利用流控設備管理和優化校園網流量

申繼年 邢雪梅

中國藥科大學現代教育技術中心 江蘇 210009

0 前言

隨著教育行業信息化的不斷深入和發展，中國藥科大學的網絡規模的急劇膨脹、網絡用戶的快速增長，加之P2P以及網絡視頻類應用的不斷增長，校園網出口流量越來越大，嚴重影響了正常的網上辦公和教學科研工作。特別是由于P2P下載及網絡流媒體技術，能夠迅速搶占大量帶寬，導致校園用戶的正常應用無法保障。

目前我校網絡總帶寬達210M。網絡總出口通過防火墻分別接入CERNET、網通和電信的骨干網。其中CERNET10Mbps，網通 100Mbps，電信 100Mbps，目前校園網出口進入流量為139.89M、外出流量96.42M、在線IP數1070、在線session數 62710。在對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 未加控制時出口流量分布

由圖1可知，迅雷在帶寬的占有率相當高，超過80%的帶寬都被迅雷和其它P2P應用所占用，而重要的應用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，這些非正常應用引起出口擁塞和延遲的增大，已經嚴重影響到正常的網絡教學與辦公。

1 流量控制系統

為了解決以上問題，中國藥科大學在校園網中部署流控設備，對校園網出口流量進行優化和管理，能夠有效的檢測和防止非關鍵應用對網絡帶寬資源的大量消耗，保證關鍵應用的帶寬使用，改善和保障了整體網絡應用的服務質量。

1.1 流控設備介紹

流控設備是專門的應用層級流量管理控制設備，基于連接過程和協議特征識別，通過采用專門的探測引擎，經過一套完整的識別流程，能夠準確識別應用，精確定位具體的軟件客戶端，實現應用的可視化管理。流量控制系統能幫助管理者實時了解網絡應用層流量狀態及應用概況，進行流量管理，提高網絡運行效率。

1.2 流控設備的主要功能

（1）帶寬管理

流控設備能夠實現基于IP、協議和應用的帶寬控制，包括帶寬保證、帶寬限制、帶寬預留等多種控制方式。在應用層識別流量，識別動態端口、偽裝端口的應用，比如：Web 瀏覽(HTTP、HTTPS)、電子郵件(POP3、SMTP)、P2P下載(BT、電驢、迅雷)、即時通訊(MSN、QQ)、視頻(H.323、RTCP、RTP)等，幫助網管員清楚地了解網絡現狀。

（2）策略控制

流控設備能夠實現基于源/目標 IP、IP 組、協議或應用(組)、時間段、會話數、IP 限速等組合進行帶寬控制。可以制定帶寬或優先級策略來保障網內重要應用，同時限制不重要的應用；可以制定時間策略，按時啟用某種策略，滿足校園靈活管理需求。

（3）流量監控

流控設備能夠準確地統計某個IP、某個協議、某個時段詳細的流量信息，使網管員根據統計的數據，制定合理的流量控制策略，從而使策略更適合本地網絡的情況。還可以列出某一時間內單個節點計算機的網絡帶寬利用率、顯示出特定的網絡應用協議中占用大量帶寬的主機、通信的源目的主機IP及端口號等詳細信息；也可以通過分析網絡流量來確定網絡上存在的各種問題，通過了解這些信息，網管員可以對通信故障做出及時的響應，對網絡進行相應的優化調整，以保證網絡運行的效率和安全。

2 流控的部署和應用

2.1 流控設備的部署方式

我校流控設備的部署方式如圖2所示。流控設備以透明網橋的形式部署在防火墻與核心路由器之間，實現對全網流量進行分析，對異常流量進行檢測，對網絡應用進行監控，根據業務應用控制不同的帶寬。

圖2 流控設備部署網絡結構圖

通過流控設備可以監控上行和下行的實時流量，準確地了解某個IP、某個協議、某個時段的詳細流量信息。掌握網絡的運行狀況，實現對校園全網流量進行分析，對異常流量進行檢測，并根據業務應用控制不同帶寬。

2.2 流控設備的配置策略

2.2.1 帶寬管理

（1）對外服務保障：學校的對外服務，如學校以及各院部網站、郵件服務、數字化校園門戶平臺、精品課程網站等服務器應確保其在任何情況下，網絡訪問的暢通。因此應設置一定的保障帶寬。

