【正文】 1)媒體流服務(wù)器不必知道某個客戶端的存在，它只負責(zé)按組播地址將媒體流播放出去即可，而且僅僅播放一份 。通過 VLAN 用戶能方便地在網(wǎng)絡(luò)中移動和快捷地 組建寬帶網(wǎng)絡(luò)，而無需改變?nèi)魏斡布屯ㄐ啪€路【 23】。3)簡化網(wǎng)絡(luò)管理，提高網(wǎng)絡(luò)性能 。 Web cache server 可以將用戶經(jīng)常訪問的 WWW 內(nèi)容暫時存儲在離用戶很近的地方，當(dāng)其他用戶再次訪問這些內(nèi)容時可以快速地獲得它們，縮短了響應(yīng)時間，從而達到提高網(wǎng)絡(luò)訪問速度和降低通信費用的目的。國際上一般采用 ICP(Inter Cache Protocol,RFC2186, 2187)進行 cache 系統(tǒng)分級互聯(lián)。 在校園千兆位以太網(wǎng)上實現(xiàn) QoS，在大部分時間里可能有足夠的可用帶寬，但在某個高峰時刻，網(wǎng)絡(luò)仍然會擁塞。 根據(jù)校園網(wǎng)的實際應(yīng)用可將校園網(wǎng)流量分為五大類，針對不同類型的流量分配不同的速率限制和服務(wù)級別。 3)宿舍網(wǎng)段的流量，對這部分流量可作端口速率的限制，并對 TCP/UDP 端口范圍作限制，控制用戶隨意掃描端口，流量的服務(wù)級別為次高。 組播在應(yīng)用系統(tǒng) 中的實現(xiàn) 組播用戶通過 IGMP 加入組播組，用戶可以登記加入多個組播組。 通常在校園網(wǎng)中，遠程教學(xué)網(wǎng)站上動態(tài)發(fā)布直播課堂、 VOD 和網(wǎng)絡(luò)電視等均采用組播技術(shù)。2)若這個媒體是一個直播流，視頻服務(wù)器就在己建立的 TCP/IP 連接上發(fā)回一個消息，通知客戶端組播地址和組播端口【 28】。 ULAN 的應(yīng)用 基于交換機的 VLAN 能夠為校園網(wǎng)一定程度上解決沖突域、廣播域、帶寬及管理問題。由于網(wǎng)絡(luò)中運行的某些特殊應(yīng)用軟件要依賴于廣播來實現(xiàn)，所以實際劃分中還要根據(jù)某個范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與通信流量的特點來縮小這個數(shù)目。 STP (Spanning Tree Protocol)能夠提供路徑冗余，若在網(wǎng)絡(luò)中有多條有效路徑引起不正常的環(huán)路，使用 STP 便可以使兩個終端中只有一條有效路徑。通常在實際應(yīng)用中，可在網(wǎng)絡(luò)中心布置一臺較高檔的服務(wù)器，作為校園網(wǎng)的 parent cache，在網(wǎng)絡(luò)流量較大的圖書館、計算機中心等部分，分別布置 PC 服務(wù)器作為 sibling cache，把用戶經(jīng)常訪問的網(wǎng)站內(nèi)容存儲到緩存中，這樣，校園網(wǎng)內(nèi)部用戶再訪問那些網(wǎng)站時，就可以從緩存里調(diào)用。 同樣，當(dāng)校園網(wǎng)分布在多個校區(qū)時，可在主校區(qū)布置一臺高檔的服務(wù)器，作為整個校園網(wǎng)的 parent cache，而在各個分校區(qū)布置 PC 服務(wù)器作為 sibling cache 把分校區(qū)內(nèi)主要訪問的網(wǎng)站內(nèi)容存儲到緩存中，這樣當(dāng)分校區(qū)內(nèi)的用戶再訪問那些命中率高的網(wǎng)站時，就可以從本校區(qū)的緩存里調(diào)用，從很大程度上減輕了校區(qū)間主干鏈路和主服務(wù)器的負荷。在用戶量集中的部分，建立各自的Web cache server，并互相設(shè)置為 sibling cache，在校園網(wǎng)內(nèi)部也起到了負載均衡的作用。 這樣，一方面可以加快內(nèi)部網(wǎng)瀏覽因特網(wǎng)的速度，提高客戶機的訪問命中率 。當(dāng)然，各學(xué)校可以將國家中心的 cache 系統(tǒng)設(shè)為 parent，與國家級的。因此，適當(dāng)在 VLAN 中啟用 STP，有利于 提高網(wǎng)絡(luò)性能。 VLAN 性能優(yōu)化 VLAN 的良好性能給我們帶來了方便，但是它的實現(xiàn)是需要 有帶寬開銷的。 VLAN 的劃分可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶的位置、作用、 部門或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶所使用的應(yīng)用程序和協(xié)議來進行分組。3)客戶端創(chuàng)建兩個 UDP 連接，將包路由到客戶端所在網(wǎng)絡(luò) 。同樣在核心交換機、二級交換機均在校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xxvii 每棵組播分配樹上發(fā)送一個 5OOkb/s 的數(shù)據(jù)流，極大地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬【 27】。如果用戶已經(jīng)退出組播組或關(guān)機，則組播路由器會自動在組播樹上進行剪枝和嫁接的過程，以保證組播信息的到達以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的合理利用。 