对可用性的要求不同。 6.1 可靠性设计概述 提高网络可用性的常规策略： 消除单点故障 部署冗余设备（或集群） 设计高可用集群网络等 电信级传输网中，通信设备的可用性要求达到99.999%，这要求系统在一年的连续运行中，因各种可能原因造成停机维护时间少于5分钟。 6.1 可靠性设计概述 6.1.3 网络可靠性设计原则 网络最重要的两个特性是速度和可靠性。 高可用性的7R原则 （1）冗余（Re