田东旭

(广东省粤电集团有限公司珠海发电厂广东珠海519050)

1 引言

近年来，以太网技术飞速发展，从10年前的10 M 桌面发展到现今的千兆，甚至万兆，使得计算机用户可以在局域网内部广泛而高效的进行新传递和共享[1]。但这种优势许多年来也仅限于本地局域网内部，与1 000 M 桌面的局域网带宽相比，互联网接入的出口带宽则成为制约和限制用户信息共享和传递效率的最大瓶颈。然而这只是其一，近年来P2P 软件的快速发展和普及，不管是互联网上传下载，还是互联网视频点播；在桌面带宽足够充分的前提下，个别极少数P2P"发烧友"就会将团体的互联网出口一时间占尽，致使其他用户无法使用互联网资源。文章要探讨和分析的问题就是，在上述局域网出口互联网接入带宽资源不足的环境中，如何保证更多的用户使用互联网资源。

2 数制概念

在计算机网络中，用来衡量网速的单位比较容易引起混淆。通常运营商（如电信、联通和移动等）所说的百兆、千兆带宽，单位都是Mbps(兆位/ 秒)，即每秒传输1,000,000bit[2]；而计算机日常使用中比较常见的带宽速度则多表示为：MB/s、KB/s（例如下载软件、传输工具等），即"Byte/s"，而不是" 位/s"。为了便于讨论分析，暂且将网络带宽的单位统一换算为MB/s 或KB/s。

在计算机数制单位换算中，1 Byte=8 bit[1]。所以换算方法是：以M bps 为单位的数值除以8，可得出以MB/S 为单位的数 值，例 如：2 M bps =2/8 （MB/s）=0.25 MB/s=0.25*1 024（KB/s）=256 KB/s。几种常见带宽单位的换算结果如表1 所示。

表1 带宽速率单位换算

也就是说，运营商概念上的带宽速率与计算机日常使用过程中下载工具中显示的速度在数值上是成8 倍比例的。同时事实上用户的下行速度也是无法达到带宽最大值的，因为有一少部分带宽要用做数据上行使用，这也就是如果使用电信2 Mbps ADSL 时下载速度始终无法达到256 KB/S 的原因[3]。

3 传统思路分析

网络管理人员经常遇到的一个问题就是：局域网用户中有人大肆利用eM ule、BT、迅雷、QQ 旋风等P2P 软件进行上传下载，这种软件的特性就是互联网上同时在线连接下载的人越多速度越快[4]。换句话说，只要互联网上有足够的连接点，下载用户的出口有多少带宽就可以占多少带宽，因此也一度被运营商称为"带宽杀手"。如此，即出现了一种现象，那就是极个别少数用户的使用得到了满足，达到高速下载的效果；然而，其他大部分用户则只能默默的等待缓慢的访问进度。

面对这样的问题，业界曾经有人提出，利用基于可管理交换机在端口限速和基于服务端口流量控制等方法进行解决和控制个人的可使用带宽。

3.1 桌面端口限速

这种策略的思路就是在桌面端口直连的交换机端口上实施速率限制，以达到对用户访问速率的控制[5]。由于日常使用中交换机端口速率与运营商所说带宽速率的单位相同（比如，百兆宽带即指的是带宽速率为100 Mbps 的宽带接入，100 Mbps 桌面即指的是桌面端口速率为100 M bps[1]），因此在此讨论二者时，不必进行单位转换。

首先，声明几个名词：最大速度：允许桌面使用的最大带宽；出口带宽：Internet 互联网接入总带宽；最大用户数：在用户使用最大带宽的情况下，出口带宽同时满足使用的用户数。从用户普遍可以接受的互联网访问速度着手，反向逆推。比如，单用户可以接受的访问网络速度假设为分别为256 KB/S（即2 Mbps）、512 KB/S、1 024 KB/S，那么经过计算就可以得到局域网的出口带宽分别是2 Mbps、10 Mbps、50 M bps、100 Mbps 情况下，能够同时满足上网的用户数量，如表2 所示。

表2 出口带宽与最大用户数

从表2 所列结果，可以看出如果将桌面带宽限制的最大为2 M bps（256KB/S），那么10 Mbps 的出口就能满足5个用户全速使用，百兆的出口就能能满足25个用户同时全速使用，1 000 Mbps 的出口则可由500 用户同时全速使用。如是，此种方法也不为是一种解决或者缓解问题的方法。

但是由于这种方法把速率控制做在做在与PC 相连接的交换机端口上（与此端口直连的就是PC 机的网卡），因而这种策略使得在实施互联网访问速率限制的同时，也限制了客户端主机（PC）访问局域网的网络速度。从意图上讲是可以达到控制出口速率的目的，但也由此产生了较为严重的副作用-影响了局域网的桌面带宽。在如今信息化高度普及时代，事实上诸如企事业单位这样的集体，其局域网业务应用要远多于互联网对网络的使用，如果采用这种方法来控制互联网资源，可谓伤敌一万，自损八千，得不偿失。

