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                怎样分阶段完成广域网SDN功用与架构

                2020-08-04 15:21泉源:SDNlab
                导读:广域网的SDN架构晋级和摆设,要思索业务流量的腻滑过渡,不克不及推倒重修,以是广域网SDN架构设计和摆设每每是要分阶段地去完成。

                作者简介:熊学涛,北京世纪互联宽带数据中央无限公司网络运维中央,网络运维总监。近二十年运营商、互联网公司任务经历。在超大范围数据中央组网、运营商级广域网范畴有着丰厚的项目经历,结业于西安电子科技大学通讯工程学院,华南理工大学工程硕士。

                1.配景

                SDN观点的降生曾经有十多个年初,从比年来SDN技能开展与使用摆设状况来看,数据中央范畴技能开展成熟较早并敏捷失掉普遍使用,而国际大型互联网公司和运营商广域网范畴绝对开展要慢一些,究其缘由照旧由广域网的网络实践状况决议的。

                数据中央场景业务流量绝对复杂,次要是工具向流量的和南北向流量,相干数据中央SDN架构处理方案次要面向处理和处置好Overlay隧道层面流量的买通和调理。而广域网场景业务流量绝对庞大,裸IP流量、MPLS-VPN业务流量、EVPN流量,每每叠加到一同,同时还要思索到广域网的互联互通状况中多互联互通出口流量的优化和调理。

                从网络范围和网络设置装备摆设层面思索,数据中央绝对广域网是个小范畴地区网络,在单个数据中央资源池新建时,完全可以间接接纳较为成熟的SDN架构,单一资源池或许一个资源的一个POD内间接接纳单厂家方案,差别的资源池之间或许统一个资源池的差别POD间经过规范的SDN北向接话柄现非常家解耦。而广域网是个掩盖范畴广阔的网络,运营商级广域网单个AS域就可以有上千台路由器的范围,网络架构固然不断向扁平化偏向开展,但是远没无数据中央Spine-Leaf架构那么规整。广域网建立时为防止单厂家绑定,每每是异厂家设置装备摆设混淆组网,因而广域网SDN架构需求控制器间接去控制差别厂家的设置装备摆设,无法复杂的使用单厂家的SDN处理方案。

                基于以上缘由,广域网SDN使用和摆设绝对滞后。广域网的SDN架构晋级和摆设,要思索业务流量的腻滑过渡,不克不及推倒重修,以是广域网SDN架构设计和摆设每每是要分阶段地去完成,从最急迫的需求动手,公道布置设置装备摆设的晋级节拍,逐渐地引入和美满相干SDN功用。

                2.广域网SDN使用摆设与演进的三个阶段

                第一阶段,先从提拔业务守旧服从动手,处理最急迫的客户业务主动守旧需求,完成网络的主动化设置装备摆设才能。经过摆设SDN控制器,完成设置装备摆设下令经过Netconf接口或其他方法主动下发。关于有业务需求的节点,可以先改换或许晋级这些节点的PE设置装备摆设,完成SR-BE功用,使业务流量基于SR-BE去承载,有条件的可以统筹完成基于松懈途径形式的SR-TE功用,这一阶段也可以同时完成基于BGP-LS或其他协议的拓扑天生与出现。

                第二阶段,随着设置装备摆设的逐渐晋级,SR功用的全网具有,以及SDN南向接口协议规范化演进和更普遍的厂家设置装备摆设支持,逐渐完成基于SR-TE的差别化效劳和业务流量途径调优功用,完成基于Telemetry的秒级信息收罗,完成SDN控制器对网络形态和网络资源片面的办理掌控。同时可以同步探究和完成部份网络智能化功用,比方网络流量模仿和网络毛病模仿,从而对网络计划、网络优化晋级、网络设置装备摆设和架构调解提供更好的模仿剖析和决议计划参考。

                第三阶段,基于SDN才能完成更高条理的网络智能化。将来的IBN(Intent-based Network)或IDN (Intent-Driven Network),都要以SDN才能为根底去演进和完成。

