全球智能加速網絡系統建設策略研究

晁軍顯

（中移（杭州）信息技術有限公司，浙江 杭州 310023）

1 多網融合

傳統廣域網建設已比較完善，家庭寬帶網絡、移動通信網絡、企業專線網絡以及各類專網等支撐了全球互聯互通。網絡的發展背負了沉重的歷史包袱，推倒重來進行革命性變革，幾不可能，全鏈條網絡設備更新換代，同時要實現多廠商協議兼容互通。單是IPv6，推出了這么些年尚未全面普及，通信界的 “超級網紅”SRv6被賦予未來網絡的靈魂，但未來卻難以預料，更不用提所謂的NewIP。我們圍繞全球龐大互聯網，屏蔽多廣域網差異，探索融合多接入，構建深度融合網絡，為用戶提供廣覆蓋、一致性、連續性體驗。

固網寬帶網絡和移動通信網絡，完全隔離，對用戶來講，體驗割裂。通信技術的迅猛發展，更兼提速降費背景之下，兩者用戶體驗趨同，資費趨同。

試想如下架構，在用戶側部署融合HCPE（Hybrid CPE）設備，運營商側部署融合接入網關HAG（Hybrid Access Gateway），無需大幅改造即可實現融合。

融合CPE 邏輯上對用戶暴露一個IP，設備內部兩個子IP 通過L3 OverLay 隧道方式分別穿越寬帶網絡及移動網絡，邏輯上直通融合接入網關。

圖1 HCPE發起L3隧道方式實現多網融合

如果將L3隧道繼續向上收縮，融合CPE 基于L3網絡，不感知隧道存在，運營商網絡側發起隧道建立，亦可采用如下方式實現融合。

圖2 網絡側發起L3隧道方式實現多網融合

或許隧道方式過于粗暴，基于特定應用的多網融合，可基于L4 MPTCP（MultiPath TCP）實現融合。近些年，QUIC 以其更短的鏈接耗時、更出色的擁塞控制，逐步得到應用。盡管QUIC 基于UDP，由于其天然的多路復用機制，只需根據QUIC 鏈接會話標識即可實現類似MPTCP 的多網融合，這里不再贅述。

以上粗淺介紹了多網融合方案。具體操作層面會涉及多網智能調度選擇、隧道技術選型、負載分擔、快速重路由等眾多技術細節。

推而廣之，當有多張WAN 網絡時，多網融合可抽象為如下架構，一言以蔽之，三個要素：流量分發、匯聚及策略控制。當策略控制施加更彈性、更智能的管理方式時，多網融合將發揮無窮威力。

圖3 基于L4的多路TCP（MPTCP）融合架構

圖4 多WAN融合抽象架構

或許上面描述的正是當下行業最熱的SD-WAN。伴隨著網絡虛擬化和公有云云計算的加速發展以及4G/5G的蓬勃發展，大量的廠商涌入SD-WAN 領域，傳統的路由器廠商把MPLS 擴展加上TE 流量工程叫SD-WAN，流控和應用交付廠商把流控設備和廣域網加速產品加VPN 加集中控制器成為SD-WAN，安全廠商把防火墻加VPN 加集中網管稱為SD-WAN，互聯網和云計算廠商隨便找代工廠生產OpenWRT 盒子能夠連接入云也叫SDWAN。但能將SD-WAN 玩的出神入化，獨樹一幟的，數來數去也就那幾家。

2 確定性轉發

剛剛過去的一年里，華為提出了NewIP 數據網絡協議架構創新，發布了論文《NewIP：開拓未來數據網絡的新連接和新能力》。將確定性IP 技術列為重中之重。確定性網絡（DetNet）是一項幫助實現IP 網絡從“盡力而為（best-effort）”到“說到做到”，控制并降低端到端時延的技術；其網絡服務的確定性除了有快速精確的時延還有高可靠性（不丟包、低抖動）。

NewIP 通過引入周期調度機制，要求全網網絡設備嚴格時鐘頻率同步，來嚴格避免微突發的存在，從而保證了確定性時延和無擁塞分組丟失。數據報文只需攜帶周期信息，通過查表轉發即可實現確定性轉發。感興趣的小伙伴可研讀相關論文。

當老司機開車去某地時，習慣性打開導航，哪里擁堵就繞開，一目了然輕松選擇哪條路線既定時間內到達目的地。如此的自然，平平無奇的背后，卻賦予了確定性內涵。

細品地圖導航，老司機并不需要全部記住或清楚每個路口狀況，只需關注擁堵的幾個路段，避開即可。可憐的是傳統網絡設備卻難以做到，網絡設備只能承諾自己將報文轉發出去了，至于是否到達，何時到達，怎么到達卻一概不知。

當我們構建了一張IP 網絡，上海節點至莫斯科節點擁堵，上海節點至香港節點暢通，香港節點至莫斯科節點暢通，要確定性實現上海流量到達莫斯科的目的，很自然可選擇轉發路徑：上海—香港—莫斯科。

當全球擁有數十上百節點，搭建成網時，到達某一目的的流量，通過繞行或避開中間節點，類似地圖導航，將存在確定性的轉發時延，形成確定性網絡。那么問題來了，整個Internet IP 都是基于目的地址的路由，如何做選擇？

航班機票可以聯程，聰明的人類知道對聯程航班的行李如何貼標簽，這個靈感順利的用到了網絡上，那就是Segment Routing。例如我們給上海發往莫斯科的行李打上 HK（香港）-＞MOC（莫斯科）的標簽，行李自然就隨著這個標簽經香港轉運回來了。Segment Routing 是近年基礎網絡領域重要創新之一，其意義不亞于，甚至超過20 年前MPLS 的出現。Segment Routing 本身設計極其優雅，數據面基于久經考驗的MPLS 或IPv6，控制面通過擴展IGP，去掉LDP、RSVP 等令人頭疼的協議，簡化了網絡架構，通過前綴段、鄰接段的應用實現了轉發路徑的可定義。

3 節點合理布局

構建面向未來的網絡加速系統，應具備動態接入、智能調度、動態出口三位一體功能屬性，為用戶提供超低延時、零丟包、超高穩定性等用戶體驗。加速節點布局應根據業務需要，采用重點區域開局、兼顧節點復用中轉、逐步鋪開，由線成網的方式進行，同時要考慮轉發路徑的主備容災及負載均衡。

Google B4仍是目前最成功的SDN 廣域網，它橫跨整個地球連接Google 全球各地數據中心，網絡帶寬利用率提高了3倍以上，接近100%，極具借鑒意義。

4 結束語

本文探討了面向未來構建全球智能加速網絡的幾個策略：多網融合、確定性轉發、節點合理布局。完整的網絡加速系統依托于網絡資源，結合完善的多層加速技術，依賴深厚的網絡技術積累，內外兼修，方能發揮真正威力。這將是一個長期演進過程，逐步調優，逐步支撐全場景業務最優體驗。