根據(jù)SNS Research最新發(fā)布的《2014至2020年度SDN、NFV和無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)研報(bào)告》估計(jì)，到2020年，全球?qū)τ诰W(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(network-function virtualization ，NFV)和軟件定義的網(wǎng)絡(luò)(SDN)投資將超過50億美元。該報(bào)告稱，通過消除對(duì)于昂貴的專有硬件平臺(tái)的依賴，NFV和SDN承諾減少對(duì)無線運(yùn)營(yíng)商的資本支出負(fù)擔(dān)。此外，這兩種技術(shù)可以顯著降低物理空間，減少運(yùn)營(yíng)成本，勞動(dòng)力和電力消耗。

　　此舉以純軟件的方式比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)配置提供了更大的靈活性和敏捷性。這在性能方面是一個(gè)非常大的進(jìn)步，但是，要在如此高性能的同時(shí)確保高速，高達(dá)100 Gbps的傳遞速度，無疑是必須解決的一個(gè)難題。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠提供連續(xù)監(jiān)測(cè)，收集和分析流量管理和安全管理所需的實(shí)時(shí)洞察。設(shè)備可以被虛擬化，但影響的物理設(shè)備性能的相同的約束因素也會(huì)影響虛擬化。

　　那么，如何解決這些約束限制呢?虛擬化感知設(shè)備。這些設(shè)備為當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)與未來基于軟件的模型之間提供了橋梁。通過虛擬化感知設(shè)備使用分析加速度實(shí)時(shí)提供的洞察分析，使事件推動(dòng)決策自動(dòng)化，并對(duì)這些事件作出實(shí)時(shí)反應(yīng)，從而允許SDN和NFV的靈活性和敏捷性得以充分展現(xiàn)。

　　管理雷區(qū)

　　由于大量的資源已陷入OSS/BSS系統(tǒng)和基礎(chǔ)設(shè)施，管理SDN和NFV對(duì)于大多數(shù)電信運(yùn)營(yíng)商而言是很難的。這方面需要努力適應(yīng)的，現(xiàn)在不僅是SDN和NFV，而且還包括以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)。

　　故障，配置，計(jì)費(fèi)，性能和安全(FCAPS)管理模型，后來簡(jiǎn)化為故障，保障和計(jì)費(fèi)(FAB)模型，形成目前大多數(shù)企業(yè)所安裝的OSS/BSS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。這個(gè)概念在增強(qiáng)的電信運(yùn)營(yíng)圖(eTOM)中簡(jiǎn)化為故障，保障和計(jì)費(fèi)(FAB)。管理系統(tǒng)往往只把重點(diǎn)放在這些領(lǐng)域的其中一個(gè)，經(jīng)常只專注于與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的某一特定部分，如光纖接入故障管理。

　　FCAPS和FAB是利用傳統(tǒng)語音為中心的網(wǎng)絡(luò)基于準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)和同步數(shù)字體系(SDH)創(chuàng)建的。他們是靜態(tài)的工程，集中控制和規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，其中所涉及的協(xié)議提供了豐富的管理信息。這種方法使集中管理成為可能。

　　自那時(shí)以來，一直有嘗試添加IP和以太網(wǎng)到這些進(jìn)程。例如，呼叫詳細(xì)記錄(CDR)已經(jīng)被用于語音服務(wù)的計(jì)費(fèi)。所以，這個(gè)概念的自然延伸，是使用IP詳細(xì)記錄(IPDRs)用于IP業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)。xDRs通常以15分鐘為間隔收集，對(duì)于計(jì)費(fèi)系統(tǒng)是足夠的。但在大多數(shù)需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的情況下，這就不夠了。但xDRs也被用于其他管理系統(tǒng)和解決方案，作為制定決策的信息來源。

　　由于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的集中控制和工程，他們不會(huì)在15分鐘的時(shí)間間隔發(fā)生改變?nèi)欢�，�?duì)于以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)，就是另一回事了;他們本質(zhì)上是動(dòng)態(tài)的，突發(fā)性的性質(zhì)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)做出自主的路由決策，在一個(gè)給定的連接上的流量模式，可以從一個(gè)IP數(shù)據(jù)包或以太網(wǎng)幀改變到下一個(gè)。當(dāng)你在100 Gbps的網(wǎng)絡(luò)考慮以太網(wǎng)幀框架時(shí)，可以以低至6.7納秒的速度在每個(gè)幀之間傳輸流量，這樣，當(dāng)開始分組網(wǎng)絡(luò)時(shí)，您就能了解這其中的顯著區(qū)別了。

