基于ｐ２ｐ背景的校園網(wǎng)流量控制研究

常　曦

摘要：自1A1999年Napster出現(xiàn)以后，P2P技術(shù)發(fā)展異常迅猛，P2P應(yīng)用流量在2004年底已經(jīng)占據(jù)互聯(lián)網(wǎng)60％的流量。而在高校校園網(wǎng)中，由于其在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶上網(wǎng)習(xí)慣等方面的特殊性，P2P流量更是成為了導(dǎo)致校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)堵塞、服務(wù)質(zhì)量下降的主要原因。如何有效檢測和控制P2P流量成為新的課題。本文研究了P2P流量的特征和主要的檢測控制方法，并結(jié)合MAXnetAOS產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了一種高效的檢測控制方法。有效控制了某校校園網(wǎng)的P2P流量，改善了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；P2P；流量控制

一、引言

P2P，全稱叫做“Peer to Peer”對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù))。P2P相對(duì)于傳統(tǒng)的C／S網(wǎng)絡(luò)模型產(chǎn)生了根本性的變化。P2P客戶端之間產(chǎn)生了極為頻繁地通信。2004年底，CacheLogic調(diào)查顯示，互聯(lián)網(wǎng)上60％的流量是P2P流量。而在高校校園網(wǎng)中，由于其在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、用戶上網(wǎng)習(xí)慣等方面的特殊性，P2P流量更是成為了導(dǎo)致校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)堵塞、服務(wù)質(zhì)量下降的主要原因。因此在校園網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)P2P流量監(jiān)控與管理，越來越成為校園網(wǎng)絡(luò)管理部門急需解決的問題，對(duì)P2P流量進(jìn)行管理和控制是解決目前校園網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的根本途徑。同時(shí)，許多P2P應(yīng)用的發(fā)展趨勢則是盡量避免被流量檢測設(shè)備檢測到，具體來說表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)端口選取、偽裝流量、加密數(shù)據(jù)等。傳統(tǒng)基于端口的檢測方法已經(jīng)對(duì)其無能為力，有必要針對(duì)P2P流量研究新型的檢測和控制方法。

二、P2P流量檢測及控制技術(shù)綜述

1、檢測技術(shù)綜述

目前主要的技術(shù)是深層數(shù)據(jù)包檢測技術(shù)和基于傳輸層流量特征的檢測技術(shù)，二者各具特色。深層數(shù)據(jù)包檢測技術(shù)是通過對(duì)應(yīng)用層協(xié)議的檢測，準(zhǔn)確率高，但對(duì)加密P2P應(yīng)用的檢測能力有一定限制；基于傳輸層數(shù)據(jù)流量特征的檢測技術(shù)效率高，但是對(duì)動(dòng)態(tài)端口的P2P流量檢測有一定限制。另有研究者提出“基于對(duì)等特征的P2P流量檢測技術(shù)”，其技術(shù)根據(jù)就是利用P2P最基本的特征：每個(gè)結(jié)點(diǎn)之間都是對(duì)等的，上下行流量相當(dāng)這一特征來分辨P2P流量。這是在理論上十分便捷的檢測方法，其優(yōu)點(diǎn)在于可以能夠有效識(shí)別加密P2P應(yīng)用的數(shù)據(jù)包流量而不涉及傳輸層的端口特征。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于P2P用戶可以自動(dòng)調(diào)節(jié)上下行速度，當(dāng)上下行速度差距較大時(shí)，該檢測方法失效。

2、控制技術(shù)綜述

當(dāng)前比較流行的控制P2P數(shù)據(jù)包的技術(shù)有如下兩種：直路串接流量控制、旁路干擾流量控制。前者通常串接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中使用。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的各種類型的應(yīng)用流量進(jìn)行分類，并根據(jù)檢測控制策略，可取舍P2P流量數(shù)據(jù)包丟棄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)P2P流量進(jìn)行控制的目的。而后者主要采用數(shù)據(jù)包偽裝技術(shù)將偽裝的干擾數(shù)據(jù)包發(fā)到正在通信的TCP、uDP連接中降低連接的數(shù)據(jù)傳輸速率或者切斷連接以達(dá)到流量控制的目的。

而直路串接流量控制技術(shù)帶來的問題是由于檢測設(shè)備必須部署到網(wǎng)絡(luò)流量真實(shí)路徑上，有可能形成處理瓶頸和單點(diǎn)故障，同時(shí)該技術(shù)對(duì)設(shè)備的處理和轉(zhuǎn)發(fā)性能要求都很高。旁路干擾流量控制技術(shù)的主要缺點(diǎn)是需要引入分光設(shè)備或鏡像設(shè)備，并且需要占用互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的一個(gè)端口用于將干擾信息發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)中。但由于前者在理論上沒有大的漏洞，基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件發(fā)展日新月異，該方法技術(shù)實(shí)現(xiàn)上的不足已逐漸可以克服，因此現(xiàn)在很多網(wǎng)優(yōu)設(shè)備都采取這種方法。

三、流量控制策略分析

1、策略分析的思路

在P2P流量正確標(biāo)識(shí)和監(jiān)控的前提下，同樣可以對(duì)于P2P流實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能，特別是對(duì)于發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，通過對(duì)于不同的流使用不同的控制機(jī)制，保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。

