在帶寬有限的情況下提升校園網絡速度的技術與應用

申寶敏++王雅卓

摘 要

在網絡帶寬無法進行擴充的情況下，對如何充分利用負載均衡、流量控制、網絡緩存等多種技術，對校園網網絡整體架構進行調整優化，提升網絡速度進行了研究，并結合我校校園網絡實際情況，介紹了調整優化的具體應用過程。

【關鍵詞】負載均衡 流量控制 網絡緩存 網絡優化

隨著各高校近幾年的不斷擴招以及人民生活水平的提高，各高校在校生人數不斷增多，接入網絡的設備數量和類型都呈現了明顯的增長。同時隨著互聯網與教育信息化的不斷發展，學校的各項教學活動以及教師和學生的生活對網絡的依賴日益加深。

雖然各普通高校陸續投入資金對網絡帶寬進行了擴充，但是依然無法滿足日益增長的網絡帶寬需求，出現了校園網絡擁堵，訪問互聯網緩慢等問題，嚴重影響學校教學活動的正常開展。在這種情況下，充分利用負載均衡、流量控制、網絡緩存等技術對校園網絡進行調整優化，能夠大幅提升校園網絡帶寬的利用率，提高網絡速度。

1 負載均衡技術及應用

1.1 負載均衡技術介紹

負載均衡系統采用包括策略路由（基于源地址或者目的地址）、輪詢、加權輪詢、擁塞均衡、備份均衡等算法實現流出與流入流量的多鏈路負載均衡。對于流出流量進行智能的管理，實現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。對于流入流量負載均衡采用智能DNS均衡算法實現企業入站流量在不同ISP鏈路上的流量均衡。

1.2 負載均衡技術的應用

我校目前采用專線接入CERNET（中國教育和科研網）和聯通、電信、移動接入INTERNET，通過負載均衡設備實現了通過四條不同的線路訪問不同的站點。提高了校網多出口帶寬的利用效率，使用戶能夠通過最優的鏈路訪問到目的資源。由于中國電信、中國聯通、中國移動等ISP 網絡內資源較多，而教育網的互聯網資源較少，導致教育網帶寬利用率低，而其他的ISP 網絡帶寬資源處于飽和狀態，造成了資源的浪費。通過負載均衡可以將P2P和網絡電視等流量引入到利用率相對較低的ISP出口，這樣既保障了應用，又緩解了利用率較高的出口帶寬的負載。

2 流量控制技術及應用

2.1 流量控制技術介紹

網絡流量控制是一種利用軟件或硬件方式來對網絡行為應用流量進行分析、監管和管控的專業系統的控制。能夠對用戶網絡行為流量進行精細化管理，為管理者提供圖形化的應用監視、應用分析、流量管理、應用統計、應用控制、流量審計、應用報表等功能。它的最主要方法，是引入QoS的概念，通過為不同類型的網絡數據包標記，從而決定數據包通行的優先次序。

對HTTP應用進行詳細管控，如控制用戶通過HTTP下載某類型文件，控制用戶訪問某些網站；對DNS管控，如可根據不同運營商鏈路將DNS解析到對應的線路上，實現對內網DNS請求進行代理、對外網DNS響應進行劫持的功能。支持應用分流和流量代理功能，可實現應用路由、應用負載均衡功能，真正將網絡的各種應用流量進行有效管理和控制。

2.2 流量控制技術的應用

根據我校網絡流量狀況的統計，P2P數據流量占因特網總流量達60%，并且在用戶總數沒有顯著增長的情況下，P2P數據流量仍然在快速持續增長。此外視頻點播、游戲等類型的流量也比較大，這些流量與高校的教學活動并不相關，但是占據了大量的網絡帶寬，從而影響了正常的教學活動相關流量的正常通行。

根據帶寬需求，通過流控設備首先針對P2P 下載和P2P視頻制定全局策略，使其不超過帶寬總出口30%，然后再按分組制訂在不同的時段分配不同的帶寬策略，同時啟用限制單IP 最大帶寬和會話數限制，增加彈性帶寬功能，當某一分組帶寬空閑時允許其它繁忙的分組占用此分組帶寬。不同的流控設備可能設置方法和思路不同，基本原則是在應用層上對帶寬占用較大的網絡軟件進行限制，保障整個網絡的通暢性。

3 網絡緩存技術及應用

3.1 網絡緩存技術介紹

網絡緩存是一種降低Internet流量和提高終端用戶響應時間的新興網絡技術。它的觀念來自于計算機和網絡的其他領域。影響網絡速率的原因是由距離和光速引起，那么加速Web訪問的唯一途徑就是縮短客戶端與網站之間的距離。通過將用戶頻繁訪問的頁面和對象存放在離用戶更近的地方，才能減少光速引入的延時，同時由于減少了路由中的環節，也相應地減少了路由器、防火墻和代理等引入的延時。

3.2 網絡緩存技術應用

從目前我校流量分析來看，用戶在視頻點播、軟件更新、教學資源下載等方面有相似的需求。基于此特點，當用戶累計點擊量達到所設的閥值時緩存設備就自動將該外部熱點資源緩存到本地存儲，這樣后續用戶再對相同的資源進行下載時就會從本地存儲服務器進行讀取，不僅下載時間大大縮減提升了用戶的上網體驗，也避免了其他用戶的重復下載，進而節約了出口帶寬。除了對WEB視頻、MP3、下載資源的緩存外，還可以根據熱門站點進行網頁、圖片等內容進行緩存，從而提高頁面的打開速度。

4 總結

隨著高校信息化建設的快速發展，廣大師生在教學與生活當中對網絡資源的需求也日漸增高，如何提升用戶的上網體驗、保障網絡的穩定性和高可用性是我們網絡運維人員面臨的一個長期任務。需要我們結合自身網絡特點并通過不斷的探索和實踐來制定出一套科學、規范的網絡管理策略。

參考文獻

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[3]樂德廣，郭東輝，吳伯僖.網絡緩存技術及應用的研究[J].計算機系統應用，2003（05）.

作者簡介

申寶敏（1984-），男，河南省鶴壁市人。學士學位。現為中原工學院助理工程師。研究方向為計算機技術。

王雅卓（1985-），男，河南省滎陽市人。碩士學位。現為中原工學院助理實驗師。研究方向為計算機技術。

作者單位

中原工學院 河南省鄭州市 450007