多系統(tǒng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法研究

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1、多系統(tǒng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法研究　　摘要：校園網(wǎng)有多個(gè)出口時(shí)，均衡使用各出口帶寬是高校網(wǎng)絡(luò)信息部門(mén)關(guān)注的問(wèn)題，而由于網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，高校在采用均衡線路方法的同時(shí)往往會(huì)降低用戶上網(wǎng)體驗(yàn)。針對(duì)這種情況，作者提出多系統(tǒng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，通過(guò)分析校園網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、用戶群體分布以及網(wǎng)絡(luò)流量構(gòu)成，調(diào)整核心設(shè)備配置、規(guī)劃策略路由實(shí)現(xiàn)目的地址選址和應(yīng)用選址相結(jié)合的鏈路負(fù)載均衡，并設(shè)計(jì)基于用戶行為的DNS資源調(diào)度算法引導(dǎo)HTTP流量，解決負(fù)載均衡下帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)具體高校校園網(wǎng)環(huán)境測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原流量低的出口線路得到了有效提升，整體線路得到均衡，并擁有良好的用戶體驗(yàn)。　

2、　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡；應(yīng)用協(xié)議識(shí)別；用戶行為分析；流量控制；DNS　　中圖分類號(hào)：TP393.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-8454（2016）04-0085-05　　隨著無(wú)線校園網(wǎng)的迅速普及，師生員工對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來(lái)越高，對(duì)高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)需求越發(fā)迫切，為了解決校內(nèi)外帶寬瓶頸問(wèn)題，高校也逐漸將校園網(wǎng)主干線路升級(jí)到萬(wàn)兆，并接入不同運(yùn)營(yíng)商的線路來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)出口的擴(kuò)容。9　　在實(shí)際應(yīng)用中，多網(wǎng)絡(luò)出口高校的各條線路流量并不能達(dá)到預(yù)期中的效果，往往流量集中于一條線路，造成過(guò)載，而其余線路處于空閑狀態(tài)，使用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡設(shè)備雖然可以解決過(guò)載與空閑的問(wèn)題[1-7]，讓線路看上

3、去均衡，但很容易失去多出口線路帶來(lái)的最大優(yōu)勢(shì)，發(fā)往歸屬于某運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)包受負(fù)載均衡影響，需要從其他運(yùn)營(yíng)商的線路出去，經(jīng)過(guò)繞行，才能到達(dá)目的地，用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)感會(huì)明顯下降。　　本文提出了一種基于多系統(tǒng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡方法，在解決線路負(fù)載均衡的同時(shí)，保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不受影響?！　∫弧?wèn)題描述與分析　　多出口是高校普遍采用的網(wǎng)絡(luò)策略，此策略具備優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，集中性的問(wèn)題也較多，在絕大多數(shù)高校校園網(wǎng)中比較普遍?，F(xiàn)以某高校為例進(jìn)行典型性分析。某高校目前校園網(wǎng)有電信（1G）、聯(lián)通（100M+200M）、教育網(wǎng)（1G）、移動(dòng)（1G）以及長(zhǎng)城寬帶（1G，只提供視頻鏡像服務(wù)）出口，總可用帶寬

4、為4.3G，校園網(wǎng)采用扁平化三層架構(gòu)部署[8-9]，有線用戶使用PPPOE撥號(hào)認(rèn)證，無(wú)線用戶使用802.1x準(zhǔn)入認(rèn)證和Portal準(zhǔn)出認(rèn)證?！　∵@是一個(gè)典型且復(fù)雜的多出口網(wǎng)絡(luò)，涵蓋了大多數(shù)的高校出口模型。從網(wǎng)管系統(tǒng)中獲取到各線路的負(fù)載情況，如表1所示，優(yōu)質(zhì)帶寬的快速消耗導(dǎo)致校園網(wǎng)不僅在晚高峰期近乎無(wú)法使用，白天工作時(shí)間也不斷出現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)緩慢的問(wèn)題?！　★@而易見(jiàn)，電信、聯(lián)通線路已經(jīng)滿負(fù)載在運(yùn)行，而其他線路，在不同的時(shí)間段，流量都較小且變化小，做出的貢獻(xiàn)值也偏低?！　榱司徑庑@網(wǎng)目前所遇到的問(wèn)題，高校會(huì)采用智能流控設(shè)備對(duì)流量進(jìn)行控制，保障Web應(yīng)用流量，限制單用戶并發(fā)數(shù)和