　　關(guān)于IP和以太網(wǎng)的另外一個(gè)缺點(diǎn)：他們不提供太多管理信息的方式。如果運(yùn)營(yíng)商希望管理通過以太網(wǎng)和IP提供的服務(wù)，就必須收集所有有關(guān)該服務(wù)的以太網(wǎng)幀和IP數(shù)據(jù)包，并重新組裝信息來獲得完整的畫面。盡管交換機(jī)和路由器可以提供這種信息，但很明顯，以這種方式連續(xù)監(jiān)控流量會(huì)影響交換和路由的性能，因此，引入專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以連續(xù)監(jiān)測(cè)，收集和分析網(wǎng)絡(luò)流量，以達(dá)到管理和安全性的目的。

　　一種管理IP和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的新方法

　　所有的以太網(wǎng)幀和IP數(shù)據(jù)包需要被收集和重新組裝，以實(shí)現(xiàn)服務(wù)的有效管理，這意味著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)于有效的管理以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)是必要的。這種方法需要連續(xù)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，甚至以100 Gbps的速度，不會(huì)丟失任何信息。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)提供這種能力。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以從在交換機(jī)的一個(gè)交換端口分析器(SPAN);或從路由器復(fù)制的所有流量;或從被動(dòng)提供的網(wǎng)絡(luò)流量副本接收數(shù)據(jù)。因?yàn)榉治鍪强煽康�，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須捕獲和收集所有網(wǎng)絡(luò)信息。然后他們需要每個(gè)以太網(wǎng)幀的準(zhǔn)確的時(shí)間戳，以便準(zhǔn)確地確定事件和確保延遲測(cè)量的質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還能夠識(shí)別封裝的協(xié)議，以及確定具有相同發(fā)送者和接收者相關(guān)聯(lián)的流量流。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用非常廣泛，以確保以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)的高效，高性能的管理和安全。然而，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分類，則源于FCAPS和FAB的命名之外。第一款設(shè)備最初被用于進(jìn)行故障診斷，解決性能和安全問題，但也逐漸在其操作中變得更加積極主動(dòng)的進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)防。所有設(shè)備的實(shí)時(shí)功能使他們必不可少具備有效管理以太網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)的能力。因此，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要被包含在用于管理和確保SDN和NFV安全的框架之內(nèi)。

　　分析加速器

　　如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是基于商業(yè)現(xiàn)成的服務(wù)器和標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)建造的，我們必須理解，他們并不適合用于連續(xù)采集大量數(shù)據(jù)和容易丟失數(shù)據(jù)包。為確保數(shù)據(jù)采集和傳遞分析，可以采用硬件加速解決方案：如分析加速器，這是智能適配器設(shè)計(jì)專用于分析應(yīng)用程序。

　　類似于用于通信的網(wǎng)卡，分析加速器的不同之處在于其是專為最大容量的高速流量的連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析所設(shè)計(jì)的。他們滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控納秒的精度要求和專門設(shè)計(jì)的分析。對(duì)于一個(gè)10 Gbps的雙向連接的監(jiān)控，這意味著每秒需要處理3000萬個(gè)數(shù)據(jù)包。而通常，一個(gè)網(wǎng)卡的設(shè)計(jì)則為每秒處理500萬個(gè)數(shù)據(jù)包。通信會(huì)話雙方之間需要比這更多的數(shù)據(jù)量是非常罕見的。

　　為保證盡可能少的服務(wù)器的CPU被用于數(shù)據(jù)預(yù)處理，以及實(shí)現(xiàn)更多的分析處理，分析加速器可從分析應(yīng)用程序提供廣泛的數(shù)據(jù)預(yù)處理任務(wù)卸載能力。

　　運(yùn)營(yíng)商可以實(shí)時(shí)查看網(wǎng)絡(luò)性能，并通過持續(xù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)獲得對(duì)于應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)使用情況的可視性。這些信息也可以直接存儲(chǔ)到磁盤，也是實(shí)時(shí)的，因?yàn)檫@些信息要被分析。這種方法通常用于故障排除，以確定可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中的性能問題的原因。其也可以用于安全系統(tǒng)，以檢測(cè)過去的任何異常行為。

　　再進(jìn)一步，有可能實(shí)時(shí)的檢測(cè)到性能下降和安全漏洞。被捕獲到磁盤的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可用于建立正常網(wǎng)絡(luò)行為的輪廓。通過那該輪廓來比較實(shí)時(shí)捕獲的信息，能夠檢測(cè)出的異常。

　　這種能力在政策驅(qū)動(dòng)的SDN和NFV網(wǎng)絡(luò)有用嗎?在幾個(gè)方面的確是有用的。如果性能退化已然被標(biāo)記，然后相關(guān)的管理政策可以自動(dòng)采取步驟和措施來解決這個(gè)問題。如果一個(gè)安全漏洞被檢測(cè)到，政策可以發(fā)起更安全的措施，并對(duì)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)采用其他安全系統(tǒng)。到目前為止，其也被SDN和NFV用于圍繞針對(duì)來自存在問題的發(fā)送方所影響的地區(qū)和潛在的塊進(jìn)行流量改道。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件加速可以提供實(shí)時(shí)的信息捕捉，捕獲存儲(chǔ)到磁盤并進(jìn)行異常檢測(cè)。因此，SDN和NFV性能可以通過策略驅(qū)動(dòng)的框架實(shí)現(xiàn)最大化。

　　為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備帶來感知能力

　　當(dāng)使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供對(duì)于SDN和NFV環(huán)境的管理和安全實(shí)時(shí)洞察時(shí)的一個(gè)重要問題是：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否可以是完全虛擬化的，提供高達(dá)10、40或者甚至100 Gbps速度的高性能?

