利用网页缓存通讯协议配置CACHE服务

2022-09-11

据统计, 互联网上超过80%的用户重复访问20%的信息资源。所以, 当前需要一种策略来加快网络对用户请求的反应速度。CACHE (缓存) 技术就是在这种背景下被应用到了网络中, CISCO的WCCP特性就是利用缓存服务器将网络中的数据本地化, 把用户发起的请求重定向到本地的缓存服务器上, 从而大大降低传输时间和网络出口负载。

1 WCCP的工作原理

WCCP使路由器可以透明的重定向用户发起的请求, 透明重定向的最大好处是用户不需要为更改浏览器的任何配置, 直接提交目的URL, 而他们的请求会通过配置有WCCP协议的路由器自动被重定向至本地的缓存服务器。

当缓存服务器接收到用户请求之后, 首先会查询本地缓存, 如果没有请求的内容, 它会向目的服务器转发该请求, 当它收到返回信息后, 立即将此转发给用户, 并把这些内容加入本地缓存中, 方便响应以后用户的请求, 由此大大降低了传输成本, 并且有效利用了网络带宽。

2 WCCP在网络中的部署

可以根据实际使用情况, 将一台或多台配置有WCCP协议的路由器与一台或多台缓存服务器配合形成内容缓存服务系统, 组成一个满足本地用户需要的缓存服务集群。管理人员可以通过轻易地扩展服务器来减轻网络出口带宽的负担。集群中的服务器提供了可扩展性和冗余性, 我们可以根据实际需要进行部署和配置。

2.1 理解WCCPv1的部署和配置

当配置WCCPv1时, 一个缓存服务系统中只能存在一台路由器。在这个网络结构中, 这台配置有WCCPv1的路由器为所有的IP包提供流量重定向, 图2显示了这一配置。

在这个网络结构中每台服务器的缓存内容都不会与其它的重复, 使用多个服务器可以让整个缓存系统拥有良好的扩展性, 可以通过向这个缓存集群中添加服务器来提升性能, 而且可以把多台服务器定义为一台逻辑设备。

以下详细解释了WCCPv1的工作过程。

(1) 每台服务器都被配置了和路由器连接的IP。最多可以有32台服务器连接至单台路由器。

(2) 所有服务器都利用WCCPv1将IP发送给路由器, 彼此通过控制信道交流信息。

(3) 路由器利用该信息建立集群视图。最终所有的服务器都会通过该视图彼此互通。

(4) 该视图结构稳定后, 其中一台服务器会被选举为本系统的主CACHE服务器。它会告知中心路由器如何重定向所有数据包。

2.2 理解WCCPv2配置

使用WCCPv2的CACHE服务集群中可以存在多台路由器, 弥补了WCCPv1的集群中只能存在一台路由器的缺点, 图3展示了多台路由器的系统集群结构。

在WCCPv2中, 集群中所有的服务器都必须知道本系统中所有路由器的IP。为了指定本系统中所有路由器的IP, 可以采用下面两种方法。

单播—在每台服务器上配置一组IP, 即本系统所有路由器的IP。

组播—在每台服务器上配置一个相同的组播地址。服务器会向这个组播地址发送通告, 该通告能会被本系统中所有路由器接收。例如, 一台服务器向224.0.0.100发送数据包, 那么本系统中所有配置了监听WCCP信息的路由器都会收到此信息。

以下详细解释了WCCPv2的工作过程。

(1) 为每台服务器配置所有路由器的IP。

(2) 所有服务器在网络中通告自己的存在, 并与每一台路由器建立连接。路由器则建立一个稳定的缓存集群系统视图。

(3) 该视图稳定后, 会有一台服务器被选举为主CACHE服务器, 并设置一个策略。路由器会按照这个策略重定向所有数据包。

3 WCCPv2的特性

3.1 支持多种流量类型

WCCPv1只支持HTTP流量, 而WCCPv2可以支持多种流量类型。如:HTTP代理FTP, FTP代理, 除了80端口以外的WEB服务, 以及实时音频、视频、电话服务等。

为了适应多种可用的服务, WCCPv2中提出了多服务组的概念。服务组信息是由WCCPv2配置命令中的动态服务标识号或者预先定义好的关键字来指定的, 这些信息用来确保服务组中的成员都能提供相同的服务。服务组中的缓存服务器通过协议 (TCP或UDP) 或端口号 (源端口或目的端口) 来定义流量, 并根据服务组的优先级来重定向不同类型的流量。

3.2 支持多台路由器

WCCPv2支持最大32台路由器, 并允许多台路由器同时连接至缓存服务集群。多台路由器可以提供密集的接口, 也能实现冗余和负载均衡。

3.3 MD5算法加密

WCCPv2中使用“ip wccp password password”命令可提供WCCP通信的MD5安全认证, 可以选择拥有相同密码的路由器和服务器组成服务组。MD5加密使得信息可以得到有效的保护, 而不会很容易的就被黑客利用。

3.4 缓存的透明错误处理

WCCPv2可以检查数据包, 确定哪些请求因为某些错误是不能被服务器所回复的, 路由器则可以利用这些信息将数据请求直接转发至目的服务器, 而不会将请求再次转发给缓存服务器, 而且这一容错过程对于用户来说是完全透明的。

3.5 集群中的服务器可以负载均衡

WCCPv2可以调整集群中每一台缓存服务器的负载流量, 可以将数据流分配到集群中的其它服务器上。WCCPv2使用三项技术达到负载均衡。

HOT SPOT HANDLING—允许为每一台服务器分配一个私有的HASH桶, 优先于WCCPv2, 从一个私有HASH桶中出来的数据只能发送至一台服务器。

平衡技术—允许为每台服务器分配一组HASH桶, 当某台服务器过载时, 它的流量可以被其它拥有多余容量的服务器承担。

分发技术—路由器可以有选择性的分发数据流, 避免将流量重定向至过载的服务器。

4 结语

WCCP也有一些局限性, 比如最多只支持32台路由器, 只能重定向IP数据流等。但它最大的优点就是建立一个对用户来说是完全透明的缓存服务系统, 这样的系统已经被广泛用于企业、高校、ISP等网络中, 使得这些网路中的用户能享受到高效效而且方便的缓存服务, 不仅提高了访问速度, 而且降低了带宽成本。

摘要：网页缓存通讯协议 (Web cache communications protocol) 是由CISCO公司开发的基于内容的路由重定向技术, 简称为WCCP。它允许将CACHE服务器无缝集成到网络中。本文分析了WCCPv1和v2的优缺点和工作过程, 以及如何配置路由器将流量重定向至CACHE服务集群。

关键词：WCCP,CACHE,网络加速