                现在运营商的广域网SDN摆设根本都在第一阶段曾经部份完成,正在向第二阶段演进的进程中。大型互联网公司由于业务的需求更激烈,全体研发才能强,同时网络范围又比运营商绝对较小,因而广域网SDN摆设和使用相比运营商要更美满和超前。

                3.广域网SDN功用

                假如只引见广域网SDN架构,会比拟公式化。为了使各人更好的了解广域网SDN,先谈一谈广域网SDN的功用,了解了摆设广域网SDN是为了要完成那些功用,回过头来再去看广域网SDN架构以及广域网SDN所触及的接口协议,能够会了解的愈加深化一些。

                谈到SDN控制器的功用,就不得不先剖析下SDN控制器和传统网管的干系。广泛的以为传统的网管偏重于设置装备摆设和网络形态监控办理,而SDN控制器偏重于网络资源办理和网络转发控制。资源办理和网络设置装备摆设硬件形态的办理、网络拓扑的办理,是分不开的,资源办理以设置装备摆设形态和网络拓扑办理为根底,而SDN控制器的控制功用因此片面掌握网络资源和信息为根底的,可以这么说SDN控制器需求承继一局部传统网管的才能或许要以传统网管的才能为根底来完成下层的功用,因而我以为将来控制器和网管会走向兼并和一致。

                在传统网管的监控和办理才能之外,SDN控制器要完成资源的及时管控、业务的主动下发、路由剖析、网络仿真、差别化效劳、流量调理等功用。上面对团体了解的广域网SDN应该具有的功用停止梳理与引见。

                3.1.网络监测和数据出现

                能经过BGP-LS或其他协议获取网络拓扑,支持以BGP-LS搜集SR-MPLS、SRv6等信息,能经过Telemetry完成秒级的网络数据监测上报,或许至多能经过SNMP完成全网监测数据的周期收罗。可以经过TWAMP或其他协议完成网络质量监控。

                基于数据的收罗和剖析,可以出现网络的物理拓扑和逻辑拓扑,可以出现相干数据信息和形态信息,比方可以出现各链路网络流量状况及变革趋向曲线图,并依据肯定的阈值设定对端口流量应用率停止监控和告警。

                3.2.业务设置装备摆设主动下与办理

                SDN控制器能经过Netconf接口或其他方法完成下发MPLS-VPN、EVPN等业务设置装备摆设,可以监测网络内已有设置装备摆设并同步到控制器,具有资源和设置装备摆设参数抵触监测功用,能对网络设置装备摆设参数和网络资源全局一致分派办理。

                3.3.SR隧道下发与办理

                可以创立、修正或许删除SR-TE Tunnel。可以经过PCEP或其他协议完成SR-TE Tunnel的托管和下发。可以设置隧道的Hot-Standby途径或许Ti-LFA维护。

                可以创立、修正或删除SR Policy和SRv6 Policy隧道,支持SR Policy和SRv6 Policy隧道Color、Candidate Path等参数的设置。

                SDN控制器可以支持以图形化的方法出现SR隧路途径、流量、告警等信息,便于网络办理员对隧道形态和隧道所承载业务流量停止观察与办理。

                3.4.SR隧路途径盘算功用

                普通提到经过SDN完成差别化效劳和业务流量途径灵敏调劣等才能,都因此隧路途径的盘算、控制和下发才能为根底的。隧路途径盘算功用次要包括以下几个方面。

                多重束缚条件盘算途径
                途径盘算时可以基于多重束缚条件盘算途径,可以支持带宽、时延、跳数限定、表现途径等束缚条件。此中表现途径束缚条件又分为表现途径包括(隧道必需严厉或松懈地颠末有序指定的链路或节点)和表现途径扫除(隧道必需不克不及颠末指定的链路或节点)。

                基于特定选路战略停止选路
                依据束缚条件盘算途径后能够有多条备选途径,支持基于链路可用度最优、链路剩余带宽最大、Cost最小、时延最小等选路战略停止选路。

                主备途径别离
                支持隧道主备途径别离(SR-TE Tunnel或SR Policy),主备途径只管即便完全不共路或许少共路。也可以经过TI-LFA的方法完成隧路途径的维护。

