摘要：目前隨著學(xué)校目前寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的迅猛發(fā)展，校園網(wǎng)信息系統(tǒng)提供各種信息覆蓋越來越廣、瀏覽量越來越大、應(yīng)用越來越豐富，同時(shí)校園網(wǎng)寬帶用戶的不斷增加，這些對校園網(wǎng)訪問控制能力產(chǎn)生了巨大的壓力，網(wǎng)絡(luò)堵塞大部分來源于流媒體應(yīng)用和軟件下載，隨著校園網(wǎng)寬帶用戶的普及和網(wǎng)絡(luò)資源的需求增大，網(wǎng)絡(luò)堵塞問題會(huì)更加的明顯。目前校園網(wǎng)信息系統(tǒng)，如何減少擁塞及提高訪問速度，以及服務(wù)器超負(fù)荷等問題是亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞： CND；流量的擁塞；負(fù)載；信息系統(tǒng)

中圖分類號：TP393.18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 22-0000-02

1 引言

隨著學(xué)校信息系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)上功能的增加，如可利用直播功能實(shí)現(xiàn)同步教學(xué)內(nèi)容的網(wǎng)上直播，同時(shí)提供自動(dòng)錄播功能錄制成課件，也可制作多媒體課件并發(fā)布到課件點(diǎn)播服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)基于多媒體系統(tǒng)的遠(yuǎn)程教育。此外，還可提供網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)交流功能，方便學(xué)生和教師進(jìn)行文字、語音、視頻等多媒體交流。多種多樣的服務(wù)為師生提供了許多的方便。但是隨著學(xué)校目前寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的迅猛發(fā)展，校園網(wǎng)寬帶用戶迅速增加，直接導(dǎo)致用戶訪問效率受到嚴(yán)重影響。CND技術(shù)采用分布式緩存復(fù)制、負(fù)載均衡、流量工程、客戶端重定向等技術(shù)使得地理上分布的內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)將信息資源向網(wǎng)絡(luò)邊緣推進(jìn)，因此用戶可以最快的訪問所需的內(nèi)容，大大解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬、響應(yīng)速度、性能、擴(kuò)展性、可靠性等問題。在對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用多樣化、要求高的校園網(wǎng)信息系統(tǒng)，CND值得學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用。

2 CDN技術(shù)簡介

CDN我們可以稱為“內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)”，它是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上建立新的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器分布到不同地區(qū)，組建成快速訪問的虛擬網(wǎng)絡(luò)，使得訪問質(zhì)量、信息傳輸更加的迅速、穩(wěn)定。CDN技術(shù)可以方便的根據(jù)網(wǎng)絡(luò)訪問、路由連接、服務(wù)器負(fù)荷情況、網(wǎng)絡(luò)鏈路等情況把來自網(wǎng)絡(luò)用戶的訪問請求分發(fā)到最合適的邊緣服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，校園網(wǎng)信息系統(tǒng)加入了CDN技術(shù)，能處理整個(gè)信息系統(tǒng)60%～80%的信息訪問，從而大大分擔(dān)看原服務(wù)器的壓力，提升了信息系統(tǒng)的性能和可擴(kuò)展性。

3 校園網(wǎng)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1現(xiàn)有校園網(wǎng)信息系統(tǒng)訪問具體問題

