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試論中小學(xué)校園網(wǎng)中流量控制系統的搭建與應用
論文摘要：本文就目前在區內中小學(xué)校園網(wǎng)中所面臨的帶寬管理問(wèn)題，并且對其起因進(jìn)行了探討，提出了解決帶寬管理的首要措施是對校園網(wǎng)進(jìn)行流量帶寬管理的觀(guān)點(diǎn)：進(jìn)一步以實(shí)例說(shuō)明了流量控制設備的搭建與功能、部署應用、實(shí)際效果對比分析，提供了一個(gè)合理管理校園網(wǎng)的思路。
隨著(zhù)教育行業(yè)信息化的不斷深入和發(fā)展，自2002年西安市“校校通”建設至今，我們雁塔區所屬學(xué)校均已完成校園網(wǎng)的建設工作，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅是學(xué)校微機室、辦公室的專(zhuān)利，有些學(xué)校已經(jīng)深入到了教室、實(shí)驗室，乃至宿舍等校園的各個(gè)角落。學(xué)校教師、學(xué)生無(wú)時(shí)無(wú)刻不在利用著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)，校外的信息訪(fǎng)問(wèn)量也不斷增加。通過(guò)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、網(wǎng)絡(luò )視頻、即時(shí)通信這些先進(jìn)的應用手段，提高了教育信息共享的效率，縮短了教師之間、師生之間、教育管理部門(mén)與學(xué)校之間的距離，提高了教學(xué)水平和教育管理的效率與質(zhì)量。但同時(shí)中小學(xué)校園網(wǎng)的管理者經(jīng)常發(fā)現，盡管已經(jīng)多次升級線(xiàn)路帶寬.卻發(fā)現上網(wǎng)還是卡，帶寬好像永遠都不夠用，進(jìn)而嚴重影響校園網(wǎng)順暢運作，甚至導致斷網(wǎng)。因此怎樣管理和管好網(wǎng)絡(luò )帶寬保證應用，是擺在中小學(xué)網(wǎng)絡(luò )管理者面前一個(gè)非�，F實(shí)的問(wèn)題。
對于區內學(xué)校及本單位網(wǎng)絡(luò )應用中發(fā)現的上述問(wèn)題，做為一名區電教站的網(wǎng)絡(luò )管理人員，通過(guò)近幾年來(lái)的學(xué)習和實(shí)踐應用，首要的解決措施就是要實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )流量帶寬進(jìn)行有效控制管理。在實(shí)踐中，我給所在單位及區內幾所學(xué)校推薦并安裝了一款免費的網(wǎng)絡(luò )流量控制系統“Panabit”標準版。通過(guò)在區內幾所學(xué)校的應用，學(xué)校反映基本能夠控制流量帶寬，較好地解決了上網(wǎng)卡等帶寬問(wèn)題。打造出來(lái)一個(gè)穩定高效，良好運行的中小學(xué)校園網(wǎng)環(huán)境。
下面我就以我單位網(wǎng)絡(luò )應用情況為例，對流量控制系統“Panabit“的搭建及簡(jiǎn)單應用做一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹和分析。
1、流控系統的搭建及系統功能簡(jiǎn)介
1.1 流量控制系統的搭建。
1.1.1 硬件設備選擇。因此系統需一****立的電腦來(lái)安裝，因此我選擇了一臺電腦配置為P4 2.8G、512M內存、80G硬盤(pán)、3塊普通的8139網(wǎng)卡，光驅等設備安裝完后取下(注:硬盤(pán)會(huì )被完全格式化為FreeBSD系統格式)。此系統標準版為免費使用，并發(fā)IP數256限制，并發(fā)連接數為65536，支持Vlan(虛擬子網(wǎng))，無(wú)使用時(shí)間限制，并提供免費特征庫升級。
1.1.2 系統安裝。從北京派網(wǎng)軟件有限公司網(wǎng)站下載相應的系統軟件“Panabit_1103_fb8.iso”， 刻成光盤(pán)，并將電腦用光盤(pán)啟動(dòng)。
啟動(dòng)之后輸入用戶(hù)名：root，口令：root，即進(jìn)入系統提示界面，Panabit8#./setup 回車(chē)(約1分鐘左右會(huì )進(jìn)行硬盤(pán)格式化等操作)。
對界面提示系統網(wǎng)卡首先選擇一個(gè)做為管理用途，其余為數據接口。(注：在確認網(wǎng)卡時(shí)可先不接網(wǎng)線(xiàn)，接上網(wǎng)線(xiàn)時(shí)，系統會(huì )提示rl2 UP或rl0 UP，或使用命令inconfig 查看網(wǎng)卡，如果接上網(wǎng)線(xiàn)狀態(tài)為Active)。
如果輸入錯誤，等腳本運行完畢，重新做一遍!
