计算机 校园网 高校毕业论文 论文 计算机专业

计算机类应用,计算机管理毕业论文,计算机互联网计算机网络高校毕业论文校园网毕业论文

河南工业大学

毕 业 论 文

校园网BT、PPLIVE问题解决方案

系部名称：信息工程系

专 业：计算机网络技术

作者姓名：xxxxx

学 号：xxxxxxx

指导教师：xxx xxx

2010年6月25日

2006级计算机网络专业毕业设计论文

指导老师 xxx xxx 2009-2010（河工化毕设-XXGL2009）

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一、课题名称

校园网BT、PPLIVE问题解决方案

二、设计组成员

Xxxxx

三、背景综述

随着信息时代的来临以及科教兴国战略的贯彻，校园信息化的教学得到国家

各级教育主管部门和各个院校的高度重视。信息网络改革、推进了传统的教学，校园网建设也随之成为院校基础建设的的重要部分。教育信息的不断发展，校园网规模的不断扩大，给信息网络提出了更高的要求。

随着计算机网络的发展，校园网内的数据流量以指数增长。虽然网络硬件设

备发展迅速，但过多的网络耗能型软件的开发使用导致网络的负载量与数据流量控制平衡被打破。BT、PPLIVE就是这样的P2P软件代表。为了解决这样的实际问题，迫切的需要一种好的网络设计方案。

四、设计目标

计算机网络专业的学生通过二年多的基础课和专业课学习，结合网络硬件如

路由器、交换机的实训已经初步具备了网络应用型人才的基本技能。在此基础上，结合文献资料的搜集整理，做好计划并制定出一整套合理化网络问题解决方案，并能在校园网络的BT和PPLIVE等P2P软件的管理和控制中付诸实施。

五、设计任务

1、BT、PPLIVE解决方案分析与结构设计

2、概要与详细设计

3、 网络硬件设备选择方案制定

4、 网络维护设计

5、 网络安全与稳定性设计

六、任务与要求

1、学习与理解本院专科毕业设计（论文）规范。

2、搜集国内外相关文献与实例，进行研读、翻译、整理；提交2000字以上的论证报告。

3、学习、复习相关网络硬件配置、平台构件及操作，熟悉并掌握网络协议（TCP/IP）

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翻译不少于500字的外文资料。

撰写毕业论文（包含论证报告）。

6、 毕业答辩。

七、时间安排

序号 周 次 内 容

1 1 动员、采集文献资料，完成研读与开题报告

2 2 完成体系与框架分析与设计

3 3 完成课题支撑资料分类整理

4 4 翻译撰写毕业论文，毕业答辩

附:

开题报告

论文手册

中文翻译

英文译文原文

(相关资料可参阅各类参考书籍，并可到各大搜索引擎进行网上查询)

八、项目设计分析示例

（一）项目设计思路

1、故障现象

局域网内有人使用BT、迅雷、电驴、电骡等P2P下载工具进行下载，造成

局域网中其他用户感觉上网速度慢、网速卡。

2、故障原因

当局域网内某台主机使用P2P进行下载时，P2P软件会占用局域网到互联网

出口的大量的带宽，导致其他用户网速慢、卡等现象。

3、原理分析

BT的工作原理

P2P软件在下载（download）的同时，也在为其他用户提供上传（upload），所以不会随着用户数的增加而降低下载速度。简单的说就是：下载的人越多，速度越快。

BT具体的工作原理为：BT首先在上传者端把一个文件分成了Z个部分，甲

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在服务器随机下载了第N个部分，乙在服务器随机下载了第M个部分，这样甲的BT就会根据情况到乙的电脑上去拿乙已经下载好的M部分，乙的BT就会根据情况去到甲的电脑上去拿甲已经下载好的N部分，这样就服务器端得负荷就比较小，同时也加快了用户方（甲乙）的下载速度，效率也提高了，更同样减少了地域之间的限制。比如说丙要连到服务器去下载的话可能才几K，但是要是到甲和乙的电脑上去拿就快得多了。所以说用的人越多，下载的人越多，大家也就越快。而且，在你下载的同时，你也在上传（别人从你的电脑上拿那个文件的某个部分）。 其他P2P软件工作方式类似。

测试结果:

迅雷和BT抢带宽最厉害，电驴可能由于种子等原因速度提升一直不是很高。BT等软件在下载的同时又作为种子为其他人提供下载服务，由于ADSL上行带宽最大只有512K，所以使用P2P软件后更容易造成局域网出口上行带宽的拥塞，但是任何上网操作均需要上行/下行两个方向的流量，如果上行带宽被占满，就会影响到所有用户的使用。

