基于ROS構建大型校園網應用研究

林余生，謝曉麗，周 超

（安徽涉外經濟職業學院 安徽 合肥 230601）

1 引言

ROS是一種基于LINUX核心的操作系統，在互聯網不斷開發下，經過技術多次的改造，使ROS功能不斷完善加強。特別是最近幾年出現的路由器，設置了多重防火墻，以及使用者認證功能特別強大。開發ROS進入校園，國外高校都是用硬件級設備，因此盡早開發ROS系統運用到校園網對學校有很大影響力，對國家發展也起重要影響。

2 ROS技術構架

ROS技術是按照程序步驟進行的，網址的轉化過程通過很多技術完善形成。專業的網址鏈接技術是給客戶一個固定的IP地址，用于ROS出口IP。通過一個端口分散出許多小的端口，再在各個端口進行網絡轉換，以確保網絡的運營和網速效率。寬帶疊加通過寬帶實現一個大型網絡融合技術，降低了成本消費，使其和其他不同運營疊加。

3 網絡應用中存在的問題

3.1 雙線以及多線路由接入問題

按照原理接入雙線技術有三種，雙線單IP、雙線雙IP、內容分發多IP系統。現在校園網絡存在三個網絡專線，電信、聯通和教育網，采用了三線三IP的路由，運用靜態路由和遠程運營商操作[1]。目前也產生了一些狀況，網絡訪問速度較慢較卡，目前各大學校主要以這三種網絡為主，通過三種網絡結合來使用，電信網絡與聯通網絡存在競爭關系，雙方的資源都是各自獨立型，因為運用結構的不同，導致了客戶資源不對稱，發生資源互訪時速度較低，傳輸網絡不穩定偶爾會導致單方網絡出現斷網現象。遠程系統無法撥通或者是無法判斷訪問資源是否掉線，這種情況往往遇到。給正在用網的人帶去很多不便，如資源查找不充足等現狀。

3.2 ROS硬件管理

現階段加強了對校園管理，對信息化的要求就越來越高，要求和標準很嚴格，采取全面化網絡實施教學，增強教育學習，師生也對校園內資源要求越來越多，昂貴的硬件網絡對于學生來說相對貴一些，學生希望引進低費用的網絡技術，所以引進ROS構建校園大型網絡很重要。ROS是屬于軟件平臺自建結構，對于學校信息建設非常嚴格、國家也非常重視校園安全網絡環境平臺建設，ROS系統服務器效率快又節省了大量的成本，淘汰的服務器可以回收再利用開發[2]。服務效率快又省電但是偶爾會產生斷電效果，盡管可以待機但是系統服務器數量是有限制的，所以通電后自檢成了一個問題。還有網卡選擇問題，ROS高配置網卡是路由運用的重要因素之一，如果使用普通網卡，隨著網絡客戶增加相對就顯得很卡，網絡數據包丟失率也相對在增加，發生網絡瓶頸。ROS系統的儲存運行對空間要求較低，百兆硬盤容量可以滿足ROS的儲存需求。

3.3 回流映射問題

內部主機訪問內網主機，通過內網網絡對外網進行地址訪問，當端口有映射訪問時，內網防衛的服務器IP是內網映射的公網IP，那么這個時候會產生回流現象。

4 ROS運行措施和手段

4.1 雙線路由策略實現

雙線是通過多線路的路線接入，用最簡單的方式添加了靜態路由形成，調整了各個線路的距離問題，對于數據的發送和接收匹配著路由表項，其他線路默認由路由出口發送。另外策略路由可以采用單路由標記功能加以實現，規律生成轉換成各自路由表，并且對路由表做標記[3]。調整MANGLE表，做鏈接和數據包的標記工作，鏈接標記的地址設立為某個專線地址的列表，自定義路由標記。

4.2 ROS系統運行措施

ROS本身就屬于LINUX內核，運行在構架中有一定的局限性，市場上工控機已經由這種低檔次設備代替了，甚至都不如一個普通pc機。服務器存在最大優點就是可靠性、穩定性和安全性諸多的因素存在。從較為嚴謹方面考慮，服務器肯定是首要選擇。服務器具備了精致簡單的指令能力，內存可以說也是非常強大的。考慮到ROS本身就屬于輕量級的操作系統，對于硬件要求也沒太多特殊化，能否把pc和ROS充分結合在一起運行，需要另外對PC做出合理科學判斷依據。PC的最大阻礙還是mb，機體的出廠和驗證達不到服務器主板優越性，這時候往往選擇相對高硬件是最明確的[4]。最初ROS獨立帶動用戶不加獨立顯卡，如果要做大型校園網絡建議按照顯卡增加原則性的安裝標準，讓其適應更高電壓情況下運轉，實現互聯網完全運作。

4.3 回流映射策略

回流映射內部主機訪問內網主機，只不過是通過內部主機以外網絡獲訪網址。默認到制定端口去，但是當有端口映射的公網IP那么一定會產生回流現象，最佳控制策略要采取在原來的端口偽裝處增加一個snat。想要確保大型校園網的穩定性，還需要做好防火墻裝備；vrrp防止當路由設備出現一些列故障時，備份路由會無縫對接，保證網絡降到最低風險，對于用網絡的客戶這無疑是一種保障，對于一些端口發生了改變，系統的過濾對應用進程的控制是絕對有效果的。

5 結語

ROS的內核研發技術的尖端依然還在國外，如何有效的保證ROS系統正常發揮運轉，需要加深對其研究探索。對于網絡研究工程師傅來說，需要不斷投入新進技術手段和大量精力在這個項目，具備了一定困難程度在其中，因此對于ROS第二次研究開發尤為重要，在對ROS所有功能通過技術手段實現，降低技術人員學習成本，加大ROS系統運用和使用頻率提升，充分把ROS帶來的巨大優勢發揮到淋漓盡致，讓ROS構架大量的引進各大學校構造校園網絡，降低每個學校成本和學生資源共享的需求，在未來相信ROS會給校園帶來無限便捷，讓學校里優秀教學隨著網絡一點一點的提升。

[1]王亮，唐永林.基于ROS構建大型校園網應用研究[J].情報科學，2017，35(07)：88-95.

[2]程連生.基于WLAN的無線校園網絡設計與實現[D].河北科技大學，2014.09.21.

[3]譚榮藝.高校校園無線網絡的構建和應用[D].華南理工大學，2012.10.09.

[4]李普，于承斌，鄒立森，王玉軍，尚年，楊慧慧.網絡控制技術在電子閱覽室的應用[J].泰山醫學院學報，2007，10(08)：606-608.