（2）常用服務保障：P2P下載及網絡視頻占用了大量帶寬，嚴重影響了內網用戶對網頁、郵件等常用服務的訪問。因此應在保障內網用戶對常用服務(如http、email、DNS等)和即時通信服務(如 QQ、MSN、阿里旺旺等)正常訪問的前提下，再考慮其它應用的使用。

（3）重點部門保障：重點保障部門如，重點實驗室、學生機房等網絡需求高或網絡用戶密集的部門給予重點的網絡帶寬保障，以滿足其網絡需求。

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

（5）網絡視頻限制：網絡視頻包括流媒體視頻、網絡電視、FLV視頻等，應限制在一定的范圍內。

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

為防止單個用戶搶占帶寬現象，需要對單 IP 的流量進行限制。但我校存在內部IP的現象，如機房、宿舍等，因此需要根據使用情況對IP用戶進行分組，如將其分為辦公組、學生組、機房組、宿舍組等，然后再對每個組的單 IP 流量作適當的限制。

2.2.3 連接數限制

連接數限制是對單個IP限制其連接數，同時應考慮機房單個IP所包括的網點較多，應適當放寬連接數，否則可能影響學生機房網絡的正常運行。

2.2.4 分時段管理

為了有效的利用網絡帶寬，考慮到晚上22:30到第二天7:30之間，出口空閑，可在此時間段開放P2P下載以及流媒體的限制。實現工作時間將有限的帶寬主要分配給辦公、教研等用戶使用，保證日常教學工作的開展；非工作時間將帶寬主要分配給學生，滿足學生對帶寬的巨大需求。

3 應用優化與帶寬管理效果

3.1 部署流控設備后的效果

流控設備部署后，我們可以清楚的發現，針對性的策略配置緩解了P2P占用大量帶寬的問題，并且對關鍵應用http流量進行了有效的保障，從而保證校內網絡的快速穩定的運行。目前我校出口流量分布如圖3所示。

圖3 應用流控設備后，出口流量分布圖

3.2 帶寬控制策略配置效果分析

應用策略控制前后，通過對出口帶寬流量分布的比較，可以非常清晰的看到，流控設備對P2P、網絡視頻等非關鍵應用流量的控制非常有效，解決了我校在網絡高峰期出現網絡擁塞的問題，同時也保障了關鍵應用的高速穩定運行。

通過對Web應用組的流量分析可以看出，在未應用策略控制前大部分的帶寬和流量都被迅雷、P2P等非關鍵應用所占用，應用了對 Web應用的帶寬保障之后，關鍵應用 Web得到了保障，校內的 Web訪問速度增加，減少了因為 Web訪問慢而造成的投訴性問題。

通過對迅雷采用多種元素組合的限制方式，對迅雷的限制效果非常明顯。從未應用策略配置前占用49%的帶寬，基于對迅雷增加 PerIP上傳帶寬的限制策略后迅雷占用帶寬降至14%，迅雷、網絡視頻、網頁瀏覽策略前后的對比情況如表2所示。

表2 迅雷、網絡視頻、網頁瀏覽策略前后的對比情況

策略實施后，保障了關鍵應用所需的網絡帶寬以及常見應用服務，而對于P2P類下載、視頻流量進行了有效的限速處理，對我校網絡中各單位內部用戶的上網行為進行有效管理，提高了校園網的效率，并可以獲得全網帶寬分配和使用的分析數據，為網絡規劃和帶寬擴容提供科學的依據。

4 總結

綜上所述，通過流控設備的部署，我校校園網出口流量得到了有效的管理和控制，滿足了正常的辦公和教學需求，網絡出口帶寬擁塞現象也得到了很好的改善。我們不僅可以從宏觀了解網絡的整體運行狀況，實現了校園網的流量的可視性與可控性；而且利用流控設備還可以對各種應用和用戶的流量進行分類統計，全面了解網絡運行狀況及帶寬使用情況，成為優化網絡帶寬、解決帶寬惡意占用的有力工具。另外需要說明的是，利用流控設備合理優化帶寬資源配置、不但可以降低網絡維護費用，而且還可以減少交換機、路由器和防火墻等網絡設備的負載，優化網絡設備性能。

[1]Maxnet官方網站.http://www.maxnetsys.com.cn.

[2]陳熔.校園網流量控制解決方案[J].四川理工學院學報.2007.

[3]徐昌彪，鮮永菊.計算機網絡中的擁塞控制與流量控制［M］.北京:人民郵電出版社.2007.