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2008-10-16 19:52:01
【症状】
某新建大学网络中心希望网络学院帮助解决多媒体教学网络中的一揽子问题。
事情起因是这样的。黄先生最近接手负责某大学网络中心的工作，学校准备全面提升网络教学的档次，将去年完成的第一期网络工程试运行结果提交学校董事会讨论，进而确定这次的第二期工程的开工日期和投资计划。第二期工程主要是全面引进和扩大多媒体教学平台，启动学校半开放式公用数据平台的建设，所有学生在宿舍就可以实现多媒体教学的实时接收并与教师实现在线交流，随时接收公共课程的广播式播出和多媒体教学资料的在线阅读。
配用的应用软件允许最多可以同时打开6个图象传输通道。语音通道和文本资料的通道数不限制。每个学生宿舍配置了四个100Mbps以太网接口。教师新村(一、二村)的所有家庭均可以利用超五类线以太网链路实现节目点播。
现在一期工程遇到的问题是，试验阶段的许多用户最多只能打开3个图象通道，否则会出现图像停顿和“马赛克”现象，图象伴音也随之出现停顿。从学校的网管系统上观察，有不少链路经常出现拥塞，经过调整拓扑结构，情况有所好转，速度也有所提高，但从许多被访问的上观察其资源利用率比较低(一般都在25%以下)。
也就是说，还可以承受一倍以上的用户访问量。一期工程当初设计的容量是可以同时为800个用户提供平均20Mbps的持续通道能力。从网上在线用户的实时调查表统计的结果是，实际用户支持能力只有10Mbps的持续通道能力或约300个20Mbps的通道能力。
结论：用户打开的图象应用窗口数量达不到设计要求。
由于急需提交一期工程试用报告，以便提供作为二期工程的投资计划参考数据。黄先生希望能通过对提高网络优化度有所帮助，至少应该达到设计的指标。以便对校董事会就网络管理的“优良状态”有个过得去的交代。
【诊断过程】
我们先使用网络拓扑专家软件绘制了一组网络拓扑结构图。第一期工程覆盖全校的网络用户共2000个，其中800授权个用户可以实现宽带多媒体访问。经过两天的连续监测，发现实际的网络拓扑结构图和一期工程设计竣工图结构差异很大，实际的宽带授权用户累计有1200个，为了限制访问权限和访问用户，一期工程设计的用户地址是固定分配的，有权用户使用密码和匹配的IP地址进行访问，但监测到的重复的IP地址就有近300个。
由于授权用户分散在校园内和园外新村的各个角落，其共享IP必然造成争用。用户抱怨出现马赛克现象多数在晚上，从链路通道流量监测记录看，此时有不少“新村”的用户在点播电影。观察“电影频道”的6个，其资源利用率稍微偏高一些，但一般也在30%的资源利用率以下。
使用新绘制的、实际的、准确的网络拓扑图，我们重新设计了一份网络访问者有奖调查问卷，配合使用Fluke的网络听诊器NI、网络拓扑专家LamMapShot和流量仪，发现出现问题的地方都有如下规律：
一是有多个通道本身公共带宽比较窄，却挂接了超过总带宽的用户数量。这组用户在用户数量多时一般只能打开一个图象应用窗口。比较一期工程拓扑图，发现此类用户多是自行安装机和集线器接入网络的。而这些机和集线器并未经过网络中心批准或备案。这样会造成设计的拓扑结构和实际的拓扑结构差异。
我们知道，网络拓扑结构在设计时是根据当时的应用流量和兼顾今后一段时间内的带宽需求设计的。总的要求是要做到负荷均衡。未经批准的交换机等任意接入后会造成带宽分布的改变，造成某些部位出现拥塞或“瓶颈效应”。据黄先生将，部分“私接用户”在设备接入时是给网络中心打了招呼的，只不过网络中心人员变化比较大，也不经常检查和备份网络资料，所以网络中有多少实际用户以及网络真实的拓扑结构并不能随时掌握。
第二是许多授权用户讲人情，将自己的IP与本网段内的用户分享，这在“新村”中的授权用户比较普遍。不少用户自购集线器与要好的邻居共同享用宽带点播带来的乐趣。有的用户甚至还获得了免费访问多媒体教学网络的权利。经过检查还发现，有数条链路被连接到了校园地理区域以外的非法用户。可以不交学费就选听各科网络教学的最新课程。
针对“非法用户”过多的情况，建议黄先生采用新的一套用户访问登录验证机制，该机制只允许一个帐号同时登录使用一个用户。出现多个用户时先按设定的级别顺序查核是否合法的Mac地址、合法的IP地址。如果未限制MAC和IP地址，则只允许第一个登录者使用。如果第二个登录者才是真正的合法用户，那么他可以在线更改口令后切断已有用户的连接而转入正常连接。
没想到，如此的“试验”计划竟然引来一场风波。试验是安排在晚上进行的，刚开始10分钟，就在网络中心信箱和学校“BBS”上出现投诉和抗议信，而后是投诉电话和某位校领导的“诘问”，黄先生惊骇，没想见非法用户的威力竟是这样的“大”。不过，当时测得的用户数量大量减少，流量瓶颈有所缓解。试验测试只进行了一小时就匆匆结束了。
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