流量控制设备和QoS机制在高校校园网中的应用研究

流量控制设备和QoS机制在高校校园网中的应用研究

李玲瑞

【摘 要】首先分析了高校校园网现状,指出校园网中存在的网络拥塞问题,提出利用

QoS机制和流量控制设备来提高校园网QoS的解决方案,并对该方案的应用效果

进行阐述,最后对该方案存在的弊端进行了剖析.

【期刊名称】《安阳工学院学报》

【年(卷),期】2013(012)002

【总页数】3页(P56-58)

【关键词】校园网;流量控制设备;服务质量

【作 者】李玲瑞

【作者单位】武夷学院数学与计算机系,福建武夷山354300

【正文语种】中 文

【中图分类】TN915.07

0 引言

随着网络技术和教育行业信息化的不断深入和发展，校园网已深入到广大师生工作、

学习和生活的各个方面，成为学校教学、科研活动的发展平台。校园网承载着教学、

科研、管理和通讯四大功能，不但提高了学校的教学科研水平，丰富了学校的管理

手段，优化了学生的学习环境，而且已经成为数字化信息平台的最重要传输载体。

但是，连接校园网到互联网出口的带宽目前负荷较重，互联网访问性能出现急剧下

降，具体表现为网页打开缓慢、网络应用连接超时等。当校园网络过载或拥塞时，

只有利用流量控制设备建设合理的、符合学校发展和师生员工需求的信息化校园网，

才能充分发挥校园网的重要功能，提高校园网服务质量（QoS：Quality of

Service），确保重要业务不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

1 高校校园网现状及师生需求

近年来，校园网络规模越来越大，根据中国、美国和日本高校信息化比较分析研究

ACCS项目报告，有54.7%的高等学校已经全部建成了校园网络[1]。目前，我国

高校校园网IP资源及注册域名基本来源于中国教育科研计算机网——CERNET。

CERNET连接全国教育和科研单位达2000多家（其中高等学校1600所以上），

联网主机120万台，用户超过2000万人，但是CERNET资费比较高，带宽也受

到了很大限制，不能有效地满足高校师生教学活动的需求(除了重点高校)。

1.1 教师在教学和管理上需要一定的带宽和访问下载速度

随着多媒体技术和网络技术在高校教学中全面应用，高质量数字化多媒体教学资源

库已成为高校网络资源建设的迫切需要，教师已将网络课程、精品课程以及远程教

育课程等的视听材料传送到网络上，需要一定的带宽和访问下载速度。

1.2 学生对网络性能要求很高

随着各个高校的不断发展壮大，其招生数量不断增加，学生宿舍上网密度越来越大。

学生对新事物的接受适应能力很强，对网络性能的要求也非常高；学生喜欢尝试一

些攻击性网络应用，如篡改地址、非法盗用、私设代理，对他人计算机进行非法访

问和攻击等；在网络中每个时段都存在大量的P2P用户进行高速下载，大大增加

了网络设备的负荷，由于其利用大量在线的客户端设备资源而优化文件传输的能力，

会导致网络资源的极大消耗。在无管理控制的条件下，严重影响正常的学校网络的

运作。流量控制设备越来越成为网络基础设置中不可缺少的一部分[2]。

2 提高校园网QoS实施方案

武夷学院校园网主要为本校师生的教学、科研、管理提供服务，有两条10兆互联

网出口分别接入当地电信网和移动网。校园网内办公及教学信息点共约有一千两百

多个。该校园网只配备两个技术人员进行网络管理，因设备及管理人员不足，校园

网虽部署路由器、三层交换机、防火墙和防病毒软件，但是大量P2P应用使得上

网缓慢、接入控制不到位、客户端安全性差等，导致该校园网经常出现拥塞、断网

等问题，尤其在每天的上网高峰期，该问题更加严重，无法为数字化校园应用提供

良好的网络支撑，这种现象在其他高校校园网中也普遍存在。为了解决问题，采用

以下实施方案。

2.1 利用QoS机制

在接入网部分，采用IntServ/RSVP的模式提供该部分的QoS；在核心网部分，

采用DiffServ over MPLS的模式提供核心网络的QoS；对呼叫进行准入控制是保

证业务流QoS的重要手段；通过MPLS+DiffServ技术合理地设计双平面的网络

拓扑及配置网络协议，采用虚拟的路由机制，以保证既可以解决DiffServ较低利

用率，又可以规划流量的主用路径，同时更加严格地保障高优先级业务的QoS，

为用户提供有服务质量保证的服务。

2.2 使用流量控制设备

通过引进专业的网络流量控制设备，应用控制引擎为校园园区网出口部署设计，具

有丰富的协议识别能力，还能对各用户的应用级IP数据流实施分类和控制。分别

