流量管理方案全解

预算执行管理信息系统

网络流量管理解决方案。

技术中心：科技****。

二○○五年七月

现在的信息化已经从以往的mainframe/terminal大型主机，逐步转变成新的client /server架构。随后pc开始成为商业生产的应用工具，而局域网（lan）陆续也成为市财政信息化不可或缺的一部分，广域网（wan）的发展，更让市财政得以打破地域的限制来进行更具效率的信息传递，使市财政的资料应用能力得以大幅度的提高。

然而，当互联网（internet）运用已渐渐普及并成为一种新的传播媒介，电子商务及**服务的崛起打破了既有的平衡，现今的数据应用系统也不断朝web化方向发展，而互联网的资料流量随着电子商务、多**信息传输、文件**等应用业已呈现大幅成长，这些大量且无法预估的数据传输影响了市财政网络的使用性能，甚至造成其他诸如业务软件、voip、video conference等主要应用，皆因没有有效的带宽管理而不断持续面对带宽不足的窘境。

带宽管理设备（bandwidth management devices）功能在于「如何有效的监视和管理数量众多的网络应用程序」、「如何准确合理的分配有限的带宽资源」以及「如何弹性规划有限的带宽以解决网络拥塞问题」等，满足市财政关键应用对带宽的需求，确保在数据传输时将通讯服务送至需要的地方。透过带宽管理，可以完成多种高级应用，如**公司可设定下单业务优先，限制对市财政运营毫无必要应用程序的使用，譬如**游戏、线上音、**等。其特性可归纳为：

高速识别划分封包类型、精确的流量控制、专利tcp速率整型及udp专利技术、公平分配各个连接的演算法、数据封包大小最佳化、点对点拥塞管理、全面兼容现有网络的qos等。

因为tcp/ip不能区分应用程序间的类型而你将面对越来越多种类复杂的应用程序在带宽方面的争夺问题，例如：冲击带宽的应用程序像流**，另外对业务开展起重要作用的应用像oracle或sap，你认为他们之间谁会嬴？通常大多数情况下，这个起重要作用的应用程序在争夺中将得到很少的带宽，相反冲击带宽影响业务开展的应用程序将获得较多的带宽。

大多数为增加带宽而投入的预算都是为了保证关键应用的正常运行，当你对其投入大量资金后，关键应用和其他应用出现争夺时，你认为网络会首先让关键应用使用吗？

通常我们解决带宽问题的简单方法是不断增加带宽的大小，例如：当到外网的链接从 56 kbps 增加到 128 kbps 只是意味着将为非关键应用（如娱乐性质 web 流量）提供更多爆发的空间。只是简单的增加更多的带宽存在以下问题：

临时 — 应用将消耗所有可用带宽。

无效 — 带宽不能专用于关键应用。

成本高昂 — 将为您招致一次性安装费和每月的使用费，而非一次性的费用投入。

很多情况可能都无法实现 — 可能无法持续的保持高速链接。

网络阻塞主要由以下几个原因引起：

局域网与广域网接合部吞吐容量的巨大落差。

今天局域网所普遍采用的局域以太网技术有10兆、100兆、千兆和全、半双工之分，广域网采用ddn、帧中继、isdn、或卫星等传输技术，传输管道带宽通常在10兆以下。在局域网与广域网接合部上吞吐量的如此巨大差异，使通信瓶颈自然形成。理论上局域网可向广域网发放广域网能够承受的以倍数计的信息量。

情形就如海滨堤岸上有条导水管，一个海浪打来，水管是无论如何也不能在瞬间疏导所有的水量。水管的纵切面会显示如下图一所示的情况：

图：当大量信息包从局域网涌向广域网瓶颈时，广域管道出现严重阻塞，浪峰之间管道带宽利用率下降。也就是说，网络中信息源，即服务器和客户机向网络发送信息的量不受控制，阻塞的发生就很自然了。

信息源发送数据的随机性。

另一个令阻塞产生的主因除了以上所述的信息量不受控制以外，就是信息发放的时间也不受控制。

信息源，无论是服务器或客户机，在收到对方信息发送请求后就会向网络发送对方所需的数据。信息源在这时是不会关心或顾及网络是否有资源去处理正在被发送的数据量，而是先发了再统计。数据包因阻塞超时后被丢弃而再次重发，这样的重复只会使情况变得更糟；当网络中所有信息源都是这样毫无节制地，随机随意地任意发送数据，阻塞不产生才奇怪。