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)基于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器硬件設(shè)計(jì)，其應(yīng)用程序被設(shè)計(jì)運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)x86 CPU架構(gòu)，這使他們能夠?qū)崿F(xiàn)很好的虛擬化。性能是一個(gè)問題。虛擬設(shè)備是用于足夠的低速率和小數(shù)據(jù)量，但不適用于高速度和大數(shù)據(jù)量。

　　在今天的越來越高的速度條件下，性能問題是一大挑戰(zhàn)，即使是對(duì)于物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言。這就是為什么大多數(shù)高性能設(shè)備均使用分析加速硬件的原因了。雖然分析加速硬件確實(shí)釋放CPU給了更多的分析處理，但大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仍然使用了幾乎所有的CPU處理能力，以執(zhí)行其任務(wù)。

　　所以，如物理設(shè)備一樣，到目前為止，虛擬化設(shè)備只能在某些情況下使用。如果數(shù)據(jù)速率和要處理的數(shù)據(jù)量很低，那么就可以使用虛擬設(shè)備，即使在同一服務(wù)器作為客戶端被監(jiān)視。然而，一旦數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)量增加，CPU對(duì)于虛擬設(shè)備的處理要求就會(huì)增加。首先，這將意味著虛擬設(shè)備將需要獨(dú)占所有可用的CPU資源。但即使這樣，也會(huì)遇到物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)卡接口以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)包丟失精確的時(shí)間戳的能力和跨多個(gè)CPU內(nèi)核有效的負(fù)載均衡相同的性能問題。

　　解決虛擬設(shè)備限制這一問題的一種方法是考慮使用物理設(shè)備監(jiān)視，和加強(qiáng)虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全。虛擬化感知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以作為虛擬客戶的“服務(wù)鏈”，成為服務(wù)定義的一部分。它要求設(shè)備能夠識(shí)別虛擬網(wǎng)絡(luò)，今天典型的做法是使用VLAN封裝，這已經(jīng)廣泛采用高性能設(shè)備和分析加速硬件支持。這種方法使設(shè)備能夠相對(duì)于特定的VLAN和虛擬網(wǎng)絡(luò)提供其分析功能。

　　在實(shí)際的分階段SDN和NFV過渡中，以這種方式使用物理設(shè)備可以是一個(gè)非常有用的解決方案。其被廣泛接受，有一定的網(wǎng)絡(luò)高性能的功能，在不降低性能的前提下實(shí)現(xiàn)虛擬化功能是比較困難的。一個(gè)務(wù)實(shí)的解決方案是SDN和NFV管理和業(yè)務(wù)流程的方法，采用物理和虛擬網(wǎng)絡(luò)元素。這意味著政策和配置不用擔(dān)心資源是否是虛擬的，但可以為“服務(wù)鏈”為所需的元素使用相同的機(jī)制。

　　把SDN和NFV整合到現(xiàn)有的混合范式;其勢(shì)必需要利用現(xiàn)有的和新的解決方案的管理和安全的混合。這些解決方案應(yīng)在與通用接口和拓?fù)錂C(jī)制的共同框架來部署。有了這個(gè)框架，功能可隨時(shí)隨處被虛擬化，而不會(huì)影響整體的框架或進(jìn)程。

　　兩者的結(jié)合采用才是最佳

　　毫無疑問，NFV和SDN的采用率是在上升，其能夠幫助企業(yè)降低成本，空間使用量和勞動(dòng)力。然而，隨著技術(shù)試圖跟上100 Gbps的時(shí)代，多性能的挑戰(zhàn)仍亟待克服，包括確保實(shí)時(shí)，可靠的數(shù)據(jù)分析和管理。這便是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)揮作用的時(shí)候了，但其也具有局限性。他們固然可以被虛擬化，但同樣的限制仍然適用。管理SDN的有效策略是使用虛擬化感知設(shè)備。這種方法需要同時(shí)將物理和虛擬的因素納入考慮范圍，并提供企業(yè)需要的實(shí)時(shí)的洞察。

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本文標(biāo)題：更好的網(wǎng)絡(luò)性能的承諾：SDN與NFV

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