3.2 服务端口封堵

这种基于服务端口限制策略方法的思路是，通过在网络设备上对大流量使用带宽的端口进行封堵，使其特征数据包不能被网络设备通过，以限制其对带宽的侵占[5]。比如BT 默认使用的是6881～6890 端口，迅雷默认使用3 076～3 077 端口，eM ule 默认使用4662,4661 和4242 端口等[6]，把能够收集到的端口在交换机、路由器或者网管设备上进行限制。

那么试想，如果这些端口始终不会变化，那这种方法不失为一种解决问题的好方法，然而实践证明这一思路是事倍功半的。一方面，互联网上每天新发布的此类新软件又岂是每个网管人员能够全部发现的呢，封了一个，出来了又一个新的，永远封之不尽；另一方面，后续发布的新版软件都有着自动检测端口功能，如果检测到默认端口不能用，就尝试更换其他端口，网管总不能把所有端口都封掉，那是会影响计算机正常工作的。

4 基于网管平台的单用户限速

通过对业界2 种传统解决思路的分析，可以得出二者都有能够在一定程度上解决局域网出口带宽资源不足的问题，但确是事倍功半，见效甚微。但如果把第一种思路的限速节点换个位置，把限速放在出口网关上做，就既达到了限制个人用户使用互联网的速度，又不影响其使用局域网的速度。这就是在互联网出口处，利用网络管理平台可以针对单个用户组或单个用户限速的功能，限制每个用户互联网连接的速度，以达到公用互联网资源"利益均摊"，从而解决互联网出口瓶颈问题的有效方法和思路。

按照前面表2 的计算结果，比如出口带宽是100 M bps 的，如果在网管平台上限制单个用户允许的最大速率为256 KB/S（这个速率大小可以根据实际需要任意调整，其实64 KB/S 的速度完全可以满足流畅浏览网页之用，100 KB/S 则在线视频也不会因缓冲而停顿），那么最少都能满足50个用户同时以2 M bps（等于256 KB/S）家用ADSL 线路的速度使用互联网。实际上在日常使用过程中，局域网中是很少会有50个用户会同时全速使用互联网（学校、网吧等除外）的，也就是说这样可以满足比50 更多数量的用户来顺利使用互联网，用户群也不必因为个别用户占尽互联网带宽而苦于等待缓慢的访问进度。至此，将前面表2 的计算结果进一步细化计算得到数据，如表3 所示。

表3 出口带宽与最大用户数

描点绘图可以得出2 幅二维曲线图，如图1 何图2 所示，在图三条斜线分别表示单个用户的最大出口速率是256 KB/S、512 KB/S 和1 024 KB/S 时出口总带宽和最大用户数量之间的关系。从图1 可以看出，如果出口带宽一定（如图中50 M bps 或100 M bps），那么控制单个用户的最大速率越小，可以同时使用资源的最大用户数就越大；相反控制单个用户的最大速率越大，最大用户数就越小。

图1 单用户最大速率与最大用户数关系

从图2 可以看出，如果要求同时使用资源的最大用户数一定（比如，如图中10个或者15个），那么控制单个用户的最大速率越小，需要的出口带宽就越小；同样如果控制单个用户的最大速率越大，需要的出口带宽就越大。

图2 单用户最大速率与出口带宽关系

综上所述，在局域网出口处的网管平台上利用网管平台对单用户限速的功能，实现团体用户互联网接入带宽不足情况下，满足局域网内更多用户同时可使用互联网资源。这个思路最大的要点就是如何掌握出口带宽、用户数和单个用户允许的最大速率三者之间关系，以充分保证尽可能多的用户同时使用集体公共互联网资源。

5 结束语

在当前多用户局域网出口带宽需求与互联网接入带宽对比悬殊，且P2P 软件又没有有效控制手段的情况下；对于诸如像党政机关、企事业单位、校园等集体公用互联网出口的机构，可以采用在出口网管设备上对单用户进行限速的思路，来保证更多的用户可以同时使用互联网资源。避免机构内出现由于个别用户长时间占尽网络带宽，致使其他用户无法正常使用互联网资源。从而有效缓解互联网接入带宽与局域网出口带宽需求悬殊的这一突出矛盾，解决互联网接入带宽的瓶颈问题。

[1]金舒原,段海新.计算机网络与网络应用[M].北京:清华大学出版社，2002.

[2]胡道元.计算机网络(第2 版)[M].北京:清华大学出版社,2009.

[3]黄 蕊,凌 东.宽带互联网的带宽管理[J].中国新通信,2006(11):84- 87.

[4]李 菊.互联网出口带宽分析控制与优化[J].中国新通信,2013(2):41- 41.

[5]马学文,夏 利.网络公平带宽共享算法研究[J].沈阳建筑大学学报,2006(4):669- 672.

[6]余 浩,徐明伟.P2P 流检测技术研究综述[J].清华大学学报,2009(4):616- 620.