高校校园网出口解决方案最佳实践.docx

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高校校园网出口解决方案最佳实践

高校校园网出口解决方案最佳实践-华南农业大学展示^

锐捷公司项目展示~不为参赛~只想展示

　　　　  1.2.1  项目背景

2007年，锐捷网络携手华南农业大学，进行了万兆校园网升级改造：

    图1-1  华南农业大学全网拓扑图

　　•  骨干网升级为10G网络。

学校任何重要区域到服务区群和出口路由器均为万兆链路；

　　•  多核心、圆锥形骨干网设计。

学校任何重要区域到服务器群和出口均只有1跳路由；

　　•  四层架构，区域汇聚双归属设计。

从架构上充分保证网络稳定可靠；

　　•  全网的统一身份认证。

基于SAM系统的用户管理，以及符合学校特色的大量二次开发。

　　在骨干网络改造中，华山、东区、五组团三个区域增加了三台核心交换机RG-S8610，组成万兆环网，承担华南农业大学核心网，同时三台核心交换机与出口路由器CiscoC7606组成圆锥形的网络框架，万兆骨干数据流积聚于出口路由器。

万兆骨干的升级，使得校内流量剧增，校内带宽瓶颈得到很好的解决，同时也给出口网络带来了新的调整。

　　华南农业大学校园网共有信息点将近40000个，如此密集的信息点，对华南农大的出口形成了强大的冲击。

出口带宽利用率接近100%，出口带宽极其紧张（华南农业大学2007年的出口线路情况是：

教育网1000M、电信100M），师生普遍反映Internet访问常有缓慢现象，影响了办公、教学、生活的网上应用开展。

　　1.2.2  项目目标

　　提升出口NAT地址转换性能

　　♦  电信广域网带宽升级到300M；

　　♦  教育网链路升级为10G链路，动态带宽最高为1.5G。

　　准确分析出口应用带宽占比

　　♦  多少用户在使用哪些应用；

　　♦  每种应用占用了多少带宽资源。

　　精细管控出口应用带宽

　　♦  保证教学、办公、科研的关键应用；

　　♦  分时段限制P2P应用流量。

　　访问日志记录

　　♦  08奥运将至，公安部要求对所有校内用户访问校外进行行为记录，因此需要有一套高效的日志管理系统对出口设备的NAT日志进行收集，通过图形化查询界面快速查找相关日志信息。

