【正文】 這對(duì)擁有多個(gè)校區(qū)的大型校園網(wǎng)，而只在某個(gè)校區(qū)內(nèi)有業(yè)務(wù)服務(wù)器來說，是一種很好的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化方法。接入層交換機(jī)分布于校園的各個(gè)單位，范圍廣位置復(fù)雜，如果被意外構(gòu)成環(huán)形連接，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)有很大影響且難于排查。結(jié)合校園網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特點(diǎn)，利用 VTP omain,Trunk 等合理實(shí)現(xiàn)了基于 VLAN 技術(shù)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，并利用 VTP 裁剪、 STP 等設(shè)置對(duì)校園網(wǎng)做進(jìn)一步的性能優(yōu)化【 29】。用戶在校園網(wǎng)上點(diǎn)擊網(wǎng)絡(luò)電影等即可觀看，如在視 頻點(diǎn)播中，若服務(wù)器端以5OOkb/s 的速率播放一個(gè) 5OOM 的電影，時(shí)間為 2h，在視頻服務(wù)器上可觀察到 :無論用戶數(shù)多少，服務(wù)器端只發(fā)送一個(gè) 5OOkb/s 的數(shù)據(jù)流。 4)訪問校內(nèi) FTP, VOD 和網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)器的多媒體流應(yīng)用流量，此類流量較大，對(duì)課件播放時(shí)段的多媒體流設(shè)置相應(yīng)優(yōu)先級(jí)。在這些高峰期內(nèi)，通過分類確定流量的優(yōu)先權(quán)，并對(duì)較高的優(yōu)先權(quán)提供最好的性能服務(wù)。所以， Web cacheserver 是巧妙地利用信息的可復(fù)制性和可共享性，在最佳地點(diǎn)復(fù)制和保存供大家使用率高的信息，減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)瓶頸設(shè)備和高延遲設(shè)備的依賴，從而可提高用戶的使用效率，是一種高效存儲(chǔ)模式技術(shù)。 當(dāng)一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備達(dá)到一定數(shù)目后，網(wǎng)絡(luò)中的廣播、沖突等會(huì)極大地降低網(wǎng)絡(luò)的使用效率，合理地劃分子網(wǎng)便是有效提高網(wǎng)絡(luò)使用率的一個(gè)方法。解決這類問題可使用組播 (Multicast )技術(shù)，組播作為一種節(jié)省帶寬的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，適合在視頻類實(shí)時(shí)多媒體流應(yīng)用中使用。 QoS 是網(wǎng)絡(luò)上互相通信的用戶之間關(guān)于信息傳輸 與共享的約定，例如，傳輸延遲允許時(shí)間、最小傳輸畫面失真度以及聲像同步等。 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(zhǎng)，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求越 來越高。 (3)性能分析 :是對(duì)采集到的性能管理參數(shù)進(jìn)行分析 (4)性能控制 :是在性能 分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)性能分析的結(jié)果，對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)行改善網(wǎng)絡(luò)性能的操作。隨著校園網(wǎng)的飛速發(fā)展，廣大師生對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求空前增長(zhǎng)，校園網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量也越來越受到校園用戶的關(guān)注，因此，校園網(wǎng)性能管理也隨之受到學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和網(wǎng)絡(luò)管理者的重視。 Web 接口可提供更簡(jiǎn)單的操作而不損失功能。的Transcend Enterprise Manager。 (4)可以確保學(xué)校數(shù)據(jù)的安全和一致性。因此，校園網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)管理中的五大功能域之外，還增加一個(gè)信息管理功能模塊，它包括校園網(wǎng)用戶信總和管理信息兩大部分 : (1)用戶管理 :將所有與具體用戶密切相關(guān)的信息集中起來，結(jié)合 DBMS 加以有效管理，并在與其他管理模塊相配合的基礎(chǔ)上，完成基于用戶的各項(xiàng)服務(wù)。配置管理的典型方法是，用邏輯圖來描繪所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其邏輯關(guān)系，并將網(wǎng)絡(luò)的確切物理布局，以適當(dāng)?shù)谋壤成涞竭@個(gè)邏輯圖上。 (4)科研應(yīng)用 :校園網(wǎng)絡(luò)可以使用戶共享各類計(jì)算機(jī)軟、硬件資源以及學(xué)術(shù)信息資源，從而提高科研的效 率。 (1)服務(wù)器 :服務(wù)器是指網(wǎng)絡(luò)上一種為客戶端計(jì)算機(jī)提供各種服務(wù)的高性能的計(jì)算校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xx 機(jī)。對(duì)于性能模擬而言，可以進(jìn)行總線網(wǎng)局域網(wǎng)模型的模擬。 忙：只要信道忙，凡是準(zhǔn)備好的都應(yīng)退避 。 。 ，各站最多只有一個(gè)準(zhǔn)備發(fā)送的分組，包括曾碰撞的 。 軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的一些設(shè)定 : 1. CSMA/CD 的模擬程序中的重發(fā)時(shí)間不是從均勻分布中單獨(dú)選擇，也不是從二進(jìn)制指數(shù)分布中選擇，而是從隨機(jī)分布中選擇。在模擬過程中不得不作一些近似，要注意盡可能限制近似 的程度。建模應(yīng)抓住主要的本質(zhì)的因素。模型的求解 :數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法 (在系統(tǒng)的模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn) )。③注意分析模擬精度，盡量消除影響模擬精度的因素。一般一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)由三個(gè)部分組成 :顧客、服務(wù)機(jī)構(gòu)和排隊(duì)隊(duì)列。在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)中， m 通常指分組交換節(jié)點(diǎn)的輸出信道數(shù)量。例如，人們到商店去購物，當(dāng)售貨員較 少而顧客較多時(shí)就會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)也有類似的現(xiàn)象。隨機(jī)過程論對(duì)研究網(wǎng)絡(luò)性 能亦有很大的幫助。 OSI 參考模型將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分成七個(gè)層次，從底向上分別是 :物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。總線 /樹形拓?fù)淠苓m應(yīng)較大的范圍，且容易布線。若誤碼率較高，會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)和重發(fā)的機(jī)會(huì)增多，降低性能。 L 幀長(zhǎng)對(duì)局域網(wǎng)性能也有一定 影響。 D 延遲指的是在計(jì)算機(jī)之間傳輸一位數(shù)據(jù)需要花費(fèi)多少時(shí)間。 3 網(wǎng)絡(luò)性能的量度及定量研究工具 3. 1 網(wǎng)絡(luò)性能的量度 C 容量常常被不規(guī)范地稱作速率或速度，它表示單位時(shí)間內(nèi)信道上最多可以傳輸 的比特?cái)?shù)，用位 /秒 (bps)或分組 /秒 (packets / s)來衡量。模擬法具有其他方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，能迅速對(duì)幾種方案進(jìn)行評(píng)判，從中選擇最佳方案，而不必去構(gòu)造系統(tǒng)，省時(shí)省力，節(jié)省費(fèi)用，而且靈活性大。模擬法比較適合大型系統(tǒng)的性能預(yù)測(cè)。只要得到了每一個(gè)性能的量度與其它量度及影響因素之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能就可以準(zhǔn)確把握了。目前流行的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試軟件及設(shè)備均屬于這種情況。簡(jiǎn)單的分為定性分析、評(píng)價(jià)的定量分析、評(píng)價(jià)兩種。 規(guī)劃、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)和總體結(jié)構(gòu)，建立本單位的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，然后接入 Inter，一方面可以方便、快捷地訪問所需的信息資源，另一方面可以把自己的信息快速發(fā)布到網(wǎng)上，和全世界建立密切聯(lián)系。特定的媒介訪問技術(shù)往往有幾種不同的實(shí)現(xiàn)方案，由此產(chǎn)生不同的性能模型。計(jì)算機(jī)模擬提供了一種很好的評(píng)價(jià)方法，尤其適用于模型太復(fù)雜、數(shù)學(xué)分析難以得出結(jié)果的情況，把數(shù)學(xué)分析結(jié)果與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以確定模型的正確性。工 ETF是 SNMP 的締造者， SNMP 規(guī)定了管理信息交換的體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)，但是相對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控體系結(jié)構(gòu)而言， SNMP 僅僅定義了底層標(biāo)準(zhǔn)，因而也是不完整的。由于不可能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn) OSI 管理， IAB 要求 IETF 制定一個(gè)暫時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)。 當(dāng)前， Inter 性能監(jiān)控的研究正面臨諸多挑戰(zhàn)。目前主要包括第二代工 Inter 劃中的 Surveyor 工程、 NSF 資助的 AMP 工程和 NIMI 工程、 Windmill 工程等。數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法和實(shí)際測(cè)量法是三種基本的分析、評(píng)價(jià)方法。網(wǎng)絡(luò)性能的研究，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的評(píng)價(jià)、改善和開發(fā)也具有重要的參考價(jià)值。性能評(píng)價(jià) 。 隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)用戶不斷的增加要求網(wǎng)絡(luò)安全、可靠。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)智能化的校園網(wǎng)并能擴(kuò)展到城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能分析系統(tǒng)勢(shì)在必行。 