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SD-WAN的工作原理及不同場景下的組網(wǎng)架構(gòu)

2024-06-25 10:08:52 Jinyu
SD-WAN技術(shù)及解決方案將在未來網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域大規(guī)模使用,如果看不懂SD-WAN的架構(gòu)和技術(shù)也不能很好的做好網(wǎng)絡(luò)安全。

軟件定義廣域網(wǎng)(SD-WAN,Software-Defined Wide Area Network)是一種利用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)來優(yōu)化和管理廣域網(wǎng)的解決方案。與傳統(tǒng)WAN相比,SD-WAN更加靈活、可擴(kuò)展,并且能夠顯著降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本。SD-WAN通過集中管理的方式,將多個(gè)不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接(如MPLS、寬帶、LTE等)整合在一起,提供高效、可靠、安全的數(shù)據(jù)傳輸。
對(duì)于 SD-WAN,Gartner 對(duì)其的定義為:SD-WAN 解決方案能夠替代傳統(tǒng) WAN路由器,支持各種 WAN 傳輸技術(shù)。SD-WAN 提供跨多個(gè) WAN 連接、基于策略的動(dòng)態(tài)應(yīng)用路徑選擇,并支持廣域網(wǎng)優(yōu)化和防火墻等增值業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)鏈。可以看出,在 Gartner 的定義中,SD-WAN 應(yīng)該包括混合鏈路、動(dòng)態(tài)路徑選擇、增值業(yè)務(wù)服務(wù)三大特點(diǎn)。

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所以SD-WAN能支持的混合WAN鏈路的接入方式也是大大提升了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

SD-WAN的整體架構(gòu)由幾個(gè)核心組建組成:

SD-WAN控制器

SD-WAN控制器是整個(gè)SD-WAN系統(tǒng)的“大腦”,負(fù)責(zé)集中管理和配置所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備??刂破鞲鶕?jù)預(yù)定義的策略動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量,優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸路徑,并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能??刂破魍ǔ2渴鹪谄髽I(yè)數(shù)據(jù)中心或云端,提供全局視圖和管理功能。

SD-WAN邊緣設(shè)備

SD-WAN邊緣設(shè)備部署在企業(yè)的各個(gè)分支機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)中心和云平臺(tái)。這些設(shè)備負(fù)責(zé)執(zhí)行控制器下發(fā)的策略,管理本地流量,并確保數(shù)據(jù)包按照最優(yōu)路徑傳輸。邊緣設(shè)備可以是物理硬件,也可以是虛擬設(shè)備,靈活適應(yīng)不同的部署環(huán)境。

虛擬網(wǎng)絡(luò)疊加

虛擬網(wǎng)絡(luò)疊加(Overlay Network)是SD-WAN的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過隧道技術(shù)(如GRE、IPsec等),SD-WAN在現(xiàn)有的物理網(wǎng)絡(luò)之上創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)疊加層,實(shí)現(xiàn)多路徑傳輸和負(fù)載均衡。虛擬網(wǎng)絡(luò)疊加層使得不同類型的鏈路(如MPLS、寬帶、LTE等)能夠無縫協(xié)同工作,提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性。

SD-WAN的工作原理及優(yōu)勢:

鏈路質(zhì)量選路

不同應(yīng)用對(duì)鏈路質(zhì)量的要求不同,比如語音和視頻業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延、丟包率的容忍度較低,一般要求時(shí)延在 150ms 以內(nèi),丟包率低于 1%;則可將語音和視頻業(yè)務(wù)的主選鏈路配置為質(zhì)量較好的 MPLS 鏈路,備選鏈路配置為 Internet 鏈路,并配置業(yè)務(wù)的SLA 要求,按照鏈路 SLA 進(jìn)行選路。

負(fù)載分擔(dān)選路

在企業(yè)有多條鏈路時(shí),能夠充分利用線路帶寬,基于鏈路帶寬進(jìn)行負(fù)載分擔(dān)選路,此時(shí)可配置負(fù)載均衡方式的選路調(diào)度方式。

應(yīng)用優(yōu)先級(jí)選路

如果在同一條鏈路上有多種業(yè)務(wù)報(bào)文,為了在鏈路擁塞時(shí)優(yōu)先保證高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用的使用,在發(fā)生擁塞時(shí)低優(yōu)先級(jí)應(yīng)用避讓高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用,此時(shí)可使用優(yōu)先級(jí)選路。比如語音和視頻以及文件傳輸都在 MPLS 上,在鏈路帶寬不夠時(shí)優(yōu)先保證語音和視頻業(yè)務(wù)不受影響。