5)校園網(wǎng)代理服務(wù)的流量，在當(dāng)今校園網(wǎng)的發(fā)展過程中，很多學(xué)校為了提高教育網(wǎng)到公網(wǎng)的訪問速度都有訪問公網(wǎng)的代理服務(wù)器，常通過代理方式和訪問控制來實現(xiàn)訪問路由。 2)訪問管理網(wǎng)段的流量，通過利用 VLAN，將所有不同地理位置上的交換機和 IP地址管理集中在某個管理網(wǎng)段。目前大部分交換機多通過隊列分類、隊列管理技術(shù)來實現(xiàn)擁塞控制和服務(wù)質(zhì)量控制。 Qos 在校園網(wǎng)流量中的應(yīng)用 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xxvi 針對校園網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用種類繁多的特點，可以按照不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上不同的網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用進行網(wǎng)絡(luò)帶寬和路由的分配，保證各種應(yīng)用端到端的服務(wù)質(zhì)量。 構(gòu)建 Cache Server 可以是一臺普通的 PC 服務(wù)器加上 cache 軟 件構(gòu)成，也可以是軟硬件系統(tǒng)和一臺專門的 cache 服務(wù)器。 Web Cache Server 根據(jù) CERNET 網(wǎng)絡(luò)中心流量分析結(jié)果顯示，目前 80%左右的國際流量是基于 WWW 的，其中有相當(dāng)大的冗余成分。 VLAN 劃分具有以下優(yōu)點 :1)控制網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴 。 3)客戶端不必向媒體流服務(wù)器注冊，如果希望接收某媒體流服務(wù)器的數(shù)據(jù)時，只需加入該媒體流服務(wù)器所播放數(shù)據(jù)所在的多播組即可。如現(xiàn)場直播或重播會議、活動等等，或者是 VOD 點播、網(wǎng)絡(luò)電視等應(yīng)用。 3)擁有對網(wǎng)絡(luò)使用的控制權(quán)，避免不良使用 。通過 QoS，用戶能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)囊曇纛l流等對實時性要求較高的數(shù)據(jù)流提供優(yōu)先服務(wù)，從而保證較低的延遲【 21】。 校園網(wǎng)數(shù)據(jù)流量越來越大，并發(fā)用戶數(shù)迅猛增長，也對網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來越高。因此，在校園網(wǎng)建設(shè)中，可利用己有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持的相關(guān)協(xié)議和標準去優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，如 Qos、組播、 ULAN, Web eache serve:等技術(shù)來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。目前已經(jīng)定義的度量內(nèi)容有【 10】。 反映校園網(wǎng)絡(luò)性能的參數(shù) 性能管理中必須定義一組能夠精確、全面而又簡捷地反映網(wǎng)絡(luò)過去和當(dāng)前性能的參數(shù)。 性能管理的目的和功能 性能管理的目的是對網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)單元或設(shè)備進行性能監(jiān)視，采集相關(guān)的性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，評價網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元的有效性，報告網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的狀態(tài)，支持網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)分析。 性能管理的實現(xiàn)方法 網(wǎng)絡(luò)性能管理主要是實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的檢測和控制，檢測即跟蹤網(wǎng)絡(luò)的行為，控制即調(diào)整和改進網(wǎng)絡(luò)的功能，其實現(xiàn)方法是 : (1)實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和響 應(yīng)的所有連接，監(jiān)視設(shè)備和線路的使用率和出錯率及相應(yīng)的閩值，并進行閉值報警 。監(jiān)測即跟蹤網(wǎng)絡(luò)的行為 。 未來的網(wǎng)絡(luò) 中，基于代理和基于嵌入的兩種網(wǎng)管方案都將被應(yīng)用。 (2)嵌入方式 將 Web能力真正地嵌入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，每個設(shè)備有它自己的 Web 地址，管理人員可輕松地通過瀏覽器訪問到該設(shè)備并且管理它。這樣做可以平衡像數(shù)據(jù)庫訪問、 SNMP 輪詢等功能。 (1)代理方式 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xxii 就是將一個 Web服務(wù)器加到一個內(nèi)部工作站 (代理 )上，這個工作站輪流與端設(shè)備通信，瀏覽器用戶通過 HTTP 協(xié)議與代理通信，同時代理通過 SNMP 協(xié)議與端設(shè)備通信。 (5)可實時監(jiān)控校園網(wǎng)絡(luò)運行狀況，降低網(wǎng)絡(luò)維護的成本。因此，我們可將校園網(wǎng)管理的重要性概括如下 : (1)確保網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)辦公不致中斷。其功能包括 :帳戶管理、個人信息管理、安全信息管理、計費信息管理、配置信息管理和維護信息管理等。 對校園網(wǎng)的各項管理功能需要通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來實現(xiàn)。用精心設(shè)計的各種圖標來表示各種網(wǎng)絡(luò)對象，而這些圖標又往往涂上不同顏色表示相應(yīng)設(shè) 備的不同狀態(tài)。 :檢測、定位和排除網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件中的故障。另一方面，校園網(wǎng)絡(luò)還可以降低科研的成本。一般來說，學(xué)校主頁的主要內(nèi)容包括 :學(xué)校歷史、院系、部門介紹、專業(yè)設(shè)置等信息。 (2)工作站 :校園網(wǎng)中，工作站是一臺客戶機，即網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的一個用戶。 5 校園網(wǎng)絡(luò)性能管理概述 校園網(wǎng)絡(luò)通常是指利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信媒質(zhì)和相應(yīng)的協(xié)議及各類系統(tǒng)管理軟件，將校園內(nèi)計算機和各種終端設(shè)備有機的集成在一起，同時又通過防火墻與外部的Inter 網(wǎng)絡(luò)連接，以用于教學(xué) 、科研、學(xué)校管理信息資源共享和遠程教育等方面的局域網(wǎng)。運行前要輸入一些必要的參數(shù)，否則將使用系統(tǒng)的默認值，運行相應(yīng)時間后可得出平均延遲等結(jié)果。 t:凡是 (發(fā)送時間一當(dāng)前時鐘 )J+t 的發(fā)送幀，都應(yīng)準備 。 S：凡是 (發(fā)送時間一當(dāng)前時鐘 )t 的發(fā)送幀都應(yīng)準備 。如 u，過大，造成延時增多 。 :平均時延 =(等待時間 +傳播時間 +傳送時間 )的總和 /發(fā)送幀個數(shù) 。 ：從均勻分布中單獨選擇，從泊松分布中單獨選擇 :為單服務(wù)員，非排隊系統(tǒng)，為隨機訪問機制，僅能根據(jù)到達的時間先后進行模擬 。 ，而且發(fā)送到接收中間無倒轉(zhuǎn)時延 。 ，泊松到達，包括新分組和碰撞分組 。 2. CSMA/CD 的模擬程序中幀服務(wù)策略是 FIFO，因為是隨機訪問。對一些重要的定量關(guān)系，繪出與數(shù)學(xué)公式對應(yīng)的圖形或曲線，以便直觀地考察不同參數(shù)之間 的關(guān)系及相互影校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xviii 響。為精確起見，盡可能不能增加程序運行的時間。性能分析要做的工作就是在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上，找出性能的定量參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，比如吞吐量與提供負載之間的關(guān)系、延遲隨負載的變化情況等，使用數(shù)學(xué)的工具主要是概率論與排隊論。 ③ 令模型須反復(fù)修改、完善。線性、非線性等。模 型的分類 :物理、數(shù)學(xué) 。 通常會作以下假定 : 1)誤碼率為 0 2)傳播時間遠小于傳輸時間 3)重發(fā)等待時間隨機且服從均勻分布 4)報文的產(chǎn)生速率各站相同 5)報文的長度固定 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xvii 、評價的主要步驟 1)模型具有三個特征 :首先，模型是現(xiàn)實系統(tǒng)的抽象 。對模擬結(jié)果進行數(shù)理統(tǒng)計處理，以保證模擬結(jié)果的較高可信度。上式適用于不同的顧客到達模式、服務(wù)時間分布、服務(wù)員個數(shù)和服務(wù)規(guī)則。顧客指排隊服務(wù)的服務(wù)對象，在網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流或數(shù)據(jù)包 :服務(wù)機構(gòu)是若干服務(wù)員組成的處理服務(wù)對象 的實體 。由此可以推出，傳送一個分組的平均時間，即分組的平均發(fā)送時間為1/bc(s)，每個輸出信道發(fā)送分組的速率為 c(它對應(yīng)著一個服務(wù)員的服務(wù)速率均為 b )。 (3)服務(wù)員服務(wù)速率 b 服務(wù)員服務(wù)速率 b指的是單位時間內(nèi)由一 個服務(wù)員進行服務(wù)所離開排隊系統(tǒng)的平均顧客數(shù)，對于 m=1 的單服務(wù)員系統(tǒng)， b就是系統(tǒng)的服務(wù)速率 。 