段　焰，屈喜龍，蔣小瑩，唐鐘洋，彭本黔

(1.湖南工程學院 計算機與通信學院，湘潭 411104；2.湖南外國語職業(yè)學院 東語系，長沙 410000)

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園區(qū)網(wǎng)絡擁塞解決技術(shù)研究

段焰1，屈喜龍1，蔣小瑩2，唐鐘洋1，彭本黔1

(1.湖南工程學院 計算機與通信學院，湘潭 411104；2.湖南外國語職業(yè)學院 東語系，長沙 410000)

隨著用戶對網(wǎng)絡寬帶需求的不斷擴大,越來越多的園區(qū)使用多條鏈路連接到互聯(lián)網(wǎng).對于這種多出口網(wǎng)關問題，需要一種廉價而實用的網(wǎng)絡擁塞解決方案.提出了一種園區(qū)網(wǎng)多出口網(wǎng)關網(wǎng)絡擁塞解決方案，依靠愛快系統(tǒng)多線路由以及協(xié)議分流功能建立自己的鏈路擁塞控制系統(tǒng)，通過實驗,該控制系統(tǒng)能夠使各個出口的流量得到較好的均衡,使出口擁塞得到較好的控制,改善接入路由器的服務質(zhì)量.

園區(qū)網(wǎng)；網(wǎng)絡擁塞；多線路由；協(xié)議分流

0　引言

網(wǎng)絡流量是衡量網(wǎng)絡性能的基本指標之一，網(wǎng)絡流量包含網(wǎng)頁流量、視頻流量、游戲流量、即時通訊流量等，許多園區(qū)的出口核心網(wǎng)絡缺乏有效的流量控制管理，網(wǎng)絡經(jīng)常出現(xiàn)擁塞、網(wǎng)絡不穩(wěn)定等現(xiàn)象.為了最大限度的利用好現(xiàn)有帶寬資源，保證園區(qū)用戶正常上網(wǎng)，是網(wǎng)絡管理者急需解決的課題. 愛快系統(tǒng)流量控制策略管理系統(tǒng)解決了上述難題，與其它網(wǎng)絡流量控制技術(shù)相比，它具有功能強大、技術(shù)新穎、設備投入資金少、維護成本低、運行穩(wěn)定的優(yōu)勢.網(wǎng)絡管理員通過它可以快速部署愛快系統(tǒng)基本配置以及網(wǎng)絡流量控制策略，從而有效的管理網(wǎng)絡并保證網(wǎng)絡的正常暢通，它將在園區(qū)、大學公共機房、中小型企業(yè)、政府、網(wǎng)吧等網(wǎng)絡中發(fā)揮重要作用.基于愛快系統(tǒng)的流量控制策略，運用多種計算機關鍵技術(shù)進行設計與開發(fā)，并廣泛應用到多媒體公共機房網(wǎng)絡中. 本文主要完成了以下幾個方面的工作：第一，針對目前園區(qū)核心機房網(wǎng)絡存在的突出問題，深入研究基于愛快系統(tǒng)的流量控制策略，解決網(wǎng)絡擁塞，主要包括多線路由策略、協(xié)議分流策略、愛快系統(tǒng)利用PPPOE協(xié)議對接Radius服務器限速等技術(shù). 第二，在深入研究愛快系統(tǒng)流量控制策略的基礎上，實際部署愛快系統(tǒng)流量控制管理系統(tǒng)到某園區(qū)核心機房網(wǎng)絡中，并進行系統(tǒng)測試和網(wǎng)絡流量測試. 第三，最后對系統(tǒng)進行了總結(jié),同時對系統(tǒng)未來的發(fā)展方向提出了自己的見解.

