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SD-WAN解決方案

華為技術(shù)有限公司

網(wǎng)絡(luò)改造技術(shù)篇/成熟技術(shù)/工廠外網(wǎng)改造

1 概述

1.1 背景

伴隨著企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型以及云計(jì)算和SDN/NFV技術(shù)的興起和普及，傳統(tǒng)企業(yè)的WAN網(wǎng)絡(luò)正在經(jīng)歷著深刻的變化。

傳統(tǒng)的企業(yè)WAN網(wǎng)絡(luò)通常租用運(yùn)營(yíng)商的物理專線或者M(jìn)PLS VPN專線來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)分支的廣域互聯(lián)，保證網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量，因此企業(yè)WAN業(yè)務(wù)開(kāi)通依賴運(yùn)營(yíng)商，業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間較長(zhǎng)且價(jià)格也比較昂貴，另外傳統(tǒng)企業(yè)采取自建數(shù)據(jù)中心的方式來(lái)承載企業(yè)IT關(guān)鍵資產(chǎn)，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是封閉的，開(kāi)放性不足導(dǎo)致業(yè)務(wù)發(fā)放效率低。

隨著Internet的普及以及云計(jì)算等新技術(shù)的興起，傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在經(jīng)歷革命性的變化，首先全球范圍內(nèi)internet的快速普及，無(wú)論從覆蓋范圍還是到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，都有了質(zhì)的提高，除了傳統(tǒng)的專線互聯(lián)技術(shù)外，Internet成為傳統(tǒng)企業(yè)的分支互聯(lián)以及全球化推進(jìn)的一個(gè)新的重要選擇；此外，云計(jì)算技術(shù)風(fēng)起云涌，AWS等公有云的崛起和流行，引導(dǎo)企業(yè)DC等基礎(chǔ)設(shè)施云化，從而打破了企業(yè)IT傳統(tǒng)的封閉架構(gòu)，引導(dǎo)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)走向開(kāi)放之路，越來(lái)越多的企業(yè)選擇公有云服務(wù)；此外，就是企業(yè)的關(guān)鍵應(yīng)用的云化，企業(yè)的重要應(yīng)用也逐漸被應(yīng)用提供商改以SaaS云化方式提供，企業(yè)連接SaaS云業(yè)務(wù)逐年增長(zhǎng)。

1.2 實(shí)施目標(biāo)

本解決方案的實(shí)施目標(biāo)：

1) 零配置開(kāi)局，設(shè)備即插即用；

2) 快速的發(fā)放連接業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)分支CPE即插即用以及園區(qū)/分支和云的按需快速互連；

3) 借助低價(jià)值的Internet鏈路進(jìn)行更廣泛的互聯(lián)并且保證關(guān)鍵應(yīng)用的體驗(yàn)不受影響；

4) 能夠以云的方式提供管理手段，讓企業(yè)用戶更加方便快捷的自助定義新業(yè)務(wù)和進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。

1.3 適用范圍

SD-WAN解決方案幫助制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)期的SD-WAN業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)需求，主要包含如下場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)：

1) 零配置開(kāi)局，設(shè)備即插即用

2) Site to Site訪問(wèn)：為企業(yè)客戶提供企業(yè)分支之間的互訪服務(wù)。

3) Site to Internet訪問(wèn)：為企業(yè)客戶提供企業(yè)分支內(nèi)到Internet的訪問(wèn)服務(wù)（含安全策略管理）。

4) Site to Legacy Network：為企業(yè)客戶提供企業(yè)分支到傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（非SD-WAN網(wǎng)絡(luò)）的訪問(wèn)服務(wù)。

5) 基于應(yīng)用/應(yīng)用質(zhì)量的智能選路：如關(guān)鍵業(yè)務(wù)走高質(zhì)量專線、普通業(yè)務(wù)走低質(zhì)量；同時(shí)可以互為備份

6) 支持基于鏈路、應(yīng)用、流量的可視化分析

1.4 在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中的位置

SD-WAN解決方案適用于圖1中6，7，8場(chǎng)景。基于本解決方案提供的高可靠、低時(shí)延的數(shù)據(jù)傳輸保障，并通過(guò)應(yīng)用級(jí)智能選路與智能加速、VAS業(yè)務(wù)隨需獲取和智能運(yùn)維，構(gòu)建極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)，重塑企業(yè)專線全流程的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。可以減少數(shù)據(jù)傳輸線路的部署、適用于多種環(huán)境以及設(shè)備移動(dòng)的場(chǎng)景。

