SD-WAN三種不同場景的部署和實踐

前兩天和公司同事聊到網(wǎng)絡界的技術(shù)牛人，大家無意中聊到BGP4的草案最早提出者Tony Li，（一位思科前輩），20多年前提出的BGP4協(xié)議無論在今天互聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)中心的VXLAN EVPN，還是基于MPLS、SegemntRouting等骨干網(wǎng)絡都依然在使用和傳承發(fā)展;另一個神奇人物就是Nick McKeown教授，SDN架構(gòu)和OpenFlow最早提出者之一，現(xiàn)在又轉(zhuǎn)向主導的可編程語言P4并創(chuàng)立Barefoot Networks，Nick教授在技術(shù)創(chuàng)新并商業(yè)化上名利雙收。今天不論最新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、最熱的云網(wǎng)融合和SDN網(wǎng)絡都依然傳承者這兩位傳奇人物的思想和理念。

感慨之余，2018伊始市場上一系列SD-WAN部署案例發(fā)布將SD-WAN再次掀起一個新高潮，談到SD-WAN，最近網(wǎng)上有很多不錯文章，尤其是很多寫SD-WAN技術(shù)原理、發(fā)展歷史、特色功能等等，但是從SD-WAN具體實踐部署的角度文章不算太多，作為一位老網(wǎng)工，歷經(jīng)了數(shù)次廣域網(wǎng)技術(shù)的大轉(zhuǎn)型，最近參與幾個大型基于SDN的WAN重構(gòu)建設項目，在SDN技術(shù)發(fā)展十周年之際，抱磚引玉從SD-WAN實際部署的角度出發(fā)分享一些心得，與大家共勉吧。

本文將分享三種不同場景的SD-WAN的部署案例，包括：SD-WAN接入-基于Internet Edge解決方案，SD-WAN骨干網(wǎng)-基于SRTE 流量調(diào)度的Core解決方案，以及基于多廠商WAN的SDN協(xié)同控制器或業(yè)務協(xié)同編排器。這三個場景比較有代表性，也是目前遇到的典型的SD-WAN的需求，下圖以大地云網(wǎng)的架構(gòu)示意圖做參考，便于大家理解！

第一類部署場景：

SD-WAN接入服務 ，也是最典型和最通俗的場景，有時也稱為SD-WAN Edge 解決方案，運營商可以用這個技術(shù)作為MPLS互補或下一代MPLS替代，企業(yè)可以利用這個技術(shù)實現(xiàn)分支機構(gòu)按需組網(wǎng)。

代表客戶案例：2018年3月 南凌科技宣布“成為國內(nèi)第一家有能力為客戶提供全國范圍內(nèi)集MPLS VPN、IPSEC VPN、SD-WAN等多種應用的廣域網(wǎng)解決方案服務商”。

市場需求情況：隨著企業(yè)上云和廣域網(wǎng)按需接入的需求日益增加，傳統(tǒng)的MSTP和MPLS等專線業(yè)務由于成本和部署周期長等問題已經(jīng)難以滿足云和互聯(lián)網(wǎng)時代的需求，面向基于互聯(lián)網(wǎng)和POP路徑選擇的SD-WAN是技術(shù)隨之誕生，這是一種面向分支靈活接入的SDN-WAN 部署場景。由于目前國內(nèi)運營商MPLS VPN網(wǎng)絡的已經(jīng)大規(guī)模部署，短期內(nèi)運營商不會用SD-WAN替換MPLS或其他專線業(yè)務，但是會利用SD-WAN技術(shù)豐富MPLSVPN業(yè)務或者做為最后一公里的接入技術(shù)。

主要的技術(shù)實現(xiàn)：其實SD-WAN在技術(shù)上沒有本質(zhì)上的革新，但SD-WAN在理念上有了新的突破，融入了SDN控制思想結(jié)合POP線路SLA探測技術(shù)，同時可以實現(xiàn)云網(wǎng)一體的協(xié)同部署，技術(shù)實現(xiàn)如圖所示 ：SD-WAN通用技術(shù)及通用功能不在這里贅述，前兩天有篇文章寫的非常詳細，這里從實際部署的角度談談幾點考慮：

