2019-11-01

SD-WAN解决方案

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SD-WAN解决方案

华为技术有限公司

网络改造技术篇/成熟技术/工厂外网改造


1 概述

1.1 背景

伴随着企业的数字化转型以及云计算和SDN/NFV技术的兴起和普及,传统企业的WAN网络正在经历着深刻的变化。

传统的企业WAN网络通常租用运营商的物理专线或者MPLS VPN专线来实现企业分支的广域互联,保证网络的服务质量,因此企业WAN业务开通依赖运营商,业务开通时间较长且价格也比较昂贵,另外传统企业采取自建数据中心的方式来承载企业IT关键资产,企业网络架构是封闭的,开放性不足导致业务发放效率低。

随着Internet的普及以及云计算等新技术的兴起,传统企业网络架构正在经历革命性的变化,首先全球范围内internet的快速普及,无论从覆盖范围还是到网络质量,都有了质的提高,除了传统的专线互联技术外,Internet成为传统企业的分支互联以及全球化推进的一个新的重要选择;此外,云计算技术风起云涌,AWS等公有云的崛起和流行,引导企业DC等基础设施云化,从而打破了企业IT传统的封闭架构,引导企业网络架构走向开放之路,越来越多的企业选择公有云服务;此外,就是企业的关键应用的云化,企业的重要应用也逐渐被应用提供商改以SaaS云化方式提供,企业连接SaaS云业务逐年增长。

1.2 实施目标

本解决方案的实施目标:

1) 零配置开局,设备即插即用;

2) 快速的发放连接业务,实现分支CPE即插即用以及园区/分支和云的按需快速互连;

3) 借助低价值的Internet链路进行更广泛的互联并且保证关键应用的体验不受影响;

4) 能够以云的方式提供管理手段,让企业用户更加方便快捷的自助定义新业务和进行网络管理。

1.3 适用范围

SD-WAN解决方案帮助制造企业实现未来较长一段时期的SD-WAN业务运营需求,主要包含如下场景的网络访问服务:

1) 零配置开局,设备即插即用

2) Site to Site访问:为企业客户提供企业分支之间的互访服务。

3) Site to Internet访问:为企业客户提供企业分支内到Internet的访问服务(含安全策略管理)。

4) Site to Legacy Network:为企业客户提供企业分支到传统网络(非SD-WAN网络)的访问服务。

5) 基于应用/应用质量的智能选路:如关键业务走高质量专线、普通业务走低质量;同时可以互为备份

6) 支持基于链路、应用、流量的可视化分析

1.4 在工业互联网网络体系架构中的位置

SD-WAN解决方案适用于图1中6,7,8场景。基于本解决方案提供的高可靠、低时延的数据传输保障,并通过应用级智能选路与智能加速、VAS业务随需获取和智能运维,构建极致业务体验,重塑企业专线全流程的业务体验。可以减少数据传输线路的部署、适用于多种环境以及设备移动的场景。

图1 工业互联网互联示意图

2 需求分析

由于业务云化,工业制造企业需频繁与工业云互动,这就需要更高的网络带宽,为了保证服务质量,工业制造企业WAN 网络互联通常采用运营商MPLS 专线,虽然专线网络质量有保障,但价格过于昂贵,平均占企业OPEX 达50% 以上,随着Internet 的普及,其网络的覆盖范围和网络质量有了很大的提高,Internet 成为许多工业制造企业除了传统专线之外新的重要选择,但是Internet 网络本身并不保障服务质量,此外传统网络对业务不感知,无法获知应用的状态,当遭遇突发流量链路拥塞或质量劣化的时候,往往会造成关键业务体验无法保障;云化趋势下,工业制造企业业务更新发展迅速,当前网络难以满足快速上线要求;传统专线需要专人到现场对设备进行维护,但随着企业分支跨地域分布越来越广泛,数量激增,导致维护难度大、成本高;此外随着业务不断增多和业务云化,WAN网络中分支到分支、公有云、私有云的流向更加复杂,传统的网络运维方式已经难以适应业务的发展。

3 解决方案

3.1 方案介绍

SD-WAN解决方案主要包含以下创新点:

1) 全场景互联

支持MPLS、Internet 等多种类型WAN 链路(xDSL, LTE/4G 等)灵活捆绑;提供支持单/ 双CPE、单双Hub、SaaS 接入等丰富的组网接入,实现低成本的Internet 链路与专线链路的混合接入;支持云端部署 vCPE,优化云业务访问体验。在保证关键业务质量的同时可节省50% 的广域网带宽租用成本。

