CN103001891B - 一种用于提升局域网整体服务质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提升局域网整体服务质量的方法，包括：(1)制定优先级列表；(2)使局域网内客户机和路由器获取优先级列表；(3)使非专用客户机对网络应用程序发送的网络连接请求数据包打标；(4)路由器根据优先级列表以及标签，实时动态对各网络应用程序的网络连接分配带宽。本发明大大提升网民的用户体验，带宽不足时可以保障一些实时性需求较高的网络应用程序的服务质量，带宽足够时可以使带宽得到充分应用；使得局域网维护简单，自动下载更新配置模板就可以完成网络服务质量的管理；局域网几乎无需投入费用，仅仅需要升级路由器程序软件即可。

Description

一种用于提升局域网整体服务质量的方法

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，具体涉及一种用于提升局域网整体服务质量的方法。

背景技术

在封包交换网络和计算机网络领域中，QoS(Quality ofService，服务质量)指的是网络满足给定业务合同的概率，或在许多情况下，非正式地用来指分组在网络中两点间通过的概率。QoS是一种控制机制，它提供了针对不同用户或者不同数据流采用相应不同的优先级，或者是根据网络应用程序的要求，保证数据流的性能达到一定的水准。QoS的保证对于容量有限的网络来说是十分重要的。

在因特网创建初期，没有意识到QoS应用的需要。因此，整个因特网运作如一个“竭尽全力”的系统。每段信息都有4个“服务类别”位和3个“优先级”位，但是他们完全没有派上用场。依发送和接收者看来，数据包从起点到终点的传输过程中会发生许多事情，并产生如下有问题的结果：

丢失数据包；当数据包到达一个缓冲区已满的路由器时，则代表此次的发送失败，路由器会依网络的状况决定要丢弃一部份、不丢弃或者是丢弃所有的数据包，而且这不可能在预先就知道，接收端的应用程式在这时必须请求重新传送，而这同时可能造成总体传输严重的延迟。

延迟；或许需要很长时间才能将数据包传送到终点，因为它会被漫长的队列迟滞，或需要运用间接路由以避免阻塞；也许能找到快速、直接的路由。总之，延迟非常难以预料。

传输顺序出错；当一群相关的数据包被路由经过因特网时，不同的数据包可能选择不同的路由器，这会导致每个数据包有不同的延迟时间；最后数据包到达目的地的顺序会和数据包从发送端发送出去的顺序不一致，这个问题必须要有特殊额外的协议负责重新整理失序的数据包。

在所多企业、政府部门、大型连锁酒店以及网吧中，计算机网络都是采用集中统一管理，进行网络监控，保证网络的性能与安全性，这一类集中管理的计算机网络被称为局域网络。如果经常在酒店上网，可能遇到过浏览网页很慢、收邮件困难等情况；如果在网吧玩网络游戏，掉线是让人难忘并无法容忍的；也许在您的企业里总有人抱怨网速太慢；这一切都需要改善网络服务质量。提升网络服务质量有很多的方法，比如购买更多的带宽，又或者限制上网，限制上网又可以是限制用户，限制可访问站点，限制应用等。

现有技术提升局域网网络服务质量的方法，主要通过以下三个方面着手：

(1)增加带宽；一般只需要交钱提升带宽就可以完成。但是不管增加多少带宽，有些客户需求或应用软件可以轻易占用，比如一部高清电影可能占用几十GB，或者某些下载类软件几乎可以不管多少带宽都占用跑满。

(2)限制用户带宽；需要网管对路由器有一些了解就可以配置，在路由器上设置客户机所能占用的上下限带宽。此方法相对简单却粗暴，假设一家网吧设置客户机上下限为20～200K，一方面很多应用可能因为20K下限导致网络卡，另一方面当网络带宽闲置时用户不能享受更多带宽。一般的，网吧会结合增加带宽的方法，并不断调整上下限来寻找最合适的网民用户体验，但相对于大量的互联网应用，以及不断推陈出新的更多应用，网吧只能保证每台客户机都至少有下限所设带宽可以使用，却无法保证任何用户体验。

(3)限制应用带宽；针对占用大量带宽的网络应用程序，可以通过限制应用带宽来改善整个网络的服务质量。目前路由器提供的方法主要是通过端口、协议等识别。此方法要求网管必须了解需要限制应用的端口或协议等等，而需要限制的应用不一定使用固定端口，路由器也很难识别各种应用的特定协议，另外网络应用程序的服务商还可能千方百计突破网络限制，特别是P2P与下载类软件应用。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种用于提升局域网整体服务质量的方法，能够以最优的方式为局域网提供高效的、可靠的服务质量。

一种用于提升局域网整体服务质量的方法，包括如下步骤：

(1)制定网络应用程序优先级列表和客户机优先级列表；

(2)使局域网内的非专用客户机和路由器分别获取所述的网络应用程序优先级列表和客户机优先级列表；

(3)使非专用客户机根据网络应用程序优先级列表在本地启动运行的网络应用程序向路由器发送的网络连接请求数据包内打上标签；

(4)使路由器根据所述的客户机优先级列表以及标签，实时动态对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽。