在SD-WAN設計和部署時，在中國需要考慮南北運營商Internet瓶頸的問題，客戶部署設計時會選擇在多個機房部署多線POP節(jié)點，在每個POP節(jié)點部署vPE設備，各個POP節(jié)點的vPE 通過專線組建骨干網(wǎng)保障SD-WAN匯聚上來的流量SLA，在這個案例中 POP節(jié)點的vPE 通過客戶的MPLS PE節(jié)點來組建（在其他項目中我們采用SRTE作為骨干網(wǎng)流量調(diào)度）。在一個大SD-WAN部署時，每個CPE會根據(jù)控制器的下發(fā)列表探測并選擇最佳的POP節(jié)點，并連接最佳運營商線路的vPE，在SD-WAN設計時Edge和Core都需要考慮線路的SLA保障，再利用SDN控制器的部署全網(wǎng)統(tǒng)一的路由，安全和QOS的策略部署和控制，從而解決基于Internet接入服務質(zhì)量問題和全網(wǎng)統(tǒng)一策略部署問題；

另一個要解決的問題是SD-WAN的租戶如何與現(xiàn)網(wǎng)的MPLS租戶對接（租戶分支機構(gòu)有可能是SD-WAN線路，有的是MPLS專線混合組網(wǎng)），前面提到目前幾大運營商基本上都已經(jīng)有自己MPLS網(wǎng)絡，SD-WAN與MPLS VPN的對接是必須考慮的問題，我們在PoP點的vPE如何與 MPLS PE節(jié)點實現(xiàn)自動化對接上有多重方案可以實現(xiàn)，包括納管PE， Option B，Overlay等等；

對于CPE的自動部署與傳統(tǒng)路由設備包括線路之間的的備份和負載分擔也是SD-WAN能否成功的關(guān)鍵因素，由于現(xiàn)在多數(shù)廠家的SD-WAN 控制器與 CPE盒子是緊耦合，導致后期被廠商鎖定，因此有幾點建議考慮：如CPE盒子是否支持OpenWRT？ 小盒子 ZT-PnP自動部署機制如何（防火墻穿越能力）？ CPE如何自動選擇延時最小或帶寬最佳的接入POP點？ 能否做到即插即用、自動連接、自動切換。

對于整個系統(tǒng)的核心是SDN控制器，控制器的可靠性、集群、租戶自服務管理 和易用性也不可忽視，作為一個運營商通常還需要 SD-WAN 控制器的北向與現(xiàn)有的BSS/OSS對接集成也是要考慮。 雖然SD-WAN沒有大的革新技術(shù)，但一個完整和成熟的SD-WAN方案技術(shù)上也不簡單，SD-WAN帶來的部署運維簡單易用是明顯的，而且企業(yè)不再需要專業(yè)的CCIE人員設計和運維，對于分支機構(gòu)的擴展和部署，傳統(tǒng)的MPLS部署可能需要幾個月，而現(xiàn)在理論上分鐘級就可以了。

第二類部署場景：

面向服務商和大企業(yè)的SD-WAN核心骨干網(wǎng)調(diào)度（包括DCI），典型場景：大型運營商 和OTT客戶的SD-WAN骨干調(diào)度（包括DCI）， 大企業(yè) SD-WAN核心骨干網(wǎng)。代表客戶案例：Google B4的商用部署 SD-WAN經(jīng)典案例項目（2012年 發(fā)布）和2018年2月中國工商銀行發(fā)布基于MPLS骨干網(wǎng)的SDN部署。

主要的市場需求：SD-WAN骨干調(diào)度核心思想是流量調(diào)度和基于多租戶的服務和管理，有時候我們也稱之為SD-WAN DCI/ Core解決方案，這個方案和前面提到的基于互聯(lián)網(wǎng)的SD-WAN Edge在功能和定位截然不同，但兩個方案定位互補。

