基于用戶行為數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)帶寬定制方法研究

王海

摘 要：隨著高校信息化發(fā)展的深入，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源也不斷的在擴(kuò)容變豐富，用戶帶寬不斷提升，但師生人均帶寬仍然非常低，不斷優(yōu)化這種不平衡的矛盾，實(shí)現(xiàn)有所限制、有所提升差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是提升用戶綜合感知的一種有效途徑。本文通過(guò)分析采集的用戶特征，基于用戶行為數(shù)據(jù)，給與用戶不同的標(biāo)簽，進(jìn)行人物畫(huà)像的刻畫(huà)，在保障/控制用戶帶寬以及出口穩(wěn)定的前提下，精細(xì)化地對(duì)用戶的帶寬進(jìn)行定向提速以及應(yīng)用壓制進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 數(shù)據(jù)分析 用戶特征采集

中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）11（a）-00-02

在網(wǎng)絡(luò)帶寬“提速降資費(fèi)”的大環(huán)境下，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商分別根據(jù)自身情況提出了相應(yīng)的方案，來(lái)響應(yīng)政策層面的要求，高校校園網(wǎng)執(zhí)行“提速降資費(fèi)”政策，勢(shì)在必行。同時(shí)，高校信息化的發(fā)展對(duì)校園網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施也提出了需求，網(wǎng)絡(luò)帶寬作為寶貴的資源，不僅僅需要承載應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)，更要服務(wù)與校園網(wǎng)用戶的上網(wǎng)需求，在有限資源的前提下，真正讓校園網(wǎng)用戶感知到“提速降資費(fèi)”的成果，需要考慮更多的因素。

1 問(wèn)題描述

國(guó)內(nèi)高?；疽呀?jīng)接入中國(guó)教育科研網(wǎng)，同時(shí)會(huì)購(gòu)買運(yùn)營(yíng)商的帶寬來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的網(wǎng)絡(luò)需求，由于國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商線路質(zhì)量、互聯(lián)互通問(wèn)題、高校用于購(gòu)買帶寬的預(yù)算情況等，目前高校的網(wǎng)絡(luò)出口線路差異很大，很難存在一個(gè)通用的解決方法。

由于各個(gè)高校的出口帶寬總量以及線路質(zhì)量不同，高校網(wǎng)絡(luò)用戶享受的網(wǎng)絡(luò)帶寬從4M到100M不等，計(jì)費(fèi)策略總體分為按時(shí)計(jì)費(fèi)與按流量計(jì)費(fèi)，無(wú)論何種計(jì)費(fèi)，用戶總希望帶寬越高越好，但這種需求與校園網(wǎng)出口壓力成正比關(guān)系。

在網(wǎng)絡(luò)流量報(bào)表中，經(jīng)常容易發(fā)現(xiàn)只有極少量的用戶幾乎頂著限速帶寬在使用網(wǎng)絡(luò)，也有常年在網(wǎng)流量很少的用戶，也有每個(gè)統(tǒng)計(jì)周期流量飄忽不定和十分穩(wěn)定的用戶，分析種種可以采集到的用戶數(shù)據(jù)，有助于網(wǎng)絡(luò)管理者制定更加科學(xué)、符合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)策略，特別是在大數(shù)據(jù)分析進(jìn)入校園的背景下，能夠有更加多的數(shù)據(jù)來(lái)幫助管理者來(lái)研究用戶的行為，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的定制。

2 用戶特征選擇

校園網(wǎng)用戶是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，但放眼到整個(gè)校園時(shí)，這些個(gè)體必將表現(xiàn)出來(lái)群體的特征，在網(wǎng)絡(luò)層面也不例外，本文將采集基于社會(huì)工程學(xué)的一些特征以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的特征來(lái)研究用戶的行為分類。