(1)、帶寬總量控制

這一策略是第一步要采取的手段，即保證現(xiàn)有的受控應(yīng)用流量的總量封頂，將P2P類應(yīng)用限制到一個(gè)合理水平上，限制其新的增長，這是保證所有用戶能充分公平使用網(wǎng)絡(luò)的必要條件。

(2)、優(yōu)先級(jí)控制

在進(jìn)行了總量控制后，我們需要進(jìn)行優(yōu)先級(jí)控制。所謂優(yōu)先級(jí)控制，主要改變P2P技術(shù)本身資源搶占特點(diǎn)帶來的危害。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上調(diào)整網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)別，讓關(guān)鍵應(yīng)用得到關(guān)鍵保障，讓重要應(yīng)用得到優(yōu)先服務(wù)。

2、流量控制的基本策略

(1)、基于時(shí)段差異的流量管理：上網(wǎng)高峰時(shí)段限制P2P應(yīng)用總流量和每個(gè)用戶的流量，空閑時(shí)段解除該限制。如在本校，晚上6點(diǎn)至11點(diǎn)屬于在線人數(shù)較多的時(shí)段，則采取限制流量措施。

(2)、基于費(fèi)用差異的流量管理：按用戶繳納的網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用，給予其不同的帶寬和應(yīng)用限制，使得總效用得以提高。

四、流量控制策略的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上的分析，P2P流量的管理是通過在三層網(wǎng)絡(luò)層之上增加業(yè)務(wù)管理和控制層，使它具有了感知應(yīng)用的能力，提高了網(wǎng)絡(luò)的智能化。我校為實(shí)現(xiàn)對(duì)P2P流量的控制以及保障QoS，部署了MAXnet AOS系統(tǒng)，以下簡單介紹如何通過MAXnet AOS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)流量控制策略。

1、MAXnet AOS系統(tǒng)簡介

MAxNET IP系列帶寬管理設(shè)備是一款I(lǐng)n—line(橋接)模式的專用硬件產(chǎn)品，以DPI(DeepPacket Inspect，深度包檢測)技術(shù)為核心，支持軟／硬件Bypass，提供了基于七層應(yīng)用的帶寬管理和應(yīng)用優(yōu)化功能；在帶寬管理方面，配合用戶自定義的帶寬策略以及MAxNET的核心帶寬自動(dòng)分配算法，可以為網(wǎng)絡(luò)鏈路劃分多個(gè)虛擬帶寬通道，能夠?qū)崿F(xiàn)最大帑寬限制、保證帶寬、帶寬租借、應(yīng)用優(yōu)先級(jí)、隨機(jī)公平隊(duì)列等一系列帶寬管理功能，為客戶提供了帶寬管理、分析和優(yōu)化的一體化解決方案，能夠有效的檢測和防止不正常應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的非正常消耗，保證關(guān)鍵應(yīng)用帶寬，限制非業(yè)務(wù)應(yīng)用帶寬，改善和保障了整體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

MAXNET AOS系統(tǒng)以DPI和行為啟發(fā)式分析技術(shù)為核心，結(jié)合帶寬自動(dòng)分配算法、令牌桶算法、隨機(jī)公平隊(duì)列等技術(shù)，能夠全面識(shí)別和控制包括P2P、VoIP，視頻／流媒體、HTTP、網(wǎng)絡(luò)游戲、數(shù)據(jù)庫及中間件等在內(nèi)的多種應(yīng)用，提供虛擬帶寬通道劃分、最大帶寬限制、保證帶寬、帶寬租借、應(yīng)用優(yōu)先級(jí)等一系列帶寬管理功能，為用戶提供主動(dòng)式的、智能化的、可視化的帶寬管理服務(wù)，達(dá)到可視、可測、可控、可優(yōu)化的管理目標(biāo)，為帶寬優(yōu)化與管控、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供科學(xué)的依據(jù)。

2、我校流量控制策略需求

(1)、按不同的服務(wù)類型分別給予總帶寬限制，并對(duì)特定的軟件，如迅雷等進(jìn)行特別設(shè)置；

(2)、設(shè)置優(yōu)先級(jí)，保證http等教學(xué)、通訊等常用Intemet服務(wù)有足夠的帶寬；

(3)、分時(shí)段限制P2P應(yīng)用的帶寬；高峰期分配小些、空閑時(shí)段大些；

(4)、按IP根據(jù)不同的需求給予不同的帶寬總量限制，如ftp管理員需要經(jīng)常下載大量資料以更新ftp資源，可以給予更大的帶寬。

3、流量控制策略的實(shí)現(xiàn)

通過MAXNET AOS的部署和設(shè)置，我校實(shí)現(xiàn)了流量控制的所有策略需求，保障了QOS，使得校園網(wǎng)用戶數(shù)由3000余人增加到6000多人的過程中，無需增加出口帶寬，每年為學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)節(jié)約了大筆的帶寬費(fèi)用。

五、結(jié)語

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)中P2P應(yīng)用的數(shù)目不斷增加，流量也呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢。在這種情況下，為了滿足服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、計(jì)費(fèi)等基本要求，必須對(duì)P2P流量進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理。而我們也應(yīng)看到對(duì)P2P流量的監(jiān)控技術(shù)也將根據(jù)P2P應(yīng)用協(xié)議的改進(jìn)而發(fā)展，對(duì)P2P應(yīng)用的限制與反限制將是一個(gè)長期的過程。

參考文獻(xiàn)：

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韋安明等高速網(wǎng)絡(luò)中P2P流量檢測及控制方法，《北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)》