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SD-WAN的工作原理及不同場景下的組網架構

2024-06-25 10:08:52 Jinyu
SD-WAN技術及解決方案將在未來網絡組網和網絡安全領域大規模使用,如果看不懂SD-WAN的架構和技術也不能很好的做好網絡安全。

軟件定義廣域網(SD-WAN,Software-Defined Wide Area Network)是一種利用軟件定義網絡(SDN)技術來優化和管理廣域網的解決方案。與傳統WAN相比,SD-WAN更加靈活、可擴展,并且能夠顯著降低網絡運營成本。SD-WAN通過集中管理的方式,將多個不同類型的網絡連接(如MPLS、寬帶、LTE等)整合在一起,提供高效、可靠、安全的數據傳輸。
對于 SD-WAN,Gartner 對其的定義為:SD-WAN 解決方案能夠替代傳統 WAN路由器,支持各種 WAN 傳輸技術。SD-WAN 提供跨多個 WAN 連接、基于策略的動態應用路徑選擇,并支持廣域網優化和防火墻等增值業務的業務鏈。可以看出,在 Gartner 的定義中,SD-WAN 應該包括混合鏈路、動態路徑選擇、增值業務服務三大特點。

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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絡的穩定性。

SD-WAN的整體架構由幾個核心組建組成:

SD-WAN控制器

SD-WAN控制器是整個SD-WAN系統的“大腦”,負責集中管理和配置所有的網絡設備。控制器根據預定義的策略動態調整網絡流量,優化數據傳輸路徑,并監控網絡性能。控制器通常部署在企業數據中心或云端,提供全局視圖和管理功能。

SD-WAN邊緣設備

SD-WAN邊緣設備部署在企業的各個分支機構、數據中心和云平臺。這些設備負責執行控制器下發的策略,管理本地流量,并確保數據包按照最優路徑傳輸。邊緣設備可以是物理硬件,也可以是虛擬設備,靈活適應不同的部署環境。

虛擬網絡疊加

虛擬網絡疊加(Overlay Network)是SD-WAN的關鍵技術之一。通過隧道技術(如GRE、IPsec等),SD-WAN在現有的物理網絡之上創建虛擬網絡疊加層,實現多路徑傳輸和負載均衡。虛擬網絡疊加層使得不同類型的鏈路(如MPLS、寬帶、LTE等)能夠無縫協同工作,提高網絡的靈活性和可靠性。

SD-WAN的工作原理及優勢:

鏈路質量選路

不同應用對鏈路質量的要求不同,比如語音和視頻業務對時延、丟包率的容忍度較低,一般要求時延在 150ms 以內,丟包率低于 1%;則可將語音和視頻業務的主選鏈路配置為質量較好的 MPLS 鏈路,備選鏈路配置為 Internet 鏈路,并配置業務的SLA 要求,按照鏈路 SLA 進行選路。

負載分擔選路

在企業有多條鏈路時,能夠充分利用線路帶寬,基于鏈路帶寬進行負載分擔選路,此時可配置負載均衡方式的選路調度方式。

應用優先級選路

如果在同一條鏈路上有多種業務報文,為了在鏈路擁塞時優先保證高優先級應用的使用,在發生擁塞時低優先級應用避讓高優先級應用,此時可使用優先級選路。比如語音和視頻以及文件傳輸都在 MPLS 上,在鏈路帶寬不夠時優先保證語音和視頻業務不受影響。

帶寬利用率選擇

如果在同一條鏈路上有多種業務報文,為了在鏈路擁塞時優先保證高優先級應用的使用,在線路帶寬利用率達到一個閾值后時,低優先級應用避讓高優先級應用同時選擇其他滿足要求的鏈路轉發,此時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,優先保證語音業務不受影響。

保證業務安全

通過 CPE 內置的安全能力來提供業務安全保證,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務安全需求。

可視化運維與監控提升運維效率

完成基于拓撲的一站式運維:

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組網場景:

場景一:企業擁有 1~2 個數據中心,業務主要在總部和數據中心,分支通過 WAN 集中訪問部署在總部或者數據中心的業務。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據中心繞行,分支到總部組網扁平化,為單層 Hub-spoke 組網。

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場景二:主要適用于站點規模不多的小企業,或者在分支之間需要進行協同工作的大企業中部署。大企業的協同業務,如 VoIP 和視頻會議等高價值的應用,對于網絡丟包、時延和抖動等網絡性能具有很高的要求,因此這類業務更適用于分支站點之間直接進行互訪,采用企業總部+分支(Full-mesh 組網)。

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場景三:適用于有多個數據中心,每個數據中心均部署業務服務器為分支提供業務服務的企業。企業多數據中心+分支(多 Hub 組網)

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場景四:多租戶(POP)組網,

當運營商/MSP 面向企業提供 SD-WAN 網絡接入服務時,企業一時間不能將全部站點改造為 SD-WAN 站點,網絡中同時存在傳統分支站點和 SD-WAN 站點這兩類站點,且這些站點間有流量互通的訴求。一套 IWG(Interworking Gateway,互通網關)組網能同時為多個企業租戶提供 SD-WAN 站點和已有的傳統 MPLS VPN 網絡的站點連通服務。

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SD-WAN在性能方面的優勢明顯,包括:
動態優化:通過實時監控和動態路徑選擇,實現網絡資源的最佳利用。
高靈活性:能夠快速響應網絡狀況和業務需求的變化,自動調整配置和策略。
彈性帶寬:多鏈路整合和負載均衡機制提供了彈性帶寬,提升了網絡的擴展性和適應性
SD-WAN在成本方面也有巨大優勢:
建設成本低:通過軟件定義和虛擬化技術,減少了對高性能硬件和專用鏈路的依賴,降低了初始建設成本。
維護成本低:集中管理和自動化運維降低了日常維護成本,提高了管理效率。
擴展成本低:網絡擴展可以通過軟件配置和鏈路整合實現,成本相對較低,且擴展更加靈活。
管理與運營方面優勢:
集中管理:通過SD-WAN控制器實現全網的集中管理和監控,簡化了操作。
自動化運維:支持自動化部署和策略調整,減少了人為操作和錯誤,提高了管理效率。
統一視圖:提供全網的統一視圖和實時監控,便于故障排查和性能優化。


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