1　愛快流量控制系統(tǒng)設計方案

隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的飛速發(fā)展，高清影視，內(nèi)容豐富的web頁面以及種類繁多的即時通訊軟件都需要占據(jù)較大的網(wǎng)絡帶寬，目前園區(qū)用戶的互聯(lián)網(wǎng)接入帶寬已經(jīng)跟不上互聯(lián)網(wǎng)應用飛速發(fā)展的步伐，使用網(wǎng)絡的過程中經(jīng)常出現(xiàn)高峰時段打不開網(wǎng)頁，看視頻節(jié)目卡頓、玩游戲不暢等現(xiàn)象，如何提高網(wǎng)絡帶寬利用率以及提升用戶感知成了網(wǎng)絡管理員急需解決的問題.

面對園區(qū)網(wǎng)絡存在的問題，本文從流量優(yōu)先級控制、協(xié)議分流以及多線路由三方來解決園區(qū)網(wǎng)絡網(wǎng)絡擁塞，為保證園區(qū)網(wǎng)絡接入層及匯聚層不成為網(wǎng)絡擁塞的瓶頸，園區(qū)網(wǎng)絡接入層及匯聚層采用FTTH(光纖入戶)方式組網(wǎng)，核心網(wǎng)絡利用高性能至強服務器運行愛快系統(tǒng)，并利用藍海卓越radius系統(tǒng)對接愛快系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶PPPOE接入，核心網(wǎng)絡采用千兆互聯(lián)，滿足園區(qū)用戶總體帶寬需求，愛快系統(tǒng)采用兩條ISP出口，一條聯(lián)通100 M鏈路，一條電信10 M鏈路.圖1為組網(wǎng)拓撲圖.

圖1　組網(wǎng)拓撲圖

2　愛快流量控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案

2.1基本配置

愛快控制系統(tǒng)配置各內(nèi)網(wǎng)設備的網(wǎng)關，內(nèi)網(wǎng)交換機、OLT、radius服務器的配置同一網(wǎng)段的IP地址，實現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)設備的外網(wǎng)管理，配置OLT的各個PON口，采用單層VLAN透傳的方式，并配置OLT的時間和環(huán)路檢測，以及默認路由等基本配置.配置交換機的網(wǎng)管地址、默認路由、以及各互聯(lián)端口的VLAN.

2.2系統(tǒng)配置

配置愛快系統(tǒng)的電信聯(lián)通出口及網(wǎng)關，配置多線路由及協(xié)議分流，調(diào)試愛快系統(tǒng)與radius對接，實現(xiàn)用戶PPPOE撥號上網(wǎng).將協(xié)議流量分為HTTP協(xié)議、網(wǎng)絡視頻、網(wǎng)絡通訊、網(wǎng)絡游戲以及其它協(xié)議，通過流量控制策略實現(xiàn)HTTP協(xié)議流量和網(wǎng)絡游戲流量走電信出口，網(wǎng)絡視頻網(wǎng)絡通訊及其它協(xié)議流量走聯(lián)通出口，并且確定各流量的優(yōu)先級，優(yōu)先級順序為：網(wǎng)絡通訊、網(wǎng)絡游戲、HTTP協(xié)議、網(wǎng)絡視頻、其它協(xié)議.

圖2為PPPOE服務端配置，設置服務端DNS，并啟用服務，區(qū)分不同的內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)段走不同的內(nèi)網(wǎng)端口，方便內(nèi)網(wǎng)管理.

圖3為多線路由設置，設置默認路由為聯(lián)通，備用路由為電信，并實現(xiàn)負載均衡.

圖4為協(xié)議分流設置，實現(xiàn)HTTP協(xié)議流量、網(wǎng)絡游戲、網(wǎng)絡通訊走電信出口，其它走默認聯(lián)通路由.

圖2　PPPOE服務端配置

圖3　多線路由

圖4　協(xié)議分流

3　實驗結(jié)果

實驗過程中在線用戶數(shù)為260人，每人的接入帶寬平均為8 M，出口下行總流量約為95 M，出口利用率為86.4%，出口帶寬的實際利用率一般為90%左右，此時出口帶寬幾乎全部被利用，但實驗過程中用戶上網(wǎng)正常，并沒有出現(xiàn)網(wǎng)速不穩(wěn)定的情況，圖5為實驗平臺截取的統(tǒng)計圖.

