多運營商鏈路共享PPPoE撥號系統(tǒng)在校園網(wǎng)的應用

廖艷達

摘要：高校引入一套多運營商鏈路共享PPPoe撥號系統(tǒng)，實現(xiàn)了電信、聯(lián)通、移動等運營商共享校園網(wǎng)鏈路接入高校寬帶網(wǎng)絡，校方達到了對校內寬帶市場統(tǒng)一規(guī)劃的管理目的，很好地滿足了師生對寬帶個性化的需求。

關鍵詞：多運營商;PPPoE;撥號客戶端

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）09-0019-03

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術的發(fā)展和電腦終端設備在學校的普及，高校內師生通過互聯(lián)網(wǎng)學習、工作和娛樂已經成為一種生活習慣。我國高校校園網(wǎng)作為中國教育和科研計算機網(wǎng)[1]的重要組成部分，從20世紀90年代中期就參與了互聯(lián)網(wǎng)的建設與應用，很長一段時間我國高校只選擇中國教育和科研計算機網(wǎng)作為本校互聯(lián)網(wǎng)寬帶的唯一運營商，但近年來隨著智慧校園、在線學習及互聯(lián)網(wǎng)+等技術在高校的廣泛應用，師生們對上網(wǎng)的帶寬、服務質量、資費等提出更高的要求，用戶需求呈現(xiàn)出多樣化的特點，高校校園網(wǎng)單一運營商的寬帶接入模式已很難滿足高校用戶需求。高校寬帶市場對外開放既是高校信息化建設政策的導向，也是市場化競爭的必然結果。高校如何管理多家運營商以科學、統(tǒng)一、低成本、高效率的方式進入高校寬帶市場，通過公平競爭的方式為師生提供質優(yōu)價廉的寬帶服務，是一個有著現(xiàn)實意義的問題。

1 高校寬帶接入模式分析

當前，高校寬帶接入模式主要有兩種類型[2]：

第一種：校方作為寬帶業(yè)務唯一提供者的模式。這種模式是由學校租用一家或多家運營商帶寬，用戶通過以VLan[3]組網(wǎng)方式的校園網(wǎng)共享帶寬接入互聯(lián)網(wǎng)[4]。這種模式的缺點是：（1）學校租用帶寬成本高;（2）無法滿足不同用戶的個性化需求;（3）寬帶使用高峰期出現(xiàn)網(wǎng)絡擁塞現(xiàn)象。

第二種：各運營商校內獨立運營的模式。這種模式是運營商在學校內建設獨立于校園網(wǎng)的寬帶網(wǎng)絡，并以此向師生提供寬帶服務，同時學校也租用運營商帶寬通過校園網(wǎng)為師生提供寬帶服務，如圖1所示。這種模式的缺點是：（1）網(wǎng)絡重復建設;（2）資源浪費嚴重;（3）網(wǎng)線管理難度大;（4）學校容易對運營商管理失控。

本文主要通過論述多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)在廣西師范大學建設與運行，來探索性解決以上兩種模式不足之處。

2 多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)的建設思路

學校根據(jù)需求調研，對校內寬帶市場有三個方面的管理需求：（1）校外寬帶鏈路運營商各自負責建設維護;（2）校內共享鏈路由校方負責建設維護;（3）運營商以市場化方式提供各種優(yōu)惠寬帶套餐給師生用戶自主選擇[7]。2013年桂林某軟件公司與廣西師范大學共同開發(fā)了多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)[5-6]，學校通過此系統(tǒng)實現(xiàn)了對校園寬帶網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃和管理。多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖如圖2所示 。此系統(tǒng)的設計技術思路是：（1）所有運營商的寬帶光纖只進入學校主機房的網(wǎng)關;（2）從用戶終端信息點到撥號服務器的物理鏈路由學校建設和維護，所有進入學校的運營商共享這同一鏈路;（3）為用戶終端提供統(tǒng)一的撥號客戶端軟件;（4）后臺管理程序提供運營商寬帶接入管理功能。

3 多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)的整體框架及撥號步驟

3.1 系統(tǒng)整體框架

隨著寬帶技術的發(fā)展，基于以太網(wǎng)PPPoE撥號入網(wǎng)方式因為技術成熟、效率高、性價比高的優(yōu)點，被電信、聯(lián)通、移動等運營商廣泛選用[8]。該系統(tǒng)整體構架包括撥號客戶端、接入服務器、網(wǎng)橋PPPoE引導系統(tǒng)，接入服務器管理程序等模塊。