4、解决思路

（1）、封掉P2P软件使用的端口进行限制，常用P2P软件端口见附件1。

（2）、封掉P2P软件种子的IP地址。

（3）、使用内网主机速率限制功能，限制主机的上传/下载速率，允许P2P软件下载但是将其速度限制在可容忍范围内，同时限制上传带宽不超过下载带宽。

（4）、在使用CBQ限制下载速度的同时（总带宽小于7Mbps）， 可以同时使用内网主机速率限制功能，限制上传/下载的速率, 达到比较好的效果。

（5）、内部网络加强管理，以行政手段进行干涉，及时发现违规下载进行制止。

摘 要

P2P（peer-to-peer，对等体网络）技术在飞速发展的同时，占用大量网络

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可用带宽，并采用随机端口，数据加密和协议伪装等技术来逃避检测。P2P应用的流行和泛滥，占用带宽，吞噬大量的网络资源，因此需要一种健壮、高效的P2P流量检测方法。文章分析了4种典型的P2P流量识别方法的原理，从准确性、实时性和健壮性3个方面进行了性能比较。最后提出一种基于协议指纹的新型P2P流分类方案，并对P2P流量分类技术的发展提出了看法。

P2P业务流量在对Intemet起巨大推动作用的同时，也带来了因资源过度占

用而引起的网络拥塞以及安全隐患等问题，妨碍了正常的网络业务的开展。P2P技术占据着网络带宽的绝大部分，如何控制P2P流量，是我们在享受P2P带来的便利的同时必须要考虑的一个问题。因此，实现P2P流量的有效识别和控制已经成为急需解决的问题。

校园网络内各种P2P软件的广泛应用占用带宽，造成网络的拥堵，通过简

要介绍了P2P的现状，并对校园网络和学生机房中P2P的使用提供几种管理方法。 关键词:P2P（对等体网络） 流量识别 协议指纹 协议指纹库

ABSTRACT

The fast progress of P2P （peer-to-peer）technology brings about

Internet available band- width largely occupied, and many current P2P applications use several obfuscation techniques to a- void detection, including dynamic port numbers, encrypted payloads and protocol masquerading, Increasing amount of P2P services not only consume a lot of bandwidth but also influence the performance of other business.therefore, a ：robust and effective identification method was needed. This paper analyzed four typical methods of P2P traffic identification,then made a comparison of their performance from three aspects on accuracy, peculiarity of real-time and robustness. Finally,this paper presented a novel P2P traffic identification scheme based on the protocol fingerprints and gave some view about the evolution of P2P traffic identification.

P2P traffic is in the Intemet an enormous role in promoting the same

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time, it also brings a lack of resources caused by over-occupied by network congestion and security risks and other issues hindered the normal network's operations. P2P technology holds the vast majority of network bandwidth, how to control the P2P traffic, is that we enjoy the convenience brought by P2P at the same time must be considered a problem. Therefore, the effective realization of P2P traffic identification and control has become an urgent problem.

With the rapid development of P2P, wider application of P2P software

occupies the bandwidth seriously in campus network, which causes serious . Key words:P2P（peer-to-peer）; traffic identification; protocol fingerprint; protocol fingerprint pro-file

引言

P2P是peer to peer的缩写，是指：通过使用分布资源，借助于分布计算

技术来完成关键任务的系统和应用的总称。这里的分布式资源包括计算能力、数据（包括存储介质和内容）、网络带宽和其它资源（如计算机、人力资源等）；分布计算包括算法、数据、元数据等，或者是三者总体；关键任务包括分布计算、数据（或内容）共享、通信与协作，或者是平台服务等。P2P技术的主要特征是弱化服务器作用，甚至取消服务器，使分布式系统中的各个节点逻辑对等，这种技术出现的目的就是希望能够充分利用网络中所蕴含的潜在资源。

与C/S模型不同，P2P模型中每个节点既可以是服务（或者资源）的提供者，

也可以是使用者，充其量就是提供的服务（或资源）的类型不同。随着网络技术的飞速发展和网络规模的不断扩大，接入网络的主机增加，可用资源丰富，然而目前的互联网仍然是以C/S模式为主，尤其是Web技术的发展使得许多Web服务器成为信息的主要提供源，整个Internet系统依附于这些少量的服务器节点，而大量的个人主机中的资源却成了网络中的信息孤岛，无法得到充分利用，能否发挥这些闲散资源的使用效率（或者作用）构成了人们关注P2P的理由。

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由于BT软件的出现，使得网络带宽一下子变得不够用了。据国际互联网流