取出光盤(pán)，重啟機器，從其它電腦在IE瀏覽器中輸入https://192.168.168.214(如有“安全警報”提示選擇“是”)，Web管理用戶(hù)名admin，口令panabit。
進(jìn)入Web管理界面，首先配置數據接口。
1.2 流控系統常用功能介紹。
1.2.1 “網(wǎng)絡(luò )配置”。功能 主要用于對系統的網(wǎng)絡(luò )接口進(jìn)行配置管理，如設置管理IP地址.設置接口網(wǎng)卡網(wǎng)橋參數等。
1.2.2 “對象管理”。此功能主要是對已知常見(jiàn)應用協(xié)議的定義及更改，并且可以擴展自定義對象。通過(guò)合理定義的IP群組和協(xié)議組對象，運用這些對象構建的流量管理策略更加簡(jiǎn)單直觀(guān).靈活方便。
1.2.3 “策略管理”。 它是實(shí)現流控管理的策略管理控制中心.策略配置、策略生效時(shí)間調度都在此部分進(jìn)行。有“參數配置”“流量控制”、“連接控制”、“HTTP管控”等選項，用于設置網(wǎng)絡(luò )流量、帶寬、連接數控制、網(wǎng)絡(luò )文件類(lèi)型的下載與上傳的管理，定義在不同時(shí)間應用不同的帶寬策略等控制。
1.2.4 “系統維護”。用于系統、特征庫升級，配置文件的導入、導出，系統日志、網(wǎng)絡(luò )流量日志服務(wù)器的設備等管理，網(wǎng)絡(luò )管理員應及時(shí)關(guān)注特征庫的更新及系統的升級，至少每月升級一次特征庫。
1.2.5 “監控統計”。 主要用于監視運行狀態(tài)和統計數據。在此功能中.可以從總體和分網(wǎng)橋、虛擬鏈路、網(wǎng)絡(luò )接口、單個(gè)IP地址、分類(lèi)應用等方面來(lái)查詢(xún)統計流量、連接數等情況，是實(shí)際應用管理中最常用的功能部分。通過(guò)監控統計，可以對校園網(wǎng)中的流量狀況做出深入細致的分析，以便制定更加有效的流量管理策略。
通過(guò)監控統計可以對整個(gè)系統的流量狀況給出一個(gè)圖形化的網(wǎng)絡(luò )流量分布圖，按照最近10分鐘和累計的方式畫(huà)出不同的應用的流量和連接數分布圖，除了分布圖。還有詳細的統計表格.非常直觀(guān)。監控統計中的Top應用和TopIP功能也非常有用，通過(guò)TopIP可以及時(shí)發(fā)現異常流量的來(lái)源。透過(guò)TopIP分析�？梢詾闇蚀_了解某一段或者單個(gè)IP的流量狀況，為制定流量管理策略提供準確的依據。
2、流控系統部署應用簡(jiǎn)介
系統平臺搭建好以后，不同的單位有不同的應用特點(diǎn)，要想保證網(wǎng)絡(luò )的正常運行，首先要對本單位網(wǎng)絡(luò )應用情況有一個(gè)了解。此次應用中我將流量控制系統串接于防火墻和核心交換機之間，通過(guò)流控系統“監控統計”功能一段時(shí)間來(lái)查看，做到對網(wǎng)絡(luò )應用心中有數，以便進(jìn)行流量控制，保證網(wǎng)絡(luò )的正常運行。
本單位互聯(lián)網(wǎng)接入為電信10M帶寬，經(jīng)思科2605路由器 →天融信防火墻 →流控管理系統 →交換機，核心交換機為思科4503 三層，接入層為思科2950二層交換機。核心思科4503交換機內劃分兩個(gè)虛擬局域并，一個(gè)子網(wǎng)(192.168.168.0/24段)用于網(wǎng)站服務(wù)器及網(wǎng)站管理電腦，另一個(gè)子網(wǎng)(192.168.170.0/24段) 為辦公室及微機室。
我們單位的情況是必須要滿(mǎn)足如下幾個(gè)條件：①對所有辦公電腦應用軟件的上行控制帶寬，保證區教育局網(wǎng)站正常對外服務(wù);②保證防病毒服務(wù)器對外服務(wù)占用一定的帶寬;③保證網(wǎng)頁(yè)瀏覽、即時(shí)通訊等關(guān)鍵應用帶寬，控制P2P下載。在滿(mǎn)足以上策略的基礎上來(lái)配置流控系統。
在管理電腦瀏覽器中輸入：https://192.168.168.214 用戶(hù)名：admin 口令：panabit，登錄到流控系統界面。
2.1 保證網(wǎng)站對外服務(wù)，設置辦公網(wǎng)段任意應用的上傳帶寬為768Kbit/s。依次點(diǎn)擊“策略管理”→“策略組” →“創(chuàng )建策略組”，創(chuàng )建一個(gè)策略組“q”。
返回策略組界面，選擇策略組“q”→“添加策略”。
