申繼年 邢雪梅

中國(guó)藥科大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心 江蘇 210009

0 前言

隨著教育行業(yè)信息化的不斷深入和發(fā)展，中國(guó)藥科大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇膨脹、網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的快速增長(zhǎng)，加之P2P以及網(wǎng)絡(luò)視頻類(lèi)應(yīng)用的不斷增長(zhǎng)，校園網(wǎng)出口流量越來(lái)越大，嚴(yán)重影響了正常的網(wǎng)上辦公和教學(xué)科研工作。特別是由于P2P下載及網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)，能夠迅速搶占大量帶寬，導(dǎo)致校園用戶(hù)的正常應(yīng)用無(wú)法保障。

目前我校網(wǎng)絡(luò)總帶寬達(dá)210M。網(wǎng)絡(luò)總出口通過(guò)防火墻分別接入CERNET、網(wǎng)通和電信的骨干網(wǎng)。其中CERNET10Mbps，網(wǎng)通 100Mbps，電信 100Mbps，目前校園網(wǎng)出口進(jìn)入流量為139.89M、外出流量96.42M、在線(xiàn)IP數(shù)1070、在線(xiàn)session數(shù) 62710。在對(duì)出口流量不加任何控制的情況下，出口流量分布情況如圖1所示。

圖1 未加控制時(shí)出口流量分布

由圖1可知，迅雷在帶寬的占有率相當(dāng)高，超過(guò)80%的帶寬都被迅雷和其它P2P應(yīng)用所占用，而重要的應(yīng)用http-browser卻只占用了11%的帶寬。將近80%的寶貴帶寬被P2P下載和流媒體占用，這些非正常應(yīng)用引起出口擁塞和延遲的增大，已經(jīng)嚴(yán)重影響到正常的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與辦公。

1 流量控制系統(tǒng)

為了解決以上問(wèn)題，中國(guó)藥科大學(xué)在校園網(wǎng)中部署流控設(shè)備，對(duì)校園網(wǎng)出口流量進(jìn)行優(yōu)化和管理，能夠有效的檢測(cè)和防止非關(guān)鍵應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的大量消耗，保證關(guān)鍵應(yīng)用的帶寬使用，改善和保障了整體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。

1.1 流控設(shè)備介紹

流控設(shè)備是專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用層級(jí)流量管理控制設(shè)備，基于連接過(guò)程和協(xié)議特征識(shí)別，通過(guò)采用專(zhuān)門(mén)的探測(cè)引擎，經(jīng)過(guò)一套完整的識(shí)別流程，能夠準(zhǔn)確識(shí)別應(yīng)用，精確定位具體的軟件客戶(hù)端，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的可視化管理。流量控制系統(tǒng)能幫助管理者實(shí)時(shí)了解網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層流量狀態(tài)及應(yīng)用概況，進(jìn)行流量管理，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率。

1.2 流控設(shè)備的主要功能

（1）帶寬管理

流控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)基于IP、協(xié)議和應(yīng)用的帶寬控制，包括帶寬保證、帶寬限制、帶寬預(yù)留等多種控制方式。在應(yīng)用層識(shí)別流量，識(shí)別動(dòng)態(tài)端口、偽裝端口的應(yīng)用，比如：Web 瀏覽(HTTP、HTTPS)、電子郵件(POP3、SMTP)、P2P下載(BT、電驢、迅雷)、即時(shí)通訊(MSN、QQ)、視頻(H.323、RTCP、RTP)等，幫助網(wǎng)管員清楚地了解網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀。

（2）策略控制

流控設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)基于源/目標(biāo) IP、IP 組、協(xié)議或應(yīng)用(組)、時(shí)間段、會(huì)話(huà)數(shù)、IP 限速等組合進(jìn)行帶寬控制?？梢灾贫◣捇騼?yōu)先級(jí)策略來(lái)保障網(wǎng)內(nèi)重要應(yīng)用，同時(shí)限制不重要的應(yīng)用；可以制定時(shí)間策略，按時(shí)啟用某種策略，滿(mǎn)足校園靈活管理需求。

