２０１４年第１期 （总第１３３期） 信息通信 ＩＮＦＯＲＭＡＴ１０Ｎ＆ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＳ ２０１４ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １３３） 计算机通信与控制系统运行可靠性的提升对策探究 种刚 （中国电信陕西公司。陕西西安７１００７５） 摘要：在网络信息时代，计算机通信网络通信与控制技术在社会的各行各业中得到了广泛的应用。在获得计算机通信与 控制系统带来的快捷和便利的同时，计算机网络通信与控制系统的可靠性越来越受到世界范围内的高度重视，计算机通 信与控制系统运行的可靠性已经成为计算机技术发展和推广、应用的重要研究课题。文章阐述了计算机通信网络与控 制系统可靠性理论的情况，探析了影响计算机通信与控制系统运行可靠性的因素，并针对提升计算机通信与控制系统运 行可靠性提出了相应的对策。 关键词：计算机；通信与控制系统；可靠性；对策 中图分类号：ＴＰ３９３．０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３．１１３１（２０１４）（）１．０ｌ１９—０３ 信息带来安全风险，重则可以使企事业单位的机密文件彻底 损毁或丢失、个人的重要信息被窃取，造成不可估量的经济损 失。因此计算机通信与控制系统运行的可靠性是影响和制约 计算机信息化技术发展的关键要素，如果不能有效提高计算 机通信与控制系统运行的可靠性，计算机信息技术发展越快， 给人们的生产、生活带来的漏洞与危害将越大。 网络信息时代的社会背景下，以计算机技术为代表的信 息技术在社会各行各业中得到了广泛的应用。计算机通信与 控制系统作为计算机信息科学的重要组成部分，在网络信息 技术的广泛应用中起到至关重要的作用。诚然，计算机网络 技术依靠其高度发达的发展技术，在国民经济各行业中均发 挥着重要作用，目前，计算机网络技术已经广泛应用在机 构、金融机构、控制系统、教育事业中，极大程度上提升了各单 位的生产经营效率，在某种意义上，计算机网络系统给人们的 生活、工作、学习都带了极大便利，构建了一个共享、高效、智 能的平台 。但是，不能忽视计算机网络技术的弊端，由于自 身建设、程序设定和操作失误等诸多因素的存在，计算机网络 技术不可避免的离不开病毒和漏洞，给一些别有用心之人以 可乘之机，计算机网络技术的弊端轻则给企事业单位的保密 ・１计算机通信与控制系统运行的可靠性理论 计算机通信与控制系统运行的可靠性是网络信息系统安 全的基本要求，它反映了计算机网络通信与控制系统在有效 时间内和有效的工作范围内完成的工作任务、进程与指定功 能的概率和能力。在计算机通信网络系统的运行过程中，计 算机网络通信与控制系统的可靠性关系系统应用的有效性， 作为计算机通信网络正常运行的基础，计算机通信与控制系 ”—・・ ”—・＋一”—・＋一“—・＋一一＋“＋一＋”＋”＋一＋一—■一”＋“—－＋一“＋一＋”＋”＋”＋“＋“＋・ ＋一＋“＋”—－＋一－＋”＋ｎ＋”＋”＋一＋”— 卜一＋一—－＋一“—－十一“—－＋一“＋”＋”＋”＋”＋需要喂养，该系统就必须停机，然后返回给开发企业重新编写。 当养殖场规模小时还可以人工紧急应对，规模到了一定程度时 自动化系统停机会给养殖场带来不可想象的毁灭性经济损失。 （２）对于开发企业而言，每当需要修改，就会面临越来越 多的需要理解的历史上的ｉｆ ｅｌｓｅ判断逻辑。