3.2 系統(tǒng)撥號步驟

撥號過程首先由客戶端向接入服務器發(fā)起撥號申請，接入服務器收到申請并審核后向網(wǎng)橋轉發(fā)該消息，再由網(wǎng)橋向用戶所選運營商發(fā)起PPPOE握手消息并將返回狀態(tài)信息至接入服務器，然后接入服務器向客戶端返回撥號許可消息，最后由客戶向運營商進行賬號和密碼登錄認證[9]，撥號成功后數(shù)據(jù)不再經過接入服務器，撥號步驟如圖3所示。

4 撥號客戶端軟件IP出校控制器

撥號客戶端軟件IP出校控制器是多運營商鏈路共享PPPoE撥號系統(tǒng)的重要模塊，以windows版本為例，如圖4所示，使用方法是由用戶運行撥號客戶端軟件IP出校控制器選擇不同的運營商后，輸入所選運營商提供的上網(wǎng)賬號和密碼，點擊連接后則由接入服務器和網(wǎng)橋完成PPPoE撥號上網(wǎng)，從而實現(xiàn)多家運營商鏈路共享方式。撥號客戶端軟件IP出校控制器操作界面友好，與傳統(tǒng)的PPPoE撥號軟件操作風格一致，且無須安裝，只要下載到用戶終端直接運行即可。

5 接入服務器

接入服務器主要是接收和轉發(fā)撥號客戶端與網(wǎng)橋之間的消息，并且配置網(wǎng)橋和記錄用戶登錄信息功能。接入服務器的硬件配置為Intel Xeon 5640 @2.66 4核2Cpu，16G內存，2T硬盤。軟件配置為window8 server操作系統(tǒng)，Mysql數(shù)據(jù)庫，Tomcat6.0為中間件，后臺管理程序為基于JSP頁面的web管理方式。主要模塊有：

5.1 網(wǎng)橋配置模塊

在服務器后臺管理程序的IP網(wǎng)橋配置中，只需要設置好終端用戶起始IP和結束IP就可將此IP地址段的校園網(wǎng)用戶接入多運營商鏈路共享的PPPoE撥號入網(wǎng)系統(tǒng)中來，操作界面如圖5所示。

5.2 網(wǎng)絡監(jiān)控

接入服務器將登錄賬號、MAC、IP、運營商等信息保存到數(shù)據(jù)庫并適時更新，若發(fā)現(xiàn)異常用戶則通知網(wǎng)橋斷掉該用戶鏈路使其強制下線;服務器與已上線用戶啟用心跳機制，若在設定時間內服務器未收到客戶端的心跳包則將該用戶強行下線，保證合法用戶的安全性。

6 系統(tǒng)運行實際效果

廣西師范大學在校師生人數(shù)超過3萬，在實施多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)前，學校是以租用教科網(wǎng)和電信共計700M的帶寬向全校師生提供免費的寬帶上網(wǎng)服務[10]，校園網(wǎng)訪問外網(wǎng)在高峰期經常幾近癱瘓，師生反映強烈。學校通過先后引入中國電信、中國聯(lián)通、中國移動等多家運營商進入鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)，將校園寬帶市場向所有運營商開放，引導正常有序競爭，在學校原有帶寬租用費沒有增加的情況下，學校目前總出口帶寬超過10G，上網(wǎng)速度慢的問題從根本上得以解決。師生們在免費享受一定流量的校園網(wǎng)寬帶的基礎上，可自主選擇各運營商的付費流量寬帶套餐。系統(tǒng)啟用后，校園內寬帶網(wǎng)絡建設按學校的整體規(guī)劃實施，同時理順了校方與運營商的職責分工，運營商只需要負責本方機房到學校主機房寬帶鏈路的通暢，校園網(wǎng)寬帶共享鏈路則由校方負責維護管理。學校按整體規(guī)劃將學生公寓、教職工公寓逐步納入多家運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)，以一種管理可控的低成本、高效率的寬帶接入方式為學校教學、科研及生活提供優(yōu)質的網(wǎng)絡服務，師生反映效果良好。

7 結束語

目前多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)在廣西師范大學成功實施，說明此系統(tǒng)在用戶群集中的高校、大型生活小區(qū)都有一定推廣價值，但目前客戶端撥號軟件只有桌面版本，隨著全校無線覆蓋方案的實施[11]，基于Android和蘋果IOS版本等移動終端客戶端的開發(fā)與實施將是多運營商鏈路共享的PPPoE撥號系統(tǒng)下一步工作重點。

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