量监控公司最新统计发现BT，KAZAA和EMULE等P2P软件所使用端口的数据流量首次超过了传统的HTTP80端口，该统计表明目前互联网带宽已经被P2P软件侵吞，真正有意义的HTTP浏览已经让出了第一把交易。

BitTorrent是一个文件分发协议，它通过URL识别内容并且和网络无

缝结合。它对比HTTP/FTP协议,MMS/RTSP流媒体协议等下载方式的优势在于，一个文件的下载者们下载的同时也在不断互相上传数据，使文件源（可以是服务器源也可以是个人源，一般特指第一个做种者或种子的第一发布者）可以在增加很有限的负载之情况下支持大量下载者同时下载，所以BT等P2P传输方式也有“下载的人越多，下载的速度越快”这种说法。

PPLive是国内一款用于互联网上大规模视频直播的免费共享软件，有别于

其他同类软件，PPLive内核采用了独特的ALM多播和内聚算法技术，有效地降低了视频传输对运营商主干网的冲击，减少了出口带宽流量，并能够实现用户越多播放越流畅的特性，有效解决了当前网络视频点播服务的带宽和负载有限问题，使得整体服务质量大大提高。而PPLive采用的是比较前沿的P2P技术。 随着计算机网络的发展，校园网内的数据流量以指数增长。虽然网络硬件设备发展迅速，但过多的网络耗能型软件的开发使用导致网络的负载量与数据流量控制平衡被打破。BT、PPLIVE就是这样的P2P软件代表。为了解决这样的实际问题，迫切的需要一种好的网络设计方案。

PPLive, PPSteam, QQ直播等在线流媒体软件都采用了P2P技术，在运行过

程中会占用大量带宽，从而导致其他人不能上网。而且员工在上班期间在线看视频、电影等活动，也会无心工作，影响工作效率。

本文通过设计多种方案，最终可以有效控制pplive，bt 及其他基于p2p协

议的软件联网。

目前国内解决BT下载造成网络堵塞的办法主要有：限制浏览BT网站、禁止

访问Tracker服务器、封闭BT下载端口、限制用户带宽、限制最大连接数、使用HTTP代理对应用层协议进行过滤、阻断BT流等七种办法。

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目录

第一章 背景与现况 ................................................. 1

1.1开发背景 ..................................................... 1

1.2 现状与方案 ................................................. 4

第二章 概述 ....................................................... 8

2.1 P2P技术介绍 ................................................ 8

2.2 P2P网络的特点 ............................................. 10

(1) 分散化 ................................................. 10

(2) 可扩展性 ............................................... 10

(3) 健壮性 ................................................. 11

(4) 隐私性 ................................................. 11

(5) 负载均衡 ............................................... 11

2.3 校园网中的P2P技术应用 .................................... 12

(1) 文件交换 ............................................... 12

(2) 视频点播和直播 ......................................... 12

(3) 在线交流 ............................................... 12

(4) 对等计算和协同工作 ..................................... 12

2.4 P2P的关键技术 ............................................. 13

（1） 集中方式索引 ......................................... 13

（2） 广播方式 ............................................. 13

（3） 动态哈希表的方式 ..................................... 14

2.5 P2P流量特征及对校园网的影响 .............................. 14

（1） 版权问题及高速传输 ................................... 14

（2） 超大容量及安全性 ..................................... 14

（3） 大量消耗网络带宽问题 ................................. 15

（4） 上下流量对称 ......................................... 15

（5） 业务点分布广泛 ....................................... 15

第三章 流量识别 .................................................. 16

3.1 P2P流量识别原理 ........................................... 16

（1） 基于端口的识别 ....................................... 16

（2） 基于深度数据包检测 ................................... 17

（3） 基于传输层信息进行检测 ............................... 18

3.2 P2P流量识别的对比分析 ..................................... 20

（1） 基于流量特征的检测技术 ............................... 20

（2） 深层数据包检测技术 ................................... 21

（3） 基于传输层信息和基于应用层数据分析技术 ............... 21

3.3 P2P流量是别的关键技术及算法 ............................... 22

第四章 P2P流量控制及控制系统 ..................................... 24

4.1 流量控制技术 .............................................. 24

（1） 直路串接控制技术 ..................................... 24

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（2） 旁路干扰控制技术 ..................................... 24

