［６】网络可用性工具ＮＡＰ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｔｅｃｈ．ｃｏｒｎ．ｃｎ／ｐｍｄｕｃｔ—ｉｓｏｇｒａｐｈ—ｎａｐ．∞ｐ，． （７】北京航空航天大学可靠性系统工程研究室．ｈｔｔｐ：／／ｒｍｓ．ｈｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ／ｈｔｍｌ／
ｋｅｘｕｅｙａｎｊｉｕ／ｙａｎｊｉｕｆａｎｇｘｉａｎｇ／２００６１２１９／ｔ３７．ｈｔｍｌ／．
１．网络可靠性研究的历史
网络可靠性是指在规定的条件下和规定的时间内网络完成规定 任务的能力…．最早的网络可靠性研究是Ｌｅｅ对电信交换网络的研 究Ｉｎ．由于网络部件故障使网络总的传输容奄下降．引起了呼叫拥塞。 Ｌｅｅ将阻塞定义为链路故障．使用了以连通为标准的町靠性测度。之 后网络町靠性的研究主要是伴随着计算机网络的发展而发展的。尤其 是上个世纪６０年代，很多组织和学校就开始了网络町靠性的研究．并 在ＤＡＲＰＡ对ＡＲＰＡＮＥｌ＂的投入后得到真正的关注和发展．最初建立 的网络町靠性模型是在Ｎ个节点和Ｍ条链路的网络中．考查服从 Ｐｏｉｓ”ｎ过程的消息通过网络的延迟的数学期望Ｉ，Ｊ．这个时期主要是以 网络的连通性作为网络口ｒ靠性标准来研究的。２０世纪７０年代起．网 络可靠性理论得到飞速发展８０年代之后．当把Ａｒｐａａｅｔ与１９８０ｓ使用 的商用骨干分组交换网络如Ｔｅｌｅｎｔ Ｔｙｍｅｎｔ进行比较．发现商用骨干 分组交换网络明显比Ａｒｐａｎｅｔ更密集．但其网络连通的概率却很低．而 链路蟛度的加大最初也是山于较大的网络负载引起的．这显示了网络 的容量和拥塞等『口Ｊ题在定义网络町靠性的时候必须被考虑。这一问题 引发了网络口，靠性研究中的一个重要办向．即网络的性能可靠性研 究．包括性能ｎｒ靠性指标的合理确定以及计算。但是由于网络性能会 受到部件失效、信息流变化、路由策略等因素的影响，对这类ｆｎｌ题的研 究从理论模型到分析方法一直是一个难题。而网络的复杂性与随机性 也给性能可靠性分析带来很大的困难．冈而很多研究结果是基于模拟 的或统计数据的分析Ｈ。随着科技的不断发展．在电信网络、ＡＴＭ网 络、ＳＤＨ网络、ＷＤＭ光网络、计算机网络以及无线网络等的优化设计 中均涉及到网络可靠性的计算问题。
Байду номын сангаас
Ｐｒｏｇｒ踟）软件Ｉｑ作为一个通信网络系统、电路网络系统、交通网络系
统、计算机网络系统等复杂系统可用性分析专用工具，可以预测整个 网络的可用度和町靠度．复杂或简单的网络系统均可以使用ＮＡＰ来 建模。ＮＡＰ强大的分页功能使得网络要素的理论逻辑模型町以逐级向 下分解。、网络要素图已经扩展了传统可靠性框图ＲＢＤ的功能，用户可 以模拟多层接ｕ并和普通的设备进行交互。用户可以通过有限的网络 要素来限制网络路径的分析，可以消除复杂网络中的不切实际的蛇形 路径。
ＲｅＩＥｎｇＴｅｅｈ可靠性综合评价软件平台哓～个基于失效物理的电
子产品町靠性综合评价软件系统．该系统由一个完全开放性且模块化 的设计构架组成．它搭载了硬件网络监控及数据显示功能模块，同时． 系统整体由一个在网上的会员共享数据库提供数据支撑，以起到软件
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［３］Ｒ．Ｓ．Ｗｉｌｋｏｖ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｅｔｓ ｂａｓｅｄ Ｃｏｍｍｕｎｅｓ，Ｎｅｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｔｒａｆｆｉｃ
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ｉｎｄｅｘ ｂａｓｅｄ
ｎｅｗ
ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９７２．
ｎｅｔｗｏｒｋ
ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．１９８２．３１（２）：１７７—１８８．
５．网络可靠性研究的发展趋势
随着网络的发展．网络ｎ『靠性研究在观念和范围方面都在不断地 演进．这使得网络口『靠性的概念需要完善和标准化。不仅要研究设计 方法、网络结构。而且要研究影响网络实际运行町靠性的各个方面．也 就是要进行网络可靠性综合研究。一方面依靠健全管理、工程和合理 使用统计技术的重实效的方法来研究：另一方面通过量化因子和模型 的数学分析方法来定性定量的研究。
ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ
ｓａｍｐｌｉｎｇ．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ．ｏ，ｄ．２００１．
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［５】Ａｇｇａｒｗａｌ
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Ｓ．Ｃａｐａｃｉｔｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｉｉｏｎ ｉｎ Ｔｒａｎｓ
ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
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ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００９年第１９期
网络可靠性研究综述
李崇东，李德梅ｚ （１．中国人民解放军国防科技大学计算机学院湖南长沙４１００７３； ２．中国人民武装警察部队工程学院陕西西安７１００８６）
【摘要】总结评价了近ＪＬｆｆ－ｆｆ－来国内外在网络可靠性方面的研究进展．阐述了与网络可靠性相关的基本概念，并从影响网络可靠性的因
素角度进行研究．提出其相关的分析方法。最后对网络可靠性的未来研究做了进一步的展望。
【关键词ｌ网络；可靠性分析；综述
随着社会信息化进程的加速．不仅计算机网络的用户在增加．而 且计算机网络的连接Ⅸ域和网络的连接规模也在急剧扩展。在未来的 信息化战争中．Ｃ４１系统将渗透于各种武器装备、作战手段和作战指 挥之中．并以网络的形式将它们连为一体．网络也将成为作战的指挥 中枢和敌人首先打击的日标。计算机网络在得到巨大发展的同时．对 网络町靠性及网络信息安全与保密等的研究工作由于网络的庞大而 变得越来越复杂．远远滞后于网络的发展。因此，如何设计町靠性较高 的网络以及如何高效、准确地对现有网络进行完整、真实地町靠性评 价已经变得越来越重要。
从网络的层次角度去研究：一、从整个网的角度出发，根据前述四 个方面的可靠性测度求出表达全网的可靠性指标。二、从全网的任意 两个节点出发．根据前述的四种可靠性测度求出用网络任意Ｉｌｉｉ节点的 可靠性指标来表述全网的町靠性。从网络体系结构的各层实现着不同 的功能和性能指标来研究．可得到计算机网络可靠性的概念体系。每 层定义相应的可靠性．上一层是建立在下一层的基础上，并为更上一 层可靠性概念服务。从互联网络拓扑结构方面对其深入理论研究和数 学分析。分析方法可根据系统各部分之间的结构关系和功能天系，将 网络简化作一个由节点和链路组成的图形。采用图论和排队论的理论 对其进行分析和计算。
度、端可靠度和全端町靠度。其中．端端呵靠度是人们关心较多的指
标。 ３．３网络的可用性 网络的町用性是描述网络在外部资源可用的条件下．在规定时间 内的任何时刻．处于能执行所需功能的能力。该指标是一种基于网络 业务性能的可靠性指标，它指出了网络在网络部件失效条件下满足通 信业务性能要求的程度。最初．Ｂａｒｂｅｒｉｓ等人给出了一种简单的ｎＴ用性
２００９年第１９期
