基于规则驱动的校园网计费系统中的关键技术

摘要：该文主要针对“基于规则驱动的校园网计费系统”项目，阐述了系统设计和开发的总体框架，并重点介绍在设计时的两个关键技术，系统加锁机制和记账性能统计。

关键词：计费系统；Radius；Ipfix；计费引擎

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）20-4660-02

The Key Technology of the Campus Network Accounting System Based on the Rule Driven

ZHOU Xia

（Suzhou Information of Career Technical College， Suzhou 215200，China）

Abstract： This paper mainly for the "accounting system for campus network based on" rule driven project， introduces the framework of system design and development， and focus on the two key technologies in the design of the locking mechanism， system and accounting performance statistics.

Key words： billing system； Radius； Ipfix； billing Engine

作为教育现代化建设的重要内容，高校校园网的建设已成为教育现代化建设的重要组成部分。为了适应现代校园网“以网养网”，自我发展的需要，建设功能完善、计费灵活的校园网计费系统成为校园网建设的重要组成部分。校园网用户的构成复杂、业务场景复杂且多变，因此对校园网计费系统的效率、灵活性和可扩展性等方面提出了较高的要求。

本文主要针对“基于规则驱动的校园网计费系统”项目，阐述了系统设计和开发的总体框架，并重点介绍在设计时的两个关键技术。

1 系统总体框架

认证计费系统一般简称AAA系统，AAA系统通过UDP协议来传送Radius认证和计费数据包。系统除了对用户进行身份认证、授权，还需要对上网用户进行计费。本系统中除了提供Radius计费模块以外还提供了Ipfix计费模块对网管流量进行计费。系统将其管理的用户用账户进行集中式的计费管理，通过计费策略提供计费方式，对账户而不是单个用户进行费用扣除。

系统主要由计费信息采集和计费引擎这两部分组成，如图1所示。其中计费采集主要完成计费原始数据的采集和格式化处理，使其符合计费引擎处理要求的数据格式。原始计费信息的主要来源是计费信息采集器和其它输入，它输入主要来自周期扣费、套餐变更、认证过程中授权模块等。计费引擎从缓冲区中取出原始计费信息进行处理，完成用户网络服务使用的计费和记录等相关任务。

2 关键技术

2.1 系统加锁机制

业务同步是计费系统一个非常重要的机制，由于系统中的用户可以允许多人共享使用，所以保证业务一致性是系统设计的重要环节。我们设计了用户操作同步管理类UserOperationSyncManager对用户操作进行同步管理，当用户进行认证或计费处理时需要要调用UserOperationSyncManager类的lock对用户进行加锁处理，当处理结束后调用unlock给用户解锁，UserOperationSyncManager类的类图如图2所示。

UserOperationSyncManager类被设计成单例，用户每次通过静态函数getInstance获取类对象，然后通过userId做参数调用lock或unlock函数进行加锁或解锁操作。

用户操作同步管理的实现时使用Java的ReentrantLock类给用户进行加锁，UserOperationSyncManager类的对象是初始化ReentrantLock数组，其默认大小为5000，可以通过系统进行配置。因为系统中不允许用户Id值相同，所以ReentrantLock数组的索引值采用userId的哈希值，其代码片段如下所示。

2.2 记账性能统计

计费系统设计了一个窗口算法来来统计计费系统的计费性能，其原理是在一个固定的窗口期内，记录每一个认证或计费流程的起止时间，如果起止时间相同则进行合并，其示意图如图3所示。

图3中是在一个窗口时间内有处理了5个计费请求，b表示开始时间，e表示借宿时间。从上图可以统计出整个窗口期的认证所用时间是（e4-b1）+（e5-b5），总共有五人次认证，将认证人次除以认证所用时间就是系统在这个窗口期内的认证性能，系统设计了SimpleProfiler类来统计费系统计费处理性能。

参考文献：

[1] 白平.校园网计费管理系统的设计与实现[D].济南：山东大学，2009：1-2.

[2] 江建宇.计费安全网关系统 Windows 部分的设计与实现[D].杭州：浙江大学，2005：13-17.

[3] 李彭军.校园网计费管理策略研究与关键技术实现[D].广州：第一军医大学，2002：74-80.

[4] 锐捷网络. RG-SAM 分区域精细化运营技术白皮书[M]. 2013： 1-3.

[5] 城市热点.高校上网管理及优化方案[J]. 热点技术，2009， （4）： 8-9.

[6] 孙武东.宽带认证技术原理及对比[J].广西通信技术，2003，（4）：11-13.

[7] 杜洪毅.基于NetFlow的网络异常流量发现的研究与实现，电子科技大学，2010：9-11.

[8] Benoit.网络管理：计费与性能管理策略[M].人民邮电出版社，2009.