3校园网优化的策略和方法

校园网优化的策略和方法

摘要：在现有校园网的基础上，依据一定的优化原则，提出校园网的优化策略和方法，优化网络性能。经实践证明是可行的。

网络优化工作是指对正式投入运行的网络进行分析，找出影响网络运行质量的原因并且通过采取某些技术手段，从而使网络达到最佳运行状态，使现有资源获得最佳效益。尽管在建设校园网初期经过周密的考虑，但随着时间的推移，原来规划的校园网不可能永远满足不断发展变化的应用和需求。因此，有必要对校园网进行优化，确保网络按照需求满足性能标准运作。

1 优化原则

（1）经济性。优化过程中应最大限度地保护已有投资，尽量充分利用网络中原有的设备。

（2）兼容性。由于网络设备厂家众多，网络协议的互通性可能存在一定的问题，优化设计时有必要进行多方面的考察，选择具有开放性标准的产品与技术。

（3）实用性。技术和设备选型不仅要考虑满足当前需要，还要考虑未来校园网络发展和应用变化，同时更要考虑自身的实际需求。优化设计尽量采用成熟的主流技术，做到适当超前即可，不能一味盲目追求产品技术的先进性和高档次，避免浪费。

（4）整体性。要对整个网络系统进行综合分析，合理配置资源，以最小的投入获得最佳的网络性能。网络是一个系统，要通盘考虑网络的各种资源配置，使其互相匹配，避免顾此失彼的情况出现。因此需要制定完备的优化计划。

2 优化策略

对于一个正在运行的校园网，本文主要从网络拓扑结构优化、网络层优化和网络设备优化等方面来进行探讨。

2.1 网络拓扑结构优化

由于种种原因，如建网时的资金限制、网络扩展等造成的网络结构不合理、设备使用不合理，从而导致网络使用效率低、设备负担不合理、网络运行不稳定等现象，可以通过优化网络结构得到改善，从而提高网络资源的利用率。

目前校园网设计一般采用三层网络设计模型，分别为：核心层、汇聚层和接入层（如图）。以上三层有各自明确的功能定义，每层对网络设备和链路都有不同的性能要求。在同一层中运行的设备完成相似的任务。网络中的各层可能包括路由器、交换机或者某种组合。

优化建议：

（1）针对三层结构的不同功能，优化的重点主要为保证核心层的高速、稳定、可靠性；汇聚层的可扩展性；接入层的可管理性。

（2）在网络拓扑结构优化过程中应根据学校的实际需求选择合适的拓扑结构：传统布线拓扑为减低线路成本较多采用节点汇聚的方式，而现在随着介质成本的降低、维护成本的

增加，更多地考虑减少节点或者是减少有源节点的方式，将汇聚层直接设置在大楼内部，从核心到汇聚都采用直接逻辑连接，不再设中间有源节点。这种方式尤其对对用户较多、网络应用较多、路由协议复杂的大规模校园网比较适合。建议采用以高速路由交换机为核心，多层交换机作为汇聚层的网络设计；中小规模的校园网建议采用多层交换机为核心，可远程管理型交换机作为汇聚层的网络设计。

（3）传输介质的选择。传输介质对网络性能的影响不可忽视，一个性能良好的校园网必须有一个坚实的基础，介质的影响不应成为校园网应用的障碍。目前的综合布线系统普遍采用单、多模光缆，超五类或六类非屏蔽双绞线。越来越多的用户和视频点播等应用使得网络流量日益增长，千兆、万兆以太网成为必然的趋势。建议在带宽利用率过高时，可采用多链路捆绑方式或直接升级用千兆线路代替百兆线路。由于光缆优良的扩展特性，一般使用光缆架构千兆网，便于将来向10G比特网络扩展。