                跨AS域隧路途径盘算(有多个AS域的超大网络场景)
                能完成跨AS域E2E途径盘算。支持基于搜集的跨域拓扑,依据隧道束缚条件停止E2E途径盘算,并将盘算的途径下发到转发器。AS域内隧道和跨AS域隧道可以共存。

                现在跨AS域场景的隧道盘算和办理仍然是广域网SDN的一个困难,在停止域内途径和域间途径的拼接时,域内途径最优和域间途径最优要综合思索和权衡,全体比拟庞大。

                3.5.裸IP流量调理

                在MPLS-VPN的业务场景,MPLS-VPN业务流量间接Over在SR 隧道上,经过变动或许优化隧路途径,就可以完成业务流量的差别化效劳和途径调优。

                在裸IP流量场景,要能完成将裸IP业务流量导入到隧道当中,从而完成裸IP流量的调优。可以基于源IP、目标IP、源AS、目标AS、BGP路由Community等参数来抓取裸IP流量,并经过PBR方法导入到隧道当中。固然SR Policy场景下游量的导入会方便许多。

                3.6.路由剖析功用

                能在网络拓扑中可视化出现IGP路由形态信息,可以获取并出现IGP路由告警,包罗IGP Peer Up、Down告警、IGP前缀路由打消和IGP路由Flapping等告警。

                能经过BMP完成BGP路由信息收罗,能在拓扑中可视化出现BGP路由协议形态,包罗Peer信息、AS公布路由等信息;对网络中设置装备摆设BGP运转形态停止及时监控,包罗Peer的形态,路由新增、打消、更新事情。能提供BGP路由的剖析与预警,包罗公网BGP路由及BGP VPN路由。

                3.7.网络仿真

                网络毛病仿真
                能完成基于链路或许设置装备摆设毛病的网络流量预测,并支持基于预测后果的网络流量仿真。在网络正常形态下,能对特定设置装备摆设或许链路毛病时的网络形态停止模仿,输入模仿仿真后的网络形态后果,包罗模仿后的网络资源和链路应用率,各链路承载的业务信息,以及紧张业务流量的承载劣化状况等。便于网络办理员对能够呈现的网络毛病停止影响剖析,并更有针对性地预备网络毛病预案。

                网络流量仿真
                能完成流量突发场景的仿真,比方对严重热门事情、电商促销等流量突发场景停止仿真,依据导入的流量突发模子模仿流量突发后网络承载状况,包罗链路的拥塞状况,网络资源和设置装备摆设的负载状况。为网络办理员订定引导方案提供更有自创意义和直观的参考。

                4.广域网SDN架构设计

                4.1.单一办理域或AS域SDN架构设计

                关于多厂家设置装备摆设混淆组网的广域网SDN架构,抱负的方案固然是单一控制器经过规范的南向接口去控制差别厂家的设置装备摆设,但是理想状况是现在差别厂家的南向接口没有完成全部的规范化,尤其设置装备摆设设置装备摆设Netconf的Yang模子,差别厂家还次要因此公有完成为主,以是SDN控制器在某些南向接口协议上就不得不去适配差别厂家公有接口。全体的广域网SDN架构如下图。

                怎样分阶段完成广域网SDN功用与架构

                图1.广域网SDN架构

                接口1、接口2、接口3为厂家的公有Netconf接口,SDN控制器经过适配厂家的公有Netconf接口去下发业务和设置装备摆设设置装备摆设。将来随着技能的开展,假如能完成SDN南向Netconf接口的片面规范化息争耦,这三个接口可以一致为一个规范接口。别的需求阐明的是,某些规范化水平不高,需求控制器去适配厂家公有完成的协议,也可以放入到接口1、接口2和接口3中,比方Telemetry。

