漫談廣域網(wǎng)邊緣技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)和解決方案
廣域網(wǎng)邊緣化,早已成了趨勢(shì),歷經(jīng)短短數(shù)年,手機(jī)已經(jīng)由簡(jiǎn)單的通訊工具,演變成移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最為無(wú)可替代、無(wú)所不包的神一般的存在了;如今,智能手機(jī)系統(tǒng)異常復(fù)雜,但這種復(fù)雜性并沒(méi)有反映在用戶界面中。所以,用戶可以通過(guò)智能手機(jī)做得更多,壓力更小,錯(cuò)誤更少。這也正是SD-WAN背后的核心理念,它可以很好地適應(yīng)當(dāng)今的業(yè)務(wù)需求。
越來(lái)越多的企業(yè),像蘋(píng)果和特斯拉一樣,依靠不斷創(chuàng)新,使得產(chǎn)品或服務(wù)贏得用戶的認(rèn)可、追捧。為了創(chuàng)造并保持這樣的競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)需要更加靈活、敏捷的業(yè)務(wù)能力,業(yè)務(wù)敏捷性依賴于IT敏捷性。為了提高IT的敏捷性,傳統(tǒng)的IT技術(shù)不斷被新技術(shù)所取代,虛擬化、云計(jì)算、微服務(wù)、SDN…… 洶涌澎湃的技術(shù)革新浪潮也不可避免地波及了廣域網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施面臨的挑戰(zhàn):
廣域網(wǎng)接入節(jié)點(diǎn)分布廣泛、數(shù)量眾多,部署周期長(zhǎng)、維護(hù)難度大
● 由于網(wǎng)點(diǎn)分布廣、數(shù)量大,現(xiàn)場(chǎng)缺乏有效的IT支持能力,加之傳統(tǒng)的路由器采用命令行的配置方式,因此會(huì)造成部署周期長(zhǎng),程維護(hù)能力差,變更復(fù)雜,配置難度大、風(fēng)險(xiǎn)高,等諸多問(wèn)題;
● 隨著業(yè)務(wù)向公有云、混合云的遷移,如何實(shí)現(xiàn)分支機(jī)構(gòu)與云中虛擬數(shù)據(jù)中心的高效連接,將是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師面前新的難題。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、簡(jiǎn)單僵化、難于滿足業(yè)務(wù)敏捷性的要求
● 傳統(tǒng)的路由方式(OSPF、PBR),只能機(jī)械、刻板地基于目標(biāo)IP地址, 而非業(yè)務(wù)內(nèi)容進(jìn)行路徑選擇;傳統(tǒng)方式只選擇所謂的最優(yōu)路徑,無(wú)法在諸多網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)(帶寬、延遲、丟包率,等…)上不對(duì)稱的傳輸路徑間進(jìn)行動(dòng)態(tài)、只能的流量調(diào)度。
● 企業(yè)都在為傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)的價(jià)格、性能和靈活性而苦苦掙扎,而公共云應(yīng)用程序的激增更是加劇了這種情況的惡化,46%以上數(shù)用戶的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)仍舊遵循全網(wǎng)統(tǒng)一互聯(lián)網(wǎng)出口的模式,一方面將造成訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)流量占據(jù)50%~80%的MPLS/VPN或?qū)>€帶寬,另一方面嚴(yán)重制約了對(duì)公有云應(yīng)用的訪問(wèn)性能;
廣域網(wǎng)帶寬與性能需求迅猛,成本壓力不斷攀升
● 不斷增長(zhǎng)的帶寬需求是一把雙刃劍,雖然可以提升傳輸效率,另也會(huì)嚴(yán)重加劇IT的運(yùn)維成本,尤其針對(duì)長(zhǎng)途、甚至跨國(guó)的廣域網(wǎng);
● 所以拓展帶寬來(lái)源(如互聯(lián)網(wǎng)、LTE)、優(yōu)化傳輸性能(帶寬優(yōu)化、延遲優(yōu)化),已經(jīng)到了IT乃至公司決策層關(guān)注的層面;
缺乏網(wǎng)絡(luò)流量與性能,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的可視化監(jiān)控
● 傳統(tǒng)的方式下,需要部署大量的廣域網(wǎng)探針或廣泛地啟用Netflow技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量與性能的可視化管理,因?yàn)樾枰罅康某杀就度?,并加重網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作負(fù)擔(dān),因此嚴(yán)重制約了廣域網(wǎng)管理水平與效率。
廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施解決方案
“廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)企業(yè)的分支機(jī)構(gòu)與總部DC之間的網(wǎng)絡(luò)連接。這個(gè)領(lǐng)域從傳統(tǒng)的接入路由器演變而來(lái)的,正在經(jīng)歷一個(gè)革命性的變化?!保ㄕ裕?Gartner廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)指南 (2017年3月))
● 在制定廣域網(wǎng)邊緣發(fā)展策略的過(guò)程中,應(yīng)該綜合網(wǎng)絡(luò)、安全、云架構(gòu)等相關(guān)團(tuán)隊(duì),而不宜僅局限在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),以孤立、漸進(jìn)的方式推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)變革;
● 在遇有更新或替換廣域網(wǎng)接入設(shè)備的契機(jī)時(shí),建議采用SD-WAN解決方案或基于vCPE的平臺(tái),而不宜延續(xù)傳統(tǒng)路由器基礎(chǔ)上的設(shè)備更新。
● 在分支機(jī)構(gòu)的推動(dòng)SD-WAN解決方案,可簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),擴(kuò)大廣域網(wǎng)傳輸資源、降低運(yùn)維成本;
● 在更新網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備、續(xù)簽線路或網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)合同,或嘗試減少分支機(jī)構(gòu)設(shè)備蔓延的情況下,探索vCPE產(chǎn)品作為傳統(tǒng)的、特定于任務(wù)的設(shè)備的替代品。
總體來(lái)說(shuō),廣域網(wǎng)邊緣的技術(shù)發(fā)展正面臨兩種重要的技術(shù)趨勢(shì):軟件定義廣域網(wǎng)(SD-WAN)、超融合架構(gòu)下的多業(yè)務(wù)集成。
1、SD-WAN技術(shù)
借助SD-WAN技術(shù),廣域網(wǎng)技術(shù)正在由傳統(tǒng)“兩點(diǎn)一線”的封閉方式,向靈活的的、連接混合(云)多數(shù)據(jù)中心的、開(kāi)放方式演進(jìn)。并能根本地解決傳統(tǒng)廣域網(wǎng)面臨的一系列挑戰(zhàn),諸如通過(guò)集中管理(Controller)和零接觸部署(ZTP),簡(jiǎn)化部署、管理與維護(hù);通過(guò)Auto VPN可以幫助企業(yè)在互聯(lián)網(wǎng)上面拓展帶寬資源,提高傳輸效率,控制帶寬成本;通過(guò)DPI/流量規(guī)則(Traffic Path Rule)和通訊質(zhì)量的測(cè)量,實(shí)現(xiàn)面向業(yè)務(wù)/應(yīng)用的或基于鏈路質(zhì)量的路徑選擇;通過(guò)對(duì)流量的感知與統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)在流量與性能的可視化管理……
集中管理與控制(零接觸部署)
在SD-WAN架構(gòu)下,設(shè)備的管理平面、控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面分離,并通過(guò)SD-WAN控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)SD-WAN網(wǎng)關(guān)的集中管理和控制,包括實(shí)現(xiàn)設(shè)備注冊(cè)、VPN通道創(chuàng)建、選路規(guī)則、安全策略、流表的分發(fā),流量統(tǒng)計(jì)、鏈路質(zhì)量的監(jiān)測(cè)…等一系列功能;而網(wǎng)關(guān)則負(fù)責(zé)與underlay網(wǎng)絡(luò)的銜接,向控制器上傳相關(guān)的underlay網(wǎng)絡(luò)信息,同時(shí)根據(jù)控制器下發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)策略,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
幾乎所有的配置工作都是由控制器完成,因此 SD-WAN網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)零配置部署,即SD-WAN網(wǎng)關(guān)設(shè)備,被發(fā)送到分支位置后,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單連線、加電,即可自動(dòng)地向控制器進(jìn)行注冊(cè),自動(dòng)地獲取并完成一系列的配置,并開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
SD-WAN控制器的管控范圍,已經(jīng)延伸到了分支機(jī)構(gòu)的有線局域網(wǎng)(SD-LAN)和無(wú)線局域網(wǎng)(SD-WIFI)上,因此,可以分為小型分支機(jī)構(gòu)提供更完整的基礎(chǔ)設(shè)施整合方案。
