CN102148759A - 通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，该方法包括通过缓存加速***对用户的http请求进行加速过程、根据缓存加速***负载情况，动态分配用户的http请求并通过实时认证数据和防火墙NAT转换，实现用户IP和公网出口IP一对一的对应过程和根据http目标请求格式，进行重复资源的存储和重复利用过程，所述缓存加速***提供Web的用户认证管理***，代理服务器根据用户请求进行认证。本发明解决运营商、企业用户在带宽的大规模需求，重点解决业界不能解决的城域网私网和公网IP对应的监查管理要求，可以节省28%左右的公网出口带宽资源，节省资源和公网出口投资。

Description

通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法

技术领域

本发明涉及资源配置技术，尤其涉及通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法。

背景技术

上网获取信息速度慢已成为目前制约Internet发展的重要因素。如何能在现有网络资源下，提高用户获取信息的速度，成为困扰众多企业和服务商的一大难题。

Web缓存设备可以安装在网络的不同位置，实现Web缓存的方式包括代理缓存、透明缓存和逆向缓存。

透明访问是Web缓存的一种能力，即接受和响应用户对于任何Internet上Web服务器的访问能力。它对用户的访问做出应答，并带有源服务器的IP地址，用户感觉不到在访问本地缓存。Web缓存设备把存储的用户访问所需内容传输给用户，把没有存储在缓存的用户访问重定向到用户原本要访问的服务器，把返回的信息在传输给用户的同时留一个备份在缓存中，以提供下一次的服务。

因此，运营商希望以缓存加速的方式，让大量的网络流量不再需要到internet上去查找和下载，节省了大量的网络出口带宽，将大流量的访问节省到了城域网内，同时由于内容由缓存加速***直接返回，响应速度也可以大大改善，用户体验可以得到增强。

参阅图1，传统的单一Cache***存在如下4方面的问题：

1.       单一设备处理能力有限，无现成设备可以直接满足业务需要，主机会成为业务发展的瓶颈，不利用扩展。

2.       传统Cache设备一般不是专门的流量处理设备，很大能力会消耗在数据分析和转发上，不能发挥Cache的最重要的目的，就是通过Cache静态资源的本地访问加速。

3.       Cache设备部署方面，不管是策略路还是旁挂，大量的流量会导致设备处理能力不够，需要提供与协同设备稳定性的配合，以达到Cache***出现故障，不影响用户的使用，在配合不同业务的扩展性上不够。

传统Cache设备加速的同时，无法是被策略路由出口后，无法是被城域网内的请求来源，无法监管，存在法律风险。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，该方法包括通过缓存加速***对用户的http请求进行加速过程、根据缓存加速***负载情况，动态分配用户的http请求并通过实时认证数据和防火墙NAT转换，实现用户IP和公网出口IP一对一的对应过程和根据http目标请求格式，进行重复资源的存储和重复利用过程，所述缓存加速***提供Web的用户认证管理***，代理服务器根据用户请求进行认证。

作为优选，所述通过缓存加速***对用户的http请求进行加速过程为：

A.用户发起http请求，请求到达缓存加速***负载均衡设备;

B.负载均衡设备根据代理服务器压力自动分配请求到资源占用小的代理服务器上;

C.代理服务器通过来源用户信息获取认证数据，判断是否运行提供缓存加速服务。

作为优选，所述根据缓存加速***负载情况，动态分配用户的http请求并通过实时认证数据和防火墙NAT转换，实现用户IP和公网出口IP一对一的对应过程：

A．可以提供缓存加速服务的请求，代理服务器根据认证数据定义该出口IP地址规则，用户在不同的代理服务器绑定不同的IP地址出公网时，通过防火墙NAT转换成同一个公网IP地址。

B．代理服务器根据http请求类型进行分类，判断目的资源是可存储数据还是动态不可存储数据，并决定是向internet发起请求，还是向存储服务器发起请求；

所述根据http目标请求格式，进行重复资源的存储和重复利用过程：

A．代理服务器从internet获取动态不可存储资源返回给用户；

B．代理服务器从存储服务器获取可存储资源，不再去internet获取资源。

作为优选，所述代理服务器安装有Windows Server或Linux企业版操作***的4核以上，内存6GB以上的硬件设备，并运行了缓存加速器软件。

作为优选，所述缓存加速器软件为具备按http协议层转发、认证、存储白名单控制、私网地址绑定和存储资源转发。

与现有技术相比，本发明的优点在于：解决运营商、企业用户在带宽的需求上大规模要求，重点解决业界不能解决的城域网私网和公网IP对应的监查管理要求。在缓存加速***软件部分，通过http底层协议技术能够处理单机10000/S以上的并发流量，并且可以运行在跨平台的代理服务器上，任意扩展服务器数量，达到动态支持更多用户请求的要求。提供城域专网的组网建设方案，可以节省28%左右的公网出口带宽资源，节省资源和公网出口投资。