主要的技術(shù)實現(xiàn)，目前主要有三類方式：

第一類基于白牌機+Openflow SDN控制器-Google B4就是基于這個方案（2010-2012年），Google B4的核心是它的TE調(diào)度和算法而且它巧妙地避開了Openflow的眾多缺陷，包括基于源和目的地址配合DSCP作為流表的轉(zhuǎn)發(fā)策略，但項目其關(guān)鍵技術(shù)細節(jié)（如SDN控制器平臺算法）即不對外公布，也不對外銷售，后來者雖然有模仿但也很少能超越，除了Google，我說了解到一些客戶對這個組合方案反饋還是有些問題，包括白牌機對 SRTE 支持能力 、 BFD/Tunnel 支持性能和數(shù)量 ， 路由策略和VPN能力 ，交換機流表和端口緩存的大小 等等，畢竟是交換機的方案也不能勉為其難，更何況連Nick McKeown 現(xiàn)在又轉(zhuǎn)向主導的可編程語言P4并創(chuàng)立Barefoot Networks;當然目前業(yè)界有一種新的思路基于白牌機的Overlay方案，利用vPE配合白牌機來解決上面提到的問題，vPE與交換機互補來實現(xiàn)流量調(diào)度和路由策略等功能，由于篇幅問題這里就不在展開討論;

第二類有基于 MPLS +SDN控制器實現(xiàn)全網(wǎng)的流量調(diào)度和VPN租戶管理- 類似工行SD-WAN骨干網(wǎng)（2017發(fā)布），MPLS TE多年前就有在部署，就目前運營商客戶部署情況看，絕大部分抱怨MPLS TE的部署過于復雜因而真正在生產(chǎn)網(wǎng)TE隧道使用的并不多，由于MPLS成熟有余先進不足，這里就不想過多的贅述 ;

第三類方案也是筆者更希望看到的，是基于SR（Segment Routing）實現(xiàn)流量調(diào)度和管理SR+SDN控制器，和MPLS的網(wǎng)絡類似，但是SR可議基于源頭組建一個完整的LSP Path而且和現(xiàn)有的MPLS網(wǎng)絡可議兼容， 因為SR也是以標簽交換為基礎(chǔ)的， 只需要對現(xiàn)有的IGP協(xié)議進行簡單的擴展，就可以實現(xiàn)TE、FRR、MPLS VPN等功能， 包括流量工程TE的自動下發(fā)、自動計算、自動調(diào)整、自動引流和自動調(diào)度。

基于SRTE的SDN控制器目前在業(yè)界屬于非常領(lǐng)先的技術(shù)，SR的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)表甚至比LDP更簡潔，利用了源路由技術(shù)與SDN理念完美結(jié)合，在流量TE管理方面，SRTE比RSVP-TE狀態(tài)少很多，也不需要LDP/RSVP信令那么復雜。但是目前各個硬件廠商（包括第三方控制器+SR路由器）在SRTE具體實現(xiàn)還是有一定差距， 但有幾點是部署時需要考慮的：

如何根據(jù)鏈路質(zhì)量（load/loss/delay）動態(tài)實時調(diào)整TE路徑以實現(xiàn)全局負載均衡

隧道快速倒換策略和逃生算法（如思科PBTS技術(shù)）、

配置回滾的一致性、離線流量規(guī)劃、

TE路徑的對稱故障檢測等等。

各家方案功能差別很大， 在國內(nèi)能真正完整實現(xiàn)基于SRTE的SDN控制器更是屈指可數(shù)。大地云網(wǎng)作為國內(nèi)專注于SDN整體架構(gòu)和軟件技術(shù)平臺，經(jīng)過2年多技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)測試的創(chuàng)業(yè)沉默期，終于成功力克這項艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)，首次實現(xiàn)了完整SR-TE的商用控制器平臺并開始商業(yè)部署。