4.2 P2P流量分析与控制系统 ..................................... 25

4.3 管理中心 .................................................. 26

(1) Web服务器 ............................................. 26

(2) 通信服务器 ............................................. 26

(3) oracle 服务器 .......................................... 27

4.4 P2P流量分析仪的主要功能 ................................... 27

4.5 控制方案 .................................................. 28

（1） 加强lP管理 .......................................... 28

（2） 限制浏览BT网站 ...................................... 29

（3） 封闭BT下载端口 ...................................... 29

（4） 使用HTTP代理过滤应用层协议 .......................... 30

（5） 控制整体BT下载流量 .................................. 30

（6） 加载PDLM模块 ........................................ 31

第四章 总结 ...................................................... 34

参考文献 ........................................................... 35

致谢 ............................................................... 35

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第一章 背景与现况

1.1开发背景

[3]随着网络技术在教育行业的迅猛发展和网络应用的广泛普及。高校的校同

网建设规模在短短几年内达到了与西方发达国家相媲美的水平，各种新的网络应用也层出不穷。如：网络多媒体教学、VOIP电话、电视／电话视频会议，视频监控数据等。也得到了快速的发展学生使用网络的热情也空前高涨。个人计算机 的普及率在高校中逐年递增网络规模的急剧膨胀。网络用户的快速增长，关键性应用的普及和深人，使得校园网从早先教育、科研的试验网的角色已经转变成教育、科研和服务并重的带有运营性质的嗣络。校园网在学校的信息化建设中已经在扮演了至关重要的角色。

同时我们也看到，校园网络作为数字化信息的最重要传输载体，当前存在着

以下急待解决的问题：

1、大量的P2P等非关键应用，无情的吞噬着校园网络有限的带宽资源。

大学生们的思维活跃，敢于尝试新鲜事物，这本是好事。但同时也给各个学

校的网络管理人员带来了巨大的不便到目前为止。校园网几乎可以说是P2P应用最多的场所之一，其应用P2P种类之繁杂。P2P应用更新速度之迅猛，使得每个网络管理人员头痛不已。这些大量的P2P严重地侵占着校园的网络资源，对网络资源的肆意占用已到了相当严重的地步。更为严重的是，在很多时候，P2P流量几乎占用了该校园网全部的出口带宽，造成许多学生和教师无法上网，严重的影响了教职员工、学生的正常工作和学习。

还有一些诸如网络游戏、MP3下载、即时聊天等应用，也同样不断的侵占着

有限的网络资源

2、关键性应用得不到保障。

投资没有得到合理的回报由于上述大量P2P以及其它非关键性应用的存在，

导致校园内正常的网络应用：对实时性要求较高的各种语音视频应用(多媒体教学，电视／电话会议等)、及学生／家属区个人上网。校园办公OA等等得不到正

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常的开展，时延、抖动、马赛克甚至应用中断现象会时有发生。如果没有带宽管理设备分配给这些应用所需要的网络带宽，对这些关键性应用的正常访问，将得不到根本的保证，这样校园网建设所投入的资金就会得不到很好回报，网络资源被严重的浪费掉，也给学校的预算带来了沉重的负担。

3、存在大量的网络不安全因素。

如网络非法攻击、登陆不良网站等校园网经常受到网络黑客的侵害，导致网

络不能够正常的运行。很多大学网络中心做过统计显示，校园网内主要应用服务器平均一个星期会经受到数千次甚至上万次的非法访问尝试：另外．如何避免学生登陆不良网站， 防范网络非法攻击(如DDOS，蠕虫)等等，这些都是各个高校不可回避的紧迫问题。

4、没有提供多样的增值服务。

计费方式存在严重的不足随着校园网络的迅猛发展和不断的完善。一方面，

越来越多的学生和教师对网络应用的需求呈现多样化趋势。不同级别的教职员工、研究生和本科生等等，他们对于网络的需求是不同的；而另一方面，网络内容供应商和运营商所提供的各种服务也层出不穷。显然单一的计费模式，如包月制，已经难以满足现今的实际需要，也势必将被更为的合理的计费模式所取代。按使用量、内容、用户计费等等。比如使用BT按照一个价格计费，使用HIQP按照另外一种价格计费、使用网络电视按照其它一种价格计费等。

P2P下载技术是对传统下载技术的变革，跨越了传统的共享思路，实现了“多

点对多点”的共享概念。在P2P下载中，每一个下载者同时担当了上载者的角色，越多人下载，亦表示有越多上载者将它们暂时不用的上载带宽分享出来，形成了一个“上载流”，再平均分给各个下载者。简单地说，每个用户下载文件的同时，就会将下载完的文件共享出来，不论是多少MB都会平均分享给每一位下载者，这就是“多点对多点”的共享概念。