2.1 基于社會(huì)工程學(xué)的特征選擇

人是一種群體生物，群體的作用會(huì)影響到每個(gè)人的生活、交流、表現(xiàn)、溝通方式。具體到網(wǎng)絡(luò)用戶，用戶所在學(xué)校、學(xué)院、專業(yè)、年級(jí)、宿舍、性別等都可作為特征進(jìn)入到用戶行為的分析中。

不同高校的網(wǎng)絡(luò)帶寬使用差異性受多種因素影響，如高校的性質(zhì)、生源組成等，這些因素也從宏觀層面決定了該高校的整體流量的特征，比如常見(jiàn)的文科院校視頻流量會(huì)遙遙領(lǐng)先于其他流量，而理工科院校網(wǎng)絡(luò)流量構(gòu)成則不盡相同，常規(guī)下載、P2P應(yīng)用，網(wǎng)盤(pán)、游戲等。

再者，互聯(lián)網(wǎng)中主流的應(yīng)用近些年變更非常迅速，而網(wǎng)絡(luò)管理者在不接觸到學(xué)生的背景下，很難得知當(dāng)前的用戶用網(wǎng)趨勢(shì)，往往采用以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)的策略，不能得到很好的效果。那么抽樣學(xué)生樣本來(lái)得到可用的數(shù)據(jù)是一個(gè)最直接的方法。

以宿舍進(jìn)行抽取是一個(gè)可行的方式，宿舍中成員習(xí)慣會(huì)有高度的相似性，提取出的共性特征有較高的參考價(jià)值，為了驗(yàn)證共性的確定性，可以調(diào)取無(wú)線軌跡以及校內(nèi)消費(fèi)地點(diǎn)等來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而可以以宿舍組進(jìn)行流量的分析，減少初始階段分析樣本的總量。

2.2 基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的特征選擇

更加定量化的評(píng)價(jià)一個(gè)用戶的用網(wǎng)特征，還需要網(wǎng)絡(luò)層面的數(shù)據(jù)來(lái)支撐。目前大部分高校采用的是實(shí)名制上網(wǎng)策略，首先需要區(qū)分開(kāi)是路由器用戶還是普通用戶，可用通過(guò)在線時(shí)長(zhǎng)、流量趨勢(shì)、并發(fā)數(shù)變化等特征進(jìn)行學(xué)習(xí)區(qū)分，本文著重關(guān)注的是個(gè)人帶寬的定制管理，故對(duì)此不展開(kāi)敘述。

2.2.1 用戶使用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流量排名

統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)用戶使用的流量越高，其用網(wǎng)時(shí)間則越長(zhǎng)，單位流量帶給使用者的價(jià)值則越低，在帶寬緊缺或者高峰期時(shí)段，這些流量將于其他用戶爭(zhēng)奪帶寬資源。這部分用戶可以提取出來(lái)分析其流量趨勢(shì)，在有設(shè)備支持的情況下，可以分析其流量構(gòu)成，當(dāng)對(duì)總體校園網(wǎng)帶寬使用產(chǎn)生影響時(shí)，可以分時(shí)段、分應(yīng)用的對(duì)單個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行壓制，但保證該用戶其他應(yīng)用運(yùn)行與他人體驗(yàn)一致。

2.2.2 TCP數(shù)據(jù)流量與UDP流量

TCP流量和UDP流量是網(wǎng)絡(luò)中的兩大重要成員，不同的用戶在用網(wǎng)過(guò)程中，產(chǎn)生的TCP流量和UDP流量是不一樣的。在高校中，TCP流量具體組成又可以在細(xì)分為應(yīng)用程序的TCP流量、網(wǎng)頁(yè)的HTTP（s）流量，UPD流量組成可以分為P2P下載流量、P2P應(yīng)用流量、惡意攻擊流量等。對(duì)應(yīng)這些流量的識(shí)別，可以更加明確地對(duì)用戶進(jìn)行標(biāo)簽。

