广域网优化技术在大型企事业单位中的应用

摘要：随着科学技术的不断发展，传统的广域网组网方案已难以满足大型企事业单位信息化发展的需要，因此广域网优化技术就成为了当前大数据时代的根本要求。本文对几种广域网优化技术以及新兴的SD-WAN技术进行了探讨，并结合在实际场景中的使用效果，对广域网优化技术应用于大型企事业单位的建设进行憧憬。

关键词：广域网;延时;加速;缓存;SD-WAN

一、引言

随着科学技术的飞速发展，社会已进入数字化、信息化、智能化的大数据时代，通信占据着越来越重要的主导地位。对大型企事业单位来说，在总部、各分支机构及相互之间建立起一套行之有效的通信系统是必然趋势。而点对点专线、互联网专线等广域网基础传输通道也成为了大型企事业单位用于承载相关业务系统的必然选择。与网络、安全等硬件设备的一次性投入不同，虽然专线的租赁价格呈下降趋势，但从每年的运维费用占比看，专线租费仍然占据了很大的比重。为了解决广域网的性能瓶颈问题，人们首先想到的是增加网络带宽来提高系统的运行效率。但是在投入了昂贵的广域网租费后，往往却没有得到相应的效果，原因在于所升级的带宽并没有被有效利用。这时就需要从应用、数据的优化角度进行思考，寻求更加平衡、高效的解决方案。

二、广域网优化的概念及其核心技术

广域网优化技术主要应用于解决用户广域网的数据传输及应用访问问题，它可以有效克服网络延迟、丢包、带宽限制等因素所造成的数据传输效率低下的问题，显著加快广域网上的数据传输和应用响应速度，从而帮助大型企事业单位克服网络瓶颈，提高工作效率，满足其随时随地访问关键应用及数据的需求。

常见的广域网优化技術主要有以下几种：

（1）压缩

压缩是从数据流中移除冗余模式的一种优化技术，采用这项技术，其目的是减少广域网链路的数据量，从而提高链路的有效吞吐，降低带宽损耗，改善应用性能。目前广域网压缩技术普遍使用基于数据包的压缩，路由器、VPN设备等都具备这种功能。压缩端使用缓冲区缓冲发往对端的数据包，将一个或多个数据包适用压缩算法压缩后经广域网发送至反向进行该流程的解压设备，接收方即可得到发送方发送的完整数据。压缩具有自包含性：即对端解压缩方只根据数据包本身即可进行解压还原，不需要其它任何信息。压缩比因数据类型而不同：文本数据压缩比最大，各种网页、Windows office 文件（Excel、word等等）、PDF 其次，对多媒体和已压缩数据基本无效。

（2）重复数据删除

重复数据删除是从数据压缩中衍生出来的一种技术。它可以识别文件内部或者不同文件之间所蕴含的重复数据元素，只保留这些数据的一个副本，将其他出现此数据的地方替换为指向该副本的引用或者指针。这样减少了需要传输和存储的数据量，当数据重复较多时可以节省大量的空间。与数据压缩相比，该技术消除冗余范围更大，在技术上多使用模糊匹配，更加适合大粒度的数据块。重复数据删除技术广泛应用于各种广域网环境中，尤其是对于数据存储和获取较为敏感的网络，比如云存储环境等。

（3）字节缓存

字节缓存技术又叫“字典缓存”或“超级压缩”等名称。它通过缓存的方式在内存和硬盘中记录下流经的数据流，并以一定的大小为最小单位建立易于查询的索引。当以后流向广域网链路的数据流出现了大于最小单位的相同数据时，可以将该数据替换成某个更短的符号。远端的设备能够将相应符号还原成原始数据。字节缓存与数据压缩的不同之处是，字节缓存不具有自包含性。要解开压缩数据，对端设备必须引用以前记录的历史缓存信息。对比于数据压缩，字节缓存的另一优势是即使对本身不具可压性的数据类型，如多媒体或已压缩数据，只要曾经传输过相同或类似数据，字节缓存即可以提取出全部或部分相同数据，从而大幅缩减需要传输的数据量。

（4）预取

预取是一种主动预测的数据优化方式，根据用户访问网页的行为和历史记录等因素来推测用户将来可能访问的数据，提前从服务器上获取相应数据并存放到相应的缓存中，提高访问速度。现有的预取算法主要分为两类，第一类是基于历史记录的预测算法，这类算法通过分析客户端向服务器发送的请求序列的历史记录来预测将来可能发送的请求;第二类是基于访问内容的预测算法，这种预测算法与搜索引擎所使用的算法类似，它根据用户浏览网页时的行为，提取出用户可能需要访问内容包含的关键字进行相关内容的预测。