                接口4是一组协议,现在次要使用的有如下SDN南向接协议。

                • PCEP,用于完成SR-TE Tunnel的托管、途径下发和形态上报;
                • SNMP,读取设置装备摆设信息,如接口流量、隧道流量,经过SNMP Trap接纳设置装备摆设的告警信息;
                • Telemetry,信息收罗,如接口和隧道流量收罗,功能数据收罗,Telemetry比SNMP服从更高,可以完成秒级的信息收罗,可以更好的及时监控网络设置装备摆设和资源形态;
                • BMP,BGP运转形态收罗,包罗对等体干系的树立与排除、路由信息革新等;
                • BGP-LS,控制器经过BGP-LS搜集拓扑信息、SR-MPLS信息,SRv6信息、链路时延等信息;
                • BGP Flowspec,控制器经过下发携带流量婚配条件和流量婚配后实行举措的BGP Flowspec路由,完成流量调优;
                • BGP SR Policy/BGP SRv6 Policy,控制器经过BGP下发SR Policy信息,此中包括endpoint、color、candidate path信息,完成对隧路途径、隧道负载等状况的控制;
                • Netstream/Netflow/IPFIX:流量采样,用于流量剖析。在流量调优和其他网络调解前,都需求以流量剖析后果作为参考;
                • TWAMP,双向自动丈量协议,可以探测链路的时延、颤动、丢包率。

                4.2.跨域SDN架构

                某些大型网络运营者拥有多个独立AS域的网络,大局部网络业务域内设置装备摆设守旧,但是也有部份业务需求跨域守旧,比方运营商跨省网和主干网的业务守旧与流量调理。在跨域的场景下,可以经过业务编排层完成跨域的业务守旧。但编排层是和业务和使用强联系关系的,不具有间接的网络办理才能,假如要完成承载业务流量的隧路途径跨域盘算和跨域端到端流量调理,就需求具有弱小的网络办理才能。我团体照旧偏向于以为这个协同跨域业务守旧的编排层假如被开辟具有弱小的网络办理才能(跨域隧路途径盘算和跨域流量调理),应该叫超等控制器会更贴切些。

                怎样分阶段完成广域网SDN功用与架构

                图2.跨域广域网SDN架构

                固然网络架构是为网络需求效劳的,以力图齐备的架谈判功用完成为动身点而不因此急迫的网络需求为动身点去计划和建立网络,背叛了网络开展和演进的准绳。广域网SDN架构演进也是云云,以需求为导向,只管即便在满意需求的状况下去轻量化摆设网络SDN架构。比方常常讨论到的在广域网SDN架构中,广泛以为差别化效劳和流量调优要以隧路途径盘算、隧路途径优化为根底去完成。我以为基于隧路途径盘算、优化的功用完成差别化效劳和流量调优一定是需求支持的,关于重点客户的准确化效劳才能的完成也是故意义的。但是面临少量客户不计其数的业务流量和承载隧道,调解起来会十分庞大,对控制器的要求会十分高,摆设起来的困难可想而知。以是我以为不论域内照旧域间的差别化效劳照旧要以QOS才能为根底去完成,端到端给紧张客户的业务流量设置装备摆设高优先级,确保高优先级业务流量在网络承载才能缺乏、网络拥塞时被优先转发。以是,在没有明白的跨域隧路途径调优需求的场景下,完全不必开辟超等控制器层,而只开辟面向业务守旧的编排层就可以,固然触及到跨域业务守旧时界限设置装备摆设的设置装备摆设对接,固然也要编排层和谐分派肯定的网络设置装备摆设参数给到两个域的差别控制器。

                4.3.SDN控制器高牢靠摆设架构

                SDN控制器作为整个网络的大脑,高牢靠摆设十分紧张。在单一的控制器外部,要经过集群或主备方法完成效劳级高牢靠维护,效劳模块单节点毛病时,SDN控制器功用不受影响。

                同时要完成SDN控制器的异地灾备摆设,在两个差别的物理地位辨别摆设主、备控制器,主备控制器间数据停止及时同步。主备控制器可以疾速切换,主备切换时,原有业务不中缀。

                怎样分阶段完成广域网SDN功用与架构

                图3.广域网SDN控制器高牢靠架构

                5.总结

                晋级SDN架构,是网络智能化演进的根底,是广域网网络晋级的必定途径和必选项。但受限于广域网多厂家混淆组网的近况,广域网SDN架构晋级是一个逐渐晋级和功用美满的进程,网络运营者可以依据各自实践的网络和业务状况去逐渐推进SDN架构的摆设与功用演进。

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                要害词 :
                SDN
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