P2P的总体使用情况很难去衡量，但是Internet2主干网基础构造的主管

Steven C. Corbato表示，他在2003年5月就注意到P2P的流量开始激增。而当年10月，P2P的流量更是超过了这个超高速网络总体流量的10%。与之对比，其他文件交换系统的流量没有一个能超过Internet2总体流量的1%。2004年的6月更是一个分水岭，流传于互联网上的视频流首次超过了音频流，其间P2P的

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作用功不可没。

P2P使用户在下载各种海量数据时体验到了飞一样的速度。然而，由于P2P

绕过服务器，整个过程缺乏有效管理，也存在大量问题，例如：知识产权问题、安全性问题、大量垃圾冗余信息以及严重占用带宽的问题。尤其对于校园网和城

域网来说，基于P2P技术的文件共享对正常应用的危害主要可归纳为以下几点。

（1） 改变了网络流量分布。尽管很多网络管理者知道其网络中存在P2P下

载，但以前很少有人真正关注这种应用到底占用了多少带宽资源。以天津到北京的线路为例，P2P经常占用60%～70%的主干带宽。CERNET通过主干网连接各个地区的校园网，P2P下载严重破坏了主干网的出口带宽资源分配，彻底改变了网络流量构成，造成各地到北京的线路以及CERNET与其他运营商间的交换线路拥塞。

（2） 网络流量不可预知。 P2P下载流量具有很强的突发性和侵略性。P2P程序在启动时会建立数量巨大的连接，这些连接会使得网络流量突然迸发，进而在相当一段时间内维持很大的网络流量，使得校园网中其他正常业务的应用受到很大影响。用户会明显地感觉到正常业务系统反应变慢，甚至没有反应。

（3） P2P产生的巨大流量使网络的规划、建设、管理和运行维护面临困境。P2P的巨大流量使主干网、城域网和校园网的管理者们面临巨大压力。以天津为例，校园网内部、校园网之间－城域网内部、城域网到北京的主干处处拥塞，无论怎样升级设备、增加带宽，也难以满足无限制进行P2P下载所造成的巨大带宽的需求。今年夏天，天津到北京线路从2.5G 升级到了5G，但几乎在瞬间就“跑满了”，用户们对网速慢的抱怨并未停止。未来的网络怎样才能满足正常业务的可用性需求？我们很难做出性价比可接受的实施方案。

随着网络的发展、网络应用的增多，越来越多的应用使用动态端口，加之近年来很多应用都透过80端口进行，传统的方法已经无法对数据包进行准确有效的识别和控制。因为P2P的通讯机制使用了动态端口，同时将其本身伪装成为HTTP流量，这种与生俱来的特性源于P2P程序的防御机制。所以P2P流量很难被防火墙、路由器以及其他的过滤设备发现，为了识别和控制P2P流量，我们必须使用基于第7层流量的分析工具。

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1.2 现状与方案

如果说P2P对于管理和控制非理性流量是一个技术难题的话，那么用户行为则是一个管理上的难题。长期以来，某些运营商的包月制计费方式产生鼓励用户无限制地使用网络资源的作用，导致很多用户往往无限制占有和使用网络资源。图1是天津城域网中一个局部的、未加控制时的流量分析。

可以看到BT、PPLIVE之类的P2P流量占到了70%以上。一般而言，用户们在抱怨网络慢的时候，很少会考虑到其自身的上网行为对网络性能所起的负面作用。从管理角度而言，如果能够有效约束和引导用户理性使用网络资源，对于提高网络正常业务的可用性将产生巨大的作用。对此我们应当进行必要的宣传和教育，使用户们了解，网络资源投资浩大，并非可以无限制地任意使用。其次，应当完善用户管理方式，在优先满足教育网络服务于教学、科研、管理等正常业务的前提下，尽可能满足用户使用各种其他网络业务的需求。

天津的做法：在网络建设、管理、运行和维护的实践中，天津主节点最深的体会之一，就是必须在技术和管理层面，加强对用户上网行为的约束和引导。 在网络用户管理方面，天津大学和南开大学始终对用户实行每月最高流量限制，一般用户为每月5G限额，超额者停止网络服务，这使得即使在不具备技术手段控制网络业务流量时，非正常业务也从未泛滥成灾。

就对P2P业务的管理控制方式而言，分布式显然优于集中式。但由于天津市高校各方面条件的限制，目前还无法在天津市城域网内全面部署分布式的控制系统。分析表明：目前天津城域网最大的瓶颈是到北京的线路。为了保证在高考招生期间招生业务的正常进行，也为了在天津城域网内约束非理性流量，天津主节点在请示市教委和市招办领导同意后，采取集中控制与重点控制相结合的做法，在天津到北京的出口线路和城域网内某些局部重点，用技术手段对P2P流量和其他非正常流量进行管理和控制。