（5）TCP协议优化

传输控制协议TCP是传输层协议，它通过序列确认以及包重发机制，提供可靠的数据流发送，并对不同网络状况具有较好的自适应性。但是当网络路径上存在一定的丢包和延时的情况下，TCP连接的吞吐显著下滑，常常无法有效地利用带宽，从而造成带宽的闲置和浪费。并必然导致远程数据传输耗时太长，应用响应缓慢甚至无法使用等问题。现今较为成熟的TCP加速技术通过将传统TCP传输协议转换成更适合链路情况的私有协议来提高应用数据在广域网上的传输效率，突破TCP的技术瓶颈。而新一代的单边TCP加速技术在引入智能流控算法的同时，保持兼容传统TCP流控机制，并不对TCP/IP头字段做任何修改。因此其加速引擎能够与所有传统TCP协议栈通信，只需单边部署就能带来显著加速效果。

（6）服务质量控制QoS

服务质量控制或带宽管理QoS有助于减轻带宽的竞争。对于宝贵的广域网带宽，应用之间会有竞争，控制竞争的一个有效方法是利用带宽分配和服务质量工具。运维人员能够根据应用业务规则分配广域网上应用的优先级，确保该应用能够获得足够的带宽，从而提高与业务紧密相关的生产率。

三、SD-WAN技术

大型企事业单位组网的传统方案有两大类：“专线”组网与“互联网+VPN”组网。专线（SDH、MSTP、MPLS）组网以其优质的链路质量，一直以来为用户提供极致的应用体验，但在使用过程及用户需求的变更过程中“专线组网”又给用户带来了一些困惑：第一，专线线路铺设周期、开通时间长且成本高，导致用户支付很高的费用;第二，专线在发达国家覆盖率较好，而在发展中或欠发达国家覆盖率通常较低;第三，灵活性差，不支持移动办公、灵活迁移、快速开通等服务;第四，专线网络属于“黑盒网络”，对于用户来说，当专线出现问题时，很难快速判断原因。而“互联网+VPN”组网以其低廉的价格优势，为企事业单位用户组网节约了大量的专线资金投入，但这种解决方案在节约用户成本的同时，同样给用户带来了一些困扰：第一，没有任何优化手段与优化技术，链路质量（丢包、延时、抖动）无法得到保障;第二，不支持多类型链路同时接入，无法对“骨干网络”进行控制优化及可视化;第三，需客户自行维护，配置复杂且困难。

由于上述种种原因，传统广域网组网技术的发展受到了很大的制约。而SD-WAN，就是为了解决这一系列问题而出现的一种新兴广域网优化技术。SD-WAN，Software Defined Wide Area Network，即软件定义广域网，是将SDN技术应用到广域网场景中所形成的一种服务，这种服务用于连接广阔地理范围的用户网络、数据中心、互联网应用及云服务。这种服务的典型特征是将网络控制能力通过软件方式“云化”，支持应用可感知的网络能力开放。

SD-WAN是由技术推动的应用，行業内还没有统一的标准。目前国内主流厂商的解决方案主要是基于SDN与广域网优化技术打造的下一代企业级网络管理平台，以媲美专线的品质、超越专线的性价比、灵活性及便捷性，为企业用户提供高效组网及应用加速服务。

该方案在用户总部与分支机构部署CPE设备，CPE设备通过高速冗余隧道（MPLS或互联网等）接入厂商在全球构建的基于传统运营商的高速骨干网络，实现“总部”与“分支”端到端的高速组网。该方案有以下几个显著的优点：第一，支持移动办公用户，使用全类型终端（windows/Mac/IOS/Android）随时随地接入骨干网络，高速访问总部与分支机构的各应用系统及网络资源;第二，用户仅需互联网即可使用CPE+POP形式，按照约定的SLA 进行组网;第三，即插即用（零接触部署），很多CPE终端都支持4G或5G入网，无需专业运维人员参与，只需普通用户插入网线即可完成设备上线工作;第四，CPE融入了广域网优化术，可以为用户保障网络的传输效率和稳定性;第五，当CPE之间的链路延时不满足预设的SLA，控制台通过自行研发的算法，实现用户无感知的自动切换路径。

四、广域网优化技术的的典型使用效果

近几年，广域网优化技术在作者单位得到了广泛应用，通过在不同场景下实际效果的比较可以看到，该技术可以极大提高用户的使用体验。

五、结束语

经过多年的技术积累，众多厂商均推出了符合行业发展的的针对性解决方案。通过使用广域网优化技术，可以使多种不同类型的应用得到很好的效果提升。伴随着虚拟化、云计算、大数据时代的到来，我们有理由相信，广域网优化技术将在大型企事业单位中发挥更大的作用。

作者简介：孔佳泉，1979年9月，男，汉族，北京市人，大学本科，高级工程师，负责新华社基础网络平台的建设与维护工作。