帶寬利用率選擇

如果在同一條鏈路上有多種業(yè)務(wù)報(bào)文,為了在鏈路擁塞時(shí)優(yōu)先保證高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用的使用,在線路帶寬利用率達(dá)到一個(gè)閾值后時(shí),低優(yōu)先級(jí)應(yīng)用避讓高優(yōu)先級(jí)應(yīng)用同時(shí)選擇其他滿足要求的鏈路轉(zhuǎn)發(fā),此時(shí)可使用帶寬利用率選路。比如語音和文件傳輸都在 MPLS 上,在鏈路帶寬利用率超過閾值上限時(shí),優(yōu)先保證語音業(yè)務(wù)不受影響。

保證業(yè)務(wù)安全

通過 CPE 內(nèi)置的安全能力來提供業(yè)務(wù)安全保證,包括:ACL 過濾、802.1X、防火墻、IPS、反病毒(AV)以及 URL 過濾,滿足不同場景下的業(yè)務(wù)安全需求。

可視化運(yùn)維與監(jiān)控提升運(yùn)維效率

完成基于拓?fù)涞囊徽臼竭\(yùn)維:

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組網(wǎng)場景:

場景一:企業(yè)擁有 1~2 個(gè)數(shù)據(jù)中心,業(yè)務(wù)主要在總部和數(shù)據(jù)中心,分支通過 WAN 集中訪問部署在總部或者數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)。分支之間無或者有少量的互訪需求,分支之間通過總部或者數(shù)據(jù)中心繞行,分支到總部組網(wǎng)扁平化,為單層 Hub-spoke 組網(wǎng)。

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場景二:主要適用于站點(diǎn)規(guī)模不多的小企業(yè),或者在分支之間需要進(jìn)行協(xié)同工作的大企業(yè)中部署。大企業(yè)的協(xié)同業(yè)務(wù),如 VoIP 和視頻會(huì)議等高價(jià)值的應(yīng)用,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)丟包、時(shí)延和抖動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)性能具有很高的要求,因此這類業(yè)務(wù)更適用于分支站點(diǎn)之間直接進(jìn)行互訪,采用企業(yè)總部+分支(Full-mesh 組網(wǎng))。

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場景三:適用于有多個(gè)數(shù)據(jù)中心,每個(gè)數(shù)據(jù)中心均部署業(yè)務(wù)服務(wù)器為分支提供業(yè)務(wù)服務(wù)的企業(yè)。企業(yè)多數(shù)據(jù)中心+分支(多 Hub 組網(wǎng))

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場景四:多租戶(POP)組網(wǎng),

當(dāng)運(yùn)營商/MSP 面向企業(yè)提供 SD-WAN 網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)時(shí),企業(yè)一時(shí)間不能將全部站點(diǎn)改造為 SD-WAN 站點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)存在傳統(tǒng)分支站點(diǎn)和 SD-WAN 站點(diǎn)這兩類站點(diǎn),且這些站點(diǎn)間有流量互通的訴求。一套 IWG(Interworking Gateway,互通網(wǎng)關(guān))組網(wǎng)能同時(shí)為多個(gè)企業(yè)租戶提供 SD-WAN 站點(diǎn)和已有的傳統(tǒng) MPLS VPN 網(wǎng)絡(luò)的站點(diǎn)連通服務(wù)。

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SD-WAN在性能方面的優(yōu)勢明顯,包括:
動(dòng)態(tài)優(yōu)化:通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和動(dòng)態(tài)路徑選擇,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的最佳利用。
高靈活性:能夠快速響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)狀況和業(yè)務(wù)需求的變化,自動(dòng)調(diào)整配置和策略。
彈性帶寬:多鏈路整合和負(fù)載均衡機(jī)制提供了彈性帶寬,提升了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性和適應(yīng)性
SD-WAN在成本方面也有巨大優(yōu)勢:
建設(shè)成本低:通過軟件定義和虛擬化技術(shù),減少了對(duì)高性能硬件和專用鏈路的依賴,降低了初始建設(shè)成本。
維護(hù)成本低:集中管理和自動(dòng)化運(yùn)維降低了日常維護(hù)成本,提高了管理效率。
擴(kuò)展成本低:網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展可以通過軟件配置和鏈路整合實(shí)現(xiàn),成本相對(duì)較低,且擴(kuò)展更加靈活。
管理與運(yùn)營方面優(yōu)勢:
集中管理:通過SD-WAN控制器實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的集中管理和監(jiān)控,簡化了操作。
自動(dòng)化運(yùn)維:支持自動(dòng)化部署和策略調(diào)整,減少了人為操作和錯(cuò)誤,提高了管理效率。
統(tǒng)一視圖:提供全網(wǎng)的統(tǒng)一視圖和實(shí)時(shí)監(jiān)控,便于故障排查和性能優(yōu)化。


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