2.2.3 User Agent區(qū)分

當(dāng)前，用戶擁有多個(gè)終端接入網(wǎng)絡(luò)是普遍的事情，然上文可以對(duì)用戶進(jìn)行標(biāo)簽，來(lái)支撐給下發(fā)更加精細(xì)的網(wǎng)絡(luò)策略，但通過(guò)User Agent的識(shí)別，可以分析用戶經(jīng)常使用的終端，對(duì)不同的終端進(jìn)行更加細(xì)膩的控制，如發(fā)現(xiàn)用戶的大量流量出現(xiàn)的臺(tái)式機(jī)上面，而筆記本或者手機(jī)端應(yīng)用則區(qū)域正常，則可以當(dāng)探知到用戶使用臺(tái)式機(jī)時(shí)，進(jìn)行部分應(yīng)用/協(xié)議的壓制，而其他終端則放開(kāi)。并通過(guò)持續(xù)不斷的機(jī)器學(xué)習(xí)，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整這個(gè)模型。

3 策略制定

3.1 疏堵結(jié)合策略

雖然用戶的用網(wǎng)習(xí)慣比較難變更，但通過(guò)外部的不斷引導(dǎo)，仍可以達(dá)到一定的效果，對(duì)于高峰期的非關(guān)鍵流量的引導(dǎo)到低谷運(yùn)行是減少高峰期擁堵的有效途徑之一。受學(xué)生日常作息時(shí)間的限制，將這些用戶的非關(guān)鍵流量引導(dǎo)到非高峰期去使用，使用時(shí)間段內(nèi)提高部分應(yīng)用的帶寬，特征內(nèi)應(yīng)用流量減免的方式，疏通這一部分需求。

3.2 定向調(diào)度加速策略

由于各個(gè)運(yùn)營(yíng)商線路的性質(zhì)，自然通過(guò)越優(yōu)質(zhì)的線路來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)帶給用戶的體驗(yàn)會(huì)越好，但都通過(guò)優(yōu)質(zhì)線路訪問(wèn)，會(huì)出現(xiàn)帶寬的瓶頸，利用上文中形成的用戶標(biāo)簽，可以借助DNS的解析策略，將部分標(biāo)簽用戶的流量引導(dǎo)到優(yōu)質(zhì)線路中。

3.3 視頻加速策略

近年來(lái)，隨著新媒體的不斷涌現(xiàn)以及版權(quán)意識(shí)的不斷提高，國(guó)內(nèi)公開(kāi)的BT站點(diǎn)基本已經(jīng)消聲殆盡，大量的用戶轉(zhuǎn)向在線視頻網(wǎng)站，對(duì)視頻加速既要能給用戶良好的體驗(yàn)也要能不影響整體的出口帶寬使用情況，本地交付技術(shù)能很好的實(shí)現(xiàn)這一個(gè)需求，但隨著越來(lái)越多的站點(diǎn)轉(zhuǎn)向HTTPS加密協(xié)議，傳統(tǒng)的緩存原理是不能處理HTTPS加密數(shù)據(jù)包的，較新的技術(shù)是通DNS的配合，將對(duì)視頻的訪問(wèn)地址變更到本地的代理機(jī)器，通過(guò)代理機(jī)器統(tǒng)一對(duì)內(nèi)服務(wù)，并統(tǒng)一從外部獲取資源，由于視頻存在熱度因素，即獲取的一部資源可能會(huì)對(duì)多個(gè)用戶同時(shí)提供服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多元化發(fā)展，給與網(wǎng)絡(luò)用戶在統(tǒng)一平臺(tái)上的差異化服務(wù)，能夠發(fā)掘出網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，特別是在大數(shù)據(jù)的支持下，科學(xué)的為用戶定制網(wǎng)絡(luò)策略，顯得更有實(shí)施的可能性。同時(shí)利用這些數(shù)據(jù)，并結(jié)合其他層面的數(shù)據(jù)，可以更加形象地對(duì)用戶進(jìn)行描述，形成可以優(yōu)化的正反饋。

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