園區(qū)網(wǎng)絡(luò)擁塞解決技術(shù)研究

段　焰，屈喜龍，蔣小瑩，唐鐘洋，彭本黔

(1.湖南工程學(xué)院 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南外國語職業(yè)學(xué)院 東語系，長沙 410000)

?

園區(qū)網(wǎng)絡(luò)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(xué)院 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，湘潭 411104；2.湖南外國語職業(yè)學(xué)院 東語系，長沙 410000)

隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)寬帶需求的不斷擴(kuò)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(guān)問題，需要一種廉價(jià)而實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)擁塞解決方案.提出了一種園區(qū)網(wǎng)多出口網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)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(shí)驗(yàn),該控制系統(tǒng)能夠使各個(gè)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(wù)質(zhì)量.

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

0　引言

網(wǎng)絡(luò)流量是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的基本指標(biāo)之一，網(wǎng)絡(luò)流量包含網(wǎng)頁流量、視頻流量、游戲流量、即時(shí)通訊流量等，許多園區(qū)的出口核心網(wǎng)絡(luò)缺乏有效的流量控制管理，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)擁塞、網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)流量控制技術(shù)相比，它具有功能強(qiáng)大、技術(shù)新穎、設(shè)備投入資金少、維護(hù)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢.網(wǎng)絡(luò)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(luò)流量控制策略，從而有效的管理網(wǎng)絡(luò)并保證網(wǎng)絡(luò)的正常暢通，它將在園區(qū)、大學(xué)公共機(jī)房、中小型企業(yè)、政府、網(wǎng)吧等網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用.基于愛快系統(tǒng)的流量控制策略，運(yùn)用多種計(jì)算機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，并廣泛應(yīng)用到多媒體公共機(jī)房網(wǎng)絡(luò)中. 本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：第一，針對目前園區(qū)核心機(jī)房網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(wù)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(chǔ)上，實(shí)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(jī)房網(wǎng)絡(luò)中，并進(jìn)行系統(tǒng)測試和網(wǎng)絡(luò)流量測試. 第三，最后對系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié),同時(shí)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(shè)計(jì)方案

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shí)通訊軟件都需要占據(jù)較大的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用飛速發(fā)展的步伐，使用網(wǎng)絡(luò)的過程中經(jīng)常出現(xiàn)高峰時(shí)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(luò)帶寬利用率以及提升用戶感知成了網(wǎng)絡(luò)管理員急需解決的問題.

面對園區(qū)網(wǎng)絡(luò)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(luò)網(wǎng)絡(luò)擁塞，為保證園區(qū)網(wǎng)絡(luò)接入層及匯聚層不成為網(wǎng)絡(luò)擁塞的瓶頸，園區(qū)網(wǎng)絡(luò)接入層及匯聚層采用FTTH(光纖入戶)方式組網(wǎng)，核心網(wǎng)絡(luò)利用高性能至強(qiáng)服務(wù)器運(yùn)行愛快系統(tǒng)，并利用藍(lán)海卓越radius系統(tǒng)對接愛快系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶PPPOE接入，核心網(wǎng)絡(luò)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?fù)鋱D.

圖1　組網(wǎng)拓?fù)鋱D

2　愛快流量控制系統(tǒng)實(shí)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(shè)備的網(wǎng)關(guān)，內(nèi)網(wǎng)交換機(jī)、OLT、radius服務(wù)器的配置同一網(wǎng)段的IP地址，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)設(shè)備的外網(wǎng)管理，配置OLT的各個(gè)PON口，采用單層VLAN透傳的方式，并配置OLT的時(shí)間和環(huán)路檢測，以及默認(rèn)路由等基本配置.配置交換機(jī)的網(wǎng)管地址、默認(rèn)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(guān)，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(shí)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(luò)視頻、網(wǎng)絡(luò)通訊、網(wǎng)絡(luò)游戲以及其它協(xié)議，通過流量控制策略實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議流量和網(wǎng)絡(luò)游戲流量走電信出口，網(wǎng)絡(luò)視頻網(wǎng)絡(luò)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?yàn)椋壕W(wǎng)絡(luò)通訊、網(wǎng)絡(luò)游戲、HTTP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)視頻、其它協(xié)議.

圖2為PPPOE服務(wù)端配置，設(shè)置服務(wù)端DNS，并啟用服務(wù)，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(shè)置，設(shè)置默認(rèn)路由為聯(lián)通，備用路由為電信，并實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡.

圖4為協(xié)議分流設(shè)置，實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議流量、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)通訊走電信出口，其它走默認(rèn)聯(lián)通路由.

圖2　PPPOE服務(wù)端配置

圖3　多線路由

圖4　協(xié)議分流

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)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(shí)際利用率一般為90%左右，此時(shí)出口帶寬幾乎全部被利用，但實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺截取的統(tǒng)計(jì)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(shí)驗(yàn)過程中各協(xié)議流量的占比，從圖中可以看出網(wǎng)絡(luò)視頻和網(wǎng)絡(luò)下載的流量占比最大，達(dá)到了72%，由于網(wǎng)絡(luò)下載和網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(shí)驗(yàn)過程中不管哪種應(yīng)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(yīng)付網(wǎng)絡(luò)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(luò)流量突發(fā)超過110 M，這樣就會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(luò)的穩(wěn)定性.

4　結(jié)束語

本文介紹了一種網(wǎng)絡(luò)流量動態(tài)控制設(shè)計(jì)方案， 以及在愛快流量控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了該方案，愛快流量控制系統(tǒng)采用多線負(fù)載和協(xié)議分流相結(jié)合的方式，能進(jìn)一步細(xì)分網(wǎng)絡(luò)流量，解決網(wǎng)絡(luò)擁塞.實(shí)驗(yàn)證明，該方案在網(wǎng)絡(luò)擁塞控制上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的負(fù)載均衡方案.尤其在網(wǎng)絡(luò)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(luò)感知.在未來的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，可以不斷提高愛快流量控制系統(tǒng)協(xié)議分流的準(zhǔn)確率，以致更好的避免網(wǎng)絡(luò)擁塞.

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

[2] 盧加元.計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù)與配置[M].清華大學(xué)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(xiàng)目(13C180);湖南工程學(xué)院校級科研項(xiàng)目(xj1109)；湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2016jj2040)；湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目(湘教通〔2014〕248-411).

段焰(1980-)，女，碩士，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁塞、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化.

TP316

A

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