如果猪的品种越 来越多，“工作”函数的判断逻辑就会越来越复杂，修改时需要 对于用户而言，不影响现有猪品种的继续喂养，养殖机器 人无需停机（ｗｏｒｋ函数无需修改），并可自主实现新的猪品种 的喂养ｅａｔ函数，当需要投入新品种猪喂养时迅速切换加入新 类对象即可。 对于开发企业而言，没有任何需要维护的工作量，用户完 全可自主维护。 理解的工作量直线上升，容易改错。一句俗话：“改错是相对 容易的，问题难在发现是何处错了”，ｗｏｒｋ函数代码过于冗长， 找到错误处不容易修改代价高昂。 图３比图２稍进步一点在于，将机器人的内聚性进行了 提高，降低了机器人的部分职责，将其部分职能分离到了Ａｐｉｇ 和Ｂｐｉｇ这两个猪品种类中。但从用户和开发企业两方面来 说，（ｂ）和（ａ）没有什么不同，都缺乏应对猪品种变化的能力。 从上述的缺陷讨论中我们可以得到改进启发，应该预 先估计容易变化的需求。为此设计了如图４所示的新方案： 预先估计容易变化的需求是猪品种的变更，为此设计稳定 的抽象层接口Ｐｉｇ，并将容易变化的需求功能（不同的ｅａｔ 饲料喂养函数）作为多个派生类（不同的猪品种）覆盖改写 的功能函数。 ３结语 本文较为深入地剖析了继承带来的两类多态以及各自的 应用特点，并结合应用多变指出聚合在部分应用中由于替换 继承的原理，最后给出了丰富的示例。 参考文献： ［１］张海藩．软件工程导论［Ｍ３．北京：清华大学出版社，２００８ ［２］ Ｇａｍｍａ Ｅ，Ｈｅｌｍ Ｒ，ＪｏｈｎＳｏｎ Ｒ，Ｖｌｉｓｓｉｄｅｓ Ｊ．Ｄｅｓｉｇｎ Ｐａｌｅｒｓ： Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｒｅｕｓａｂｌｅ Ｏｂｊｅｃｔ口Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｒｅａｄ— ｉｎｇ，Ｍａｓｓ：Ａｄｄｉｓｏｎ Ｗｅｓｌｅｙ，１９９５． ［３］Ｒｏｇｅｒ Ｓ．Ｐｒｅｓｓｍａｎ．软件工程实践者之路［Ｍ—Ｅ京：清华大 学出版社，２００６． ［４］Ｆｌｏｗｅｒ Ｍ．重构：改善既有代码的设计ＥＭ］．北京：中国电 力出版社，２００３ 作者简介：刘鹏远（１９７６一），男，汉，湖北咸宁人，讲师，硕士，研 究方向现代软件工程技术、数字图像信息处理、网络安全；关 培超（１９７５．），男，汉，湖北武汉人，讲师，硕士，研究方向数据挖 掘、大数据融合；包琼（１９７５一），女，汉，湖北武汉人，讲师，硕士， 图４自动化养殖场类图的改进２ 研究方向现代软件工程技术。 １１９ 信息通信 统运行的可靠性包括通信的安全性、网络的抗破坏性、系统部 件多进程下的生存性与抗干扰性。计算机通信与控制系统运 行的可靠性要求计算机通信网络中的各个部件与结点必须给 计算机用户终端提供可靠的网络，从而确保计算机通信网络 安全、可靠地正常工作。在计算机通信与控制系统运行的实 际中，计算机通信与控制系统可靠性理论主要指计算机通信 网络的可靠性、计算机控制系统运行的可靠程度。计算机通 信的可靠性是计算机通信网络保持联通并满足客户端的通信 要求的功能，也是计算机通信网络设计、规划与运行的核心指 标。计算机通信与控制系统的可靠程度支持计算机通信与控 制系统运行在规定的时间与规定的条件下，完成指定功能的 概率，如果计算机通信与控制系统能够永远百分之百地完成 用户指令，则计算机通信与控制系统运行可靠度为百分之百， 在实际使用过程中这是不可能的。 ２影响计算机通信与控制系统运行可靠性的因素 ２．１病毒入侵是影响计算机通信与控制系统运行可靠性的 重要因素 计算机网络入侵通常是指入侵者利用已有的计算机程序 调试和编写技术，通过网络非法访问未经授权的计算机文件， 最终侵入该网络中的非法行为 。