一般排隊系統(tǒng)中顧客的到達是隨機的，即任意相鄰兩顧客到的時間間隔 Ti 是一個隨機變量。因為計算機通信網(wǎng)目前大多數(shù)采用分組交換，數(shù)據(jù)信息以分組為單位傳送的，各分組到達網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 (即分組交換機 )進行存儲一轉(zhuǎn)發(fā)的過程中當(dāng)多個分組要去往同一電路，那么就要進行排隊?？梢宰C明 :m 個泊松過程的合成仍為泊松過程，此即泊松合成定理。但適合的數(shù)學(xué)工具是派對論理論，因為網(wǎng)絡(luò)中的信息流和派對論中的顧客流非常類似。爭用方式適合突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸。在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)鏈路層改為邏輯鏈路控制層 ((LLC)和媒體訪問控制層 (MAC)，而且對于同一個 LLC,提供幾種不同的 MAC選擇。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對局域網(wǎng)的性能影響很大。環(huán)形拓撲有提供最大吞吐量的潛力，缺點是部分故障易使整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的影響 拓撲結(jié)構(gòu)的選擇要考慮網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、可靠性、可擴充性和性能。但在局域網(wǎng)中，由于目前硬件的可靠性較高，線路長度有限，誤碼率很低。 N 當(dāng)每個站點提供的負載一定時，網(wǎng)絡(luò)的總負載隨站點個數(shù)的增加而增加。若幀太長，一是對短信息容易造成浪費，二是容易導(dǎo)致交互性能下降。使用延遲是由于競爭共享介質(zhì)造成的，因為只有當(dāng)介質(zhì)空閑時才能進行通信，像 CSMA / CD 中的沖突檢測、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的令牌傳遞均需要花費一些時間。精確起見，通常需指校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xiii 明最大延遲和平均延遲。理想化的吞吐量等于系統(tǒng)提供的負載。對于硬件而言容量就是帶寬。 另外，對系統(tǒng)性能的評價還取決于測試設(shè)備與手段，比如說數(shù)據(jù)采集?！?l9】 測量法 這種方法的優(yōu)點是準確性較高，因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實際情況比如響應(yīng)時間、吞吐量等都能從使用現(xiàn)場實測得到。但當(dāng)所作的假設(shè)太多、太牽強時，往往又使模型失去了實際意義。利用模擬法可以較快的達到對系統(tǒng)進行預(yù)測的目的，而且花費的代價較小，僅為人工編程模擬程序和上機運行并對結(jié)果進行統(tǒng)計分析的時間。因為一個系統(tǒng)往往可以等價于一個排隊系統(tǒng)。這對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、優(yōu)化具有重要的意義。像 HP 的 Inter Advisor,WG 的 Domino 等都屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 分析儀。一般使用一臺筆記本電腦作為網(wǎng)絡(luò)分析機。常用的定量分析方法有數(shù)學(xué)分析法、計算機模擬法和實際測量法及綜合評價法四種。所謂定性分析，指的是技術(shù)人員根據(jù)自己的經(jīng)驗對一個已有或待建的網(wǎng)絡(luò)進行大致的性能估計，判斷網(wǎng)絡(luò)配置能否滿足用戶的需要。首先，對網(wǎng)絡(luò)的性能進行分析、評價，獲得網(wǎng)絡(luò)性能的總體情況，可以評估、 鑒定和驗收一個現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能。高等院校乃至中、小學(xué)的校園網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)以及城域網(wǎng)的建設(shè)方興未艾，研究網(wǎng)絡(luò)的性 能評價、測試方法，對于確定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源的配置，加快上網(wǎng)速度，以及節(jié)省投資，提高效率等都具有重大的現(xiàn)實意義。開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也要充分考慮軟件協(xié)議對性能的影響。網(wǎng)絡(luò)性能校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 x 評價指在網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)上，對比不同協(xié)議所提供的網(wǎng)絡(luò)性能，為規(guī)劃與設(shè)計局部網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)。性能分析意味著建立和研究數(shù)學(xué)模型，以便盡可能精確地預(yù)測網(wǎng)絡(luò)的性能。 最后，根據(jù)以上的分析提出了校園網(wǎng)