在我国，近年来校园网建设发展迅速，到目前为止仅在我国中小学就有近6000所学校建设了校园网。他们为我国中小学内部实现教育的资源共享、信息交流和协同工作提供了较好的范例。然而，随着我国各地校园网数量的迅速增加，校园网之间如何实现教育的资源共享、信息交流和协同工作的要求越来越强烈。 校园网的设计目标是将各种不同应用的信息资源通过高性能的网络设备相

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互连接起来，形成校园区内部的12000／XPranet系统，对外通过路由设备接入广域网。

进行校园网总体设计：

第一，要进行对象研究和需求调查，明确学校的性质、任务和改革发展的主系统建设的需求和条件，对学校的信息化环境进行准确的描述；

第二，在应用奢求分析的基础上，确定学校12000／XPranet服务类型，进而确定系统建设的目标，包括网络设施、站点设置、开发应用和管理等的目标； 第三，确定网络拓扑结构和功能，根据应用需求建设目标和学校的主要建筑分布特点，进行系统分析和设计；

第四，确定技术设计的原则要求，如在技术选型、布线设计、设备选择、软件配置等方面的标准和要求；

第五，规划校园网建设的实施步骤。

校园网总体设计方案的科学性，应该体现在能否满足以下基本要求方面：

（1）整体规划安排；

（2）先进性、开放性和标准化相结合；

（3）结构合理，便于维护；

（4）高效实用；

（5）支持宽带多媒体业务；

（6）能够实现快速信息交流、协同工作和形象展示。

随着经济的发展和国家科教兴国战略的实施，校园网络建设已逐步成为学校的基础建设项目，更成为衡量一个学校教育信息化、现代化的重要标志。目前，大多数有条件的学校已完成了校园网硬件工程建设。然后，多年来都对校园网的认识不够全面，甚至存在很大的误区。例如：认为网络建设越高档越好，在建设中盲目追求高投入，对校园网络建设的建设缺乏综合规划及开发应用；认为建好了校园网络，连接了Internet，就等于实现了教学和办公的自动化和信息化，而缺乏对校园网络的综合管理、技术人员和教师的应用培训，缺乏对教学资源的开发与积累等等。所有这些，都极大地阻碍了校园网络在学校管理、教育教学中所应发挥的实际效益。

概括地讲，校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒

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体网络。首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求：校园网是一个宽带 、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以在该网络上运行。如果一所学校包括多个专业学科(或多个系)，也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。其次，校园网应具有教务、行政和总务管理功能校园网络作为数字化校园和网络教学的重要传输载体，占据着极为重要的位置。

校园网遇見的主要问题：

一、安全设施不到位。

有的学校网络防火墙等级不高，安全功能弱，形同虚设。有的学校防火墙坏了迟迟没有修复。还有的学校甚至没有防火墙。校园网几乎是裸露在公网上。

二、安全管理不完善。

服务器日志不齐，甚至没有访问日志。服务器存在很多漏洞，有的高达几十处，都没有及时打上补丁，随时可能受到攻击，使网络瘫痪。有的服务器设的是空口令，用的是匿名上网，使网络处在高风险状态。