局域网内的客户机按功能划分可分为两类：专用客户机和非专用客户机；局域网内少数具有专业或专门用途的客户机我们称之为专用客户机，其余大量普适性的客户机就归属于非专用客户机；比如在网吧局域网中，网民上网的客户机具有普适性，而专用于收银、电影下载、游戏下载等客户机则被归类为专用客户机。

所述的网络应用程序优先级列表包含有各网络应用程序的ID信息及各网络应用程序对应的优先级别，该列表为根据用户对各种网络应用程序的服务质量要求制定的。

所述的客户机优先级列表包含有局域网内各台专用客户机的IP信息及这些客户机对应的优先级别，该列表为根据局域网内各台专用客户机的功能用途制定的。

所述的步骤(3)中，在网络应用程序向路由器发送的网络连接请求数据包内打上标签的过程如下：

a.根据网络应用程序的ID信息，获取网络应用程序在客户机操作系统中的路径；

b.将网络应用程序的路径加载至网络应用程序优先级列表中；

c.捕获网络应用程序的进程创建信息和网络连接请求数据包；

d.根据网络应用程序进程创建信息中的路径查找网络应用程序优先级列表，获得网络应用程序对应的优先级别；

e.根据优先级别，在网络应用程序网络连接请求数据包的IP包头打上标签。

所述的步骤(4)中，对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽的方法如下：

实时接收各台客户机发送的网络连接请求数据包；对于任一接收到的网络连接请求数据包，通过解析该数据包来判断该数据包是否来自于专用客户机：

若是，则通过客户机优先级列表确定该数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽；

若否，则根据该数据包内的标签确定该数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽。

本发明的有益技术效果如下：

(1)本发明大大提升网民的用户体验，带宽不足时可以保障一些实时性需求较高的网络应用程序(网络游戏)的服务质量，带宽足够时可以使带宽得到充分应用。

(2)本发明的流控分级策略由专业的团队管理配置应用，可以提供最优的应用流控分级方案；同类型的局域网可以共用一套配置模板，配置模板可以集中统一维护。

(3)本发明可以使得局域网维护简单，自动下载更新配置模板就可以完成网络服务质量的管理；局域网几乎无需投入费用，仅仅需要升级路由器程序软件即可。

附图说明

图1为网吧局域网的结构示意图。

图2为应用程序优先级列表分发时序流程图。

图3为非专用客户机对网络连接请求数据包打签的时序图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本实施方式以某一网吧的局域网络为例，如图1所示，该局域网中包括有多台客户计算机(BarClient)、服务器(BarServer)以及路由器等；

服务器通过网维平台(运营商)获取网络应用程序优先级列表，并将列表分发给各台非专用客户机(即网吧里网民使用的计算机)。

网络应用程序优先级列表是运营商根据用户对各种网络应用程序的服务质量需求制定的；在网吧环境中，网民需要玩游戏、看电影、看小说、社交聊天、下载资源；收银需要登录计费网站、购买点卡；服务器需要更新游戏、下载电影等等。不同用户、不同应用对网络服务质量有不同要求。一般的，对于网吧来说，首先要求保证游戏的服务质量，其次是看电影、聊天、浏览网页，而下载工具总是受限的。根据网吧情况分析服务质量优先级别，大致可以分为以下类别，各类别对应的优先级如表1所示：

表1

因为网吧的共性，不同的网吧对网络应用程序的优先级别几乎完全相同；因此对于全国的网吧可以基于同一个模板，这个模板可以集中统一维护，如图2所示。

网维平台包括业务管理平台、业务查询平台和业务数据库；业务管理平台是网维平台的运营管理平台，对于网维路由监控项目来说，是制作与配置路由流控策略的管理后台；业务数据库用于流控配置和策略保存；业务查询平台是网维平台的业务支撑服务器集群，负责网吧接入，业务数据查询，在本实施方式中为流控配置与策略提供查询服务。

BarServer在局域网中主要有以下职责：

(1)从业务查询平台获取流控配置与策略，并转发给局域网内的非专用客户机；

(2)提供配置管理控制台，指定专用客户机的优先级别；

(3)为路由器配置客户机优先级列表；

(4)从路由器获得流量监控数据，方便网络管理员查看分析。

非专用客户机获取流控策略，根据网络应用程序优先级列表在本地启动运行的网络应用程序向路由器发送的网络连接请求数据包内打上标签；

在本实施方式中，为了让路由器进行优先分级处理，终端设备需要修改IP包头中的服务类型，这一行为称之为IP打标。如图3所示，当非专用客户机本地有新的网络应用程序需要启动时，需按以下操作过程对该网络应用程序打标：

