信息系统工程 │ 2019.3.20130INFORMATION TECHNOLOGY 信息化建设摘要：传统校园网架构和运行模式下存在网络结构复杂、流程管理繁琐、内外网访问拥塞等问题。为解决这些问题，在研究分析SDN架构的基础上，根据现阶段荆楚理工学院校园网的实际情况，采取在汇聚层网络边缘部署SDN方案对校园网进行优化，并在Mininet仿真平台下予以验证，为简化校园网运维提供技术支撑，使网络故障定位更加准确、网络数据管理更加精细。关键词：SDN架构；校园网；网络优化；Mininet一、前言校园网是高校信息化的基础而互联网的快速发展给高校的信息建设带来了巨大的挑战，传统校园网的网络结构复杂，网络管理维护较为繁琐，因此基于SDN 架构的校园网络部署和升级是未来的趋势和方向。为了解决传统校园网的网络结构复杂且网络管理和网络维护繁琐等问题，本文在调研分析荆楚理工学院校园网现存问题的基础上引入SDN（Software Defined Network，软件定义网络）进行优化研究。利用SDN 的集中控制，掌握网络全局视图等优势，结合实际情况在传统校园网的拓扑结构中针对性的部署SDN，提高校园网管理维护的灵活性，并为校园网络向SDN 平滑演进打下基础[1]。通过Floodlight 开源控制器进行策略下发，并在Mininet 仿真平台予以验证所设计的SDN 部署方案可提高现有网络的管理效率和服务能力。二、荆楚理工学院校园网发展现状荆楚理工学院校园网拓扑图如图1所示，校园网主要分为出口层、核心层、汇聚层、接入层和数据中心层。图1 荆楚理工学院校园网拓扑图校园网拓扑结构分为四个区域：①核心区域为两台国产核心交换机构建虚拟化VSU，双上联至出口区域，以此来达到简化网络拓扑提高网络资源利用率的目的。两台国产核心交换机各插入一块国产网关认证计费业务模块卡，来实现对用户流量计费和流控等。国产核心交换机作为全网用户的网关，认证网络附属存储设备，同时支持web 认证、有线1x 认证、无感知认证（mab 认证）。核心下联接口MTU 值需要修改为大于或者等于1530，并且要部署QINQ 终结和Radius 携带qinq 格式透传；②数据中心区域中的服务器配备有WEB 服务器、FTP 服务器、DNS 服务器、数据库服务器和备份服务器；③汇聚层区域中的汇聚设备则是灵活QinQ 封装设备，外部的vlan 基于接入内部vlan 进行封装，每一个接口封装的外层VLAN 不同，上联接口的MTU 值必须修改大于或者等1530；④接入区域中，接入交换机的每个接口配置不同的内层VLAN，不同的交换机VLAN 可以重复利用，最终用户定位于外层VLAN 和内层VLAN。深入分析荆楚理工学院传统校园网的现状，发现在现阶段校园网存在着以下四个主要问题：① 部署困难的问题，在校园网中往往使用的设备类型复杂，如路由器、交换机、防火墙等，数量众多，校园网涉及的部门很多，业务复杂，网络部署的过程中难度大，而且现阶段校园网的业务部署主要依靠校园网络中心专业人员的命令行进行管理，在进行配置管理时系统难以适配多种的设备；② 故障定位慢的问题，校园网中的每个设备往往独立完成各节点功能，所以在校园网发生故障时定位网络故障需要去逐个区域，逐个设备的排查，故障定位和排除通常需要大量时间完成，因此也会耗费大量的人力和物力；③ 网络管理的策略很难改变的问题，校园网中有线和无线系统的架构通常不一致，系统设备和身份验证策略需要自己独特的管理和身份验证系统。而且在校园网中不同的部门、不同的用户群体在使用校园网时的需求和优先级也大不相同，因此需要部署对应的网络策略，比如使用时间的不同、网络高峰期带宽速度的限制、应用限制、安全策略等。而现阶段的传统校园网缺乏统一安全的策略控制，校园网难以协同也难于灵活部署；④ 校园网络扩容困难的问题，随着校园网用户的数量越来越多和网络应用的要求越来越丰富，传统的校网络已逐渐不能满足学校在教学和办公时对网络的使用需要。校园网不断扩容，网络结构也越来越庞大，校园网中的办公、监控、数据中心、科研、访客、宿舍等各种应用要求网络复杂，校园网的设备提供商繁杂，网络设备类型多，传统校园网往往经过多次升级，进一步扩容需要考虑到各类已建设网络的能力和新业务功能，扩容非常困难。高校校园网SDN 部署研究与实现雷翔宇 王 苓 张晓敏 余 琨 高正明◆
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