基于面向对象的可扩展计算机网络设计软件系统研究
作者：丰永庆　张磊
来源：《电脑知识与技术》2013年第23期
        摘要：目的：设计一种基于可扩展计算机网络设计软件系统，满足现代人们智能化通讯的要求。方法：采用计算机网络软件体系结构的知识和面向对象的方法详细分析网络设计的内容。结果：实现了一套可扩展的计算机网络设计软件系统。结论：计算机网络技术发展越来越快、网络结构越来越复杂，为了让我国计算机网络应用更加合理、高效，需要人们进一步研究。
        关键词：面向对象技术；计算机；网络软件设计；研究
        中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）23-5263-03
        在设计计算机网络软件系统时不仅要思考到网络的拓扑结构，还要考虑到网络的路由、容量以及安全问题，西方发达国家在计算机网络软件设计方面投进了大量资金，并采用了先进的网络设计工具，例如：CACI 公司的Comnet Predictor以及MIL 3 公司的OPNET等软件等。在
这种形势下，该文对计算机网络软件体系结构的知识和面向对象的方法进行了详细研究，以便让网络技术的发展更好地为现代人们服务。
        1 计算机网络设计软件可扩展性概述
        计算机网络设计软件的可扩展性可以延长软件的使用寿命，增加软件的功能，扩大软件的规模。依据计算机网络设计的主要内容，可以把计算机网络设计软件向三个方面扩展：
        1）可视化功能的扩展：随着科技的发展，网络技术不断更新换代，新的网络协议以及产品的出现，计算机网络软件在第一代网络技术的基础上实现了网络视频、跟踪网络技术等功能[1]。
        2）软件分析功能的扩展：网络技术的不断更新换代，使得网络设计人员可以充分利用最新的网络性能模型对工程项目设计的质量进行科学、中肯的评价，以构建新的网络性能模型。
        3）软件外界接口的扩展：随着信息化时代的到来，现代人们利用网络办公时，有时会用到多个网络软件的插口，保存一些重要的工作资料。而计算机网络软件外部接口的扩展，
可以很方便用户在需要时进行方便的接口。
        2 基于面向对象的可扩展计算机网络设计软件系统分析研究
        2.1系统结构
        在分析计算机网络设计的主要内容基础上，能够把网络软件分成4个功能模块：首先是系统调度，它能够完成网络软件系统各个部分功能的调度；其次是设计网络拓扑结构，实现可视化的扩展功能[2]。完成网络设备参数的输入、路由器的设计或者进行划分子网等等；最后设计网络的仿真运算性能，进而对其进行分析，依据在设计过程中出现的性能要求建立相对应的分析模型，根据设计完备的软件网络运行的安全性、整体效果、花费资金数额综合评价设计结果。同时为了保证软件的外部功能扩展，在设计出的4个功能模块需要加入通用的数据库接口模块，才能为网络软件系统和数据库提供接口。其中软件利用了分层模型把5个功能模块紧密联系起来，其系统结构图如图1所示。
        根据数据库的多层软件体系结构，其通用数据库的接口主要作用是连接计算机数据库中和其它软件系统[3]。尽管它位于网络软件系统中，但是未被放进分层结构体系中，它是被当
作一个独立的功能块和网络设备以及参数相连接。而计算机网络设备以及设备参数是连接5个功能块的主要接口，其建立和实现主要采用的是面向对象技术进行分析，软件系统中的各部分通过共享计算机设备对象和参数这一个接口，均可以独立实现各自功能。而由于全部的操作都基于共享数据进行，所以，在共享的数据结构不改变情况下，未来网络功能进行扩展的主要方向是建立更加完美的网络设备类库。
        2.2面向对象和数据接口分析
        基于面向对象技术进行开发的网络软件，其功能扩展主要表现在封装软件对象内部的属性以及服务方面，只要保证对象的界面不改变，整个软件的体系结构就不会改变。网络设计人员都希望可以设计出一张很方便编辑的网络拓扑图，在这张图上面设计人员能够自由地插入、删除或者拖动不一样的设备以及子网，并且与其建立有效的连接。针对网络的业务量、预期的效率等都需要进行仿真计算，在对设计网络图较满意以后，绘成图表，加入数据库[4]。
        2.2.1类和对象的标识
        计算机网路设计中类和对象的标识主要作用是面向对象的分析和设计，标识的质量对软件的实现和未来的扩展能力具有非常大的影响。根据系统调度的模块，在常用的编程工具汇总都会到相应的解决方法和类库，对网络拓扑结构、网络仿真性能等进行认真分析，以建立相应的响应系统[5]。而软件的各种功能包括扩展功能都能够隐藏在不同的网络设备对象以及相应的网络对象中，通过建立合理的网络类与各种设备类实现软件功能。
        2.2.2类和对象的详细分析
        随着计算机网络技术的发展，网络的设备种类越来越多，网络软件的功能可以在很短的时间内扩展，在这种形势下，就非常有必要运用标准模型建立设备类。其中OSI模型是经过国际权威标准化机构ISO提出的尝试着让计算机网络在全世界范围内形成互动联网的规范框架，虽然它还没有获得计算机网络专家普遍认可，但是在各种网络设计软件体系中它最具有代表性，利用OSI可以建立一套更加完善的网络结果和计算机设备结构[6]。利用OSI模型结构，参与到互相连接的网络设备上面进而完成模型不同层作用的网络实体。比如：利用两个联机工作的计算机可以得到七层的全部功能。实际上软件的设备类模型具备一定的状态，进而实现若干层OSI模型功能的实体，在这种计算机软件系统中，设备的类对象能够完成自己
