部署流量加速系統(tǒng)，提升校園網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)

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（1.邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054035；2.邢臺(tái)縣農(nóng)村信用合作聯(lián)社，河北 邢臺(tái) 054000）

部署流量加速系統(tǒng)，提升校園網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)

曹新鴻1，李莉?qū)?

（1.邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 邢臺(tái) 054035；2.邢臺(tái)縣農(nóng)村信用合作聯(lián)社，河北 邢臺(tái) 054000）

本文介紹了通過在校園網(wǎng)核心交換機(jī)上部署網(wǎng)絡(luò)流量加速緩存設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)帶寬下載熱點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)資源。通過重定向技術(shù)對訪問請求與緩存資源進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)緩存服務(wù)器內(nèi)容的優(yōu)先輸出，既節(jié)省校園網(wǎng)出口帶寬，同時(shí)提升校園網(wǎng)用戶網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)感。

網(wǎng)絡(luò)流量加速；校園網(wǎng)出口帶寬；網(wǎng)絡(luò)行為

一、背景與現(xiàn)狀

近年來隨著互相網(wǎng)用戶數(shù)的不斷增加和各類移動(dòng)終端的普及，各大電信運(yùn)營商不斷加大用戶終端的帶寬來滿足當(dāng)前用戶正常的網(wǎng)絡(luò)訪問需求。在各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，HTTP下載、Web高清視頻、P2P下載（視頻）是最典型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，是用戶評(píng)價(jià)各運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要標(biāo)尺，同時(shí)也在很大程度上促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和寬帶接入的普及。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）發(fā)布的《第34次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》中指出，截至2014年6月，中國網(wǎng)絡(luò)視頻用戶規(guī)模達(dá)4.39億，較去年年底增加1 057萬人，用戶增長率為2.5%，其中，手機(jī)視頻用戶規(guī)模為2.94億，與2013年底相比增長了4 709萬人，增長率為19.1%。網(wǎng)民使用率為55.7%，相比2013年底增長6.4個(gè)百分點(diǎn)［1］，見圖1。

圖1 2013.12-2014.6 網(wǎng)絡(luò)視頻/手機(jī)網(wǎng)絡(luò)視頻用戶規(guī)模及使用率

由此可見，日益增加的網(wǎng)絡(luò)用戶對視頻資源的需求增長和對帶寬的需要是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的主要壓力所在，盡管運(yùn)營商可通過對帶寬擴(kuò)容，提升用戶接入帶寬，但是用戶在觀看網(wǎng)絡(luò)視頻時(shí)還是會(huì)遇到卡頓、延時(shí)等現(xiàn)象，降低了用戶網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)感，這種現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜和人員集中的高校中更為突出。

二、網(wǎng)絡(luò)加速系統(tǒng)原理及特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)緩存加速設(shè)備就是針對當(dāng)前大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)（高校和運(yùn)營商）中的文件下載、在線視頻、P2P應(yīng)用設(shè)計(jì)的一種產(chǎn)品，旁路（或透明）部署在核心交換機(jī)位置，利用交換機(jī)端口鏡像對HTTP和P2P協(xié)議中的流量監(jiān)聽，對監(jiān)聽數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集分析，獲取用戶互聯(lián)網(wǎng)訪問行為的熱點(diǎn)，包括對網(wǎng)站的鏈接、文件鏈接、在線視頻、搜索關(guān)鍵詞等內(nèi)容的分析統(tǒng)計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)閑時(shí)對熱點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行下載緩存，系統(tǒng)引擎利用HTTP重定向和P2P重定向技術(shù)對訪問請求與緩存資源表進(jìn)行匹配，實(shí)現(xiàn)緩存服務(wù)器的內(nèi)容輸出。以HTTP302的響應(yīng)方式指向緩存服務(wù)器，工作原理見圖2。

圖2 網(wǎng)絡(luò)加速設(shè)備工作原理

主要緩存方式和內(nèi)容有HTTP緩存（支持多種HTTP請求，多種文件格式，WEB涉及到的各種軟件壓縮文件、圖片文檔、音視頻及移動(dòng)APP.）；在線視頻緩存（支持多種視頻來源：優(yōu)酷網(wǎng)、土豆網(wǎng)、愛奇藝、央視網(wǎng)、迅雷看看等各類視頻服務(wù)站點(diǎn)，支持多種視頻格式：3gp、ape、asf、mkv、mp4、rm、mpg等幾十種常見視頻格式）；P2P緩存（支持基于P2P協(xié)議的多種客戶端軟件內(nèi)容緩存，支持的軟件有BitTorrent、BitComet、迅雷、FlashGet、QQ旋風(fēng)等）。