三、安全制度不健全。

不少学校是制度贴在墙上，放在抽屉内，没有落到实处。还有的备案表册不齐，没有安全制度。

主要原因：

一、领导上不重视。

主要领导没有精力抓网络安全，分管领导没空管网络安全。网络安全说起来重要，忙起来次要，处于无人管理状态。

二、思想上麻痹轻敌。

一些人错误认为校园网外面不会有人来攻击，校内都是师生，不会有人来捣蛋，故而从思想上就不设防。

三、经费上没保证。

在经费比较紧张的情况下，往往会把原用于购买保证网络安全的部分砍掉，从而增加了校园网的高风险。

整改措施：

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一、切实加强领导。

各中小学要切实加强对校园网安全工作的领导，主要领导要亲自抓，分管领导要具体抓，网管老师要配合抓。

二、健全安全制度。

要按市公安局、教育局关于校园网安全工作的要求制订和健全制度，认真填写备案表册，及时上报。

三、完善安全管理。

1、建有完备的网络日志，并保存60天。

2、经常扫描端口，发现漏洞及时打好补丁。

3、每校要配两名网管老师，落实岗位责任制。

4、服务器禁止使用空口令，师生实行实名登录制。

5、校园网改造时对安全方案要经过科学论证，并报市教育信息中心备案。

四、加强安全法制教育。

1、经常进行安全思想教育，增强安全意识，做到警钟长鸣。

2、加强法制伦理道德教育，自觉维护网络安全。

五、增加投入，确保安全设施到位。

筹措经费，增加投入，确保安全设施到位，切实提高网络的安全等级。 关键技术的研究和运用。

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第二章 概述

2.1 P2P技术介绍

[1]P2P 技术，称为对等网络（Peer to Peer）技术，它是一种用于不同PC 用户之间，不经过中间设备直接交换信息的技术，实质上是一种网络结构思想。它与目前网络中占据主导地位的客户端/服务器（Client/Server）结构的本质区别是整个网络结构中不存在中心节点（或中心服务器）。P2P 节点之间关系是平等的、直接联系的，具有处理信息和提供信息等功能。即每台PC 可以直接连接到其它PC，并进行文件交换，而不需要连接到服务器上再进行浏览与下载。任意两台PC 互为服务器，同时又是客户机。一直以来，P2P 软件是作为下载工具使用的，它解决了单点下载难以突破的服务器带宽瓶颈，从而使下载速度空前提高，充分利用了闲置的个人PC网络带宽和存储空间，使得媒体资源文件的获取变得快捷容易了。

以Napster和Gnutella为代表的基于P2P文件共享软件已经成为Internet上增长比较迅速的应用。以Napster为例，该网站1999年投入运行，到2000年12月，该软件已经累计被下载了5千万次。随着对等网络系统规模的增长，系统的可扩展性和查找速度成为迫切需要解决的问题也成为了研究的热点。

P2P直接将人们联系起来，让人们通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互，真正地消除中间商。P2P就是人可以直接连接到其他用户的计算机、交换文件，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载。P2P另一个重要特点是改变互联网现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”，并把权力交还给用户。 P2P看起来似乎很新，但是正如B2C、B2B是将现实世界中很平常的东西移植到互联网上一样，P2P并不是什么新东西。在现实生活中我们每天都按照P2P模式面对面地或者通过电话交流和沟通。

即使从网络看，P2P也不是新概念，P2P是互联网整体架构的基础。互联网最基本的协议TCP/IP并没有客户机和服务器的概念，所有的设备都是通讯的平等的一端。在十年之前，所有的互联网上的系统都同时具有服务

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器和客户机的功能。当然，后来发展的那些架构在TCP/IP之上的软件的确采用了客户机/服务器的结构：浏览器和Web服务器，邮件客户端和邮件服务器。但是，对于服务器来说，它们之间仍然是对等联网的。以email为例，互联网上并没有一个巨大的、唯一的邮件服务器来处理所有的email，而是对等联网的邮件服务器相互协作把email传送到相应的服务器上去。另外用户之间email则一直对等的联络渠道。

近年来，随着大规模存储、高性能工作站以及宽带网络等技术突飞猛进的进步,互联网上传输的信息不再只是文本、图像，各种各样的多媒体通信（Multimedia Communication）服务从技术上和经济上成为可能。多媒体通信可以集成视频、音频、文本及图像为一体，为用户提供更为丰富的使用体验，因此得到了越来越为广泛的应用。特别是流媒体技术的出现和普及，使得声音、影像或动画等时基媒体可以由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕就可观看到媒体，从而满足了实时交互的需要。

传统的流媒体播放方式是基于C/S 集中式网络模式，面临网络带宽受限的问题，表现在媒体服务器负担过重，支持客户数目有限，节目播放效果较差，尤其在可扩展性（Scalability）和容错性（Fault-tolerance）等方面还远远不能满足应用的需求。

目前流媒体服务所广泛采用的服务器/客户机模型不能提供高可扩展能力和高可用的服务。为了解决这些问题，近年来研究界和工业界提出了多种解决方案，比较重要的有内容分发网络（Content Delivery Network CDN）和IP 广播（IP Multicast）等。但是，这些解决方案的共同特点是需要有专门的硬件支持，比如CDN 需要在全球各地部署多个CDN 服务器，通过服务器之间协同工作，分发多媒体数据；而IP 广播更是需要修改目前Internet 的路由机制，广泛部署复杂的支持广播功能的路由器。这样不仅耗资巨大，而且并不能从根本上解决我们上面提出的问题。

如果在流媒体技术中融入P2P 技术，用户可根据他们的网络状态和设备能力与一个或几个用户建立连接来分享节目，这种连接能减少服务器的负担，合理使用网络带宽，提高每个用户的节目播放质量，即使是大量的用户同时访问流媒体服务器，也不会造成服务器因负载过重而瘫痪。

