几年前,海外留学多年的李博士进入北京大学任教,并在校外购买了一套商品房。国外多年,李老师习惯了一切都依靠电脑和网络:上网查询资料、电脑制作课件……回国后,每天的备课时间,李老师仍是习惯性地打开电脑,登陆学校网站。但他发现从校外访问学校网络格外慢。因此,李老师有时会选择在办公室备完课再回家,却又发现从校内访问校外某些网站也会很慢。
李老师的遭遇并非个例。几年前北大众多师生都曾面临这样的无奈。
校园网通达燕园每个角落
作为中国第一所实现校园无线上网的高校,北京大学建设了国内最大规模之一的校园网络,目前,该网络已通达燕园的每一个角落。作为北京大学信息化建设的生力军,北大计算中心完成了教学楼、办公楼、学生宿舍、教工宿舍等三百多栋楼宇的光纤互连,可提供八万余个有线信息点,无线网络也覆盖了教室、图书馆、办公区和部分学生宿舍。全校四万多名教职员工及学生能够随时方便地接入校园网络,使用丰富的网络资源和网络信息服务。不仅如此,享受北大继续教育服务的上班族,也同样能感受到北大校园网所传递的知识的力量。
美好的事物往往是一柄双刃剑。仅从燕园内部来看,目前校园网内计算机已超过9万台,高峰期同时在线的计算机超过2.5万台,双向流量可达8G左右,随着互联网业务的发展,流量还在不断增长。同时,师生们对网络的安全性及速率要求也越来越高。
多链路遭遇加速难题
为了满足用户日益增长的网络需求,北大校园网在原有CERNET教育科研网络10G物理链路(限速3G)的基础上,增加了多条到公网(中国联通、中国移动以及中国电信等)的链路,目前出口总带宽超过4.3G。公网是相对于教育网而言的一个概念,教育网内有丰富的教学科研类的资源,而公网则拥有更多生活娱乐类的信息。随着网络的发展,教育网和公网的资源呈现出融合和互补的趋势。
引入多条互联网出口链路,一方面可以通过链路冗余达到高可用性,另一方面也改善了校园网用户访问公网的体验。在中国目前的网络体系下,不同运营商网络之间互访是有瓶颈限制的,且不同运营商网络与教育网之间互联带宽有限,跨网的访问因为拥塞或策略限制往往很慢,导致用户体验差。李老师面临的问题就是由公网和教育网之间的带宽限制引起的。因此,对于北大计算中心来说,合理利用多链路,实现“公网加速”,让用户直接感受到公网链路带来的好处,且用户无需做任何设置和改动就能体验到“加速”的效果,是基础工作,也是一个很大的挑战。
“公网加速”不仅要实现从校园网内部访问公网的加速,还要实现从公网访问校园网资源的加速,两个方向的加速目的和实现方式不同。在北大校园网目前的链路连接模式下,各条链路需要分别使用不同的IP地址段。北大校园网用户都使用真实的IP地址,从教育网链路出去直接就是用户的真实IP地址,使用公网链路时则需要转换到对应链路的IP地址。
“出”方向的加速,主要是对用户访问公网资源时的处理,难点在于对复杂的选路策略的处理,包括如何平衡各条链路带宽的使用效率、不同流量如何选择出口链路、链路备份等,而且要支持对FTP、SIP等特殊应用层协议做NAT的能力。“入”方向的加速,主要针对服务器而言,服务器端不做任何修改,通过出口设备上设置在不同链路的地址映射,同一台服务器相当于拥有不同链路上的多个IP地址。“入”方向的难度在于“原路径入原路径回”,从哪个链路进来的流量,返回的报文也要走相应的链路。通常情况下,返回的报文是依据目的路由确定转发出去的链路,这样就有可能出现选择非进入链路的情况。
众所周知,校园网出口位置关键,是校园网与公网连接的喉舌,如果该位置出现问题,将会导致校园网与公网连接的瘫痪。因此,对于北大校园网的“公网加速”项目来说,还有一个重要的要求是设备要稳定可靠,有足够的性能和扩展性。
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