AutoVPN
在Riverbed SD-WAN網(wǎng)關(guān)上,無(wú)需繁瑣的手動(dòng)配置,即可以自動(dòng)在多個(gè)站點(diǎn)間構(gòu)建一個(gè)安全的、全連接的VPN。
AutoVPN可以分為三層VPN(Route VPN) 、二層VPN(Switch VPN),并可以根據(jù)需要選擇全連接方式(Full-Mesh)、半連接方式(Partial-Mesh)或星型方式(Hub-Spoke)。
通過(guò)VPN方式,可以幫助我們?cè)诩扔械膗nderlay網(wǎng)絡(luò)上,創(chuàng)建可控的overlay網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)更靈活的網(wǎng)絡(luò)控制策略;同時(shí),在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,提供站點(diǎn)間、站點(diǎn)與公有云、私有云之間的安全、靈活的連接方式。
路徑選擇
SD-WAN網(wǎng)關(guān)通過(guò)DPI,自動(dòng)識(shí)別應(yīng)用類型并基于應(yīng)用或業(yè)務(wù)(而非IP地址)的路徑選擇, 例如,將所有視頻應(yīng)用程序的流量發(fā)送到最高容量的線路上;通過(guò)Internet寬帶線路發(fā)送軟件更新;或者通過(guò)安全的VPN發(fā)送所有的業(yè)務(wù)流量;在高等級(jí)路徑失敗的情況下,流量會(huì)自動(dòng)選擇備份路徑;
同時(shí),SD-WAN網(wǎng)關(guān)可以監(jiān)控overlay路徑服務(wù)質(zhì)量,包括丟包、延遲、延遲抖動(dòng),并基于鏈路服務(wù)質(zhì)量的變化,進(jìn)行路徑選擇。
可視化監(jiān)控
通過(guò)SD-WAN控制器的管理界面,可以實(shí)時(shí)查看所有部署SD-WAN網(wǎng)關(guān)的站點(diǎn),以及站點(diǎn)之間VPN Tunnel的狀態(tài),VPN Tunnel通過(guò)顏色顯示正常與否;并可點(diǎn)擊任一條VPN Tunnel,顯示雙向的流量信息。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理員發(fā)現(xiàn)某一條VPN Tunnel上的流量非常大,客戶抱怨網(wǎng)絡(luò)傳輸很慢,則管理員可以鉆取到該段路徑上,通過(guò)查看該路徑上吞吐量、應(yīng)用占比、協(xié)議流量統(tǒng)計(jì)、用戶流量統(tǒng)計(jì)等,可快速定位異常流量的類型、來(lái)源IP、用戶ID,管理即可通過(guò)流量規(guī)則或安全策略,進(jìn)行相關(guān)處理。
2、超融合多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)
簡(jiǎn)單說(shuō),就是在廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的概念下,綜合考慮所有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)、安全、云服務(wù)等領(lǐng)域的相關(guān)服務(wù)需求,采用SD-WAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),以單一的物理產(chǎn)品形態(tài),整合所有vCPE資源(傳統(tǒng)路由、SD-WAN、WAN優(yōu)化、安全/VPN、流量與性能可視化管理),提供完整的廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施解決方案,從而突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方式下的各種難以逾越的挑戰(zhàn),最大化地實(shí)現(xiàn)對(duì)于廣域網(wǎng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的控制、優(yōu)化與可視化監(jiān)控。
廣域網(wǎng)優(yōu)化NFV
廣域網(wǎng)優(yōu)化是廣域網(wǎng)環(huán)境下的關(guān)鍵技術(shù),著力解決廣域網(wǎng)帶寬傳輸能力不足、高延遲/高丟包環(huán)境中傳輸協(xié)議或應(yīng)用協(xié)議效率低下,等困擾廣域網(wǎng)環(huán)境下的性能問(wèn)題,提高傳輸效率與客戶體驗(yàn)。
廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)主要在三個(gè)層面上:數(shù)據(jù)消減、傳輸協(xié)議優(yōu)化、應(yīng)用協(xié)議優(yōu)化。通過(guò)數(shù)據(jù)去重和壓縮技術(shù),最大程度地削減需要實(shí)際通過(guò)廣域網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,重復(fù)數(shù)據(jù)削減量可達(dá)95%以上,一方面提升了傳輸效率,一方面降低或抑制了頻繁的帶寬擴(kuò)展需求。通過(guò)連接池、虛擬窗口擴(kuò)展(VWE)、高速TCP(HS-TCP)、極速TCP(MX-TCP) 等技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳輸層優(yōu)化;通過(guò)減少跨越廣域網(wǎng)的應(yīng)用層頻繁往返交互,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層優(yōu)化;協(xié)議層優(yōu)化、應(yīng)用層優(yōu)化在既有的傳輸帶寬上,最大化地提高傳輸效率與客戶體驗(yàn)。
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的效果,一方面體現(xiàn)在數(shù)據(jù)消減的比例,通常會(huì)在60%~95%之間,比例越大,說(shuō)明帶寬的使用效率越高,在滿負(fù)荷的條件下甚至可以達(dá)到數(shù)倍帶寬的傳輸效果;另一方面,則體現(xiàn)在客戶體驗(yàn)的提升,比如原來(lái)傳送一個(gè)文件要十幾分鐘,現(xiàn)在只需要30秒,原來(lái)打開(kāi)一個(gè)網(wǎng)頁(yè)要1分鐘,現(xiàn)在只需要十幾秒…… 針對(duì)不同的應(yīng)用,客戶體驗(yàn)的優(yōu)化效果也不盡相同,但基本在5倍到200倍的范圍內(nèi)。
集中存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)NFV
為分支機(jī)構(gòu)提供集中存儲(chǔ)的網(wǎng)關(guān)服務(wù)接口,可將所有待存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)(包括超融合結(jié)構(gòu)下各NFV的image數(shù)據(jù))在本地先緩存下來(lái),再以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)塊(block)的形式,將數(shù)據(jù)搬回到數(shù)據(jù)中心集中存儲(chǔ)空間內(nèi),如同蘋(píng)果手機(jī)向iCloud進(jìn)行手機(jī)數(shù)據(jù)備份,一旦在分支機(jī)構(gòu)出現(xiàn)軟件或硬件問(wèn)題,即可一鍵恢復(fù),從集中存儲(chǔ)復(fù)原數(shù)據(jù),將系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。借助存儲(chǔ)緩存、廣域網(wǎng)優(yōu)化、數(shù)據(jù)推送等技術(shù),可以使用戶獲得良好的、近似本地性能的數(shù)據(jù)存取體驗(yàn)。
總結(jié)
再來(lái)看看智能手機(jī)吧,作為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邊緣的個(gè)人信息基礎(chǔ)設(shè)施,很難有人說(shuō)清楚它到底集成了多少種功能,電話通訊、社交媒體、移動(dòng)支付、點(diǎn)餐、叫車、購(gòu)物、照相、導(dǎo)航、游戲……每一種功能都是以一個(gè)個(gè)App的形式存在于手機(jī)的界面上,而每增加一項(xiàng)功能,也僅需到網(wǎng)上商店中,選擇并下載一款新的App而已。所有的軟件image、配置信息、用戶數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)于手機(jī)本地外,還都可以備份到云存儲(chǔ)上去,所以當(dāng)手機(jī)遺失或壞掉時(shí),用戶在獲取一部新的手機(jī)后,僅需一鍵恢復(fù),就可以在新的手機(jī)上恢復(fù)原來(lái)所有的App應(yīng)用、配置及數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)上述功能的智能手機(jī),系統(tǒng)的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)歷史上所有存在過(guò)的個(gè)人終端,但是這種復(fù)雜性并沒(méi)有反映在用戶界面上,相反,用戶獲得了直觀、簡(jiǎn)單、容易的操作體驗(yàn),這是人類追求的使用體驗(yàn),以簡(jiǎn)單的方式,完成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)易錯(cuò)、龐雜無(wú)序的工作。
超融合機(jī)構(gòu)下的多業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)就像是部署在分支機(jī)構(gòu)的一部智能手機(jī) ,路由器、SD-WAN網(wǎng)關(guān)、廣域網(wǎng)優(yōu)化、集中存儲(chǔ)網(wǎng)關(guān)、防火墻,等NFV就像是這部手機(jī)上的各種App,通過(guò)對(duì)這些App的編排,用戶獲得了所期望的功能與體驗(yàn),卻無(wú)需了解其中的復(fù)雜性。
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( 發(fā)表人:姚遠(yuǎn)香 )