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)通常租用運營商的物理專線或者MPLS VPN專線來實現(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)開通依賴運營商，業(yè)務(wù)開通時間較長且價格也比較昂貴，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)以及全球化推進的一個新的重要選擇；此外，云計算技術(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)走向開放之路，越來越多的企業(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。
1.2 實施目標(biāo)
本解決方案的實施目標(biāo)：
1) 零配置開局，設(shè)備即插即用；
2) 快速的發(fā)放連接業(yè)務(wù)，實現(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) 借助低價值的Internet鏈路進行更廣泛的互聯(lián)并且保證關(guān)鍵應(yīng)用的體驗不受影響；
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)實現(xiàn)未來較長一段時期的SD-WAN業(yè)務(wù)運營需求，主要包含如下場景的網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)：
1) 零配置開局，設(shè)備即插即用
2) Site to Site訪問：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：為企業(yè)客戶提供企業(yè)分支內(nèi)到Internet的訪問服務(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場景。基于本解決方案提供的高可靠、低時延的數(shù)據(jù)傳輸保障，并通過應(yīng)用級智能選路與智能加速、VAS業(yè)務(wù)隨需獲取和智能運維，構(gòu)建極致業(yè)務(wù)體驗，重塑企業(yè)專線全流程的業(yè)務(wù)體驗。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)備移動的場景。
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，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)通常采用運營商MPLS 專線，雖然專線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有保障，但價格過于昂貴，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)對業(yè)務(wù)不感知，無法獲知應(yīng)用的狀態(tài)，當(dāng)遭遇突發(fā)流量鏈路擁塞或質(zhì)量劣化的時候，往往會造成關(guān)鍵業(yè)務(wù)體驗無法保障；云化趨勢下，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)場對設(shè)備進行維護，但隨著企業(yè)分支跨地域分布越來越廣泛，數(shù)量激增，導(dǎo)致維護難度大、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：
1) 全場景互聯(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)訪問體驗。在保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)質(zhì)量的同時可節(jié)省50% 的廣域網(wǎng)帶寬租用成本。
2) 應(yīng)用體驗優(yōu)化
支持6000+ 已知應(yīng)用識別，并可以通過用戶自定義應(yīng)用，靈活識別行業(yè)特殊應(yīng)用；通過IP FPM 鏈路檢測、SPR智能選路、三級QoS流量調(diào)度等技術(shù)，實現(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；通過傳輸優(yōu)化、應(yīng)用優(yōu)化等多種廣域優(yōu)化手段，實現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用智能加速，提升和業(yè)務(wù)體驗。
3) VAS 業(yè)務(wù)隨需
基于X86/ARM 架構(gòu)的系列化開放uCPE，覆蓋不同規(guī)模的分支場景；支持10+ 業(yè)界主流VAS （vFW、vWoC 等），業(yè)務(wù)按需擴展；VNFs 全生命周期管理及業(yè)務(wù)鏈自動化編排，VAS 業(yè)務(wù)分鐘級獲取。
4) 智能運維
郵件、U盤等多種開局方式，設(shè)備即插即用；業(yè)務(wù)策略配置、增值服務(wù)編排及VPN 動態(tài)連接等全業(yè)務(wù)自動化配置，簡化分支網(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) 面向運營商、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(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) 北向支持開放API接口，實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速定制和自動發(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
SD-WAN Site:企業(yè)的辦公場所或者關(guān)鍵IT設(shè)施部署點，業(yè)務(wù)上需要彼此通過WAN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實現(xiàn)互訪：
1) 每個站點通常具備一個或者多個出口CPE，不同站點的CPE通過IP Overlay隧道方式進行互聯(lián)；
2) 常見的站點類型：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
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，各部件功能簡介如下：
表1 EC-IoT解決方案組成
部件 | 產(chǎn)品 | 功能說明 |
控制器 | Agile controller-Campus | 1、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)/南北向標(biāo)準(zhǔn)化，開放對接第三方構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng) 2、面向商用，構(gòu)筑高可靠性/高性能/安全性 |
VAS | 包含： 華為自研vFW：USG6000v 第三方軟件，如riverbed的廣域加速等 | 虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能，獨立軟件 |
CPE | AR系列的傳統(tǒng)CPE，如AR161EW，AR3260 | 傳統(tǒng)AR設(shè)備支持向SD-WAN演進 |
uCPE | AR3600系列，AR650系列 | 可安裝VNF的CPE設(shè)備 |
vCPE | AR1000V | 1、架構(gòu)領(lǐng)先：AR1000v支持單VM單vCPU和單VM多vCPU綁定方式 2、性能強勁：單VM多vCPU部署方式，轉(zhuǎn)發(fā)進程和安全進程獨占vCPU，可顯著提升系統(tǒng)的性能 3、兼容性強：可運行于KVM、FusionSphere和Vmware vSphere等多個平臺 |
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)的機密性、完整性、可用性和可追溯性，從而保證整個SD-WAN解決方案業(yè)務(wù)的安全和正常運轉(zhuǎn)。
3.6 開放性設(shè)計
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。這個目標(biāo)的一個關(guān)鍵因素是開放性，以確保整個生態(tài)系統(tǒng)的互操作性。
1) 敏捷控制器北向接口通過Restconf接口（RFC6020，draft-ietf-netconf-restconf-03（Yang））與Orchestrator進行通信，并通過傳輸層安全（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)的多個南向接口，當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施接口時，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，L3代理，F(xiàn)W和VPN插件。這些插件或驅(qū)動程序提供網(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，瑞士電信等項目中規(guī)模部署。