校園網(wǎng)信息系統(tǒng)傳統(tǒng)的瀏覽系統(tǒng)過程是，第一是校園網(wǎng)用戶通過瀏覽器訪問校園網(wǎng)信息系統(tǒng)，用戶通過校園網(wǎng)本地DNS解析獲取域名，在將解析的結(jié)果返給校園網(wǎng)用戶，校園網(wǎng)用戶自動(dòng)將本地DNS的解析結(jié)果保存在PC機(jī)的緩存中，一直響應(yīng)到緩存TTL過期值，才會(huì)從新向本地DNS請求域名解析；校園網(wǎng)用戶在獲取了域名的IP地址，順利的訪問該IP地址所指向的信息服務(wù)器的進(jìn)行瀏覽等訪問。傳統(tǒng)的訪問模式DNS解析過程在將主機(jī)域名轉(zhuǎn)換為IP地址時(shí)，并不會(huì)首先判斷該服務(wù)器是否出現(xiàn)異常情況，如果用戶訪問的服務(wù)器出現(xiàn)異常情況，馬上訪問服務(wù)就會(huì)中斷。 網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包會(huì)更加傳輸協(xié)議，無論哪個(gè)數(shù)據(jù)包的丟失或出錯(cuò)都必須重新發(fā)送，從而導(dǎo)致延遲，多個(gè)數(shù)據(jù)包還會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)堵塞等。網(wǎng)絡(luò)中路由器傳輸數(shù)據(jù)方式是以歷史數(shù)據(jù)為依據(jù)來確定當(dāng)前數(shù)據(jù)包的傳輸路由路徑，這往往會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸所經(jīng)過的路徑并不是當(dāng)前最佳路徑，直接造成校園網(wǎng)信息系統(tǒng)訪問緩慢、甚至癱瘓。

3.2 使用CDN技術(shù)訪問

如果在校園網(wǎng)信息系統(tǒng)中使用CDN技術(shù)，用戶訪問信息系統(tǒng)的基本流程。用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網(wǎng)站的域名；瀏覽器對域名進(jìn)行解析，CND服務(wù)器解析函數(shù)庫返回域名對應(yīng)的CNAME記錄；瀏覽器得到實(shí)際IP地址以后，向緩存服務(wù)器發(fā)出訪問請求；緩存服務(wù)器通過內(nèi)部專用DNS解析得到此域名的實(shí)際IP地址；緩存服務(wù)器得到實(shí)際IP地址以后，一邊本地保存，一邊把數(shù)據(jù)返回給用戶；用戶得到數(shù)據(jù)以后，顯示出完整瀏覽數(shù)據(jù)。CDN網(wǎng)絡(luò)是在用戶和服務(wù)器之間增加Cache層，如何將用戶的請求引導(dǎo)到Cache層上獲得源服務(wù)器的數(shù)據(jù)，主要是通過接管DNS實(shí)現(xiàn)。CND系統(tǒng)通過在精心挑選的網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，從而將網(wǎng)站的內(nèi)容放置到離用戶最近的地方。

3.3 CDN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

校園網(wǎng)信息系統(tǒng)中部署CDN技術(shù)，結(jié)構(gòu)采用C/S模式，以及采用路由的智能和瀏覽管理技術(shù)。校園網(wǎng)用戶訪問信息系統(tǒng)時(shí)，快速提供距離最近、響應(yīng)時(shí)間最快的邊緣服務(wù)器，由該服務(wù)器提供相應(yīng)的訪問服務(wù)。CDN網(wǎng)絡(luò)充分使用內(nèi)容分發(fā)機(jī)制同復(fù)制機(jī)制，原來服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)不需要改動(dòng)原來的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只需修改相應(yīng)的DNS配置，就可以達(dá)到快速訪問網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求，提高系統(tǒng)的使用率。

校園網(wǎng)信息系統(tǒng)中部署CDN技術(shù)后，處在校園網(wǎng)的用戶訪問信息系統(tǒng)時(shí)，信息系統(tǒng)DNS解析全部由負(fù)責(zé)全局負(fù)載均衡DNS進(jìn)行處理。當(dāng)校園網(wǎng)用戶訪問信息系統(tǒng)時(shí)，負(fù)責(zé)全局負(fù)載均衡的DNS服務(wù)器馬上會(huì)通過預(yù)先定義好的訪問策略，會(huì)直接將距離用戶最近的節(jié)點(diǎn)地址轉(zhuǎn)發(fā)給用戶，使得用戶得到快速的訪問。CDN服務(wù)器還需要時(shí)刻與分布在網(wǎng)絡(luò)上的邊緣服務(wù)器和節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)連接，監(jiān)控、收集每個(gè)邊緣服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，從而確定當(dāng)用戶訪問請求不分配到不可用的邊緣服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上。相對校園網(wǎng)用戶來講，分布在周邊的邊緣服務(wù)器節(jié)點(diǎn)就相當(dāng)于將信息系統(tǒng)服務(wù)器延伸到他們周圍。通過全局負(fù)載均衡DNS的控制，校園網(wǎng)用戶訪問信息服務(wù)被迅速地轉(zhuǎn)發(fā)到離最近的邊緣服務(wù)器上，邊緣服務(wù)器將同步原服務(wù)器內(nèi)容，響應(yīng)用戶的請求。由于它離用戶的距離更近，從而響應(yīng)時(shí)間必然更快。同時(shí)，它還與分布在不同地點(diǎn)的所有CDN節(jié)點(diǎn)保持通信，搜集各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，確保不將用戶的請求分配到任何一個(gè)已經(jīng)不可用的節(jié)點(diǎn)上。同時(shí)CDN網(wǎng)絡(luò)采用傳輸控制協(xié)議有在網(wǎng)絡(luò)擁塞和失效情況下，能擁有自適應(yīng)調(diào)整路由的能力。