當(dāng)前主要的網(wǎng)管標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議都源于 ISO (The InternationalOrganization for Standardization)的思想和定義。然后重點(diǎn)對(duì)常用的局域網(wǎng)拓?fù)湟豢偩€網(wǎng)的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與評(píng)價(jià)。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(cè)網(wǎng)絡(luò)的性能。開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也要充分考慮軟件協(xié)議對(duì)性能的影響。首先，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，獲得網(wǎng)絡(luò)性能的總體情況，可以評(píng)估、 鑒定和驗(yàn)收一個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的性能。常用的定量分析方法有數(shù)學(xué)分析法、計(jì)算機(jī)模擬法和實(shí)際測(cè)量法及綜合評(píng)價(jià)法四種。像 HP 的 Inter Advisor,WG 的 Domino 等都屬于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 分析儀。因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)往往可以等價(jià)于一個(gè)排隊(duì)系統(tǒng)。但當(dāng)所作的假設(shè)太多、太牽強(qiáng)時(shí)，往往又使模型失去了實(shí)際意義。 另外，對(duì)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)還取決于測(cè)試設(shè)備與手段，比如說數(shù)據(jù)采集。理想化的吞吐量等于系統(tǒng)提供的負(fù)載。使用延遲是由于競(jìng)爭(zhēng)共享介質(zhì)造成的，因?yàn)橹挥挟?dāng)介質(zhì)空閑時(shí)才能進(jìn)行通信，像 CSMA / CD 中的沖突檢測(cè)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中的令牌傳遞均需要花費(fèi)一些時(shí)間。 N 當(dāng)每個(gè)站點(diǎn)提供的負(fù)載一定時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的總負(fù)載隨站點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加而增加。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇要考慮網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性、可靠性、可擴(kuò)充性和性能。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的影響 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)局域網(wǎng)的性能影響很大。爭(zhēng)用方式適合突發(fā)性的數(shù)據(jù)傳輸。可以證明 :m 個(gè)泊松過程的合成仍為泊松過程，此即泊松合成定理。 一般排隊(duì)系統(tǒng)中顧客的到達(dá)是隨機(jī)的，即任意相鄰兩顧客到的時(shí)間間隔 Ti 是一個(gè)隨機(jī)變量。由此可以推出，傳送一個(gè)分組的平均時(shí)間，即分組的平均發(fā)送時(shí)間為1/bc(s)，每個(gè)輸出信道發(fā)送分組的速率為 c(它對(duì)應(yīng)著一個(gè)服務(wù)員的服務(wù)速率均為 b )。上式適用于不同的顧客到達(dá)模式、服務(wù)時(shí)間分布、服務(wù)員個(gè)數(shù)和服務(wù)規(guī)則。 通常會(huì)作以下假定 : 1)誤碼率為 0 2)傳播時(shí)間遠(yuǎn)小于傳輸時(shí)間 3)重發(fā)等待時(shí)間隨機(jī)且服從均勻分布 4)報(bào)文的產(chǎn)生速率各站相同 5)報(bào)文的長(zhǎng)度固定 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)性能分析與優(yōu)化 xvii 、評(píng)價(jià)的主要步驟 1)模型具有三個(gè)特征 :首先，模型是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的抽象 。線性、非線性等。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(fù)載之間的關(guān)系、延遲隨負(fù)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(duì)論。對(duì)一些重要的定量關(guān)系，繪出與數(shù)學(xué)公式對(duì)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。 ，泊松到達(dá)，包括新分組和碰撞分組 。 ：從均勻分布中單獨(dú)選擇，從泊松分布中單獨(dú)選擇 :為單服務(wù)員，非排隊(duì)系統(tǒng)，為隨機(jī)訪問機(jī)制，僅能根據(jù)到達(dá)的時(shí)間先后進(jìn)行模擬 。如 u，過大，造成延時(shí)增多 。 t:凡是 (發(fā)送時(shí)間一當(dāng)前時(shí)鐘 )J+t 的發(fā)送幀，都應(yīng)準(zhǔn)備 。 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(jì)算機(jī)和各種終端設(shè)備有機(jī)的集成在一起，同時(shí)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(yuǎn)程教育等方面的局域網(wǎng)。