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基于P2P 网络平台上新的流媒体播放技术，将P2P 网络技术和流媒体技术结合起来，充分利用网络闲置的带宽资源和存储资源，突破了传统的流媒体播放系统带宽瓶颈。采用多点下载和文件分块重组方法，一边下载一边播放，能够保持节目流完整而流畅地播放。

2.2 P2P网络的特点

与其他网络模型相比，它有以下技术特点：

(1) 分散化

网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避免了可能的瓶颈。即使是在混合P2P中，虽然在查找资源、定位服务或安全检验等环节需要集中式服务器的参与，但主要的信息交换最终仍然在节点中间直接完成。这样就大大降低了对集中式服务器的资源和性能要求。分散化是P2P的基本特点，由此带来了其在可扩展性、健壮性等方面的优势。

(2) 可扩展性

在传统的C/S架构中，系统能够容纳的用户数量和提供服务的能力主要受服务器的资源限制。为支持互联网上的大量用户，需要在服务器端使用大量高性能的计算机，铺设高带宽的网络。为此，机群、cluster等技术纷纷上阵。在此结构下，集中式服务器之间的同步、协同等处理产生了大量的开销，限制了系统规模的扩展。而在P2P网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能较容易地满足用户的需要。即使在诸如Napster等集中型架构中，由于大部分处理直接在节点之间进行，大大减少了对服务器的依赖，因而能够方便地扩展到数百万个以上的用户。而对于纯P2P来说，整个体系是全分布的，不存在瓶颈。理论上，其可扩展性几乎可以认为是无限的。

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(3) 健壮性

在互联网上随时可能出现异常情况，网络中断、网络拥塞、节点失效等各种异常事件都会给系统的稳定性和服务持续性带来影响。在传统的集中式服务模式中，集中式服务器成为整个系统的要害所在，一旦发生异常，就会影响到所有用户的使用。而P2P架构则天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。而且P2P模型一般在部分节点失效时能够自动调整整体拓扑，保持其它节点的连通性。

事实上，P2P网络通常都是以自组织的方式建立起来的，并允许节点自由地加入和离开。一些P2P模型还能够根据网络带宽、节点数、负载等变化不断地做自适应式的调整。

(4) 隐私性

随着互联网的普及和计算/存储能力飞速增长，收集隐私信息正在变得越来越容易。隐私的保护作为网络安全性的一个方面越来越被大家所关注。目前的Internet通用协议不支持隐藏通信端地址的功能。攻击者可以监控用户的流量特征，获得IP地址，甚至可以使用一些跟踪软件直接从lP地址追踪到个人用户。在P2P网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小。

此外，目前解决Internet隐私问题主要采用中继转发的技术方法，从而将通信的参与者隐藏在众多的网络实体之中。在传统的一些匿名通信系统中，实现这一机制依赖于某些中继服务器节点。而在P2P中，所有参与者都可以提供中继转发的功能，因而大大提高了匿名通讯的灵活性和可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。

(5) 负载均衡

P2P网络环境下由于每个节点既是服务器又是客户机，减少了对传统C/S结构服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分布在多个节点，更好地实现了整个网络的负载均衡。

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2.3 校园网中的P2P技术应用

(1) 文件交换

文件交换是现在校园网中P2P技术最重要的应用。现在的校园网中，文件交换越来越频繁，并且大文件的交换量也越来越多，引入P2P文件交换技术可以使用户利用基于P2P网络协议的客户端软件脱离服务器，直接从含有所需文件的对等机下载文件，速度大大加快。如果将P2P文件交换应用于学校数字图书馆信息系统，将会加强用户之间交流的通畅，可以大大促进原文传递、信息定向推送等信息服务的开展。

(2) 视频点播和直播

现在校园网使用基于P2P技术的视频点播和直播系统，在P2P流媒体技术的保证下，可以很好的解决视频不流畅的问题。

(3) 在线交流

现今的很多即时通讯软件如QQ、MSN等都是使用了P2P技术，在校园网中，与网络聊天室、BBS留言板相比，基于P2P的即时通信软件可随时知道对方是否在线，交流双方的通讯也完全是点对点直接进行的，中心服务器只是控制用户的认证信息并帮助完成节点之间的初始互联工作。通过基于P2P技术的在线交流可以使校园网用户很方便的以文字、语言或文件形式进行直接即时的交流，深受校园同学的喜爱。

(4) 对等计算和协同工作

对等计算是分布式计算的思想在广域网上的延伸， 目的是将网络上的CPU资源共享，把网络中众多的计算机中暂时不用的计算能力累计起来，用以协同工作。对等计算协同工作依托在网络之上，需要大量实时的数据交换量。而在校园

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