漫談廣域網邊緣技術面臨的挑戰(zhàn)和解決方案
廣域網邊緣化,早已成了趨勢,歷經短短數年,手機已經由簡單的通訊工具,演變成移動互聯網時代最為無可替代、無所不包的神一般的存在了;如今,智能手機系統(tǒng)異常復雜,但這種復雜性并沒有反映在用戶界面中。所以,用戶可以通過智能手機做得更多,壓力更小,錯誤更少。這也正是SD-WAN背后的核心理念,它可以很好地適應當今的業(yè)務需求。
越來越多的企業(yè),像蘋果和特斯拉一樣,依靠不斷創(chuàng)新,使得產品或服務贏得用戶的認可、追捧。為了創(chuàng)造并保持這樣的競爭力,企業(yè)需要更加靈活、敏捷的業(yè)務能力,業(yè)務敏捷性依賴于IT敏捷性。為了提高IT的敏捷性,傳統(tǒng)的IT技術不斷被新技術所取代,虛擬化、云計算、微服務、SDN…… 洶涌澎湃的技術革新浪潮也不可避免地波及了廣域網技術領域。
傳統(tǒng)的廣域網邊緣基礎設施面臨的挑戰(zhàn):
廣域網接入節(jié)點分布廣泛、數量眾多,部署周期長、維護難度大
● 由于網點分布廣、數量大,現場缺乏有效的IT支持能力,加之傳統(tǒng)的路由器采用命令行的配置方式,因此會造成部署周期長,程維護能力差,變更復雜,配置難度大、風險高,等諸多問題;
● 隨著業(yè)務向公有云、混合云的遷移,如何實現分支機構與云中虛擬數據中心的高效連接,將是網絡架構師面前新的難題。
傳統(tǒng)的網絡技術、簡單僵化、難于滿足業(yè)務敏捷性的要求
● 傳統(tǒng)的路由方式(OSPF、PBR),只能機械、刻板地基于目標IP地址, 而非業(yè)務內容進行路徑選擇;傳統(tǒng)方式只選擇所謂的最優(yōu)路徑,無法在諸多網絡品質(帶寬、延遲、丟包率,等…)上不對稱的傳輸路徑間進行動態(tài)、只能的流量調度。
● 企業(yè)都在為傳統(tǒng)的廣域網的價格、性能和靈活性而苦苦掙扎,而公共云應用程序的激增更是加劇了這種情況的惡化,46%以上數用戶的網絡架構仍舊遵循全網統(tǒng)一互聯網出口的模式,一方面將造成訪問互聯網流量占據50%~80%的MPLS/VPN或專線帶寬,另一方面嚴重制約了對公有云應用的訪問性能;
廣域網帶寬與性能需求迅猛,成本壓力不斷攀升
● 不斷增長的帶寬需求是一把雙刃劍,雖然可以提升傳輸效率,另也會嚴重加劇IT的運維成本,尤其針對長途、甚至跨國的廣域網;
● 所以拓展帶寬來源(如互聯網、LTE)、優(yōu)化傳輸性能(帶寬優(yōu)化、延遲優(yōu)化),已經到了IT乃至公司決策層關注的層面;
缺乏網絡流量與性能,實現實時的可視化監(jiān)控
● 傳統(tǒng)的方式下,需要部署大量的廣域網探針或廣泛地啟用Netflow技術,才能實現對網絡流量與性能的可視化管理,因為需要大量的成本投入,并加重網絡設備的工作負擔,因此嚴重制約了廣域網管理水平與效率。
廣域網邊緣基礎設施解決方案
“廣域網邊緣基礎設施實現企業(yè)的分支機構與總部DC之間的網絡連接。這個領域從傳統(tǒng)的接入路由器演變而來的,正在經歷一個革命性的變化。”(摘自: Gartner廣域網邊緣基礎設施市場指南 (2017年3月))
● 在制定廣域網邊緣發(fā)展策略的過程中,應該綜合網絡、安全、云架構等相關團隊,而不宜僅局限在網絡范圍內,以孤立、漸進的方式推動網絡變革;
● 在遇有更新或替換廣域網接入設備的契機時,建議采用SD-WAN解決方案或基于vCPE的平臺,而不宜延續(xù)傳統(tǒng)路由器基礎上的設備更新。
● 在分支機構的推動SD-WAN解決方案,可簡化網絡結構,擴大廣域網傳輸資源、降低運維成本;
● 在更新網絡邊緣設備、續(xù)簽線路或網絡管理服務合同,或嘗試減少分支機構設備蔓延的情況下,探索vCPE產品作為傳統(tǒng)的、特定于任務的設備的替代品。