目前，计算机网络入侵的一 般方式有很多，常见的主要是病毒入侵、身份入侵、拒绝服务、 防火墙入侵、网络欺诈、木马入侵、后门入侵、恶意程序入侵、 入侵拨号程序、逻辑入侵、破解密码、垃圾搜寻、社交工程 入侵等。病毒入侵是利用病毒的自我复制特点对网络系统进 行破坏和侵袭，窃取数据，破坏数据完整性和系统的正常服务 功能，病毒入侵的突出特征表现为隐蔽性、传播性、繁殖性、潜 伏性与寄生性。身份入侵是入侵者利用网络服务功能通过窃 取、欺骗等不法手段冒充合法用户，实现网络入侵的目的，身 份入侵有漏洞入侵、收集信息入侵与口令入侵三种方式，其中， 获取与收集信息入侵是最主要的入侵方式，其通常采用扫描 账户、ｐｉｎｇ、扫描漏洞、端口与嗅探网络方式等试探的方式，对 用户的网络系统漏洞、服务和管理权限进行探测，然后利用一 定的工具和网络协议对网络中用户的各种信息进行获取与收 集整理，同时发现系统中存在的漏洞，为后续的入侵打基础。 防火墙入侵是一种较难的入侵方式，但是一旦实现入侵，用户 所遭受的损失也是最大的，可以造成用户的系统瘫痪，甚至崩 溃，损失不可估量。拒绝服务是入侵者将大量的序列报文传 送到网络中，并将大量的恢复文件信息充斥在服务器内，恶意 消耗网络带宽和系统资源，使用户系统的正常服务功能无法 实现，严重时导致系统死机、崩溃０ 。网络欺诈是利用伪造的 电子邮件、网页等方式诱导用户泄露登陆密码、银行账户、登 录账户、信用卡信息等个人重要信息来实施入侵。入侵拨号 程序是入侵者利用自动拨号对调制解调器连接通道的查找和 筛选实施入侵。逻辑入侵是非法触发计算机软件中的嵌 入指令实现恶意的系统操作。 ２＿２设备对计算机通信与控制系统运行可靠性的影响因素 计算机通信与控制系统运行的可靠性是计算机通信网络 综合性能的重要保证，因此优化计算机通信与控制系统的可 靠性设计是我国计算机通信网络技术研究的重要趋势。而影 响计算机通信与控制系统可靠性的因素中，设备因素对计算 机通信与控制系统的可靠性影响最大。计算机通信网络依赖 用户设备终端、传输数据交换设备等硬件设备来支撑计算机 通信网络。用户终端设备作为直接密切联系用户的设备，是 ｌ２Ｏ 种刚：计算机通信与控制系统运行可靠性的提升对策探究 影响计算机通信与控制系统运行可靠性的关键。计算机通信 网络在日常实际运行中需要进行合理的维护，必须确保用户 终端保持良好的运行状态，用户终端设备交换信息能力越强， 网络的可靠性越高。在计算机通信网络组建、网络运行的过 程中，为了保证网络的运行稳定性和可靠性，必须保证网络硬 件具有良好的容错能力以及有效的冗余，以满足网络信息科 技的发展和未来的需要。在进行网络布线时，网络信号传输 线最好采用双线处理，才能保证一旦一根线出现问题后，能够 及时切换到另一根线上。网络集线器作为计算机通信与控制 系统中的信息中转站，对于网络架构的组建具有重要意义，网 络集线器将多个终端用户集中后接入网络系统，终端用户通 过集线器访问互联网，但集线器一旦出问题，则连接在集 线器上的所有用户都无法正常工作，因此集线器的稳定对计 算机通信与控制系统运行的可靠性具有非常重要的作用 。 ３提高计算机通信与控制系统运行可靠性的对策 计算机通信网络与控制系统运行可靠性的提升，需要不断 优化计算机网络通信的设计，不断提升计算机通信网络系统安 全建设，确保计算机通信网络系统的高效、安全运行，才能不断 促进计算机网络技术的进步和信息化技术的发展。优化计算 机通信与控制系统的运行可靠性需要从设备、硬件、软件、网络 结构、网络协议、网络分层等方面进行全面、系统的优化设计， 才能从根本上提高计算机通信与控制系统的安全性和稳定性。 ３．１优化网络拓扑结构提升计算机通信与控制系统运行可 靠性 计算机通信网络构架的设计规划中，网络拓扑结构是设 计规划的核心内容，是决定计算机通信与控制系统运行可靠 性的关键所在。网络拓扑结构对于维护计算机通信与控制系 统有重要作用，网络拓扑结构在不同的行业内也有不同的应 用，网络拓扑结构在计算机网络构架初期必须经过精心设计 与合理规划，对于通信网络的容错性和有效性应当高度重视， 在网络拓扑结构中，结构的连通度与结构的直径是影响计算 机通信网络的关键。随着网络信息技术一Ｅｔ千里的发展，计 算机通信网络的设计和构架中，网络与拓扑结构的概念也不 断更新和进步，计算机通信与控制系统在构建网络时应当充 分考虑新技术、新工艺的应用。 ３．２优化通信网络管理提升计算机通信与控制系统运行的 可靠性 大型的计算机通信网络中，网络设计的复杂性较高，因为 网络中的设备种类繁多，不同的网络设备和多样化的网络产品 使通信网络规模越来越大、复杂程度越来越高。在通信网络 中，为了提高计算机通信网络的可靠性，保证信息传输的可靠 和完整性，必须不断降低通信故障率、降低信息丢失率、差错率， 从而提高计算机通信与控制系统运行的可靠性。要保证可靠 性，先进的网络管理技术必不可少，它是影响计算机通信与控 制系统运行可靠性的重要因素，再好的网络构架与硬件设备， 如果不采用先进的网络管理技术，实施分析和控制网络运行参 数，监视网络的运行状态，并作及时的调整，很难保证计算机通 信与控制系统运行的可靠性，很难及时发现并排除网络故障。 ３＿３通过多级容错和分层处理优化计算机通信网络系统运 行可靠性 要提升计算机通信与控制系统运行的可靠性，在网络系 统设计的过程中，建立多级容错系统十分重要，尤其是现代网 络结构庞大，一旦出现故障，网络工作、业务出现瘫痪现象， ２０１４年第１期 信息通信 ２０１４ （总第１３３期） １ＮＦＯＲＭＡＴ１０Ｎ＆Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０ＮＳ （Ｓｕｍ．Ｎｏ １３３） ３Ｄ游戏赛道自动生成研究 谢天添 （四川大学计算机学院，四川成都６１００６５） 摘要：商业３Ｄ在线赛车类游戏为了给玩家提供持续不断的游戏体验，需要提供新的有趣的赛道。为了降低开发成本， 赛道自动生成技术得到发展。论文研究使用Ｃａｒｄｉｎａｌ样条构建赛道骨架，通过基本随机得到控制点集，并且通过讨 论得出该方法在控制点数少时可用于生成简单赛道。 关键词：３Ｄ赛车游戏；赛道；自动生成；Ｃａｒｄｉｎａｌ样条； 中图分类号：ＴＰ３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１１３１（２０１４）ｏ１．０１２１－０２ 自１９８０年以来游戏内容的自动生成在游戏业界一直是一 动有突变时使用。 个热点问题。目前为止，通用的算法过程被广泛地用于实时在 对于赛道的表述，Ｔｏｇｅｌｉｕｓ使用二维极坐标 ，Ｄａｎｉｅｌ也同 线生成游戏内容引言部分，以提供无限的拥有乐趣的关卡。 样使用极坐标表述控制点 ，但是增加了一个维度控制曲线控 赛车类游戏目前非常得流行，并且主要可以被分为两种 制点的坡度。但这两种方法都是基于２维的研究。 类别。其一为完全模拟现实世界中赛车事件（例如ＥＡ出品的 ２方法 Ｆ１方程式赛车），因此涉及现实中有的赛车模型（例如，法拉 利Ｆ２０１０），赛车手（例如，费尔南多・阿隆索）以及赛道（例如， 在初期实验中，我们首选Ｃａｒｄｉｎａｌ样条以生成一个３Ｄ环 阿尔伯特公园赛道）。另外一种则是基于一个凭空想象的游 形赛道骨架。