单独的显示、进行仿真运算或者性能显示。而连接两台计算机中的电缆只能实现物理层的功能。而全部表示真实设备的类都是通过基类派生出来的，设备的主要功能是充当一个函数集，依据不同的设备进行不同程度的扩展[7]。而通过把4套不同的数据从OSI的模型中剥离抽象出来，非常符合网络技术的发展，对新网络设备的仿真性能进行恰当分析，实现和网路数据库的接口对接，所以，在人们日常生活运用网络过程中都选择这样的数据接口作为计算机网络软件的数据接口。OSI模型如下图2所示，其中模型中的物理层1和数据链路层2主要通过硬件实现，其余各层通过网络软件实现。
        2.3建立系统
        利用上述计算机网络结构以及数据接口，配合VC++的工具，充分利用Windows 平台的帮助，能够实现计算机太网子网的设计和仿真。在网络拓扑结构图中能够快速地进行添加以及删除，通过拖动主机、太网总线或者集线器，能够建立或者删除链接。利用计算机网络的仿真运算，可以明确在不同负荷条件下的延时、丢包率以及拥塞情况。在操作软甲过程中，需要考虑到计算机的主机是针对应用的，主要由太网的总线、集线器等各种相关设备进行连接的[8]。而主机设备只单单向会话层5、表示层6以及应用层7提供服务，集线器和台网总线
为数据链路层2和网络层3提供服务。而物理层1的服务封装在端口类内，在这种情形下，软件能够很好地实现各个独立部位的功能，不会影响到软件的扩展功能。
        其次，为了让网络软件具有交换和路由的作用需要把交换机和路由器设备类的编码，在网络系统的调度模块添加设备工具栏中增加路由器和交换机的扩展功能。同时，计算机网络软件的其余扩展功能主要有：让计算机的网络设备的设备库更加完善，建立了形式化的网络描述的叙述性语言，具有更加科学、合理的仿真计算方法和性能分析的模型，在此基础上，扩展了网络数据库的接口。计算机软件系统的主要优势是使用户的扩展功能更加方便，代码的实现变得更加简单[9]。然而由于计算机的软件设计是用来运行PC机的，假如把拓扑结构转变成表的运算，会大大降低它的仿真速度，但是其仿真时间不会对软件的实用性产生影响。
        最后，在网络设计编辑模块中敲击启动模拟按钮时，网络模拟就会要求用户输入总共需用的模拟时间长度，并自动设置当前的模拟时间为0。计算机网络拓扑结构验证成功，路由表建立以后，需要进入事件处理循环阶段，每次查互相连接的设备中最早出现的典型事件进行处理，处理每一个事件的模拟时间达到一定程度上，事件的处理循环环节结束。开始进
入性能分析模块，主要依据的系统在仿真模块进程中产生的一系列参数，对整个网络系统和相关的网络元素性能进行科学分析，出网络运行的关键所在，进一步为优化网络的设计和解决网络运行过程中出现的问题提供依据。其性能分析主要内容有网络设备的吞吐率、平均排队队长以及网络链路的占有率、丢包率等等，对于网络性能的计算要依据相关的材料。此外，需要模拟进度和性能显示模块，通过图形的界面提供控键进行停止或者启动。在这个模块中，用户能够通过暂停或者快进掌控模拟的进程速度，及时对网络模拟的性能进行监视，使得网络性能在性能分析模块中进行计算。
        3 结束语
        计算机网络技术发展越来越快、网络结构越来越复杂，关于计算机网络理论的研究也越来越深奥，并且在网络软件系统设计中需要考虑的因素越来越多。该文采用面向对象技术分析的方法，利用OSI网络模型构建软件，这对网络软件的实用性和生命周期都会产生积极的作用，然而要建立起一套完备的计算机设计软件系统，让计算机网络软件应用更加合理、高效，需要人们在网络设计以及仿真领域进一步研究。
        参考文献：
        [1] 周峰.基于ASP.NET的计算机网络虚拟实验系统的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2009.
        [2] 刘杰.可扩展并行计算及其应用研究[D].长沙：湖南大学，2009.
        [3] 张伟欣.虚拟计算机网络组网平台的设计及虚拟现实技术的应用[D].上海：东华大学，2009.
        [4] 孙建召，曾巧明.基于面向对象Petri网的工作流建模及性能分析[J].计算机技术与发展，2007，4（10）：258-259.
        [5] 杨芳，吴晓光，刘国峰，等.计算机网络仿真体系结构的研究[J].山西广播电视大学学报，2009，8（5）：369-371.
        [6] 颜昕，李腊元.动态网络的仿真系统研制[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2006，2（3）：55-56.
        [7] 苗静.计算机网络仿真技术[J].西安工业大学学报，2008，1osi模型第二层（1）：5-7.
        [8] 谢毅，唐任仲.基于对象建模技术的事件驱动过程仿真技术研究[J].中国机械工程，2004，2（12）：36-37.
        [9] 王香云，谢克明.基于面向对象技术的DCS操作站仿真[J].电力学报，2009，6（2）：88-89.

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