總體來說,廣域網邊緣的技術發(fā)展正面臨兩種重要的技術趨勢:軟件定義廣域網(SD-WAN)、超融合架構下的多業(yè)務集成。
1、SD-WAN技術
借助SD-WAN技術,廣域網技術正在由傳統(tǒng)“兩點一線”的封閉方式,向靈活的的、連接混合(云)多數據中心的、開放方式演進。并能根本地解決傳統(tǒng)廣域網面臨的一系列挑戰(zhàn),諸如通過集中管理(Controller)和零接觸部署(ZTP),簡化部署、管理與維護;通過Auto VPN可以幫助企業(yè)在互聯網上面拓展帶寬資源,提高傳輸效率,控制帶寬成本;通過DPI/流量規(guī)則(Traffic Path Rule)和通訊質量的測量,實現面向業(yè)務/應用的或基于鏈路質量的路徑選擇;通過對流量的感知與統(tǒng)計,實現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架構下,設備的管理平面、控制平面與數據轉發(fā)平面分離,并通過SD-WAN控制器實現對全網SD-WAN網關的集中管理和控制,包括實現設備注冊、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、鏈路質量的監(jiān)測…等一系列功能;而網關則負責與underlay網絡的銜接,向控制器上傳相關的underlay網絡信息,同時根據控制器下發(fā)的轉發(fā)策略,實現數據的轉發(fā)。
幾乎所有的配置工作都是由控制器完成,因此 SD-WAN網關可實現零配置部署,即SD-WAN網關設備,被發(fā)送到分支位置后,經過簡單連線、加電,即可自動地向控制器進行注冊,自動地獲取并完成一系列的配置,并開始轉發(fā)數據。
SD-WAN控制器的管控范圍,已經延伸到了分支機構的有線局域網(SD-LAN)和無線局域網(SD-WIFI)上,因此,可以分為小型分支機構提供更完整的基礎設施整合方案。
AutoVPN
在Riverbed SD-WAN網關上,無需繁瑣的手動配置,即可以自動在多個站點間構建一個安全的、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VPN方式,可以幫助我們在既有的underlay網絡上,創(chuàng)建可控的overlay網絡,從而實現對更靈活的網絡控制策略;同時,在互聯網環(huán)境下,提供站點間、站點與公有云、私有云之間的安全、靈活的連接方式。
路徑選擇
SD-WAN網關通過DPI,自動識別應用類型并基于應用或業(yè)務(而非IP地址)的路徑選擇, 例如,將所有視頻應用程序的流量發(fā)送到最高容量的線路上;通過Internet寬帶線路發(fā)送軟件更新;或者通過安全的VPN發(fā)送所有的業(yè)務流量;在高等級路徑失敗的情況下,流量會自動選擇備份路徑;
同時,SD-WAN網關可以監(jiān)控overlay路徑服務質量,包括丟包、延遲、延遲抖動,并基于鏈路服務質量的變化,進行路徑選擇。
可視化監(jiān)控
通過SD-WAN控制器的管理界面,可以實時查看所有部署SD-WAN網關的站點,以及站點之間VPN Tunnel的狀態(tài),VPN Tunnel通過顏色顯示正常與否;并可點擊任一條VPN Tunnel,顯示雙向的流量信息。
當網絡管理員發(fā)現某一條VPN Tunnel上的流量非常大,客戶抱怨網絡傳輸很慢,則管理員可以鉆取到該段路徑上,通過查看該路徑上吞吐量、應用占比、協(xié)議流量統(tǒng)計、用戶流量統(tǒng)計等,可快速定位異常流量的類型、來源IP、用戶ID,管理即可通過流量規(guī)則或安全策略,進行相關處理。
2、超融合多業(yè)務網關
