2024年6月3日发(作者:)
Development and Testing
开发测试
中国邮政储蓄银行数据中心
黄海 张治铧 韦晓东 王延文
摘 要
:
随着多数据中心骨干网通信需求的日益增加,传统的MPLS VPN技术在多中心间的技术实现越来越复
杂。为解决上述难点,邮储银行以自身网络现状为例,探索提出了面向多活数据中心骨干网的需求模型,并基于
SRv6技术创新实践,在网络架构、技术实现和智能运维等方面总结了数据中心新一代SDN骨干网的演进路径。
关键词
:
SDN;EVPN;SRv6;数据中心
当前,随着网络技术的快速发展,金融业数据中心
骨干网建设也不断更新。以邮储银行为例,经过多年发
展建设,邮储银行数据中心骨干网已逐步形成以北京丰
台和亦庄、河北廊坊和安徽合肥“三地四中心”为核心
的多中心格局,然而,因依旧采用传统的“传输网+IP
路由”组网,已难以满足快速发展的业务需求,尤其在
业务分流、网络调整、流量优化等方面更是瓶颈凸显。
为应对上述挑战,邮储银行在骨干网建设方面展开积
极探索,并采用“SDN+SRv6”技术构建了数据中心间
SDN WAN新一代骨干网,为邮储银行业务发展提供了
一个更新、更快、更便捷的网络基础平台。
的基础上,应重点以基础架构层、网络资源层和网络服
务层为核心设计,同时持续加强网络安全和监控管理,
并满足如下细分要求。
一是在基础架构层方面,应实现标准一致、弹性可
控、易扩展,即基于标准的分层架构,实现骨干网和接
入层网络解耦、骨干网架构与接入模型标准化,以及后
续核心节点易扩展,以便于附属机构、第三方按标准模
型直接接入,支撑业务快速上线。
二是在网络资源层方面,应满足高可靠、高性能要
求,实现按需调度、灵活承载,即基于网络、链路、设
备等多维度进行高可靠设计,实现控制面和转发面解耦。
同时,骨干网链路资源池化,按需进行带宽资源分配,
满足业务随时按需接入,保障业务交互质量,实现不同
类型业务灵活承载。
三是在网络服务层方面,实现高效、开放,以及整
网时延和收敛可控,支持业务对骨干网时延和收敛的要
求。网络能力更加开放,可演进,可满足未来的业务发
展需要。
四是在网络监控管理方面,达到全景、可视。监控
管理上能够全面展现应用流信息,实现应用流可视、可
预测,采用成熟、开放的网络技术,降低维护复杂度,
提升自动化能力,实现故障快速定界和恢复。
一、骨干网需求模型设计
近年来,随着“多活数据中心一张网”概念的深度
推广,核心骨干网不仅要能够承载多种业务,且不同类
型业务之间与主干链路还需要满足安全隔离要求,并支
持根据实际业务需求动态调整现有链路带宽。同时,骨
干网络需要满足与数据中心网络、分行接入网络解耦,
以及在网络架构上能够做到分区、分层,实现弹性伸缩
与故障域隔离。此外,还需要充分保障骨干网络的高可
用性、冗余性和稳定性,实现快速统一成熟部署配置。
结合上述理念,新一代数据中心骨干网在引入分层思想
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五是在网络安全方面,针对不同类型业务实现安全
隔离,并基于业务类型采用不同的保障策略,以满足信
息安全等级保护的技术要求,实现监管合规。
进行各类业务的灵活调整。
三、SDN骨干网建设实践
在新一代骨干网建设实践中,邮储银行采用领先的
SRv6 Policy技术,基于软件定义网络SDN的思想进行
架构设计,搭建“三地四中心”SDN WAN高速互联骨
干网络,实现了业务多路径负载部署方式,有效提升了
在多平面组网中的业务灵活调度能力和连续性,同时采
用BGP EVPN技术,实现了多种类型业务的逻辑隔离
与高性能融合承载能力,并通过SR技术进行流量调度
实现不同业务之间的共享带宽利用,切实保证了关键业
务传输质量。