其中“策略標識”填寫(xiě)數字2，“數據路徑”選擇“任意上行”，“內網(wǎng)地址”填寫(xiě)“192.168.170.1-192.168.170.254”或“192.168.170.0/24”,“外網(wǎng)地址”為“任意地址”，“應用協(xié)議”選擇“任意協(xié)議”，“內網(wǎng)單IP限速”為768(kbits/s)，其余可不選。
2.2 保證防病毒服務(wù)器對外服務(wù)只占用2M(2000Kbits/s)的上行帶寬。我單位有一臺防病毒服務(wù)器對區內學(xué)校進(jìn)行病毒代碼升級服務(wù)。同樣選擇“添加策略”本策略到“q”策略組，步驟同上。不同之處只是在“添加策略”注意內網(wǎng)IP時(shí)填寫(xiě)為“192.168.168.11/24”服務(wù)器IP地址，內網(wǎng)單IP限速為2000Kbits/s(2M)。
2.3 保證網(wǎng)頁(yè)瀏覽帶寬，控制辦公子網(wǎng)P2P下載。此項設置是為了讓辦公電腦能夠下載軟件等但不能占用過(guò)多的帶寬。同樣“添加策略”本策略到“q”策略組，步驟同上。不同之處只是在“添加策略”注意“應用協(xié)議”選擇為“P2P下載”，內網(wǎng)單IP限速為768Kbits/s。
2.4 設置“策略調度”來(lái)決定什么時(shí)間來(lái)應用這個(gè)策略，設置步驟“策略調度” →“添加時(shí)段”，設置為每周星期一至星期日全天應用“策略組”為“q”的策略。
3、應用流理控制系統前后流量帶寬占用狀況對比分析
通過(guò)流量帶寬控制管理，限制次要的應用，保障重要應用，可以有效地改變網(wǎng)絡(luò )流量的無(wú)序狀況，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的平穩高效運行和可用性保障。通過(guò)對比我單位在應用流量控制系統前后的網(wǎng)絡(luò )流量帶寬占用狀況，說(shuō)明流控系統對改善校園網(wǎng)絡(luò )帶寬的重要作用。
3.1 沒(méi)有搭建流控系統時(shí)，通過(guò)“監控統計”發(fā)現未執行任何流量控制策略之前的帶寬使用狀況：①P2P下載占用帶寬達80%;②http協(xié)議協(xié)議帶寬占用只有10.6%;其他如即時(shí)通訊、網(wǎng)絡(luò )游戲等應用都只占極小的比例;③發(fā)現P2P軟件后臺上傳和防病毒服務(wù)器對外服務(wù)占用上行帶寬過(guò)多，教育網(wǎng)站外網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)慢。④從帶寬占用排名中可以看到少數用戶(hù)(通常是迅雷下載的用戶(hù))就占據了巨大的網(wǎng)絡(luò )帶寬資源，光排名前5名的用戶(hù)幾乎就占據了50%的帶寬。實(shí)際運行中，大多數用戶(hù)經(jīng)常感覺(jué)無(wú)法正常瀏覽網(wǎng)頁(yè)，QQ等即時(shí)通訊應用經(jīng)常出現斷線(xiàn)情況，網(wǎng)速非常慢，時(shí)斷時(shí)續;⑤網(wǎng)絡(luò )連接數資源等也被P2P下載應用大量消耗，占用53%。
3.2 應用流控系統之后的情況，對流量控制設備執行了制定的控制策略，然后通過(guò)流控設備的監控統計功能觀(guān)察執行流量控制策略之后的網(wǎng)絡(luò )流量狀況。分析整個(gè)系統的網(wǎng)絡(luò )流量溉況圖、ToplP圖等圖表數據可以看到實(shí)施流控策略后，網(wǎng)絡(luò )流量狀況有明顯改善：
�、貾2P下載流量得到有效控制，僅占32.4% ，Http協(xié)議、網(wǎng)絡(luò )視頻培訓等其他重要應用流寬明顯上升占用為50%，成為主要的帶寬使用者;②網(wǎng)絡(luò )下行帶寬平均占用率得到有效控制，平均占用帶寬為5M左右在警介線(xiàn)以下，解決了線(xiàn)路擁塞;③辦公區域的P2P軟件上行流量帶寬得到了控制，為教育網(wǎng)站對外服務(wù)、www等關(guān)鍵應用的帶寬得到了優(yōu)先保障，上述區域的流量帶寬恢復正常。
通過(guò)本單位及區內幾所學(xué)校的實(shí)際運行，發(fā)現應用流量控制系統后，學(xué)校網(wǎng)站對外服務(wù)、教師辦公、即時(shí)通訊等關(guān)鍵性應用得到了保障，學(xué)生機房教學(xué)所需的瀏覽網(wǎng)頁(yè)、下載學(xué)習資料等教學(xué)應用都很穩定，對于學(xué)生在機房上課時(shí)玩網(wǎng)絡(luò )游戲也得到了較好的控制，較好的保證教學(xué)需要和教育管理需求。
參考文獻
【試論中小學(xué)校園網(wǎng)中流量控制系統的搭建與應用】相關(guān)文章：
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