为解决目前没有适应校园网的测速系统或工具问题,本系统提出目标设计具体如下.

1)校园网测速系统旨在实现校园网内端到端的网络测速.该系统采用C/S模式,客户机/服务器端分布于可供选择的目标区域,可实现端到端的测试; 该系统基于TCP传输协议实现了客户端与FTP服务器端的通讯,提供FTP下载等多种方式的网络测速方法,并给出当前网络的相关测速数据; 设计网络质量等级划分标准,根据等级标准评价当前的网络状况; 该系统同时可提供优质资源的本地下载服务.

2)为呈现测试的实时性,用户可根据需求自主随机测试,及时掌握实际测试数据.同时为校园网网络的进一步优化提供充分依据,满足当前运维需求.

3)将优质资源分类后作为测试文件提供给用户,并根据实际需求进行更新,提高用户体验.

4)通过客户端与测速服务器端之间的通讯,服务器端记录并统计用户的测试数据及相关资源使用情况,根据记录和统计数据进行对应的故障点排查、定位及资源使用情况分析,为提高用户体验和校园网优化提供充分依据.设计并优化测速过程中的关键算法和理论模型.

可行性研究的目的是利用最小代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决^[2].

1)经济可行性.

本系统可在现有计算机、通信设备和服务器等设备基础上添加少数所需的测试设备即可达到测试要求,所需的测试设备价格较为低廉、性能符合测试要求.因此,开发本系统可提高网络中心的工作效率.主要表现在:① 运行本系统可替代管理人员繁重的客户服务工作; ② 运行本系统可节省资源; ③ 运行本系统可提高校园网络维护管理人员的工作效率; ④ 本系统可使网络运行更加高效和安全.因此,本系统在经济上可行.

2)技术可行性.

由于本系统是一个网络应用软件,需要开发人员要对网络通信程序的基础知识有所了解,包括基于Socket的编程技术及网络通信协议.以上技术均为成熟技术,所以,完全具有可行性.在硬件方面,本研究单位负责全校信息应用建设工作及校园网络的建设与运维,可提供服务器、交换机及防火墙等多种网络设备用于系统开发工作,能为系统测试提供网络环境支持.项目组每人拥有一台实验电脑和相关软件开发工具. 因此,本系统的设计与开发在技术和硬件条件上可行.

3)运行可行性.

本系统作为C/S结构的小型网络测速系统,所耗费资源较少,学校在计算机和服务器等硬件,以及校园网维护管理人员和制度等软件条件上,均能满足系统正常运行.因此,本系统在运行上可行.

对校园网网络接入速率进行测试,采用部署网络接入速率测试系统为用户提供测速服务,用户可通过安装客户端软件进行测试.在系统测速时,最终测试结果不仅与学校提供的网络状况有关,与用户终端设备的配置和运行也有一定关系.为此,需规定用户终端设备和校园网测速系统的技术要求.

1)用户终端设备.

测试的用户计算机推荐配置如下:CPU 主频≥1 GHz; 内存≥1 GByte; 操作系统为Windows XP 及以上.此外,测试时应关闭当前与网络相关的应用及其他占用计算机资源的程序,如P2P下载工具、在线视频等各种进行上传下载数据的服务,防止CPU利用率和内存利用率过高而影响测试结果.

2)校园网接入速率测试系统.

部署要求.网络接入速率测试系统与校园网的服务器等后台支撑系统对接,对用户进行认证,仅允许属于校园网用户使用本测速系统进行测速,并读取用户的签约宽带接入速率.

界面要求.校园网接入速率测试系统的用户界面应提供:① 系统所属的教学区和生活区信息; ② 多种通信协议方式的测试选择; ③ 在用户测速过程中,应每秒更新测速即时速率,在测试完成后,向用户提供平均速率及测速用时,测试结果为下载速率(单位:kbyte/s),并同时给出以kbit/s 或 Mbit/s 为单位的用户链路带宽.

