在帶寬有限的情況下提升校園網(wǎng)絡(luò)速度的技術(shù)與應(yīng)用

申寶敏++王雅卓

摘 要

在網(wǎng)絡(luò)帶寬無(wú)法進(jìn)行擴(kuò)充的情況下，對(duì)如何充分利用負(fù)載均衡、流量控制、網(wǎng)絡(luò)緩存等多種技術(shù)，對(duì)校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，提升網(wǎng)絡(luò)速度進(jìn)行了研究，并結(jié)合我校校園網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，介紹了調(diào)整優(yōu)化的具體應(yīng)用過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】負(fù)載均衡 流量控制 網(wǎng)絡(luò)緩存 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

隨著各高校近幾年的不斷擴(kuò)招以及人民生活水平的提高，各高校在校生人數(shù)不斷增多，接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量和類型都呈現(xiàn)了明顯的增長(zhǎng)。同時(shí)隨著互聯(lián)網(wǎng)與教育信息化的不斷發(fā)展，學(xué)校的各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)以及教師和學(xué)生的生活對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴日益加深。

雖然各普通高校陸續(xù)投入資金對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行了擴(kuò)充，但是依然無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，出現(xiàn)了校園網(wǎng)絡(luò)擁堵，訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)緩慢等問(wèn)題，嚴(yán)重影響學(xué)校教學(xué)活動(dòng)的正常開展。在這種情況下，充分利用負(fù)載均衡、流量控制、網(wǎng)絡(luò)緩存等技術(shù)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，能夠大幅提升校園網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，提高網(wǎng)絡(luò)速度。

1 負(fù)載均衡技術(shù)及應(yīng)用

1.1 負(fù)載均衡技術(shù)介紹

負(fù)載均衡系統(tǒng)采用包括策略路由（基于源地址或者目的地址）、輪詢、加權(quán)輪詢、擁塞均衡、備份均衡等算法實(shí)現(xiàn)流出與流入流量的多鏈路負(fù)載均衡。對(duì)于流出流量進(jìn)行智能的管理，實(shí)現(xiàn)多鏈路下的流出流量均衡，還可以特定的策略選擇出站鏈路，提高鏈路利用率。對(duì)于流入流量負(fù)載均衡采用智能DNS均衡算法實(shí)現(xiàn)企業(yè)入站流量在不同ISP鏈路上的流量均衡。

1.2 負(fù)載均衡技術(shù)的應(yīng)用

我校目前采用專線接入CERNET（中國(guó)教育和科研網(wǎng)）和聯(lián)通、電信、移動(dòng)接入INTERNET，通過(guò)負(fù)載均衡設(shè)備實(shí)現(xiàn)了通過(guò)四條不同的線路訪問(wèn)不同的站點(diǎn)。提高了校網(wǎng)多出口帶寬的利用效率，使用戶能夠通過(guò)最優(yōu)的鏈路訪問(wèn)到目的資源。由于中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)移動(dòng)等ISP 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)資源較多，而教育網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)資源較少，導(dǎo)致教育網(wǎng)帶寬利用率低，而其他的ISP 網(wǎng)絡(luò)帶寬資源處于飽和狀態(tài)，造成了資源的浪費(fèi)。通過(guò)負(fù)載均衡可以將P2P和網(wǎng)絡(luò)電視等流量引入到利用率相對(duì)較低的ISP出口，這樣既保障了應(yīng)用，又緩解了利用率較高的出口帶寬的負(fù)載。

2 流量控制技術(shù)及應(yīng)用

2.1 流量控制技術(shù)介紹

網(wǎng)絡(luò)流量控制是一種利用軟件或硬件方式來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為應(yīng)用流量進(jìn)行分析、監(jiān)管和管控的專業(yè)系統(tǒng)的控制。能夠?qū)τ脩艟W(wǎng)絡(luò)行為流量進(jìn)行精細(xì)化管理，為管理者提供圖形化的應(yīng)用監(jiān)視、應(yīng)用分析、流量管理、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)、應(yīng)用控制、流量審計(jì)、應(yīng)用報(bào)表等功能。它的最主要方法，是引入QoS的概念，通過(guò)為不同類型的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包標(biāo)記，從而決定數(shù)據(jù)包通行的優(yōu)先次序。