5、帶寬，策略實(shí)施后，線路負(fù)載如表2所示。9　　從數(shù)據(jù)上看，電信、聯(lián)通線路負(fù)載得到了明顯的降低，其他線路未見(jiàn)明顯變化，雖然在一定程度改善了網(wǎng)絡(luò)擁堵情況，在高峰期能保障網(wǎng)頁(yè)的正常瀏覽，但仍有大量線路資源處于空閑狀態(tài)。　　對(duì)于校園網(wǎng)用戶，體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量可以從兩個(gè)角度分析：①上網(wǎng)、游戲、視頻流暢不卡，即帶寬有保障，鏈路穩(wěn)定；②下載速度快，即能充分享受帶寬，當(dāng)這兩個(gè)需求疊加在一起時(shí)，對(duì)帶寬有限的校園網(wǎng)而言，形成矛盾關(guān)系。分析并總結(jié)各個(gè)運(yùn)營(yíng)商提供的線路以及目前狀態(tài)，如表3所示。　　從表3中可見(jiàn)，大量的帶寬并沒(méi)有被有效利用起來(lái)，進(jìn)一步檢查校內(nèi)權(quán)威DNS的配置信息，當(dāng)前校內(nèi)DNS配置為向

6、教育網(wǎng)遞歸，這是高校一般的配置，而教育網(wǎng)返回的域名對(duì)應(yīng)的地址以屬于聯(lián)通、電信居多，從而也得出降低擁塞線路需要解決DNS遞歸解析問(wèn)題[11-13]?！　牧骺卦O(shè)備中取得應(yīng)用排名信息，如表4所示，可以發(fā)現(xiàn)P2P流量在網(wǎng)絡(luò)流量中占比最大，結(jié)合表1數(shù)據(jù)，正是這部分流量消耗了優(yōu)質(zhì)線路的寶貴帶寬，造成用戶不僅上網(wǎng)不穩(wěn)定，而且下載緩慢，互相爭(zhēng)搶有限的優(yōu)質(zhì)帶寬，惡性循環(huán)越發(fā)嚴(yán)重。　　表4也表明，穩(wěn)妥的處理好P2P下載流量，才能恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)的暢通，是負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)的先要條件，基于以上分析，本文提出了基于多系統(tǒng)協(xié)同的負(fù)載均衡方法。　　二、多系統(tǒng)協(xié)同的負(fù)載均衡方法　　通過(guò)上述分析研究，并考慮到現(xiàn)有

7、核心架構(gòu)，通過(guò)三種途徑共同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡，并解決負(fù)載均衡中遇到的網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)問(wèn)題。　　1.校園網(wǎng)核心重新部署9　　核心鏈路升級(jí)改造是為了給負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)提供必要的硬件支撐?！　「脑旌蟮暮诵耐?fù)淙鐖D1所示，部署方案如下：　?。?）部署2臺(tái)萬(wàn)兆防火墻并作為出口路由設(shè)備，防火墻以主備模式部署，在最前端配置一臺(tái)交換機(jī)，劃分VLAN，將各出口線路一分為二，分別接到防火墻，解決網(wǎng)絡(luò)出口穩(wěn)定性問(wèn)題?！　。?）核心設(shè)備之間的鏈路由千兆捆綁升級(jí)到萬(wàn)兆互聯(lián)，解決物理層次的瓶頸以及因捆綁而造成的設(shè)備部分功能受限問(wèn)題?！　?.系統(tǒng)協(xié)同配置方法　　在負(fù)載均衡方