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。 :檢測(cè)、定位和排除網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件中的故障。 對(duì)校園網(wǎng)的各項(xiàng)管理功能需要通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。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。 (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(gè) Web服務(wù)器加到一個(gè)內(nèi)部工作站 (代理 )上，這個(gè)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(shí)代理通過 SNMP 協(xié)議與端設(shè)備通信。 (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(gè)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。監(jiān)測(cè)即跟蹤網(wǎng)絡(luò)的行為 。 性能管理的目的和功能 性能管理的目的是對(duì)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)單元或設(shè)備進(jìn)行性能監(jiān)視，采集相關(guān)的性能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)單元的有效性，報(bào)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。目前已經(jīng)定義的度量?jī)?nèi)容有【 10】。 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(zhǎng)，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的要求越來越高。 3)擁有對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用的控制權(quán)，避免不良使用 。 3)客戶端不必向媒體流服務(wù)器注冊(cè)，如果希望接收某媒體流服務(wù)器的數(shù)據(jù)時(shí)，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。 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。 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(duì)校園網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用種類繁多的特點(diǎn)，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(jìn)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。 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(jī)和 IP地址管理集中在某個(gè)管理網(wǎng)段。如果用戶已經(jīng)退出組播組或關(guān)機(jī)，則組播路由器會(huì)自動(dòng)在組播樹上進(jìn)行剪枝和嫁接的過程，以保證組播信息的到達(dá)以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的合理利用。3)客戶端創(chuàng)建兩個(gè) UDP 連接，將包路由到客戶端所在網(wǎng)絡(luò) 。 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(shí)現(xiàn)是需要 有帶寬開銷的。當(dāng)然，各學(xué)?？梢詫抑行牡?cache 系統(tǒng)設(shè)為 parent，與國家級(jí)的。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(fù)載均衡的作用。通常在實(shí)際應(yīng)用中，可在網(wǎng)絡(luò)中心布置一臺(tái)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(jì)算機(jī)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(chǔ)到緩存中，這樣，校園網(wǎng)內(nèi)部用戶再訪問那些網(wǎng)站時(shí)，就可以從緩存里調(diào)用。由于網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的某些特殊應(yīng)用軟件要依賴于廣播來實(shí)現(xiàn)，所以實(shí)際劃分中還要根據(jù)某個(gè)范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與通信流量的特點(diǎn)來縮小這個(gè)數(shù)目。2)若這個(gè)媒體是一個(gè)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(gè)消息，通知客戶端組播地址和組播端口【 28】。 組播在應(yīng)用系統(tǒng) 中的實(shí)現(xiàn) 組播用戶通過 IGMP 加入組播組，用戶可以登記加入多個(gè)組播組。 根據(jù)校園網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用可將校園網(wǎng)流量分為五大類，針對(duì)不同類型的流量分配不同的速率限制和服務(wù)級(jí)別。國際上一般采用 ICP(Inter Cache Protocol,RFC2186, 2187)進(jìn)行 cache 系統(tǒng)分級(jí)互聯(lián)。3)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，提高網(wǎng)絡(luò)性能 。組播主要有如 下特點(diǎn)： 1