多運營商鏈路共享PPPoE撥號系統在校園網的應用

廖艷達

摘要：高校引入一套多運營商鏈路共享PPPoe撥號系統，實現了電信、聯通、移動等運營商共享校園網鏈路接入高校寬帶網絡，校方達到了對校內寬帶市場統一規劃的管理目的，很好地滿足了師生對寬帶個性化的需求。

關鍵詞：多運營商;PPPoE;撥號客戶端

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）09-0019-03

近年來隨著互聯網信息技術的發展和電腦終端設備在學校的普及，高校內師生通過互聯網學習、工作和娛樂已經成為一種生活習慣。我國高校校園網作為中國教育和科研計算機網[1]的重要組成部分，從20世紀90年代中期就參與了互聯網的建設與應用，很長一段時間我國高校只選擇中國教育和科研計算機網作為本校互聯網寬帶的唯一運營商，但近年來隨著智慧校園、在線學習及互聯網+等技術在高校的廣泛應用，師生們對上網的帶寬、服務質量、資費等提出更高的要求，用戶需求呈現出多樣化的特點，高校校園網單一運營商的寬帶接入模式已很難滿足高校用戶需求。高校寬帶市場對外開放既是高校信息化建設政策的導向，也是市場化競爭的必然結果。高校如何管理多家運營商以科學、統一、低成本、高效率的方式進入高校寬帶市場，通過公平競爭的方式為師生提供質優價廉的寬帶服務，是一個有著現實意義的問題。

1 高校寬帶接入模式分析

當前，高校寬帶接入模式主要有兩種類型[2]：

第一種：校方作為寬帶業務唯一提供者的模式。這種模式是由學校租用一家或多家運營商帶寬，用戶通過以VLan[3]組網方式的校園網共享帶寬接入互聯網[4]。這種模式的缺點是：（1）學校租用帶寬成本高;（2）無法滿足不同用戶的個性化需求;（3）寬帶使用高峰期出現網絡擁塞現象。

第二種：各運營商校內獨立運營的模式。這種模式是運營商在學校內建設獨立于校園網的寬帶網絡，并以此向師生提供寬帶服務，同時學校也租用運營商帶寬通過校園網為師生提供寬帶服務，如圖1所示。這種模式的缺點是：（1）網絡重復建設;（2）資源浪費嚴重;（3）網線管理難度大;（4）學校容易對運營商管理失控。

本文主要通過論述多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統在廣西師范大學建設與運行，來探索性解決以上兩種模式不足之處。

2 多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統的建設思路

學校根據需求調研，對校內寬帶市場有三個方面的管理需求：（1）校外寬帶鏈路運營商各自負責建設維護;（2）校內共享鏈路由校方負責建設維護;（3）運營商以市場化方式提供各種優惠寬帶套餐給師生用戶自主選擇[7]。2013年桂林某軟件公司與廣西師范大學共同開發了多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統[5-6]，學校通過此系統實現了對校園寬帶網的統一規劃和管理。多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統網絡拓撲圖如圖2所示 。此系統的設計技術思路是：（1）所有運營商的寬帶光纖只進入學校主機房的網關;（2）從用戶終端信息點到撥號服務器的物理鏈路由學校建設和維護，所有進入學校的運營商共享這同一鏈路;（3）為用戶終端提供統一的撥號客戶端軟件;（4）后臺管理程序提供運營商寬帶接入管理功能。

3 多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統的整體框架及撥號步驟

3.1 系統整體框架

隨著寬帶技術的發展，基于以太網PPPoE撥號入網方式因為技術成熟、效率高、性價比高的優點，被電信、聯通、移動等運營商廣泛選用[8]。該系統整體構架包括撥號客戶端、接入服務器、網橋PPPoE引導系統，接入服務器管理程序等模塊。

3.2 系統撥號步驟

撥號過程首先由客戶端向接入服務器發起撥號申請，接入服務器收到申請并審核后向網橋轉發該消息，再由網橋向用戶所選運營商發起PPPOE握手消息并將返回狀態信息至接入服務器，然后接入服務器向客戶端返回撥號許可消息，最后由客戶向運營商進行賬號和密碼登錄認證[9]，撥號成功后數據不再經過接入服務器，撥號步驟如圖3所示。

4 撥號客戶端軟件IP出校控制器

撥號客戶端軟件IP出校控制器是多運營商鏈路共享PPPoE撥號系統的重要模塊，以windows版本為例，如圖4所示，使用方法是由用戶運行撥號客戶端軟件IP出校控制器選擇不同的運營商后，輸入所選運營商提供的上網賬號和密碼，點擊連接后則由接入服務器和網橋完成PPPoE撥號上網，從而實現多家運營商鏈路共享方式。撥號客戶端軟件IP出校控制器操作界面友好，與傳統的PPPoE撥號軟件操作風格一致，且無須安裝，只要下載到用戶終端直接運行即可。

5 接入服務器

接入服務器主要是接收和轉發撥號客戶端與網橋之間的消息，并且配置網橋和記錄用戶登錄信息功能。接入服務器的硬件配置為Intel Xeon 5640 @2.66 4核2Cpu，16G內存，2T硬盤。軟件配置為window8 server操作系統，Mysql數據庫，Tomcat6.0為中間件，后臺管理程序為基于JSP頁面的web管理方式。主要模塊有：

5.1 網橋配置模塊

在服務器后臺管理程序的IP網橋配置中，只需要設置好終端用戶起始IP和結束IP就可將此IP地址段的校園網用戶接入多運營商鏈路共享的PPPoE撥號入網系統中來，操作界面如圖5所示。

5.2 網絡監控

接入服務器將登錄賬號、MAC、IP、運營商等信息保存到數據庫并適時更新，若發現異常用戶則通知網橋斷掉該用戶鏈路使其強制下線;服務器與已上線用戶啟用心跳機制，若在設定時間內服務器未收到客戶端的心跳包則將該用戶強行下線，保證合法用戶的安全性。

6 系統運行實際效果

廣西師范大學在校師生人數超過3萬，在實施多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統前，學校是以租用教科網和電信共計700M的帶寬向全校師生提供免費的寬帶上網服務[10]，校園網訪問外網在高峰期經常幾近癱瘓，師生反映強烈。學校通過先后引入中國電信、中國聯通、中國移動等多家運營商進入鏈路共享的PPPoE撥號系統，將校園寬帶市場向所有運營商開放，引導正常有序競爭，在學校原有帶寬租用費沒有增加的情況下，學校目前總出口帶寬超過10G，上網速度慢的問題從根本上得以解決。師生們在免費享受一定流量的校園網寬帶的基礎上，可自主選擇各運營商的付費流量寬帶套餐。系統啟用后，校園內寬帶網絡建設按學校的整體規劃實施，同時理順了校方與運營商的職責分工，運營商只需要負責本方機房到學校主機房寬帶鏈路的通暢，校園網寬帶共享鏈路則由校方負責維護管理。學校按整體規劃將學生公寓、教職工公寓逐步納入多家運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統，以一種管理可控的低成本、高效率的寬帶接入方式為學校教學、科研及生活提供優質的網絡服務，師生反映效果良好。

7 結束語

目前多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統在廣西師范大學成功實施，說明此系統在用戶群集中的高校、大型生活小區都有一定推廣價值，但目前客戶端撥號軟件只有桌面版本，隨著全校無線覆蓋方案的實施[11]，基于Android和蘋果IOS版本等移動終端客戶端的開發與實施將是多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統下一步工作重點。

參考文獻：

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