圖1 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)示意圖

2 需求分析

由于業(yè)務(wù)云化，工業(yè)制造企業(yè)需頻繁與工業(yè)云互動(dòng)，這就需要更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，為了保證服務(wù)質(zhì)量，工業(yè)制造企業(yè)WAN 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通常采用運(yùn)營(yíng)商MPLS 專線，雖然專線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有保障，但價(jià)格過(guò)于昂貴，平均占企業(yè)OPEX 達(dá)50% 以上，隨著Internet 的普及，其網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有了很大的提高，Internet 成為許多工業(yè)制造企業(yè)除了傳統(tǒng)專線之外新的重要選擇，但是Internet 網(wǎng)絡(luò)本身并不保障服務(wù)質(zhì)量，此外傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)業(yè)務(wù)不感知，無(wú)法獲知應(yīng)用的狀態(tài)，當(dāng)遭遇突發(fā)流量鏈路擁塞或質(zhì)量劣化的時(shí)候，往往會(huì)造成關(guān)鍵業(yè)務(wù)體驗(yàn)無(wú)法保障；云化趨勢(shì)下，工業(yè)制造企業(yè)業(yè)務(wù)更新發(fā)展迅速，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)難以滿足快速上線要求；傳統(tǒng)專線需要專人到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，但隨著企業(yè)分支跨地域分布越來(lái)越廣泛，數(shù)量激增，導(dǎo)致維護(hù)難度大、成本高；此外隨著業(yè)務(wù)不斷增多和業(yè)務(wù)云化，WAN網(wǎng)絡(luò)中分支到分支、公有云、私有云的流向更加復(fù)雜，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維方式已經(jīng)難以適應(yīng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。

3 解決方案

3.1 方案介紹

SD-WAN解決方案主要包含以下創(chuàng)新點(diǎn)：

1) 全場(chǎng)景互聯(lián)

支持MPLS、Internet 等多種類型WAN 鏈路（xDSL, LTE/4G 等）靈活捆綁；提供支持單/ 雙CPE、單雙Hub、SaaS 接入等豐富的組網(wǎng)接入，實(shí)現(xiàn)低成本的Internet 鏈路與專線鏈路的混合接入；支持云端部署 vCPE，優(yōu)化云業(yè)務(wù)訪問(wèn)體驗(yàn)。在保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)質(zhì)量的同時(shí)可節(jié)省50% 的廣域網(wǎng)帶寬租用成本。

2) 應(yīng)用體驗(yàn)優(yōu)化

支持6000+ 已知應(yīng)用識(shí)別，并可以通過(guò)用戶自定義應(yīng)用，靈活識(shí)別行業(yè)特殊應(yīng)用；通過(guò)IP FPM 鏈路檢測(cè)、SPR智能選路、三級(jí)QoS流量調(diào)度等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)智能感知和應(yīng)用的智能流量調(diào)度，優(yōu)先保障關(guān)鍵應(yīng)用優(yōu)質(zhì)體驗(yàn)；通過(guò)傳輸優(yōu)化、應(yīng)用優(yōu)化等多種廣域優(yōu)化手段，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用智能加速，提升和業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

3) VAS 業(yè)務(wù)隨需

基于X86/ARM 架構(gòu)的系列化開(kāi)放uCPE，覆蓋不同規(guī)模的分支場(chǎng)景；支持10+ 業(yè)界主流VAS （vFW、vWoC 等），業(yè)務(wù)按需擴(kuò)展；VNFs 全生命周期管理及業(yè)務(wù)鏈自動(dòng)化編排，VAS 業(yè)務(wù)分鐘級(jí)獲取。

4) 智能運(yùn)維

郵件、U盤等多種開(kāi)局方式，設(shè)備即插即用；業(yè)務(wù)策略配置、增值服務(wù)編排及VPN 動(dòng)態(tài)連接等全業(yè)務(wù)自動(dòng)化配置，簡(jiǎn)化分支網(wǎng)絡(luò)部署；應(yīng)用與鏈路的可視化管理，自定義報(bào)表按需呈現(xiàn)，支持故障預(yù)知及快速定位。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本解決方案的總體架構(gòu)如圖2所示：