對(duì)HTTP應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)管控，如控制用戶通過(guò)HTTP下載某類型文件，控制用戶訪問(wèn)某些網(wǎng)站；對(duì)DNS管控，如可根據(jù)不同運(yùn)營(yíng)商鏈路將DNS解析到對(duì)應(yīng)的線路上，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)網(wǎng)DNS請(qǐng)求進(jìn)行代理、對(duì)外網(wǎng)DNS響應(yīng)進(jìn)行劫持的功能。支持應(yīng)用分流和流量代理功能，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用路由、應(yīng)用負(fù)載均衡功能，真正將網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用流量進(jìn)行有效管理和控制。

2.2 流量控制技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)我校網(wǎng)絡(luò)流量狀況的統(tǒng)計(jì)，P2P數(shù)據(jù)流量占因特網(wǎng)總流量達(dá)60%，并且在用戶總數(shù)沒(méi)有顯著增長(zhǎng)的情況下，P2P數(shù)據(jù)流量仍然在快速持續(xù)增長(zhǎng)。此外視頻點(diǎn)播、游戲等類型的流量也比較大，這些流量與高校的教學(xué)活動(dòng)并不相關(guān)，但是占據(jù)了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，從而影響了正常的教學(xué)活動(dòng)相關(guān)流量的正常通行。

根據(jù)帶寬需求，通過(guò)流控設(shè)備首先針對(duì)P2P 下載和P2P視頻制定全局策略，使其不超過(guò)帶寬總出口30%，然后再按分組制訂在不同的時(shí)段分配不同的帶寬策略，同時(shí)啟用限制單IP 最大帶寬和會(huì)話數(shù)限制，增加彈性帶寬功能，當(dāng)某一分組帶寬空閑時(shí)允許其它繁忙的分組占用此分組帶寬。不同的流控設(shè)備可能設(shè)置方法和思路不同，基本原則是在應(yīng)用層上對(duì)帶寬占用較大的網(wǎng)絡(luò)軟件進(jìn)行限制，保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通暢性。

3 網(wǎng)絡(luò)緩存技術(shù)及應(yīng)用

3.1 網(wǎng)絡(luò)緩存技術(shù)介紹

網(wǎng)絡(luò)緩存是一種降低Internet流量和提高終端用戶響應(yīng)時(shí)間的新興網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它的觀念來(lái)自于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的其他領(lǐng)域。影響網(wǎng)絡(luò)速率的原因是由距離和光速引起，那么加速Web訪問(wèn)的唯一途徑就是縮短客戶端與網(wǎng)站之間的距離。通過(guò)將用戶頻繁訪問(wèn)的頁(yè)面和對(duì)象存放在離用戶更近的地方，才能減少光速引入的延時(shí)，同時(shí)由于減少了路由中的環(huán)節(jié)，也相應(yīng)地減少了路由器、防火墻和代理等引入的延時(shí)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)緩存技術(shù)應(yīng)用

從目前我校流量分析來(lái)看，用戶在視頻點(diǎn)播、軟件更新、教學(xué)資源下載等方面有相似的需求?；诖颂攸c(diǎn)，當(dāng)用戶累計(jì)點(diǎn)擊量達(dá)到所設(shè)的閥值時(shí)緩存設(shè)備就自動(dòng)將該外部熱點(diǎn)資源緩存到本地存儲(chǔ)，這樣后續(xù)用戶再對(duì)相同的資源進(jìn)行下載時(shí)就會(huì)從本地存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行讀取，不僅下載時(shí)間大大縮減提升了用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)，也避免了其他用戶的重復(fù)下載，進(jìn)而節(jié)約了出口帶寬。除了對(duì)WEB視頻、MP3、下載資源的緩存外，還可以根據(jù)熱門站點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)、圖片等內(nèi)容進(jìn)行緩存，從而提高頁(yè)面的打開速度。

4 總結(jié)

隨著高校信息化建設(shè)的快速發(fā)展，廣大師生在教學(xué)與生活當(dāng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求也日漸增高，如何提升用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)、保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和高可用性是我們網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員面臨的一個(gè)長(zhǎng)期任務(wù)。需要我們結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)并通過(guò)不斷的探索和實(shí)踐來(lái)制定出一套科學(xué)、規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)管理策略。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

申寶敏（1984-），男，河南省鶴壁市人。學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為中原工學(xué)院助理工程師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。

王雅卓（1985-），男，河南省滎陽(yáng)市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為中原工學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。

作者單位

中原工學(xué)院 河南省鄭州市 450007