圖5　愛快系統(tǒng)在線用戶數(shù)及出口流量

圖6顯示了實驗過程中各協(xié)議流量的占比，從圖中可以看出網(wǎng)絡視頻和網(wǎng)絡下載的流量占比最大，達到了72%，由于網(wǎng)絡下載和網(wǎng)絡視頻走100 M聯(lián)通出口，所以足夠使用，不會出現(xiàn)不流暢的情況，而HTTP協(xié)議以及網(wǎng)絡游戲走電信出口，只占到了總流量的6%，10 M電信出口完全可以滿足需求，這樣打開網(wǎng)頁和玩游戲也會比較流暢.

圖6　各協(xié)議流量分布圖

綜上所述，實驗過程中不管哪種應用的流量，現(xiàn)有的出口帶寬都能滿足需求，并有足夠的空間應付網(wǎng)絡流量突發(fā)的情況，如果單一采用110 M的聯(lián)通出口，在總流量為95 M的情況，很有可能出現(xiàn)網(wǎng)絡流量突發(fā)超過110 M，這樣就會出現(xiàn)網(wǎng)絡不穩(wěn)定的情況，因此，愛快流量控制系統(tǒng)在相同出口總帶寬的情況下能有效利用帶寬，保證網(wǎng)絡的穩(wěn)定性.

4　結(jié)束語

本文介紹了一種網(wǎng)絡流量動態(tài)控制設計方案， 以及在愛快流量控制系統(tǒng)上實現(xiàn)了該方案，愛快流量控制系統(tǒng)采用多線負載和協(xié)議分流相結(jié)合的方式，能進一步細分網(wǎng)絡流量，解決網(wǎng)絡擁塞.實驗證明，該方案在網(wǎng)絡擁塞控制上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的負載均衡方案.尤其在網(wǎng)絡下載流量較大的情況下，能更好的保證用戶的出口帶寬，提升用戶網(wǎng)絡感知.在未來的網(wǎng)絡應用中，可以不斷提高愛快流量控制系統(tǒng)協(xié)議分流的準確率，以致更好的避免網(wǎng)絡擁塞.

[1] Andrew s.Tanenbaum. Computer Networks[M]. New York :Prentice Hall， Inc.，2006.

[2] 盧加元.計算機組網(wǎng)技術(shù)與配置[M].清華大學出版社,2013.

[3] 李瑞波.IP城域網(wǎng)的問題及優(yōu)化措施研究[J]. 電子技術(shù)與軟件工程, 2014(12):27-27.

Research on Campus Network Congestion

DUAN Yan1，QU Xi-long1,JIANG Xiao-ying2,TANG Zhong-yang1,PENG Ben-qian1

(1.College of Computer and Communication,Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China;2.Department of Eastling,Hunan College of Foreign Studies,Changsha 410000, China)

With the increasing demand for network bandwidth, more and more campuses build several links to access Intenet. It is necessary to propose a cheap and practical plan to solve network congestion. This paper puts forward a plan which establishes its own link congestion control system by depending on multiline router of Aikuai system and protocol diversion to solve network congestion of campus network based on multiple breakout gateway. By experiments, the control system balances the traffic of each export properly, well controls export congestion and improves the service quality of the access router.

campus network；network congestion；multiline router；protocol diversion

2016-03-02

湖南省教育廳一般項目(13C180);湖南工程學院校級科研項目(xj1109)；湖南省自然科學基金項目(2016jj2040)；湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目(湘教通〔2014〕248-411).

段焰(1980-)，女，碩士，講師，研究方向：計算機網(wǎng)絡擁塞、網(wǎng)絡優(yōu)化.

TP316

A

1671-119X(2016)03-0046-03