2) 应用体验优化

支持6000+ 已知应用识别,并可以通过用户自定义应用,灵活识别行业特殊应用;通过IP FPM 链路检测、SPR智能选路、三级QoS流量调度等技术,实现业务智能感知和应用的智能流量调度,优先保障关键应用优质体验;通过传输优化、应用优化等多种广域优化手段,实现关键应用智能加速,提升和业务体验。

3) VAS 业务随需

基于X86/ARM 架构的系列化开放uCPE,覆盖不同规模的分支场景;支持10+ 业界主流VAS (vFW、vWoC 等),业务按需扩展;VNFs 全生命周期管理及业务链自动化编排,VAS 业务分钟级获取。

4) 智能运维

邮件、U盘等多种开局方式,设备即插即用;业务策略配置、增值服务编排及VPN 动态连接等全业务自动化配置,简化分支网络部署;应用与链路的可视化管理,自定义报表按需呈现,支持故障预知及快速定位。

3.2 系统架构

本解决方案的总体架构如图2所示:

图2 SD-WAN解决方案总体架构

业务呈现层:

1) 面向运营商、MSP、大企业的自研Portal;

2) 提供业务灵活定制化界面。

网络编排/控制层:

1) 网络控制平台(SDN Controller) – 华为Agile Controller,完成网络业务编排以及网络业务发放;

2) 北向支持开放API接口,实现业务快速定制和自动发放;

3) 南向支持Netconf/Http2/SNMP等接口,统一管理控制物理和虚拟网络。

网络层:

1) 由物理和虚拟设备组成的企业WAN的基础物理组网, 主要包括uCPE/vCPE,vFW,第三方VAS等;

2) 基于DSVPN隧道提供灵活Overlay组网。

3.3 网络拓扑设计

SD-WAN Site:企业的办公场所或者关键IT设施部署点,业务上需要彼此通过WAN网络互联,实现互访:

1) 每个站点通常具备一个或者多个出口CPE,不同站点的CPE通过IP Overlay隧道方式进行互联;

2) 常见的站点类型:企业分支、园区、DC、公有云VPC。

图3 SD-WAN解决方案拓扑结构

3.4 功能设计

图4 SD-WAN解决方案全家福

SD-WAN解决方案产品主要包含AC控制器、CPE/uCPE、vCPE、 VAS (vFW、第三方VAS)组成,各部件功能简介如下:

表1 EC-IoT解决方案组成

部件

产品

功能说明

控制器

Agile controller-Campus

1、网络基础服务/南北向标准化,开放对接第三方构建生态系统

2、面向商用,构筑高可靠性/高性能/安全性

VAS

包含:

华为自研vFW:USG6000v

第三方软件,如riverbed的广域加速等

虚拟化网络功能,独立软件

CPE

AR系列的传统CPE,如AR161EW,AR3260

传统AR设备支持向SD-WAN演进

uCPE

AR3600系列,AR650系列

可安装VNF的CPE设备

vCPE

AR1000V

1、架构领先:AR1000v支持单VM单vCPU和单VM多vCPU绑定方式

2、性能强劲:单VM多vCPU部署方式,转发进程和安全进程独占vCPU,可显著提升系统的性能

3、兼容性强:可运行于KVM、FusionSphere和Vmware vSphere等多个平台

3.5 安全及可靠性

SD-WAN端到端安全解决方案:

图5 SD-WAN解决安全解决方案

综上所述,通过确保集中的管理控制系统(控制器)的安全性、用户接入设备(CPE)的安全性、用户业务隔离以及报文数据安全性以及用户接入SD-WAN网络的安全性,确保SD-WAN解决方案系统的机密性、完整性、可用性和可追溯性,从而保证整个SD-WAN解决方案业务的安全和正常运转。

3.6 开放性设计

本解决方案符合SDN的目标,即将管理和控制功能与数据平面网络分开。这个目标的一个关键因素是开放性,以确保整个生态系统的互操作性。

1) 敏捷控制器北向接口通过Restconf接口(RFC6020,draft-ietf-netconf-restconf-03(Yang))与Orchestrator进行通信,并通过传输层安全(TLS)传输。

2) SDN解决方案支持OpenFlow,OVSDB,SNMP,Netconf,PCEP,IGP,BGP-LS等覆盖和底层组网的多个南向接口,当与网络基础设施接口时,SDN控制器使用YANG模型的接口和参数,可以根据需要非常灵活的创建新策略,修改原始策略。

3) 敏捷控制器实现了全面的Neutron API接口,可以与标准的Openstack和自有的Openstack分布式Fusionsphere集成。在Openstack社区提供ML2驱动,L3代理,FW和VPN插件。这些插件或驱动程序提供网络,子网,端口,安全组,路由器,EIP,SNAT和IPSEC VPN等的管理。

4 成功案例

SD-WAN解决方案在日本软银,瑞士电信等项目中规模部署。




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