（4）冗余设计。冗余设计是网络设计的重要部分，是保证网络整体可靠性能的重要手段。但是投资也将增加。部分校园网在早期的建设中由于成本的原因并未在设计中考虑冗余问题，而在优化工作中则需从网络链路和网络设备两方面着手。冗余设计可以贯穿整个三层结构，每个冗余设计都有针对性，可以选择其中一部分或几部分应用到网络中以针对重要的应用。万一网络中某条路径失效时，冗余链路可以提供另一条物理路径。可采用链路聚合（IEEE802.3ad）实现端口级冗余，以克服某个端口或线路引起的故障。也可采用生成树协议（IEEE802.1d）提供设备级的冗余连接。条件允许的话最好能够提供不同物理方向的双归属、双路由保护。设备的冗余是指采用冗余配置的单机或多台设备互为热备份，但是一般情况下多台设备互为热备份的方式比较昂贵。

2.2 网络层优化

网络层主要从路由协议方面进行优化和调整，高效的路由协议、合理的IP地址和VLAN 规划可以提高网络的整体性能。

优化建议：

（1）IP地址的优化

IP地址的合理规划是保证网络顺利运行和有效利用网络资源的重要因素之一。IP地址的优化要尽量根据网络汇接分布的地理区域来划分大块连续的IP地址空间，有利于路由协议的计算、缩小路由表，提高转发效率；将骨干网中各网络设备的连接地址、服务器地址放在一段连续地址块中，便于管理；重要网管地址可利用NAT地址转换隐藏；根据接入用户规律，采用DHCP动态分配地址，提高IP地址的利用率；用VLSM根据子网规模合理分配IP地址数量。

（2）VLAN的优化

VLAN能减少在解决移动、添加、修改终端用户等问题时的管理开销；提供控制广播的功能，避免混乱；支持工作组和网络的安全性。建议根据用户类型和管理功能的不同划分VLAN，避免混乱。

（3）路由的优化

路由的优化的目的在于网络协议能保证网络的伸缩性、稳定性和快速收敛，优化应尽量减少主干网路由表中的路由条目。路由优化包括以下几个措施。

控制路由更新数据流：配置被动接口（passive-interface）只接收路由更新但不发送路由更新；用发布控制列表（distribute-list）来选择路由器想要发送或接收更新信息的特定路由。

使用策略路由：通过策略路由（policy routing），指示路由器不仅根据目的地，还可以根据源地址来选择路由，建立被路由数据流应该遵守的策略或规则，对处理某些数据流进行

精确控制。

关闭连接用户网络的路由接收：许多路由协议的启动在缺省情况下都是收发信息同时启动，但连接用户网络的路由端口可能会接收到不恰当的路由通告而影响网络稳定，因此应将连接用户网的端口关闭路由信息的接收。

选择合适的路由协议：根据距离矢量和链路状态路由选择协议的特点，中小规模的校园网可采用RIP协议，配置简单。大规模的校园网内网络设备较多、线路复杂、路由信息更新频繁，可使用OSPF协议，增强路由管理能力和增加多链路冗余的支持。

手工配置链路管理距离：大多数情况下使用路由协议缺省的管理距离运作，但可以在确定有必要时修改管理距离来确保最优路由。

2.3 网络设备优化

（1）升级设备。根据用户实际流量决定是否需要更新网络设备，比如在接入层用交换机代替集线器，在汇聚层用三层交换机代替二层交换机。在充分利用校园网原有设备的前提下，应通过更新软件版本和增加扩展模块以支持新的应用如IPV6的支持等。如果要购买新设备，需考虑其可扩展性、兼容性、安全性等因素。

（2）合理设置设备。网络设备中仅安装必要的组件和保留必要的配置，去掉不必要的部分。对网络设备的配置除一般网络连通性配置外还应考虑：

安全性配置：增加网络设备本身的访问控制以提高安全性。关闭不必要的服务端口。

管理性配置：增加针对网络设备本身的远程管理配置包括WEB、TELNET、SNMP。

监控性配置：增加针对网络内部流量的监控配置包括MIRROR、SFLOW/NETFLOW等。

3 结束语

本文从三个层面提出校园网的优化策略，从目前华南理工大学网络优化的实施情况看，效果比较明显。网络优化涉及面很多，还有很多问题未涉及到，还需进一步完善，希望能对校园网优化有一定的参考价值。