SD-WAN的工作原理及不同场景下的组网架构

2024-06-25 10:08:52 Jinyu
SD-WAN技术及解决方案将在未来网络组网和网络安全领域大规模使用,如果看不懂SD-WAN的架构和技术也不能很好的做好网络安全。

软件定义广域网(SD-WAN,Software-Defined Wide Area Network)是一种利用软件定义网络(SDN)技术来优化和管理广域网的解决方案。与传统WAN相比,SD-WAN更加灵活、可扩展,并且能够显著降低网络运营成本。SD-WAN通过集中管理的方式,将多个不同类型的网络连接(如MPLS、宽带、LTE等)整合在一起,提供高效、可靠、安全的数据传输。
对于 SD-WAN,Gartner 对其的定义为:SD-WAN 解决方案能够替代传统 WAN路由器,支持各种 WAN 传输技术。SD-WAN 提供跨多个 WAN 连接、基于策略的动态应用路径选择,并支持广域网优化和防火墙等增值业务的业务链。可以看出,在 Gartner 的定义中,SD-WAN 应该包括混合链路、动态路径选择、增值业务服务三大特点。

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所以SD-WAN能支持的混合WAN链路的接入方式也是大大提升了网络的稳定性。

SD-WAN的整体架构由几个核心组建组成:

SD-WAN控制器

SD-WAN控制器是整个SD-WAN系统的“大脑”,负责集中管理和配置所有的网络设备。控制器根据预定义的策略动态调整网络流量,优化数据传输路径,并监控网络性能。控制器通常部署在企业数据中心或云端,提供全局视图和管理功能。

SD-WAN边缘设备

SD-WAN边缘设备部署在企业的各个分支机构、数据中心和云平台。这些设备负责执行控制器下发的策略,管理本地流量,并确保数据包按照最优路径传输。边缘设备可以是物理硬件,也可以是虚拟设备,灵活适应不同的部署环境。

虚拟网络叠加

虚拟网络叠加(Overlay Network)是SD-WAN的关键技术之一。通过隧道技术(如GRE、IPsec等),SD-WAN在现有的物理网络之上创建虚拟网络叠加层,实现多路径传输和负载均衡。虚拟网络叠加层使得不同类型的链路(如MPLS、宽带、LTE等)能够无缝协同工作,提高网络的灵活性和可靠性。

SD-WAN的工作原理及优势:

链路质量选路

不同应用对链路质量的要求不同,比如语音和视频业务对时延、丢包率的容忍度较低,一般要求时延在 150ms 以内,丢包率低于 1%;则可将语音和视频业务的主选链路配置为质量较好的 MPLS 链路,备选链路配置为 Internet 链路,并配置业务的SLA 要求,按照链路 SLA 进行选路。

负载分担选路

在企业有多条链路时,能够充分利用线路带宽,基于链路带宽进行负载分担选路,此时可配置负载均衡方式的选路调度方式。

应用优先级选路

如果在同一条链路上有多种业务报文,为了在链路拥塞时优先保证高优先级应用的使用,在发生拥塞时低优先级应用避让高优先级应用,此时可使用优先级选路。比如语音和视频以及文件传输都在 MPLS 上,在链路带宽不够时优先保证语音和视频业务不受影响。

带宽利用率选择

如果在同一条链路上有多种业务报文,为了在链路拥塞时优先保证高优先级应用的使用,在线路带宽利用率达到一个阈值后时,低优先级应用避让高优先级应用同时选择其他满足要求的链路转发,此时可使用带宽利用率选路。比如语音和文件传输都在 MPLS 上,在链路带宽利用率超过阈值上限时,优先保证语音业务不受影响。

保证业务安全

通过 CPE 内置的安全能力来提供业务安全保证,包括:ACL 过滤、802.1X、防火墙、IPS、反病毒(AV)以及 URL 过滤,满足不同场景下的业务安全需求。

可视化运维与监控提升运维效率

完成基于拓扑的一站式运维:

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组网场景:

场景一:企业拥有 1~2 个数据中心,业务主要在总部和数据中心,分支通过 WAN 集中访问部署在总部或者数据中心的业务。分支之间无或者有少量的互访需求,分支之间通过总部或者数据中心绕行,分支到总部组网扁平化,为单层 Hub-spoke 组网。

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场景二:主要适用于站点规模不多的小企业,或者在分支之间需要进行协同工作的大企业中部署。大企业的协同业务,如 VoIP 和视频会议等高价值的应用,对于网络丢包、时延和抖动等网络性能具有很高的要求,因此这类业务更适用于分支站点之间直接进行互访,采用企业总部+分支(Full-mesh 组网)。

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场景三:适用于有多个数据中心,每个数据中心均部署业务服务器为分支提供业务服务的企业。企业多数据中心+分支(多 Hub 组网)

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场景四:多租户(POP)组网,

当运营商/MSP 面向企业提供 SD-WAN 网络接入服务时,企业一时间不能将全部站点改造为 SD-WAN 站点,网络中同时存在传统分支站点和 SD-WAN 站点这两类站点,且这些站点间有流量互通的诉求。一套 IWG(Interworking Gateway,互通网关)组网能同时为多个企业租户提供 SD-WAN 站点和已有的传统 MPLS VPN 网络的站点连通服务。

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SD-WAN在性能方面的优势明显,包括:
动态优化:通过实时监控和动态路径选择,实现网络资源的最佳利用。
高灵活性:能够快速响应网络状况和业务需求的变化,自动调整配置和策略。
弹性带宽:多链路整合和负载均衡机制提供了弹性带宽,提升了网络的扩展性和适应性
SD-WAN在成本方面也有巨大优势:
建设成本低:通过软件定义和虚拟化技术,减少了对高性能硬件和专用链路的依赖,降低了初始建设成本。
维护成本低:集中管理和自动化运维降低了日常维护成本,提高了管理效率。
扩展成本低:网络扩展可以通过软件配置和链路整合实现,成本相对较低,且扩展更加灵活。
管理与运营方面优势:
集中管理:通过SD-WAN控制器实现全网的集中管理和监控,简化了操作。
自动化运维:支持自动化部署和策略调整,减少了人为操作和错误,提高了管理效率。
统一视图:提供全网的统一视图和实时监控,便于故障排查和性能优化。


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