三、部署實(shí)例

下面以某廠家的網(wǎng)絡(luò)流量加速設(shè)備在某高校的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析和說明。設(shè)備參數(shù)描述：內(nèi)存16G、硬盤10T（SATA）/120G SSD、接口2GE/2GE光、電源、1+1冗余、適用規(guī)模15 000人。

某高校網(wǎng)絡(luò)情況描述：出口帶寬600M，在校生14 000人，信息點(diǎn)數(shù)6 000，平時(shí)并發(fā)數(shù)1 600［2］。

現(xiàn)狀：因?yàn)閹挸隹谛?，上網(wǎng)用戶多，網(wǎng)絡(luò)帶寬常常處于飽和狀態(tài)，學(xué)生對于視頻和文件的應(yīng)用要求高，造成教學(xué)辦公區(qū)域正常的網(wǎng)絡(luò)行為受到嚴(yán)重影響，購買了專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)流控設(shè)備后，對視頻和下載進(jìn)行了限制，保證了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和辦公的使用，但是觀看視頻出現(xiàn)卡頓、延遲、下載文件緩慢現(xiàn)象，用戶意見頗多。

設(shè)備部署和設(shè)置：設(shè)備旁路部署，不影響原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用對核心交換機(jī)的端口鏡像或分光器方式，系統(tǒng)獲取校園網(wǎng)出口的上行流量，實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)收集和內(nèi)容服務(wù)，拓?fù)鋱D如圖3，設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)后，通過管理口進(jìn)行配置，主機(jī)設(shè)置、緩存設(shè)置、內(nèi)容管理、系統(tǒng)控制等。

圖3 設(shè)備部署后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

四、應(yīng)用效果

設(shè)備部署一周后，網(wǎng)絡(luò)狀況明顯改善，網(wǎng)絡(luò)高峰時(shí)一般也不會(huì)超過90%，軟件下載和手機(jī)應(yīng)用平臺(tái)下載大部分達(dá)到內(nèi)網(wǎng)下載速度，觀看主流視頻網(wǎng)站內(nèi)容流暢，通過流控設(shè)備觀察，P2P和視頻應(yīng)用比部署設(shè)備前帶寬占用率明顯下降，網(wǎng)站瀏覽提升到第一位，降低了出口帶寬壓力，減少近30%的帶寬需求。加速設(shè)備中可觀察到總下載數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)服務(wù)流量和實(shí)時(shí)緩存資源命中數(shù)。如圖4中可以看出設(shè)備服務(wù)流量最高時(shí)達(dá)到每秒650M，資源命中數(shù)達(dá)到30-40%。圖5中網(wǎng)卡eth0監(jiān)測的流量為整個(gè)校園網(wǎng)的出口流量，網(wǎng)卡eth1監(jiān)測的流量為服務(wù)流量，兩者通過對比可明顯發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)流量加速設(shè)備在節(jié)省網(wǎng)絡(luò)出口帶寬方面的重要性。

圖4 網(wǎng)絡(luò)流量加速設(shè)備實(shí)時(shí)流量與在線訪問數(shù)

圖5 網(wǎng)絡(luò)流量加速設(shè)備監(jiān)測校園網(wǎng)出口流量與服務(wù)流量

五、結(jié)束語

各個(gè)高校的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況各有不同，但基本都面臨出口帶寬不足的問題，盲目對出口擴(kuò)容只能短期內(nèi)解決問題，但要付出高額的帶寬租用費(fèi)，增加網(wǎng)絡(luò)流量加速設(shè)備不僅能增加網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)感，解決網(wǎng)絡(luò)視頻和軟件下載緩慢的問題，同時(shí)也提供了另一種解決網(wǎng)絡(luò)出口帶寬不足的方法和思路，無形中相當(dāng)于增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬。

［1］中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心. CNNIC發(fā)布第34次《中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》［J］.互聯(lián)網(wǎng)天地，2014（7）：71-89.

［2］孫玉華.高職院校校園網(wǎng)絡(luò)文化平臺(tái)體系設(shè)計(jì)［J］. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（11）：163-165.

Deploying Traffic Acceleration System to Improve the Campus Network Experience

CAO Xin-hong1，LI Li-ning2

（1.Xingtai Polytechnic College， Xingtai， Hebei 054035， China；2. Xingtai County Rural Credit Cooperative Union， Xingtai， Hebei 054035， China）

This paper describes the deployment of campus network core switch network traffic acceleration caching devices， the use of network bandwidth， downloading leisure hotspot network resources. By redirecting access requests and caching technology to match resources，we can achieve priority output caching server content，saving campus network bandwidth while improving network experience a sense of campus network users.

network traffic acceleration； campus network export bandwidth； network behavior

TP393.18

A

1008—6129（2015）03—0100—04

（責(zé)任編輯 馬 驊）

2015—03—08

曹新鴻（1971—），陜西藍(lán)田人，邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院后勤集團(tuán)，工程師。