附图说明

图1为现有技术中单一的Cache***网络结构图；

图2为本发明的流程图；

图3为本发明的实施例的网络流程图；

图4为本发明的IP转换图；

图5为本发明的组网结构示意图；

图6为本发明的缓存加速***网络建设拓扑图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

作为本发明的一种实施方式，参阅图2，一种通过缓存加速***达到节省主干网出口带宽的方法，包括如下步骤：

1)   用户发起http请求，请求到达缓存加速***负载均衡设备，用户的http请求要通过负载均衡设备，那么用户与缓存加速***之间必须路由可达；

2)   负载均衡设备根据代理服务器压力自动分配请求到资源占用小的代理服务器上；所述负载均衡设备是一台可以通过测试代理服务器负载压力来自动分配用户请求的转发设备；

3)   代理服务器通过来源用户信息获取认证数据，判断是否运行提供缓存加速服务；所述代理服务器是安装有Windows Server或Linux企业版操作***的4核以上，内存6GB以上的硬件设备，并运行了缓存加速器软件；

4)   可以提供缓存加速服务的请求，代理服务器根据认证数据定义该出口IP地址规则，用户在不同的代理服务器绑定不同的IP地址出公网时，通过防火墙NAT转换成同一个公网IP地址；缓存加速***提供Web的用户认证管理***，代理服务器会根据用户请求进行认证，那么，未通过认证的请求将拒绝访问。

5)   代理服务器根据http请求类型进行分类，判断目的资源是可存储数据还是动态不可存储数据，并决定是向internet发起请求，还是向存储服务器发起请求

6)   代理服务器从internet获取动态不可存储资源返回给用户

7)   代理服务器从存储服务器获取可存储资源，不再去internet获取资源，达到节省带宽的目的

8)   存储资源根据自身过期规则和internet资源更新时间属性进行自动更新

9)   当把缓存数据通过城域网高带宽返回给用户时，因城域网响应快，从而提升用户体验

用户会通过负载设备自动转发流量到多台代理服务器组的工作流程为：

1)   用户在每一台代理服务器上都会按照一定规则对应绑定一个出口IP地址，并通过防火墙NAT转换此规则地址成一个公网出口地址

2)   防火墙是一台或者2台互备的，可以处理大并发对公网请求，并具备将私网地址按规则NAT转换成公网出口地址功能的网络设备；

所述缓存加速***要达到加速的目的，是对目的资源格式进行判断，对图片、视频、流媒体、静态下载文件等进行存储和更新，当用户访问同样资源的时候，将不再占用公网带宽，并且利用城域网带宽更好的优势，让用户web访问加速，其过程为：

1)       存储服务器是与可访问internet,并通过超大链路与代理服务器进行通信的大容量存储和控制设备，具备超大并发处理接收能力，海量存储空间，可根据具体项目要求配备不同规格的磁盘阵列设备

2)       存储服务器工作依赖于运行其上的存储服务器软件，该软件具备跨平台，支持64位处理，支持大并发存储和转发功能的功能。

缓存加速***白名单是由管理方确定的，有效合法的，运行该白名单下网站静态可存储资源存储的一个列表。

参阅图3，此图是本发明在城域网中，为400~500家终端计算机台数提供缓存加速服务的网络部署方案说明：

1. 网吧地址为10.X.X.1/255.0.0.0段的专用网络地址，请求通过路由设备到达负载均衡服务地址192.168.3.1，实际为网吧服务地址为192.168.128.100；

2. 负载通过下联地址192.168.128.254/24段与4台代理服务器192.168.128.X段网卡进行通信；

3. 每台代理服务器上出口公网地址池为 172.X.X.X /255.248.0.0，4个C的B段地址，网吧10段地址请求过来，到代理服务器上，会被绑定成指定的172段地址，向防火墙发起请求；

