基于校园网的网络流量控制策略研究
张昕 马龙
摘要：为有效使用校园网出口带宽，提出基于用户IP地址和基于业务类型划分带宽的流量控制策略，并在网络中进行部署，通过选取不同参数，对策略的有效性进行了验证，并分析了两种策略的适用条件。
关键词：流量分析；流量控制；流量策略
1 引言
随着校园网网络提供的服务日益复杂化和多元化，有效的引导并控制校园网的网络流量变得尤为重要。对校园网络流量进行分析，深入了解各类用户对带宽的不同需求，将有限的网络出口带宽进行合理分配，能够降低网络运维成本，使校园网的带宽管理变得更人性化，从而提升用户用网感受。
2 流量控制策略设计
2.1 校园网流量特点
互联网流量存在自相似性、周期性和突发性等特点，通过对我校网络出口流量数据的分析，从空间分布看，校园网流量主要产生于办公教学区、实验室和学生公寓等区域；在时间分布上，我校互联网流量按照学校的作息时间有明显的高峰和低谷期；按照业务类型划分，网络流量主要来源于在Http应用、网络游戏、p2p类业务等。
2.1 流量控制策略评估方法
判定流量控制策略的优劣，需要从用户满意度和定量指标两方面考虑。流量控制策略对用户端的使用产生直接的影响，用户的使用体验如何、满意度高低是评价流控策略的一项重要指标。从定量的角度讲，可以从网络的总吞吐量、带宽利用率和应用协议占比等方面考察流控策略的实施效果。
2.3 流量控制策略设计
根据流量评估体系，通过分析IP地址段、应用协议、数据流向等信息，我们分别基于IP地址段、业务类型及地址段与时间控制相结合等方式提出两种流量控制策略。
第一种是基于IP地址分配带宽资源。根据IP地址下发策略，不同区域的用户获得的IP地址不同，在进行流量控制时，基于不同的IP地址对其可用带宽进行划分，优先保障重要用户对带宽的使用需求。
第二种是基于业务类型分配带宽资源。校园网的流量构成以Http应用、网络游戏、P2P类应用等业务为主，不同的业务类型对带宽资源的需求不尽相同，其中Http类应用对用户的使用感受影响最大。通过对主要的业务类型按比例划分带宽资源，可以较好的保证用户的业务使用需求。
3 流量控制策略的实施
本文流控策略的实施环境是一个三层结构、骨干为万兆的以太网络，拥有两个互联网出口，分别为教育网200Mbps，中国电信500Mbps。
3.1 基于用户IP地址的流控策略
根据用户的IP地址，将200M的教育网出口分配给了一部分学生区，办公教学区和另一部分学生区用户则使用500M电信网出口。分别制定两种带宽分配策略如表1所示。
如图1所示，实施基于用户IP地址的两种流控策略后，一天的网络吞吐量对比情况。
从图1中可以看出，在空闲时段（0：00-6：oo）黄色曲线代表的方案二有较大的吞吐量，在繁忙时段（10：00-22：00），两种方案的总吞吐量相差不大，但是方案二的总体波动较小。分析原因，主要是网络的总出口带宽有限的情况下，繁忙时段网络出口基本处于满负荷工作状态，在保证每用户有足够可用带宽的情况下，基于IP地址进行带宽控制效果不是很明显。
3.2 基于业务类型的流控策略
将出口带宽按业务类型进行分配。在两个方案中，均只对P2P影音，P2P下载以及HTTP应用等业务进行带宽分配（三类应用共占用450M带宽），其他业务全部放在剩余带宽中使用。由于上行链路对网络的使用影响不大，两种方案中的上行速率采用相同设置，对下行速率在总带宽（450Mbps）中按不同比例进行划分，分配比例如表2所示。
基于业务类型进行带宽分配的方案实施后，一天的网络吞吐量对比情况如图2所示。如表3所示，策略实施前后，不同类型业务数据所占数据总量百分比。
从图2中可看出，两个方案实施后，网络的总体吞吐量没有发生明显的区别。但通过表3的数据可以看出，策略实施后，各类不同的业务类型在总流量中所占的百分比发生了明显的变化，P2P类应用所占百分比下降明显，HTTP业务应用总量有明显提高，其中，由于在方案二中对HTTP应用有力度更大的带宽保证，其趋势较方案一更为明显。相应的，其他业务类型的数据量占比也有所提升，从而提高了不同业务网络使用的公平性。
4 结语
文章针对校园网络带宽使用的问题，提出了基于用户IP地址和基于不同业务类型进行出口带宽划分的网络流量控制策略，并在校园网络环境中进行了实施。在网络出口带宽有限的条件下，对于有大量用户的网络而言，基于IP地址的流量控制策略可以满足重点用户的带宽需求，但对于普通用户的使用感受提升并不明显。基于业务类型的流控策略，可以充分保证重要应用的带宽需求，限制不合理应用对网络带宽资源消耗，增加各类应用对网络带宽使用的公平性。
