我國眾多高校的校園網(wǎng)經(jīng)過持續(xù)不斷升級與創(chuàng)新，已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)架構(gòu)和相對豐富的應(yīng)用平臺。隨著高校信息化應(yīng)用在教學(xué)、科研、辦公、生活等方面不斷深入，用戶對于校園網(wǎng)平臺的依賴性越來越強(qiáng)。然而，在校園網(wǎng)多元化應(yīng)用發(fā)展的同時，網(wǎng)絡(luò)出口問題也逐漸暴露出來，網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、網(wǎng)速慢、安全能力差等異常情況，嚴(yán)重影響了校園網(wǎng)的健康發(fā)展。

剖析校園網(wǎng)出口性能低下的原因與對策

校園網(wǎng)的出口帶寬在不斷擴(kuò)容，而需要承載的應(yīng)用也越來越多，但是網(wǎng)絡(luò)出口卻沒有提供相應(yīng)的吞吐性能。首先，從大多數(shù)校園網(wǎng)的實際應(yīng)用環(huán)境來看，其網(wǎng)絡(luò)帶寬巨大，而且用戶常會運(yùn)用大量的P2P類應(yīng)用(視頻、下載)，這些P2P應(yīng)用會產(chǎn)生大量的連接，從而導(dǎo)致并發(fā)連接數(shù)幾十倍甚至上百倍于實際上網(wǎng)用戶數(shù)。而且，校園網(wǎng)出口往往會需要網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT，Network Address Translation)，但無論是防火墻還是路由器，其核心功能都不是為NAT專門打造的，地址轉(zhuǎn)換過程會極大的消耗硬件性能，導(dǎo)致吞吐量大幅下降，這就讓網(wǎng)絡(luò)出口無法發(fā)揮最大的效能。

其次，校園網(wǎng)出口提供商眾多，環(huán)境較為復(fù)雜。所有的大學(xué)出口鏈路都不止一條，除了教育網(wǎng)出口以外，可能還有電信、聯(lián)通、移動等多家運(yùn)營商。而大部分的高校外出流量策略都比較簡單，可能采用源地址選路或者簡單的靠路由表區(qū)分外出流量，但是這些都不能讓流量最優(yōu)化的利用帶寬。所以外向訪問請求和應(yīng)用發(fā)布如何在多個鏈路出口之間進(jìn)行優(yōu)化選路，讓各個鏈路能夠充分利用又互相備份就是一個問題。如果解決不好，無疑會對出口性能造成很大影響。

校園網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)流量、應(yīng)用場景等方面的特殊性導(dǎo)致了其網(wǎng)絡(luò)出口很容易發(fā)生擁堵。而且，高校對外發(fā)布了諸多應(yīng)用，但是許多應(yīng)用都是部署在一臺服務(wù)器上，缺乏冗余性，一旦該服務(wù)器出現(xiàn)問題，則部署在上面的應(yīng)用就會中斷。另外，當(dāng)單臺服務(wù)器出現(xiàn)應(yīng)用負(fù)載過高之后，服務(wù)器滿負(fù)荷工作卻無法動態(tài)擴(kuò)展，致使訪問者的體驗感受只能用“慢”來形容。

A10Networks公司副總裁兼大中華區(qū)總經(jīng)理蔡劼表示：“要解決校園網(wǎng)出口遇到的難題，需要‘對癥下藥’，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行針對性的部署和升級。比如，要實現(xiàn)如此高的并發(fā)連接數(shù)以及新建連接數(shù)，依靠防火墻或路由器來做網(wǎng)絡(luò)出口設(shè)備顯然是不行的，而是選擇在并發(fā)連接性能、4層新建連接數(shù)和吞吐量方面都表現(xiàn)優(yōu)秀的出口NAT設(shè)備。而且，設(shè)備的吞吐量不能簡單的等同于出口帶寬，而應(yīng)該至少10倍于出口帶寬，這樣才能為NAT消耗資源預(yù)留下足夠的空間。其次，理想的出口設(shè)備應(yīng)該是高可用的，同時還需具備服務(wù)器負(fù)載均衡的功能，這樣，當(dāng)用戶需要的時候，可以直接將單臺服務(wù)器擴(kuò)展為一個服務(wù)資源組，而對外發(fā)布的IP和端口卻不需要做任何改變，以實現(xiàn)應(yīng)用的無縫擴(kuò)展。”

對于鏈路優(yōu)化選擇的問題，蔡劼給出了這樣的建議：高校網(wǎng)絡(luò)采用的靈活選路策略至少應(yīng)同時支持以下幾種處理方式--根據(jù)各運(yùn)營商的IP地址庫、根據(jù)協(xié)議及目標(biāo)的端口、根據(jù)IP方式等進(jìn)行選路，并在某條鏈路出現(xiàn)問題的時候能夠根據(jù)事先配置的優(yōu)先級，將原本該發(fā)往該鏈路的數(shù)據(jù)發(fā)往較低優(yōu)先級的鏈路出口，并實現(xiàn)NAT，從而避免正常上網(wǎng)流量的中斷。

校園網(wǎng)出口如何“立足當(dāng)下、面向未來”

在網(wǎng)絡(luò)出口管理難題中，IP地址的供需矛盾則是另一個非常難調(diào)和的問題。在校園網(wǎng)內(nèi)部，有大量不同的應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)站需要對外進(jìn)行發(fā)布。但是，隨著全球公網(wǎng)IPv4地址的分配完畢，國內(nèi)可供分配的公網(wǎng)IPv4地址越來越少。高校內(nèi)部院系部門很多，大量不同的應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)站需要對外進(jìn)行發(fā)布。這樣一來，緊張的IPv4地址和越來越多需要發(fā)布的應(yīng)用網(wǎng)站就產(chǎn)生了尖銳的矛盾。

蔡劼指出：從目前的情況來看，IPv4地址已經(jīng)枯竭，向IPv6演進(jìn)是一個不可逆轉(zhuǎn)的進(jìn)程。現(xiàn)在各大高校都在興建自己的IPv6網(wǎng)絡(luò)，以后也會有越來越多的應(yīng)用跑在IPv6網(wǎng)絡(luò)上。這就要求負(fù)載均衡設(shè)備與內(nèi)部IPv6網(wǎng)絡(luò)無縫結(jié)合，以便將來更順利的轉(zhuǎn)換，A10 Networks的解決方案是通過運(yùn)營商級網(wǎng)絡(luò)地址翻譯(CGN/CGNAT)、DS-Lite、IPv6快速部署(6rd)等方式，保證IPv6和IPv4網(wǎng)絡(luò)的相互訪問，實現(xiàn)IPv6的大規(guī)模部署。

A10 Networks的Thunder/AX系列是應(yīng)用交付市場上包含最完整IPv6遷移技術(shù)特性的設(shè)備，提供了4~7層的全面功能和一系列虛擬技術(shù)，幫助高校用戶在這個可擴(kuò)展的高性能平臺同時運(yùn)行各種IPv4和IPv6特性。由于設(shè)備采用了A10 Networks64位高級核心操作系統(tǒng)(ACOS)，并搭配高效共享內(nèi)存架構(gòu)，充分利用超級并行計算處理(SMP)技術(shù)，利用獨(dú)有的“零拷貝”、“零IPC(處理器間通信)”、“零中斷”、“零隊列”以及“零鎖定”技術(shù)能夠讓CPU線性的處理應(yīng)用流量，從而提供最大的處理性能。