一一一一———＿－———————－———————————＿——————＿————————————————一
其次随着网络与通信的普及．用户对网络的要求不断提高。网络可靠 性研究的出发点由面向研究者转变为面向使用者，以便更好地满足使 用者的需求。其研究范围向整个业务过程的质量演化．使软件町靠性、 人员町靠性和环境町靠性Ｒ益成为研究重点。与此同时其可靠性管理 体系的完善．更使网络可靠性的研究不断延伸提高。 综上所述．目前对网络ａｒ靠性与性能分析的研究已取得了很大的 进展．但是仍需要进一步深入的针对不同的网络、不同的服务类型做 出不同的分析．因此对于网络可靠性的研究仍是一个需要深入探讨的
［２］Ｂｅｈｒ．Ａ．．Ｃａｍｓｒｌｎｏｐｏａｌｏｓ．Ｌ＆Ｐａｍｐｏｕｋｉｓ．Ｇ．．Ｄｏｍｉｎａｔｉｏｎ
ｓｙｓｔｅｍ，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ
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ｍａｌｇｌｌｍ，Ｐｒｏｃ・
ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．１９９５．４４（４）：７０５—７０８．
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Ｓｙｒｕｐ．ｏｏ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
２．网络可靠性研究现状
目前．针对网络町靠性问题的研究是网络性能研究分析的热点。 在对软件产品、网络Ｉ殳备或电子产品疗面的可靠性研究成果很多．但 是针对网络进行町靠性分析是网络性能分析的难点之一．国内对网络 可靠性的研究比西方发达国家较晚。 英国ｌｓｏｇｒａｐｈ公司与Ｐｅｎｎａｎｔ公司的ＮＡｐ（Ｎｅｔｗｏｒｋ ＡｖａｉｌａｂｉＩｉｔｙ
网络的抗毁性只是从图论的角度出发．把具体网络抽象成图．在假定
节点和链路ａｒ靠的前提下，把评估网络的连通度作为可靠性指标．其 计算方法的复杂度是ＮＰ困难的。 ３．２网络的生存性 网络的生存性是指对于节点或链路具有一定失效概率的网络．在 随机性破坏作用下．能够保持网络连通的概率。 生存性是基十概率论和图论的知识提出来的：描述了随机性破坏以及 网络拓扑结构对网络町靠性的影响。其巾最典型的指标有端端可靠
３．网络可靠性指标研究的分类
目前对网络ａＩ靠性的指标归纳总结起来可分为网类：抗毁性 （Ｉｎｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ）．生存性（Ｓｕｒｖｉｖａｂｉｌｉｔｙ）、町用性（Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）以及完成 性（Ｐｅｒｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ）。 ３．１网络的抗毁性 网络的抗毁性描述了网络在人为破坏作用下的网络可靠性．是指 在拓扑结构完全确定的网络中．在理想的破坏方案作用下，网络能够 保持连通的能力。对于一个抽象网络．网络的抗毁性是指至少需要破 坏几个节点或几条链路／ｊ‘能巾断部分节点之闻的联系，即指出破坏一 个网络的困难程度。抗毁性指标是确定性的．仅仅和网络的拓扑结构 有关。常用的指标有连接度和粘聚度。
网络的完成性是指系统在任务开始时可用性一定的情况下，在规 定的任务剖面内的任一随机时刻．系统正常运行或降级完成服务要求 的能力。完成性的大小主要由网络设备的可靠性水平、网络拓扑结构 和网络设备的服务能力、网络流量分布等因素决定。网络完成性的概 念最早由美国密歌根大学电子工程与计算机系的Ｊｏｈｎ Ｆ．Ｍｅｙｅｒ教授 在１９７８年的论文巾提出。Ｋｙａｎｄｏｇｈｅｒｅ等研究了网络故障在路ＨＩ策略 Ｉ－对网络的影响问题．提出了网络完成性指标框架。现在国际上每两 年召开与完成性相关的学术会议，主要讨论完成性模型构造与求解问 题。