4. 172.X.X.X/255.248.0.0地址会根据规则转换成固定的公网地址访问公网；

5. 公网请求回来的资源会通过原专网路由返回给网吧用户；

参阅图4，此图是本发明私网转化成公网的转化说明图：

1. 当公网IP池足够的情况下，用户私网IP和公网IP实现一对一转换，比如：用户私网IP是10.1.1.1，对应在代理服务器上应该绑定地址为172.1.1.X这个C段地址，1号服务器上绑定172.1.1.1，2号服务器上绑定172.1.1.2，以此类推，那么通过防火墙转换成125.69.91.1这个公网地址

举例转换关系说明：

i.  10.1.1.1 绑定 172.1.1.X(X为1~254)， NAT转换成       125.69.91.1

ii. 10.1.1.2     绑定172.1.2.X(X为1~254)，    NAT转换成         125.69.91.2

iii. 以此类推

2. 当公网IP池不够的情况下，那么可以将多个私网地址，绑定一个172段地址出公网，实现多对多对一的转换

举例转换关系说明：

i.  10.1.1.1 与 10.1.1.2 绑定 172.1.1.X(X为1~254)，   NAT转换成125.69.91.1

ii. 10.1.1.3 与 10.1.1.4 绑定 172.1.2.X(X为1~254)，   NAT转换成125.69.91.2

iii.                以此类推

参阅图5，此图为本发明网络实施方案的简易结构示意图，说明用户缓存加速***是介入在用户和Internet之间的，用户请求会通过路由设备首先到达缓存加速***，然后由缓存加速***分配本地资源或者从Internet获取资源以返回给用户。

参阅图6，此图是结合图3和图4具体实施方案中的网络建设拓扑详图，其工作原理为：

1. 用户通过专网到达缓存加速***的负载均衡设备会过SR，T640和核心路由交换设备，请求到达负载均衡后，负载均衡上行和下行设计要求是4GE链路，才能满足用户并发和带宽请求。

2. 缓存加速设备由核心交换设备，负载均衡设备(双路)，多台代理服务器，存储服务器，日志服务器，索引更新服务器和出口NAT防火墙(双路)组成

3. 负载均衡 和 NAT转换的防火墙都是双路热备，可以做到出现故障的热备，即时切换

4. 负载下挂多台代理服务器，如果部分代理服务器不能正常工作，负载设备会自动分配请求到正常的服务器，不影响为用户缓存加速服务。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围内的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，其特征在于：该方法包括通过缓存加速***对用户的http请求进行加速过程、根据缓存加速***负载情况，动态分配用户的http请求并通过实时认证数据和防火墙NAT转换，实现用户IP和公网出口IP一对一的对应过程和根据http目标请求格式，进行重复资源的存储和重复利用过程，所述缓存加速***提供Web的用户认证管理***，代理服务器根据用户请求进行认证。

2.根据权利要求1所述的通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，其特征在于：所述通过缓存加速***对用户的http请求进行加速过程为：

用户发起http请求，请求到达缓存加速***负载均衡设备;

负载均衡设备根据代理服务器压力自动分配请求到资源占用小的代理服务器上;

代理服务器通过来源用户信息获取认证数据，判断是否运行提供缓存加速服务。

3.根据权利要求1所述的通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，其特征在于：所述根据缓存加速***负载情况，动态分配用户的http请求并通过实时认证数据和防火墙NAT转换，实现用户IP和公网出口IP一对一的对应过程：

A．可以提供缓存加速服务的请求，代理服务器根据认证数据定义该出口IP地址规则，用户在不同的代理服务器绑定不同的IP地址出公网时，通过防火墙NAT转换成同一个公网IP地址。

4.B．代理服务器根据http请求类型进行分类，判断目的资源是可存储数据还是动态不可存储数据，并决定是向internet发起请求，还是向存储服务器发起请求；

所述根据http目标请求格式，进行重复资源的存储和重复利用过程：

A．代理服务器从internet获取动态不可存储资源返回给用户；

B．代理服务器从存储服务器获取可存储资源，不再去internet获取资源。

5.根据权利要求1所述的通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，其特征在于：所述代理服务器安装有Windows Server或Linux企业版操作***的4核以上，内存6GB以上的硬件设备，并运行了缓存加速器软件。

6.根据权利要求4所述的通过缓存加速***节省主干网出口带宽的方法，其特征在于：所述缓存加速器软件为具备按http协议层转发、认证、存储白名单控制、私网地址绑定和存储资源转发。

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