全球智能加速网络系统建设策略研究

晁军显

（中移（杭州）信息技术有限公司，浙江 杭州 310023）

1 多网融合

传统广域网建设已比较完善，家庭宽带网络、移动通信网络、企业专线网络以及各类专网等支撑了全球互联互通。网络的发展背负了沉重的历史包袱，推倒重来进行革命性变革，几不可能，全链条网络设备更新换代，同时要实现多厂商协议兼容互通。单是IPv6，推出了这么些年尚未全面普及，通信界的 “超级网红”SRv6被赋予未来网络的灵魂，但未来却难以预料，更不用提所谓的NewIP。我们围绕全球庞大互联网，屏蔽多广域网差异，探索融合多接入，构建深度融合网络，为用户提供广覆盖、一致性、连续性体验。

固网宽带网络和移动通信网络，完全隔离，对用户来讲，体验割裂。通信技术的迅猛发展，更兼提速降费背景之下，两者用户体验趋同，资费趋同。

试想如下架构，在用户侧部署融合HCPE（Hybrid CPE）设备，运营商侧部署融合接入网关HAG（Hybrid Access Gateway），无需大幅改造即可实现融合。

融合CPE 逻辑上对用户暴露一个IP，设备内部两个子IP 通过L3 OverLay 隧道方式分别穿越宽带网络及移动网络，逻辑上直通融合接入网关。

图1 HCPE发起L3隧道方式实现多网融合

如果将L3隧道继续向上收缩，融合CPE 基于L3网络，不感知隧道存在，运营商网络侧发起隧道建立，亦可采用如下方式实现融合。

图2 网络侧发起L3隧道方式实现多网融合

或许隧道方式过于粗暴，基于特定应用的多网融合，可基于L4 MPTCP（MultiPath TCP）实现融合。近些年，QUIC 以其更短的链接耗时、更出色的拥塞控制，逐步得到应用。尽管QUIC 基于UDP，由于其天然的多路复用机制，只需根据QUIC 链接会话标识即可实现类似MPTCP 的多网融合，这里不再赘述。

以上粗浅介绍了多网融合方案。具体操作层面会涉及多网智能调度选择、隧道技术选型、负载分担、快速重路由等众多技术细节。

推而广之，当有多张WAN 网络时，多网融合可抽象为如下架构，一言以蔽之，三个要素：流量分发、汇聚及策略控制。当策略控制施加更弹性、更智能的管理方式时，多网融合将发挥无穷威力。

图3 基于L4的多路TCP（MPTCP）融合架构

图4 多WAN融合抽象架构

或许上面描述的正是当下行业最热的SD-WAN。伴随着网络虚拟化和公有云云计算的加速发展以及4G/5G的蓬勃发展，大量的厂商涌入SD-WAN 领域，传统的路由器厂商把MPLS 扩展加上TE 流量工程叫SD-WAN，流控和应用交付厂商把流控设备和广域网加速产品加VPN 加集中控制器成为SD-WAN，安全厂商把防火墙加VPN 加集中网管称为SD-WAN，互联网和云计算厂商随便找代工厂生产OpenWRT 盒子能够连接入云也叫SDWAN。但能将SD-WAN 玩的出神入化，独树一帜的，数来数去也就那几家。

2 确定性转发

刚刚过去的一年里，华为提出了NewIP 数据网络协议架构创新，发布了论文《NewIP：开拓未来数据网络的新连接和新能力》。将确定性IP 技术列为重中之重。确定性网络（DetNet）是一项帮助实现IP 网络从“尽力而为（best-effort）”到“说到做到”，控制并降低端到端时延的技术；其网络服务的确定性除了有快速精确的时延还有高可靠性（不丢包、低抖动）。

NewIP 通过引入周期调度机制，要求全网网络设备严格时钟频率同步，来严格避免微突发的存在，从而保证了确定性时延和无拥塞分组丢失。数据报文只需携带周期信息，通过查表转发即可实现确定性转发。感兴趣的小伙伴可研读相关论文。

当老司机开车去某地时，习惯性打开导航，哪里拥堵就绕开，一目了然轻松选择哪条路线既定时间内到达目的地。如此的自然，平平无奇的背后，却赋予了确定性内涵。

细品地图导航，老司机并不需要全部记住或清楚每个路口状况，只需关注拥堵的几个路段，避开即可。可怜的是传统网络设备却难以做到，网络设备只能承诺自己将报文转发出去了，至于是否到达，何时到达，怎么到达却一概不知。

当我们构建了一张IP 网络，上海节点至莫斯科节点拥堵，上海节点至香港节点畅通，香港节点至莫斯科节点畅通，要确定性实现上海流量到达莫斯科的目的，很自然可选择转发路径：上海—香港—莫斯科。

当全球拥有数十上百节点，搭建成网时，到达某一目的的流量，通过绕行或避开中间节点，类似地图导航，将存在确定性的转发时延，形成确定性网络。那么问题来了，整个Internet IP 都是基于目的地址的路由，如何做选择？

航班机票可以联程，聪明的人类知道对联程航班的行李如何贴标签，这个灵感顺利的用到了网络上，那就是Segment Routing。例如我们给上海发往莫斯科的行李打上 HK（香港）-＞MOC（莫斯科）的标签，行李自然就随着这个标签经香港转运回来了。Segment Routing 是近年基础网络领域重要创新之一，其意义不亚于，甚至超过20 年前MPLS 的出现。Segment Routing 本身设计极其优雅，数据面基于久经考验的MPLS 或IPv6，控制面通过扩展IGP，去掉LDP、RSVP 等令人头疼的协议，简化了网络架构，通过前缀段、邻接段的应用实现了转发路径的可定义。

3 节点合理布局

构建面向未来的网络加速系统，应具备动态接入、智能调度、动态出口三位一体功能属性，为用户提供超低延时、零丢包、超高稳定性等用户体验。加速节点布局应根据业务需要，采用重点区域开局、兼顾节点复用中转、逐步铺开，由线成网的方式进行，同时要考虑转发路径的主备容灾及负载均衡。

Google B4仍是目前最成功的SDN 广域网，它横跨整个地球连接Google 全球各地数据中心，网络带宽利用率提高了3倍以上，接近100%，极具借鉴意义。

4 结束语

本文探讨了面向未来构建全球智能加速网络的几个策略：多网融合、确定性转发、节点合理布局。完整的网络加速系统依托于网络资源，结合完善的多层加速技术，依赖深厚的网络技术积累，内外兼修，方能发挥真正威力。这将是一个长期演进过程，逐步调优，逐步支撑全场景业务最优体验。