在带宽有限的情况下提升校园网络速度的技术与应用

申宝敏++王雅卓

摘 要

在网络带宽无法进行扩充的情况下，对如何充分利用负载均衡、流量控制、网络缓存等多种技术，对校园网网络整体架构进行调整优化，提升网络速度进行了研究，并结合我校校园网络实际情况，介绍了调整优化的具体应用过程。

【关键词】负载均衡 流量控制 网络缓存 网络优化

随着各高校近几年的不断扩招以及人民生活水平的提高，各高校在校生人数不断增多，接入网络的设备数量和类型都呈现了明显的增长。同时随着互联网与教育信息化的不断发展，学校的各项教学活动以及教师和学生的生活对网络的依赖日益加深。

虽然各普通高校陆续投入资金对网络带宽进行了扩充，但是依然无法满足日益增长的网络带宽需求，出现了校园网络拥堵，访问互联网缓慢等问题，严重影响学校教学活动的正常开展。在这种情况下，充分利用负载均衡、流量控制、网络缓存等技术对校园网络进行调整优化，能够大幅提升校园网络带宽的利用率，提高网络速度。

1 负载均衡技术及应用

1.1 负载均衡技术介绍

负载均衡系统采用包括策略路由（基于源地址或者目的地址）、轮询、加权轮询、拥塞均衡、备份均衡等算法实现流出与流入流量的多链路负载均衡。对于流出流量进行智能的管理，实现多链路下的流出流量均衡，还可以特定的策略选择出站链路，提高链路利用率。对于流入流量负载均衡采用智能DNS均衡算法实现企业入站流量在不同ISP链路上的流量均衡。

1.2 负载均衡技术的应用

我校目前采用专线接入CERNET（中国教育和科研网）和联通、电信、移动接入INTERNET，通过负载均衡设备实现了通过四条不同的线路访问不同的站点。提高了校网多出口带宽的利用效率，使用户能够通过最优的链路访问到目的资源。由于中国电信、中国联通、中国移动等ISP 网络内资源较多，而教育网的互联网资源较少，导致教育网带宽利用率低，而其他的ISP 网络带宽资源处于饱和状态，造成了资源的浪费。通过负载均衡可以将P2P和网络电视等流量引入到利用率相对较低的ISP出口，这样既保障了应用，又缓解了利用率较高的出口带宽的负载。

2 流量控制技术及应用

2.1 流量控制技术介绍

网络流量控制是一种利用软件或硬件方式来对网络行为应用流量进行分析、监管和管控的专业系统的控制。能够对用户网络行为流量进行精细化管理，为管理者提供图形化的应用监视、应用分析、流量管理、应用统计、应用控制、流量审计、应用报表等功能。它的最主要方法，是引入QoS的概念，通过为不同类型的网络数据包标记，从而决定数据包通行的优先次序。

对HTTP应用进行详细管控，如控制用户通过HTTP下载某类型文件，控制用户访问某些网站；对DNS管控，如可根据不同运营商链路将DNS解析到对应的线路上，实现对内网DNS请求进行代理、对外网DNS响应进行劫持的功能。支持应用分流和流量代理功能，可实现应用路由、应用负载均衡功能，真正将网络的各种应用流量进行有效管理和控制。

2.2 流量控制技术的应用

根据我校网络流量状况的统计，P2P数据流量占因特网总流量达60%，并且在用户总数没有显著增长的情况下，P2P数据流量仍然在快速持续增长。此外视频点播、游戏等类型的流量也比较大，这些流量与高校的教学活动并不相关，但是占据了大量的网络带宽，从而影响了正常的教学活动相关流量的正常通行。

根据带宽需求，通过流控设备首先针对P2P 下载和P2P视频制定全局策略，使其不超过带宽总出口30%，然后再按分组制订在不同的时段分配不同的带宽策略，同时启用限制单IP 最大带宽和会话数限制，增加弹性带宽功能，当某一分组带宽空闲时允许其它繁忙的分组占用此分组带宽。不同的流控设备可能设置方法和思路不同，基本原则是在应用层上对带宽占用较大的网络软件进行限制，保障整个网络的通畅性。

3 网络缓存技术及应用

3.1 网络缓存技术介绍

网络缓存是一种降低Internet流量和提高终端用户响应时间的新兴网络技术。它的观念来自于计算机和网络的其他领域。影响网络速率的原因是由距离和光速引起，那么加速Web访问的唯一途径就是缩短客户端与网站之间的距离。通过将用户频繁访问的页面和对象存放在离用户更近的地方，才能减少光速引入的延时，同时由于减少了路由中的环节，也相应地减少了路由器、防火墙和代理等引入的延时。

3.2 网络缓存技术应用

从目前我校流量分析来看，用户在视频点播、软件更新、教学资源下載等方面有相似的需求。基于此特点，当用户累计点击量达到所设的阀值时缓存设备就自动将该外部热点资源缓存到本地存储，这样后续用户再对相同的资源进行下载时就会从本地存储服务器进行读取，不仅下载时间大大缩减提升了用户的上网体验，也避免了其他用户的重复下载，进而节约了出口带宽。除了对WEB视频、MP3、下载资源的缓存外，还可以根据热门站点进行网页、图片等内容进行缓存，从而提高页面的打开速度。

4 总结

随着高校信息化建设的快速发展，广大师生在教学与生活当中对网络资源的需求也日渐增高，如何提升用户的上网体验、保障网络的稳定性和高可用性是我们网络运维人员面临的一个长期任务。需要我们结合自身网络特点并通过不断的探索和实践来制定出一套科学、规范的网络管理策略。

参考文献

[1]宋严.高校网络多出口带宽资源优化调配和管理的分析与研究[J].长春师范学院学报，2012（03）.

[2]尹立君.高校网络带宽的开源与节流[J]. 邢台职业技术学院学报，2015（10）.

[3]乐德广，郭东辉，吴伯僖.网络缓存技术及应用的研究[J].计算机系统应用，2003（05）.

作者简介

申宝敏（1984-），男，河南省鹤壁市人。学士学位。现为中原工学院助理工程师。研究方向为计算机技术。

王雅卓（1985-），男，河南省荥阳市人。硕士学位。现为中原工学院助理实验师。研究方向为计算机技术。

作者单位

中原工学院 河南省郑州市 450007