校園網(wǎng)信息系統(tǒng)中還提供流媒體服務(wù)，播放流媒體時(shí)會(huì)出現(xiàn)暫停、拖放等操作，系統(tǒng)流媒體控制協(xié)議采用的RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議和PTCP實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議，RTP主要用于多媒體數(shù)據(jù)的封裝，流量控制盒擁塞控制靠PTCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用戶訪問流媒體內(nèi)容時(shí)，CDN服務(wù)會(huì)根據(jù)用戶的位置和請求的文件內(nèi)容，利用DNS重定向技術(shù)將請求發(fā)到最接近用戶的最優(yōu)的邊緣服務(wù)器上，用戶請求傳送到該邊緣服務(wù)器上，如何有相應(yīng)的多媒體的內(nèi)容，則將多媒體內(nèi)容提供給用戶，如果沒有，則返給原始服務(wù)器或其它相鄰的邊緣服務(wù)器，并且在本地緩存中存儲(chǔ)方便以后其它用戶使用。具體CDN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)重要的服務(wù)如下：

（1）原始服務(wù)器。CDN網(wǎng)絡(luò)中分布的邊緣服務(wù)器只是保持用戶高訪問量得信息內(nèi)容鏡像，大部分的信息內(nèi)容是保持在原始的服務(wù)器上，方便信息訪問和邊緣服務(wù)器緩存直接訪問。如何將原始服務(wù)器信息內(nèi)容傳送到邊緣服務(wù)器上，一種是邊緣服務(wù)器在接受到用戶訪問請求，如何本地存儲(chǔ)中沒有相應(yīng)的信息，邊緣服務(wù)器就會(huì)直接訪問原始服務(wù)器的內(nèi)容方便用戶使用，這種方式稱為拉.第二種市邊緣服務(wù)器有用戶需要的內(nèi)容，用戶就可以直接訪問，這種方式稱為推。

（2）全局負(fù)載均衡服務(wù)器，該服務(wù)器主要是王朝網(wǎng)絡(luò)中DNS解析。在分布式系統(tǒng)的CDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，全局負(fù)載均衡服務(wù)器可以在第一時(shí)間迅速的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中擁堵和故障，并且標(biāo)識(shí)出故障節(jié)點(diǎn)的位置，全面掌控分布在網(wǎng)絡(luò)中CDN節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)論

將CDN技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)中，對于提高了學(xué)校教學(xué)服務(wù)類網(wǎng)站的響應(yīng)速度，提高學(xué)校教學(xué)類網(wǎng)站的安全性具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 但由于CDN網(wǎng)絡(luò)原理是在用戶和原始服務(wù)器之間加入了按地域組織的緩存層，在網(wǎng)絡(luò)雙向交互性方面比同傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)還有延遲，需要注意在全局均衡負(fù)載的管理機(jī)制里加強(qiáng)各地域緩存節(jié)點(diǎn)代理訪問原始網(wǎng)站服務(wù)器的審核、發(fā)放等功能。其次還要防止DDOS攻擊，保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器內(nèi)容安全可靠，以及優(yōu)化內(nèi)容的分發(fā)策略，減少緩存節(jié)點(diǎn)信息內(nèi)容不完整性，保證整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的一致性和完整性。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展，CDN技術(shù)將成為理想的校園網(wǎng)信息系統(tǒng)的承載平臺(tái)。

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