(1)根据网络应用程序的ID信息，获取网络应用程序在客户机操作系统中的路径；

(2)将网络应用程序的路径加载至网络应用程序优先级列表中；

(3)捕获网络应用程序的进程创建信息和网络连接请求数据包；

(4)根据网络应用程序进程创建信息中的路径查找网络应用程序优先级列表，获得网络应用程序对应的优先级别；

(5)根据优先级别，在网络应用程序网络连接请求数据包的IP包头打上标签。

IP打标需要相应的驱动完成，该驱动称为IP打标驱动；IP打标驱动可以认为是BarClient的一部分，由BarClient控制是否启用。BarClient通过IP打标驱动对往外发送的网络连接请求数据包进行打标。

驱动应该监视进程创建、与端口创建，当进程创建时，决定该进程的流控优先级；当端口创建时，决定该端口的流控优先级。

路由器根据客户机优先级列表以及网络连接请求数据包内的标签，实时动态对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽；这里涉及到路由流控分级，路由流控分级是指路由器根据路由流控策略对往外发的数据包分优先级处理。路由器流控分级有二种方式：一是根据IP包头中的服务类型(即标签)进行分级优先处理；另一种是根据网管设置的客户机优先级列表对局域网内各专用客户机进行分级优先处理。

路由流控策略分以下两种类别的策略：

应用进程策略，根据网络应用程序进程名设置流控优先级，进程名约定为不包含路径；该策略由运营商制定，即网络应用程序优先级列表；

地址端口策略，根据客户机的IP地址与端口设置流控优先级；该策略由网管自行制定，即客户机优先级列表。

网络应用程序优先级列表包含有各网络应用程序的ID信息及各网络应用程序对应的优先级别；客户机优先级列表包含有局域网内各台专用客户机(如收银机、电影游戏服务器、网管计算机等)的IP信息及这些客户机对应的优先级别，其为网管根据局域网内各台专用客户机的功能用途制定的。

对于路由流控策略的维护，包括以下技术需求：BarServer在启动时读取策略，然后每小时更新一次；BarServer应该保存策略文件，在断网时流控持续可用；BarServer支持本地策略文件，方便运营人员调试策略；BarClient应该保存策略文件，防止BarServer没有运行时路由流控依然有效；策略文件要求加密保存，防止直接打开就能任意修改；为了减少读取策略时的网络流量，读取策略时需要时间戳，表示当前策略的生成时间。

路由器对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽的具体策略如下：

实时接收各台客户机发送的网络连接请求数据包；对于任一接收到的网络连接请求数据包，通过解析该数据包来判断该数据包是否来自于专用客户机：

若是，则通过客户机优先级列表确定该数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽；

若否，则根据该数据包内的标签确定该数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽。

其中，专用客户机的优先级别直接赋予其本地运行的每个网络应用程序；如收银机或网管个人计算机优先级别较高，故相对局域网内其他客户机，在这些机子上运行的网络应用程序所分配得到的带宽也越大；对于非专用客户机上运行的网络应用程序，其优先级别由网络应用程序优先级列表决定，如网络游戏程序、金融证券程序优先级别较高，故相对其他网络应用程序，这些网络应用程序所分配得到的带宽也越大。

Claims (1)

1.一种用于提升局域网整体服务质量的方法，包括如下步骤：

(1)制定网络应用程序优先级列表和客户机优先级列表；

所述的网络应用程序优先级列表是根据用户对各种网络应用程序的服务质量要求制定的，其包含有各网络应用程序的ID信息及各网络应用程序对应的优先级别；

所述的客户机优先级列表包含有局域网内各台专用客户机的IP信息及这些客户机对应的优先级别；

(2)使局域网内的非专用客户机和路由器通过局域网内的服务器分别获取所述的网络应用程序优先级列表和客户机优先级列表；

(3)使非专用客户机根据网络应用程序优先级列表在本地启动运行的网络应用程序向路由器发送的网络连接请求数据包内打上标签，具体实现过程如下：

a.根据网络应用程序的ID信息，获取网络应用程序在客户机操作系统中的路径；

b.将网络应用程序的路径加载至网络应用程序优先级列表中；

c.捕获网络应用程序的进程创建信息和网络连接请求数据包；

d.根据网络应用程序进程创建信息中的路径查找网络应用程序优先级列表，获得网络应用程序对应的优先级别；

e.根据优先级别，在网络应用程序的网络连接请求数据包的IP包头打上对应的标签；

(4)使路由器根据所述的客户机优先级列表以及标签，实时动态对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽，具体实现过程如下：

实时接收各台客户机发送的网络连接请求数据包；对于任一接收到的网络连接请求数据包，通过解析该数据包来判断该数据包是否来自于专用客户机：

若是，则先通过客户机优先级列表确定该专用客户机的优先级别，进而将专用客户机的优先级别直接赋值于该网络连接请求数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽；

若否，则根据该数据包内的标签确定该数据包所对应的网络应用程序的优先级别，根据网络应用程序的优先级别对局域网内运行的各网络应用程序的网络连接分配带宽。