这情形如下图所示：

关键业务流量受到冲击。

tcp的突发行为。

为了使每一项传输任务能尽早完成，tcp协议具有一种与生俱来的控流特性叫“慢起”(slow start)机制。

“慢起”机制要求每对tcp会话中接收一方在确认封包(acknowledgement packet)中向发送方广播一个比上次交易(transaction)更大尺寸的窗口(window)，使发送方在下一轮的发送中不需等待确认便发送更大量的信息。这种机制的原意是要提高传输效率好让任务尽早完成。

但是，在带宽供求失衡时，这种机制让发送一方不顾后果地向对方发送越来越大量的数据直至数据被堵塞或干脆掉弃为止，又从头再来。这种情形就象在一根钢管中塞进越来越大块的石头，把其它碎石和细沙都挡住或干脆把自己也堵死一样。如图三所示：

图三。 tcp慢起机制造成广域网管道阻塞。

当网络中每一对tcp会话都以同样贪婪的方式做传输时，将给广域网出口带来极大的压力，有很多信息包将被路由器无情地扔掉，引起数据包的大量重发。

信息包在路由器上漫长的等待和迷失。

路由器就象交叉路口上的交通灯，不断地指挥着南来北往的车流。问题是，在交通流量高峰期，当车流总量远远超过路口负荷极限时，再有效率的交通灯也束手无策，所有车辆只能在灯下排队。路由器也一样，当从局域网发向广域网的信息流总量超过广域网传输管道容量时，路由器只能让来不及**的信息包在路由器上大排长龙。

除了排队需要时间，路由器花在管理所有大大小小队列上的精力也不可忽视。路由器，特别是网络边缘的低端路由器平时完成主要路由任务已经忙得不可开交，现在还要它们分散精力去处理与路由无关的艰辛的队列优化任务，它们自然就显得力不从心，路由工作也就慢了下来，这样将造成路由器更多的网络延时。

当路由器里队列过长，路由器上不同的信息包掉弃机制就会起动，大量的信息包就会被抛弃，导致严重的tcp重发。以上两个因素也解释了为什么在网络出现阻塞时应用的响应时延会大幅上升。

除了上述引起网络阻塞的四个原因之外，网络中流量的突发事件也加重了问题的严重性。没有任何人，包括网管人员在内，可以**什么时候会突然有人向网络发送一个巨大电邮，或某一天突然有非常规的访问引起web流量剧增而把细小的广域网管道堵死。

第一步分类网络通讯：当他不能区分不同类型的数据时，他将艰难的保护应用程序。能侦测并标示数千种类型的数据，你能从复合的应用程序数据中分离出不同的应用程序、协议、子网、web页面、用户及其他更多的。

第二步分析行为：是什么在消耗有限的带宽？为什么应用程序的速度会减慢？

对网络和应用程序的行为提供详细的分析，他跟踪传输量的级别，发现网络的趋势和走向，侦测响应时间和计算网络使用效率。

第三步控制性能：保护关键应用程序的性能，能够控制所有类型的传输：需要实时传输的语音或**流，。

第四步报告结果：综合报告、图形和表单提供直观而细致的历史性能、负载、效率和基于应用程序的服务级别。如果性能不佳，控制策略能改进因响应时间而影响的范围并保持新的通讯和应用程序不受冲击。

报告在不断扩大的网络环境中提供验证应用程序持续的执行效果。

综上所述，目前市场上qos已经被越来越多地重视和应用，但是目前各厂商还只能提供零散的分布式的解决方案。采购qos设备的网络管理员要面对的方案是由一系列令人眩目的独立产品组合而成，一般来说，它们包括策略管理器，tcp速率整型设备，优先级排序设备，缓存和支持qos的路由器。每种设备都只能管理众多影响性能表现的qos机制中的单独一种。

所以，网络管理员所要面对的是对大量产品的考察、安装、配置和维护。毋庸置疑，这种方案复杂、昂贵且大大增加了延时。

要为网络建立真正和有效的服务质量(qos)机制，以上问题的根源必须得到**。本方案将解决此类问题。

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