3)客户端软件

校园网为用户提供专门的客户端软件,以方便用户随时进行宽带接入速率测试,对客户端软件的要求如下:① 具备友好的用户操作界面,安装、配置、使用及管理方便,具有良好的在线帮助和操作提示功能; ② 具备一定的安全性,防止恶意程序通过客户端盗取用户资料; ③ 能稳定运行,对运行中遇到的各种异常能够妥善处理,避免出现内存泄露等软件故障,对用户终端的正常运行不会造成影响; ④ 兼容支持Windows XP 及以上各版本操作系统; ⑤ 尽可能轻量化,避免过多占用用户终端的处理器和内存资源^[3].

本系统采用C/S结构的Delphi7开发环境实现校园网内的即时网速测量,Client程序将用户要求提交给Server程序,再将Server程序返回结果以特定形式显示给用户; Server程序接收客户程序提出的服务请求,并进行相应处理后,将结果返回给客户程序^[4].

本软件系统为C/S模式下的Delphi应用程序.客户机/服务器在分布处理过程中,使用基于面向连接和非连接的网络通信模式.如面向连接的通信模式首先在客户机和服务器之间定义一套通信协议,并创建Socket类,利用这个类建立一条可靠链接; 然后,客户机/服务器在这条链接上可靠地传输数据.客户机发出请求,服务器监听来自客户机的请求,并为客户机提供响应服务.这就是典型的“请求-应答”模式.客户机/服务器的运作过程为:① 服务器监听相应端口的输入; ② 客户机发出1个请求; ③ 服务器接收到此请求; ④ 服务器处理这个请求,并把结果返回给客户机; ⑤ 重复上述过程,直至完成1次会话过程.

按照以上过程,使用Delphi编写客户机应用程序(application),再利用FTP协议架设1个服务器端.在FTP服务器上时,程序负责监听客户机请求,为每个客户机请求建立Socket连接,从而为客户机提供服务.本程序提供的服务为:读取来自客户机下载测试文件的请求,服务器收到请求后做出应答,并把测试文件发回给客户机.

实验手段.测速过程由客户机和服务器共同执行完成,客户端首先向服务器发送测速请求,服务器收到请求后,开始向客户端发送数据并开始计时,发送完毕时计时结束,服务器根据数据计算网络速度,将结果返回客户端^[5],具体流程如图1.

图1 流程图

客户端与服务器端建立TCP连接.客户端向服务器端发出测试请求命令,服务器端接受命令并响应,客户端接收数据的同时开始计时,每秒统计已接收数据的大小并计算即时速度(单位:Mbit/s):设A为当前已接受的总数据大小(单位:Mbyte); B为上一秒统计数据的总大小(单位:Mbyte),则即时速度v(单位:Mbit/s)为

v=(A-B)/1(1)

数据接收完成后计时结束,并统计已接收数据的总大小及总时长,计算本次测试的平均速度(-overv)(单位:Mbit/s),根据(-overv)判断当前的网络质量,并给出测评结果.设Y为总数据大小(单位:Mbyte), S为总时长(单位:s),则(-overv)为

(-overv)=Y/S(2)

1)客户端发起测试请求后,与FTP服务器建立TCP连接,并在每一条TCP 连接上发送[GET]请求,发起一次测试过程.具体实现代码如图2.

2)对每一个[GET]请求,FTP服务器予以响应,开始传送客户端选择,并设置存放位置的测试文件.

3)从客户端收到数据开始计时,客户端软件每隔1 s 统计已接受的文件大小,计算数据平均传送速率,并在客户端中实时更新.

4)客户端同时计算每 1 s 间隔内的实时数据传送速率(即时速度).具体实现代码如图3.

图2 初始化连接服务器

图3 Timer计算即时速度

5)客户端接收数据完成时停止计时.并统计已接收数据的总大小及总时长,计算(-overv), 根据等级标准评价当前网络质量,给出测评结果.具体实现代码如图4,系统测速结果如图5.

图4 Timer计算平均速度

图5 系统测速结果

客户端接收数据完成停止计时,根据等级标准评价当前网络质量,给出测评结果后,服务器端将根据测评结果与网络服务(网络带宽)提供标准比对,若符合带宽浮动范围,则表示正常; 若小于带宽范围最小值,则表示为疑似故障点,此时服务器端将记录用户的IP地址及用户注册信息等数据,并进行对应故障点排查、定位及资源使用情况,以提高用户体验及优化校园网.