因为仅使用控制点三维空间坐标，Ｃａｒｄｉｎａｌ样条 戏世界，游戏所注重的则是玩家的驾驶体验（例如，ＱＱ飞车）。 就能生成封闭的曲线。 这类游戏不依赖于现实世界中已有的赛车模型，车道和场景。 ２．１控制点表述 因此，他们的成功与否与游戏内容直接挂钩。 设曲线由ｋ个控制点Ｐ０，Ｉ１，．．．， ，．．．， 表述，控制点Ｐ；有： 论文偏重于第二种类型的赛车游戏，论文现阶段的工作 点 （ ，Ｙｉ， ）三维空间球面坐标表述对应为 （ ， ，谚），其中 仅仅使用简单方法生成赛道的骨架，即绘制赛道曲线。最终 ‘∈（Ｏ，Ｒ］，６｝∈［Ｏ，２ｘ），谚∈（ ， ）， 为ｒ，最大半径上限。 目的是生成有挑战性的赛道，为玩家提供最优体验的赛车游 与 分别是半径ｒ 与ｚ轴正轴正向所成夹角的最小与最 戏赛道关卡。 大角。则存在转换关系： １相关工作 『 ＝ ｃｏｓ ｓｉｌｌ馋 初期研究所要解决的问题为选择合适的控制点表述方式， ｛ ＝ ｓｉｎＯ￣ｓｉｎ谚 使用曲线插值形成封闭的曲线。 ｌ Ｚ．ｆ＝ ｃｏｓ 在各种差值曲线中…，Ｂｅｚｉｅｒ曲线仅仅通过第一个控制点 ２．２曲线生成 和最后一个控制点Ｐｎ，而中间的ｎ．１个点仅作为控制点，曲 对应生成的控制曲线段分别为 ，ｃｌ，．．．， ，．．．， 。曲段Ｃ． 线并不会经过这些点。点的切线是通过计算得到，而非提供。 依据Ｃａｒｄｉｎａｌ样条公式有： Ｈｅｒｍｉｔｅ三次样条插值法，能够让曲线通过所有点，但是在指 ＣＩ（”）＝Ｉ＂ ” “１ ｌ・Ｍ。・ 定控制点的同时还需要指定控制点的切线方向。Ｃａｒｄｉｎａｌ样 条与Ｈｅｒｍｉｔｅ相似。不同的是该种方法可以不需要提供控制 ｌ１ ＯＶｏ（ｋ＋１ １点的切线方向，他们直接由所有控制点计算出来。其曲线的 ％仕＋ｌ１ 松紧程度，可以通过一个参数ｔ（张量）来调节，ｔ越大，越紧凑。 （１一似 ） （ ）一ｌ１ ） （ ）） Ｋｏｃｈａｎｅｋ—Ｂａｒｔｅｌｓ方法和Ｃａｒｄｉｎａｌ一样，只是多了两个控制参 数．ｂ（偏离）与Ｃ（连续性）。该方法主要用于模拟动画路径。运 （１一 ） １厂 １）） ”—・＋一“—・＋一一—・十一“—－＋一一—－＋一”＋”＋”＋”＋”——＋一”—＋－一 一”—・＋一一 一——＋一”—・卜一—・＋一一——卜一—－＋一”＋＊—・＋一”—－・卜 严重影响网络通信与控制系统运行的可靠性。而采用多级容 参考文献： 错技术，网络能够及时应对故障，故障单元无需及时更换，不 影响网络结构总体 。采用多层次系统的计算机通信网络，通 ［１】林闯，李寅，万剑雄．计算机网络服务质量优化方法研究综 过科学的管理，有效区分服务层、物理层、系统层、逻辑层等差 述［Ｊ］．计算机学报，２０１１（１）：５８—５９ 异化的可靠性，有利于提高整个计算机通信网络系统的可靠 ［２］杨常建，王进周，米荣芳．计算机安全面临常见问题及防御 性。 对策探讨［Ｊ］．计算机与网络，２０１２（３）：６６，６８ ４结语 ［３】孙力娟，王汝传．量子计算与遗传算法的融合及其在计算机 通信网优化中的应用［Ｊ］．电子与信息学报，２００７（４）：１２３．１２５ 总之，计算机通信与控制系统运行的可靠性已经成为计 ［４ 苗英恺．４］提高计算机通信网络可靠性的分析与研究［Ｊ］．计 算机技术发展和推广、应用的全球性研究课题，优化计算机通 算机与网络创新生活，２０１３（１７）：７１—７３ 信与控制系统运行的设计、优化网络管理、实行分层处理以及 ［５］王聪．计算机通信网的可靠性设计探析［Ｊ］．电子制作（网络 多级容错设计是提高计算机通信与控制系统运行可靠性的有 通信），２０１３（９）：１５１ 效对策。 １２１