（3）流量監(jiān)控

流控設(shè)備能夠準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)某個(gè)IP、某個(gè)協(xié)議、某個(gè)時(shí)段詳細(xì)的流量信息，使網(wǎng)管員根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，制定合理的流量控制策略，從而使策略更適合本地網(wǎng)絡(luò)的情況。還可以列出某一時(shí)間內(nèi)單個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率、顯示出特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議中占用大量帶寬的主機(jī)、通信的源目的主機(jī)IP及端口號(hào)等詳細(xì)信息；也可以通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)流量來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)上存在的各種問(wèn)題，通過(guò)了解這些信息，網(wǎng)管員可以對(duì)通信故障做出及時(shí)的響應(yīng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的效率和安全。

2 流控的部署和應(yīng)用

2.1 流控設(shè)備的部署方式

我校流控設(shè)備的部署方式如圖2所示。流控設(shè)備以透明網(wǎng)橋的形式部署在防火墻與核心路由器之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)流量進(jìn)行分析，對(duì)異常流量進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用控制不同的帶寬。

圖2 流控設(shè)備部署網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)流控設(shè)備可以監(jiān)控上行和下行的實(shí)時(shí)流量，準(zhǔn)確地了解某個(gè)IP、某個(gè)協(xié)議、某個(gè)時(shí)段的詳細(xì)流量信息。掌握網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)校園全網(wǎng)流量進(jìn)行分析，對(duì)異常流量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用控制不同帶寬。

2.2 流控設(shè)備的配置策略

2.2.1 帶寬管理

（1）對(duì)外服務(wù)保障：學(xué)校的對(duì)外服務(wù)，如學(xué)校以及各院部網(wǎng)站、郵件服務(wù)、數(shù)字化校園門(mén)戶(hù)平臺(tái)、精品課程網(wǎng)站等服務(wù)器應(yīng)確保其在任何情況下，網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)的暢通。因此應(yīng)設(shè)置一定的保障帶寬。

（2）常用服務(wù)保障：P2P下載及網(wǎng)絡(luò)視頻占用了大量帶寬，嚴(yán)重影響了內(nèi)網(wǎng)用戶(hù)對(duì)網(wǎng)頁(yè)、郵件等常用服務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。因此應(yīng)在保障內(nèi)網(wǎng)用戶(hù)對(duì)常用服務(wù)(如http、email、DNS等)和即時(shí)通信服務(wù)(如 QQ、MSN、阿里旺旺等)正常訪(fǎng)問(wèn)的前提下，再考慮其它應(yīng)用的使用。

（3）重點(diǎn)部門(mén)保障：重點(diǎn)保障部門(mén)如，重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生機(jī)房等網(wǎng)絡(luò)需求高或網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)密集的部門(mén)給予重點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)帶寬保障，以滿(mǎn)足其網(wǎng)絡(luò)需求。

（4）P2P下載限制：P2P流量的泛濫占用了大部分帶寬，需要對(duì)其進(jìn)行限制，在保證其下載的情況下，限制其上、下行速度。

（5）網(wǎng)絡(luò)視頻限制：網(wǎng)絡(luò)視頻包括流媒體視頻、網(wǎng)絡(luò)電視、FLV視頻等，應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。

我校帶寬控制策略配置如表1所示。

表1 帶寬控制策略配置展示

2.2.2 IP限速

為防止單個(gè)用戶(hù)搶占帶寬現(xiàn)象，需要對(duì)單 IP 的流量進(jìn)行限制。但我校存在內(nèi)部IP的現(xiàn)象，如機(jī)房、宿舍等，因此需要根據(jù)使用情況對(duì)IP用戶(hù)進(jìn)行分組，如將其分為辦公組、學(xué)生組、機(jī)房組、宿舍組等，然后再對(duì)每個(gè)組的單 IP 流量作適當(dāng)?shù)南拗啤?/p>

2.2.3 連接數(shù)限制

連接數(shù)限制是對(duì)單個(gè)IP限制其連接數(shù)，同時(shí)應(yīng)考慮機(jī)房單個(gè)IP所包括的網(wǎng)點(diǎn)較多，應(yīng)適當(dāng)放寬連接數(shù)，否則可能影響學(xué)生機(jī)房網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