圖2 SD-WAN解決方案總體架構(gòu)

業(yè)務(wù)呈現(xiàn)層：

1) 面向運(yùn)營(yíng)商、MSP、大企業(yè)的自研Portal；

2) 提供業(yè)務(wù)靈活定制化界面。

網(wǎng)絡(luò)編排/控制層：

1) 網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)(SDN Controller) – 華為Agile Controller，完成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)編排以及網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)放；

2) 北向支持開(kāi)放API接口，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速定制和自動(dòng)發(fā)放；

3) 南向支持Netconf/Http2/SNMP等接口，統(tǒng)一管理控制物理和虛擬網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)層：

1) 由物理和虛擬設(shè)備組成的企業(yè)WAN的基礎(chǔ)物理組網(wǎng), 主要包括uCPE/vCPE,vFW，第三方VAS等；

2) 基于DSVPN隧道提供靈活Overlay組網(wǎng)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

SD-WAN Site:企業(yè)的辦公場(chǎng)所或者關(guān)鍵IT設(shè)施部署點(diǎn)，業(yè)務(wù)上需要彼此通過(guò)WAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)互訪：

1) 每個(gè)站點(diǎn)通常具備一個(gè)或者多個(gè)出口CPE，不同站點(diǎn)的CPE通過(guò)IP Overlay隧道方式進(jìn)行互聯(lián)；

2) 常見(jiàn)的站點(diǎn)類型：企業(yè)分支、園區(qū)、DC、公有云VPC。

圖3 SD-WAN解決方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.4 功能設(shè)計(jì)

圖4 SD-WAN解決方案全家福

SD-WAN解決方案產(chǎn)品主要包含AC控制器、CPE/uCPE、vCPE、 VAS (vFW、第三方VAS）組成，各部件功能簡(jiǎn)介如下：

表1 EC-IoT解決方案組成

3.5 安全及可靠性

SD-WAN端到端安全解決方案：

圖5 SD-WAN解決安全解決方案

綜上所述，通過(guò)確保集中的管理控制系統(tǒng)(控制器)的安全性、用戶接入設(shè)備(CPE)的安全性、用戶業(yè)務(wù)隔離以及報(bào)文數(shù)據(jù)安全性以及用戶接入SD-WAN網(wǎng)絡(luò)的安全性，確保SD-WAN解決方案系統(tǒng)的機(jī)密性、完整性、可用性和可追溯性，從而保證整個(gè)SD-WAN解決方案業(yè)務(wù)的安全和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.6 開(kāi)放性設(shè)計(jì)

本解決方案符合SDN的目標(biāo)，即將管理和控制功能與數(shù)據(jù)平面網(wǎng)絡(luò)分開(kāi)。這個(gè)目標(biāo)的一個(gè)關(guān)鍵因素是開(kāi)放性，以確保整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的互操作性。

1) 敏捷控制器北向接口通過(guò)Restconf接口（RFC6020，draft-ietf-netconf-restconf-03（Yang））與Orchestrator進(jìn)行通信，并通過(guò)傳輸層安全（TLS）傳輸。

2) SDN解決方案支持OpenFlow，OVSDB，SNMP，Netconf，PCEP，IGP，BGP-LS等覆蓋和底層組網(wǎng)的多個(gè)南向接口，當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施接口時(shí)，SDN控制器使用YANG模型的接口和參數(shù)，可以根據(jù)需要非常靈活的創(chuàng)建新策略，修改原始策略。

3) 敏捷控制器實(shí)現(xiàn)了全面的Neutron API接口，可以與標(biāo)準(zhǔn)的Openstack和自有的Openstack分布式Fusionsphere集成。在Openstack社區(qū)提供ML2驅(qū)動(dòng)，L3代理，F(xiàn)W和VPN插件。這些插件或驅(qū)動(dòng)程序提供網(wǎng)絡(luò)，子網(wǎng)，端口，安全組，路由器，EIP，SNAT和IPSEC VPN等的管理。

4 成功案例

SD-WAN解決方案在日本軟銀，瑞士電信等項(xiàng)目中規(guī)模部署。