簡單說,就是在廣域網邊緣基礎設施的概念下,綜合考慮所有關于網絡、安全、云服務等領域的相關服務需求,采用SD-WAN的網絡架構,以單一的物理產品形態(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),提供完整的廣域網邊緣基礎設施解決方案,從而突破傳統(tǒng)網絡方式下的各種難以逾越的挑戰(zhàn),最大化地實現對于廣域網邊緣基礎設施的控制、優(yōu)化與可視化監(jiān)控。
廣域網優(yōu)化NFV
廣域網優(yōu)化是廣域網環(huán)境下的關鍵技術,著力解決廣域網帶寬傳輸能力不足、高延遲/高丟包環(huán)境中傳輸協(xié)議或應用協(xié)議效率低下,等困擾廣域網環(huán)境下的性能問題,提高傳輸效率與客戶體驗。
廣域網優(yōu)化技術主要在三個層面上:數據消減、傳輸協(xié)議優(yōu)化、應用協(xié)議優(yōu)化。通過數據去重和壓縮技術,最大程度地削減需要實際通過廣域網傳輸的數據量,重復數據削減量可達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展需求。通過連接池、虛擬窗口擴展(VWE)、高速TCP(HS-TCP)、極速TCP(MX-TCP) 等技術實現傳輸層優(yōu)化;通過減少跨越廣域網的應用層頻繁往返交互,實現應用層優(yōu)化;協(xié)議層優(yōu)化、應用層優(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。
網絡優(yōu)化的效果,一方面體現在數據消減的比例,通常會在60%~95%之間,比例越大,說明帶寬的使用效率越高,在滿負荷的條件下甚至可以達到數倍帶寬的傳輸效果;另一方面,則體現在客戶體驗的提升,比如原來傳送一個文件要十幾分鐘,現在只需要30秒,原來打開一個網頁要1分鐘,現在只需要十幾秒…… 針對不同的應用,客戶體驗的優(yōu)化效果也不盡相同,但基本在5倍到200倍的范圍內。
集中存儲網關NFV
為分支機構提供集中存儲的網關服務接口,可將所有待存儲的數據(包括超融合結構下各NFV的image數據)在本地先緩存下來,再以存儲數據塊(block)的形式,將數據搬回到數據中心集中存儲空間內,如同蘋果手機向iCloud進行手機數據備份,一旦在分支機構出現軟件或硬件問題,即可一鍵恢復,從集中存儲復原數據,將系統(tǒng)恢復到原來的狀態(tài)。借助存儲緩存、廣域網優(yōu)化、數據推送等技術,可以使用戶獲得良好的、近似本地性能的數據存取體驗。
總結
再來看看智能手機吧,作為移動互聯網邊緣的個人信息基礎設施,很難有人說清楚它到底集成了多少種功能,電話通訊、社交媒體、移動支付、點餐、叫車、購物、照相、導航、游戲……每一種功能都是以一個個App的形式存在于手機的界面上,而每增加一項功能,也僅需到網上商店中,選擇并下載一款新的App而已。所有的軟件image、配置信息、用戶數據在存儲于手機本地外,還都可以備份到云存儲上去,所以當手機遺失或壞掉時,用戶在獲取一部新的手機后,僅需一鍵恢復,就可以在新的手機上恢復原來所有的App應用、配置及數據。實現上述功能的智能手機,系統(tǒng)的復雜性遠遠超過歷史上所有存在過的個人終端,但是這種復雜性并沒有反映在用戶界面上,相反,用戶獲得了直觀、簡單、容易的操作體驗,這是人類追求的使用體驗,以簡單的方式,完成結構復雜、風險易錯、龐雜無序的工作。
超融合機構下的多業(yè)務網關就像是部署在分支機構的一部智能手機 ,路由器、SD-WAN網關、廣域網優(yōu)化、集中存儲網關、防火墻,等NFV就像是這部手機上的各種App,通過對這些App的編排,用戶獲得了所期望的功能與體驗,卻無需了解其中的復雜性。
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( 發(fā)表人:姚遠香 )