第三類部署場景：

基于多廠商的SDN協(xié)同控制器或業(yè)務協(xié)同編排器，目前大型運營商和OTT客戶和超大企業(yè)在SD-WAN多廠商異構(gòu)環(huán)境下已經(jīng)開始考慮。

代表客戶案例：2018年3月 中國聯(lián)通宣布”國內(nèi)首個大型運營商云網(wǎng)融合商業(yè)SDN成功上線（基于聯(lián)通A網(wǎng)的 SD-WAN DCI系統(tǒng)）”主要的市場需求：在前面兩大類SD-WAN在部署時，客戶往往需要多個廠商設備實現(xiàn)一種平衡，客戶是不希望被廠商鎖定，但目前多數(shù)SD-WAN的網(wǎng)絡還是封閉的管理系統(tǒng)，基于多廠商的SDN協(xié)同控制器或業(yè)務協(xié)同編排器是一個難題，互操作和資源統(tǒng)一管理問題是需要上層SDN協(xié)同控制器來解決，這類解決方案對大型SDN網(wǎng)絡運營尤其重要 。目前幾大運營商和OTT行業(yè)都意識到或開始考慮這個問題，相信將來企業(yè)客戶隨著SDN部署也會有類似需求。

主要的技術(shù)實現(xiàn)：以某運營商為例，兩年前開始預研云環(huán)境下MPLS骨干網(wǎng)多廠商控制器協(xié)同工作問題，經(jīng)過近兩年的設計、研發(fā)、測試和聯(lián)調(diào)等各個環(huán)節(jié)的艱辛努力，該客戶成為國內(nèi)首家在全國骨干廣域網(wǎng)上實現(xiàn)云網(wǎng)一體化服務的運營商。 同時，也開創(chuàng)了在國內(nèi)大型SDN項目中，選擇獨立的核心SDN軟件企業(yè)與多家大型網(wǎng)絡設備廠商通力合作，以確保運營商能夠全面主導、把控SDN運營需求和技術(shù)架構(gòu)方向及決策話語權(quán)，為最終云網(wǎng)一體化產(chǎn)品按時商用上線提供了一個成功案例。

但是多廠商的協(xié)同控制器需要根據(jù)客戶的業(yè)務實際情況來定制開發(fā)，需要SDN軟件廠商有非常強的研發(fā)能力和行業(yè)經(jīng)驗，包括對廠商硬件的北向接口規(guī)范、云網(wǎng)技術(shù)的深入了解（如 VXLAN EVPN，L2/L3 MPLS，SR TE、Neutron 、Docker CNI、ODL 等）、主流公有云系統(tǒng)的對接、以及和客戶OSS/BSS業(yè)務系統(tǒng)集成等，實際做起來是非常的復雜，不是一般的SDN廠商和公司玩的起的。 如圖所示，隨著SD-WAN多場景和多廠商的部署越來越多，多廠商的協(xié)同管理和統(tǒng)一編排將成為未來SD-WAN的重要話題。

最后，展望一下SD-WAN的未來

SD-WAN是在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展和云網(wǎng)融合的大背景下的新思路和架構(gòu)創(chuàng)新，SD-WAN在理念上的突破遠遠大于在技術(shù)層面革新， 由于時間和篇幅原因，這次和大家分享的三類SD-WAN相關(guān)案例和部署場景，表面上看似三個獨立SD-WAN方案， 但從架構(gòu)而言，又是一個三維一體的完整架構(gòu)。

今天SD-WAN的旅程已經(jīng)開始，SD-WAN作為一種新的業(yè)務模式帶來的價值和意義前景不可估量，相信未來的SDN能夠更好理解應用并為應用服務（Intent-Based SDN和 流量智能分析），提供精準的智能調(diào)度能力（尤其在SRTE，POP探測選擇算法），能提供更強大的智能運維工具為Underlay和Overlay保駕護航，除此之外未來的SDN的開放性、通用標準和互操作（不被廠商鎖定）也是我們一直在追求的目標，不忘初心，讓我們拭目以待。