2.2.4 分時(shí)段管理

為了有效的利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，考慮到晚上22:30到第二天7:30之間，出口空閑，可在此時(shí)間段開(kāi)放P2P下載以及流媒體的限制。實(shí)現(xiàn)工作時(shí)間將有限的帶寬主要分配給辦公、教研等用戶(hù)使用，保證日常教學(xué)工作的開(kāi)展；非工作時(shí)間將帶寬主要分配給學(xué)生，滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)帶寬的巨大需求。

3 應(yīng)用優(yōu)化與帶寬管理效果

3.1 部署流控設(shè)備后的效果

流控設(shè)備部署后，我們可以清楚的發(fā)現(xiàn)，針對(duì)性的策略配置緩解了P2P占用大量帶寬的問(wèn)題，并且對(duì)關(guān)鍵應(yīng)用http流量進(jìn)行了有效的保障，從而保證校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的快速穩(wěn)定的運(yùn)行。目前我校出口流量分布如圖3所示。

圖3 應(yīng)用流控設(shè)備后，出口流量分布圖

3.2 帶寬控制策略配置效果分析

應(yīng)用策略控制前后，通過(guò)對(duì)出口帶寬流量分布的比較，可以非常清晰的看到，流控設(shè)備對(duì)P2P、網(wǎng)絡(luò)視頻等非關(guān)鍵應(yīng)用流量的控制非常有效，解決了我校在網(wǎng)絡(luò)高峰期出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題，同時(shí)也保障了關(guān)鍵應(yīng)用的高速穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)Web應(yīng)用組的流量分析可以看出，在未應(yīng)用策略控制前大部分的帶寬和流量都被迅雷、P2P等非關(guān)鍵應(yīng)用所占用，應(yīng)用了對(duì) Web應(yīng)用的帶寬保障之后，關(guān)鍵應(yīng)用 Web得到了保障，校內(nèi)的 Web訪(fǎng)問(wèn)速度增加，減少了因?yàn)?Web訪(fǎng)問(wèn)慢而造成的投訴性問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)迅雷采用多種元素組合的限制方式，對(duì)迅雷的限制效果非常明顯。從未應(yīng)用策略配置前占用49%的帶寬，基于對(duì)迅雷增加 PerIP上傳帶寬的限制策略后迅雷占用帶寬降至14%，迅雷、網(wǎng)絡(luò)視頻、網(wǎng)頁(yè)瀏覽策略前后的對(duì)比情況如表2所示。

表2 迅雷、網(wǎng)絡(luò)視頻、網(wǎng)頁(yè)瀏覽策略前后的對(duì)比情況

策略實(shí)施后，保障了關(guān)鍵應(yīng)用所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬以及常見(jiàn)應(yīng)用服務(wù)，而對(duì)于P2P類(lèi)下載、視頻流量進(jìn)行了有效的限速處理，對(duì)我校網(wǎng)絡(luò)中各單位內(nèi)部用戶(hù)的上網(wǎng)行為進(jìn)行有效管理，提高了校園網(wǎng)的效率，并可以獲得全網(wǎng)帶寬分配和使用的分析數(shù)據(jù)，為網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和帶寬擴(kuò)容提供科學(xué)的依據(jù)。

4 總結(jié)

綜上所述，通過(guò)流控設(shè)備的部署，我校校園網(wǎng)出口流量得到了有效的管理和控制，滿(mǎn)足了正常的辦公和教學(xué)需求，網(wǎng)絡(luò)出口帶寬擁塞現(xiàn)象也得到了很好的改善。我們不僅可以從宏觀了解網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)了校園網(wǎng)的流量的可視性與可控性；而且利用流控設(shè)備還可以對(duì)各種應(yīng)用和用戶(hù)的流量進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，全面了解網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況及帶寬使用情況，成為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)帶寬、解決帶寬惡意占用的有力工具。另外需要說(shuō)明的是，利用流控設(shè)備合理優(yōu)化帶寬資源配置、不但可以降低網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用，而且還可以減少交換機(jī)、路由器和防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)載，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能。

[1]Maxnet官方網(wǎng)站.http://www.maxnetsys.com.cn.

[2]陳熔.校園網(wǎng)流量控制解決方案[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào).2007.

[3]徐昌彪，鮮永菊.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制與流量控制［M］.北京:人民郵電出版社.2007.