网络基础设施：我们应该拓宽还是疏导

在企业网的成长过程中，网络基础设施带宽瓶颈的烦恼是最早也最容易被发现的。

原有网络随着用户的增加和应用的丰富，带宽资源会被大大占用，特别是在企业网的出口位置以及骨干网，上面的流量可能经常会在高峰期跑到97%以上。

在笔者所在大学的100M企业网Internet出口上，带宽监测系统显示，在高峰期的带宽占用经常达到95M至98M。一旦达到峰值，用户都会普遍感到网络速度明显减慢了。各种以前用得很顺手的应用，都会因为带宽的不足而相形见拙。如下载文件的速度明显慢了几倍，以前流畅的音频和视频通讯，现在变得语音质量下降。

修路

针对网络基础设施的问题，解决的办法有两种途径。一种途径就是“修更宽的路”，就像城市建设一样，修更多更宽的路是首要的基础条件。

对于网络来说，就是把几年前建网时的带宽从100M网络升级到千兆甚至万兆。网络带宽的升级将大大改善应用的使用情况。有些人提到升级基础设施到万兆以太网就摇头，摇头的原因不是万兆不好，也不是它的应用用不着万兆，而是有一个先入为主的概念“我用不起万兆，万兆太贵了”。

其实随着万兆标准制定下来已经有几年了，万兆设备随着出货量的增加，技术成熟了，价格也降了很多，已经不再是阳春白雪高高在上，企业网完全有了万兆以太网施展拳脚的舞台。更重要的是，万兆能给企业网带来很多的好处和便利。企业网配备高效的10G以太网能够满足未来几年的需要，这样要比配备多条千兆以太网连接要好得多，而且一般来说，企业并没有那么多的空余光缆来做链路聚合。10G以太网的骨干使得企业网内用户桌面带宽可以轻松从100M升级到千兆，骨干上不会感到吃力。CAD设计部门等需要处理大量数据的员工，可以在更短的时间内传输巨大的数据文件，从而节省时间，增加了每个员工的工作效率，这里面节约的成本是很高的。而且采用单一的10G以太网骨干，而不是多路千兆以太网的聚合，简化了网络管理，减少了单点故障。

万兆以太网产品提供了丰富的网络功能，如基于策略的QoS、基于硬件的MPLS，和多播、组播功能，能在企业网中发挥了重要的作用。千兆以太网到万兆以太网的升级，其意义绝不仅仅在于简单的速度的10倍提升。

由于万兆以太网具有更大的覆盖范围，万兆以太网已经成为有史以来企业网和主干网无缝连接的一种手段。万兆以太网的优点是能减少网络的复杂性，兼容现有的局域网技术并将其扩展到广域网，同时有望降低系统费用，并提供更快、更新的数据业务。

疏导

网络基础设施带宽瓶颈另外一种解决途径就是使用服务质量保证Qos技术，类似交通管理部门的“公交专用车道”，在Qos的保证下，视频和音频应用这些对延迟时间敏感的应用，将在网络中被优先传输，而普通文件下载等应用将被赋予较低的优先级，通过分级别的方法，让不同应用根据自己的特点得到相应的处理方法。

采用QoS可以解决或改善诸如传输延迟，延迟抖动，包丢失等问题，从而保证网络的稳定性和可靠性。然而QoS最大的作用在于能够控制带宽的使用，QoS可以把带宽优先分配给重要的进程如商务处理程序，保证这些进程的稳定性。

当考虑实施QoS的时候，首先必须决定使用的产品是否能够进行高层的探测。QoS主要工作在OSI网络模型的第四层和第七层，在第四层将只检测端口号和IP地址，但现在的网络往往把很多服务映射到同一个端口，比如HTTP使用的80端口。因此工作在第四层的QoS经常不能有效的控制带宽的使用，因为它们无法区分使用同一个端口的各种服务。而工作于第七层的QoS可以做到，比如可以区分一个使用HTTP协议的进程是在传输一个网页还是在下载一首MP3歌曲。

接下来需要考虑QoS的具体实现方法，有简单的方法，也有复杂的策略。简单的方法比如给路由器配备更多的内存，对图片、视频、音频文件进行有损或无损压缩等。还有一个很有效的简单方法是在Web服务器上实现HTTP压缩，也可以解决带宽的问题，但是会增加服务器CPU的负担。如果以上这些简单的方法并不能解决问题，那就需要采用一些复杂的策略来实现QoS。主要的策略有ToS、IntServ、DiffServ、流量整形（traffic shaper）四类。目前用得比较多的就是DiffServ和流量整形。

DiffServ解决了IntServ和ToS存在的一些问题。DiffServ的尺度性更好，可以跨网络工作。网络中形成的DiffServ路由器的集合，称之为DiffServ云。通信业务在进入DiffServ云之前进行分类。DiffServ的最大优点是DiffServ采取边界操作，一旦通信业务进入DiffServ云，DiffServ内部的路由器不需要维护QoS状态信息，这可使路由器专注于其路由功能。然而DiffServ提供的QoS可预测性并不是很好，DiffServ云内部的路由器可能更改了ToS字段从而造成错误的处理。在大型局域网或广域网中使用DiffServ的效果还是不错的。

使用流量整形也是最有效的QoS实现方法之一，流量整形产品家族包括Allot Communications，Lightspeed System，Packeteer and Sitara Networks等公司的产品。这些设备的操作具有独立性，安装这些设备后，网络的其余部分不需要变更。业务流量整形传统上位于网络边缘，尽管可以使用它们对内部局域网流量进行整形。而且业务流量整形工作于第七层，可以解决前面提到的多种服务共用同一端口的问题。业务流量整形可以进行基于业务分类（比如按协议，子网进行分类）的流量整形，可以设定最小最大带宽，在带宽条件允许的时候还允许突发传输，流量整形的工作原理可分为基于队列的算法和基于TCP滑动窗口策略两类。

至于是专注于“修路”还是“疏导”，合理的办法应该是根据实际情况，两个结合起来使用。修路是前提，没有路，就无法提及疏导交通。疏导交通是二两拔千斤的有效办法，能在节省开支的情况下达到很好的效果。