　　2  案例分析

　　该章节主要可从网络现状、业务现状、问题或需求等多个角度去分析，是对上一章案例概述的详细分析。

通过分析现状及问题，为下一章案例方案奠定基础。

　　2.1  网络现状

　　出口网络还未改造前拓扑图如下：

      图2-1  校园出口网络升级改造前

　　如上图所示，出口网络采用单台Cisco路由器7606，连接Cernet、Cernet2、电信三条广域网线路。

出口路由器C7606在负责出口网络基于路由策略的路由寻址的同时，为校内所有用户提供NAT（网络地址转换）。

随着校园网骨干网络升级的进行，出口路由器负荷越发沉重，在网络高峰期，CPU负载普遍在60%以上。

　　2.2  业务现状

  •对外业务系统包括：

精品课程、校园主页、招生就业等

  •  对内开展业务系统包括：

信息服务、Internet接入、视频会议等

  •  师生的网上生活娱乐类应用：

WEB应用、即时通信、在线视听、网上银行等

　　由于出口带宽有限，业务应用之间存在带宽竞争关系。

随着P2P应用的广泛开展，出口应用的带宽被P2P大量占用，直接影响了对外业务系统和办公、科研类应用的带宽保障。

出口带宽有限、带宽的分配不合理成为校园网出口的最主要矛盾。

　　2.3  问题分析

　　从改造前的网络结构图及描述中我们可以看出，华南农业大学出口网络主要存在如下的需要升级改造的地方：

　　•  出口路由器NAT性能难以满足大容量要求，随着Cernet及电信出口带宽的增加，性能瓶颈将会越发凸显；

　　•  出口带宽应用无法辨别，无法获知各种应用对出口带宽的占用比例，从而无法提供有效的数据分析以便于针对各应用定制带宽控制策略；

　　•  关键业务应用系统（如，视频会议、精品课程、网上招生等）的带宽无法保障；

　　•  无法有效、动态、分时段的对各种应用进行合理的带宽分配，降低P2P应用对带宽的大量占用；

　　•  通过通用的SYSLOG系统记录出口NAT信息，查找相关日志犹如大海捞针。

　　3  案例方案

　　3.1  方案原则

　　在本项目实施中，锐捷网络遵循如下的原则：

　　•  高速-通过出口设备及带宽升级，为校园网出口有效提速；

　　•  智能-对出口各种应用进行精确的智能识别；

　　•  精细-对出口进行基于用户及应用的精细化带宽管控；

　　•  易管理-通过图形化界面可简单、快速的查找相关用户的访问日志。

　　3.2  方案思路

　　针对华南农业大学出口网络存在的矛盾，锐捷网络在充分调研并论证的基础上，确定了以下改造思路：

　　•  出口广域网链路带宽升级；

　　•  策略路由与NAT功能分离，采用专用的高性能NAT路由设备，提升出口网络NAT的性能；

　　•  增加应用带宽控制设备，对出口各种应用进行智能识别，实时监控出口各应用的带宽占用情况，为制定动态的带宽分配策略提供数据依据；

　　•  通过应用带宽控制设备，实施动态带宽分配，控制P2P应用对出口带宽的过量占用，保障关键业务应用的带宽分配；

　　•  部署日志审计系统，与现有认证计费系统RG-SAM进行联动，提供基于实名用户的访问日志记录与审查，以符合公安部的日志记录要求。

　　　3.3  方案解析

　　经升级改造，出口网络拓扑如下：

    图3-1  升级改造后的出口网络拓扑

　　如上图所示，改造后的出口网络，广域网链路带宽有所提高，电信网络带宽从原来的100M增加至300M，教育网出口采用10G链路直接连接至教育网华南节点（华南理工大学），享有1.5G的动态带宽。

　　网络出口平台增加了三台网络出口引擎RG-NPE作为出口NAT的专用设备。

通过创新的旁挂路由方式，把原有都部署在思科路由器C7606上的策略路由及NAT功能进行有效分离，大大的提高了出口网络平台的传输效率。

　　同时，增加部署两台具备管理“3进3出”的千兆级高性能应用控制引擎RG-ACE3000。

通过桥接方式，两台RG-ACE3000管理5条千兆链路的应用控制，实现出口应用带宽的准确识别与精确控制。

通过精细化的管控机制，有效的保证了出口网络的关键应用如视频会议、精品课程、网上招生等。

并且对整体的P2P应用进行限制在80M带宽以内。

　　另外，在网管中心，部署一套日志管理系统RG-eLog，通过收集来自RG-NPE及RG-ACE的NAT日志及URL日志，与现有的接入认证计费系统RG-SAM进行用户信息联动，真正实现了基于用户实名制的日志记录与检索查询。

  4  案例效果

  4.1  出口性能提升

  图4-1  华南农业大学出口性能提升

　　如图所示，在NPE上线之前，NAT由思科路由器C7606负责，由于性能低下，Cernet的千兆出口带宽无法完全利用。

在NPE上线后，NAT性能的提升带来了Cernet带宽流量的直线上涨，上网速度明显变快。

　　4.2  应用准确识别

图4-1  全网应用识别情况

　　通过应用控制引擎RG-ACE，有效的准确识别全网应用程序的带宽占用情况。

包括基于应用、主机、用户的带宽占用情况监控。

　　4.3  带宽合理分配

    图4-1  P2P应用控制效果

　　上图是华南农业大学在2008年8月16日的网应用带宽图。

在没有开启P2P应用控制的时候，迅雷的流量达到了1.25Gbps，当启用了P2P应用控制后，有效的限制了迅雷的带宽占用（80Mbps以下），同时也有效的提高了HTTP应用带宽比例。

　　4.4  日志审计记录

  图4-1  日志记录及带宽分析

　　通过RG-eLog日志管理系统，有效的记录全网所有用户的实名上网记录，包括NAT记录、URL记录及带宽流量记录。

直观、快速的让网络中心管理者进行全网的访问行为审计及用户带宽流量监控。

　　4.5  客户评价

  这两份是华南农业大学对NPE及ACE的用户使用报告。

报告显示，NPE与ACE在华南农业大学的校园网出口使用情况良好，设备稳定，有效的解决了P2P应用问题，大大提升了校园网络出口的带宽实际利用率。

配合eLog系统，进一步实现了NAT及URL访问日志记录。