为不同规模的网络提供流量控制、应用优化解决方案。以DPI（Deep Packet

Inspect，深度包检测）和 DFI（Deep Flow Inspect，深度流检测）技术为核心，

全面识别和控制包括P2P、VoIP、视频/流媒体、HTTP、网络游戏、数据库及中

间件等在内的各种应用，从而有效地检测和防止某些应用对带宽资源的非正常消耗，

保证关键应用带宽。对网络流量的实时采集、监控和精细分析，使得网络运行状况、

应用情况、带宽使用情况等状况完全可视化。

流量控制设备正常运行后，系统管理员可以通过日志分析校园网络的流量，一般高

峰期在上午的10点30分到下午的4点30分，晚上10点左右又是一个小高峰，

晚上11点半之后，流量逐渐下降，直到次日的上午10点。鉴于这个结果，管理

员可以按照时间制定策略，白天可以控制点对点的流量，限制小一点，夜间放大点

对点的流量，按照规律合理地使用带宽资源。通过日志，管理员观测到部分终端计

算机在完成下载功能后，继续供其他用户下载。管理员可以相应地限制其上传的速

度和通道带宽，可以有效保护网络带宽的资源。

通过特有的带宽管理和分配算法，流量控制设备可以将网络带宽的管理从被动的、

消极的、无效的传统模式提升到主动的、有效的、智能化的带宽管理服务，保证关

键应用正常运行，提高网络管理水平[3]。

2.3 QoS服务机制与流量控制设备相结合提高校园网网络服务质量

QoS服务质量及流量控制设备部署在专网出口，网段出口，或网络的关键链路，

能够提高关键数据优先级，控制无价值数据占用的带宽，对现有带宽进行合理分配

和管理。可以将用户和网络上各种应用进行分类管理，为每一类用户或网络应用分

配不同的带宽，并可以对非正常的带宽使用进行抑制或封堵，充分保障正常业务应

用的顺畅运营和网络的正常运转，降低运行成本，真正发挥互联网的应用价值。

3 应用效果

使用QoS机制和流量控制设备后网络服务质量得到了较大的改善，主要表现在如

下方面:

1）网络通道得到有利保障

因为对整个网络流量的工作状况进行了监控，网络管理员清晰直观地了解了网络上

运行的应用流量，并知道了那些贪婪吞噬带宽资源的流量，很好地掌握了网络通道

的拥挤程度。

2）网络结构更加合理

基于应用层控制了P2P的应用流量，并对其它类似的流量进行了灵活的控制，从

而缓解了非重要的应用流量对重要应用流量产生的影响。

3）具有流量分析管理控制能力，尤其是核心的P2P控制能力。

使用流量控制设备之前，P2P之类的应用软件占用了校园网出口带宽的70%～80，

严重影响了校园网的正常使用。通过应用网络流量控制设备，可以全面了解校园网

内的网络流量状况，从而为针对吞噬大量网络带宽的应用进行限制管理，把这些应

用或者用户的带宽占用量限制在一定的范围内，出口带宽资源得到了高效的利用，

如图1所示。

图1 使用流量控制设备后上网流量分布图

4）网络的应用效率得到较大提高

通过流量控制设备有效地限制了学生在正常时间内进行与学习无关的网络应用，如

打游戏、看新闻和娱乐信息、QQ聊天、看在线电影等。

5）数字化、信息化校园得到真正实现

为学校构建的网络课程、精品课程及远程教育等重要应用，分配足够的带宽容量，

避免了其它流量抢占带宽资源而引起的资源不足问题，使得在线课程材料的访问和

下载应用得到有力保障。

4 结论

通过分析高效校园网应用现状，给出了提高校园网QoS的校园网流量管理策略。

通过应用QoS机制和网络流量控制设备，可以全面了解校园网内的网络流量状况，

针对吞噬大量网络带宽的应用进行限制管理，把这些应用或者用户的带宽占用量限

制在一定范围内，使得用户获得更好的宽带体验。在流控设备上灵活运用流量分析、

数据通道、应用限速、分时调度、防病毒攻击等流量控制功能，很好地解决了校园

网络中存在的流量控制和网络安全问题，创造出了一个良好运行的校园网环境。当

然也存在不足之处，如由于对P2P类应用控制将使得部分用户无法快速下载所需

网络资源，导致其满意度下降，管理者应丰富校内资源，合理进行网络使用引导。

随着网络应用的不断更新发展，所采用的流量控制策略也应不断更新，提升网络应

用水平。

【相关文献】

[1]戚德瑜，胡 敏.高校中网络流量控制设备及QoS机制的应用[J].科技信息，2010（9）：486-

487.

[2]林维锵.中小型校园网流量控制方法及应用［J］.广东技术师范学院学报，2011（3）：36-38.

[3]郭廓.QoS服务质量及流量控制设备在校园网中的应用[J].价值工程，2010（2）：196-197.