二、骨干网演进路线选型
近年来,随着金融业务的快速发展,多中心多业务
互通对网络资源和性能的要求越来越高,邮储银行采用
传统“传输网+IP路由”方式构建的骨干网也暴露出诸
多问题,如采用传输隔离网络带宽资源不能灵活使用、
传输带宽调整死板、IP业务路径复杂等,导致随着业务
的相继开通原有架构变得越来越复杂,维护越来越困难。
SR技术的创新发展为新一代骨干网建设提供了实践思
路,其核心思想是将报文转发路径切割为不同的分段,
并在路径头节点往报文中插入分段信息,中间节点只需
要按照报文里携带的分段信息转发即可。在此基础上,
SR技术结合SDN控制器即可以轻松实现集中控制、分
布转发、全局转发路径统一调度等多项诉求。
截至目前,业界已有多家金融机构搭建了基于
SRv6技术的SDN骨干网络,其建设路径基本为首先
从IPv4网络升级到SR-MPLS架构,再进一步演进到
SRv6。邮储银行结合自身数据中心骨干网特点和需求,
在充分论证后选择直接从IPv4网络升级到SRv6网络,
并采用了SRv6 Policy的流量调度模型来实现以下目标:
一是业务路由与转发解耦,如骨
干网故障进行网络转发路径切
换,不会导致业务路由端到端感
知收敛,在简化路由组织的同时,
结合保护路径算法TI-LFA提供
更高的可靠性保护。二是协议简
化,与之前的MPLS-TE不同,
SRv6只需通过IGP协议扩展即
可实现,不会出现因协议配合不
当引发的各种问题。三是在头节
点即可完成对整条业务转发路径
的规划,支持以小颗粒度为单位
1.总体架构模型
新一代核心骨干网架构模型采用整网一体化概念,
分层构建多中心互联高速骨干,充分满足了新核心系统
跨中心高速、灵活互联的要求,实现了分行的多活接入。
邮储银行新一代核心骨干网整体架构如图1所示。
实践中,通过采用新一代骨干网替换现有的SDH
网络,邮储银行借助SRv6和QoS(Quality of Service)
大幅提升了骨干网的灵活性。新一代核心骨干网基础架
构的关键点设计如下:一是骨干网架构标准化,实现多
数据中心、全国一级分行、同城/异地机构标准化接入;
二是网络资源虚拟化,通过EVPN技术实现业务虚拟化
图1 邮储银行新一代核心骨干网整体架构
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隔离和统一承载能力,以提高物理设备资源和链路带宽
资源的综合利用率;三是多业务融合承载灵活调度,基
于SRv6 Policy和QoS技术满足了生产、测试、办公等
多业务融合承载需求,包括实现不同业务级别的带宽保
证、灵活部署以及故障快速切换;四是业务流质量可视,
通过SDN控制器对流量进行采集和分析,进而提供隧
道快速部署、流量动态调优、业务流路径可视等能力,
提升骨干网运维效率。
6-Policy隧道设计和部署
在满足VPN承载的前提下,邮储银行采用SRv6-
Policy隧道进行流量调度优化,结合IPv6报文头部携带
的多重可编程空间,通过对不同业务进行标识,使网络
感知应用,高效满足了网络服务需求,并通过集中式控
制面实现了网络路径集中算路、按需路径规划与调度,
在业务路径可视、业务保护、网络可维护性、网络可
扩展性等方面均提供了更为优质的服务。此外,邮储银
行在新一代骨干网的SRv6-Policy模型中采用单CP多
List隧道方式,不仅使大流量业务有多条路径可以使用,
且流量还可以分担到不同链路,并尝试使用多List在不
同链路负载分担。
在隧道引流方面,邮储银行选择基于DSCP对
SRv6 Policy进行引流,即根据业务流的DSCP标记值
进入不同隧道,且不同隧道还可以定义不同的带宽时延
等约束条件,从而实现不同业务的SLA。相对于基于路
由color的引流方式,这种基于DSCP的引流方式更为
简单,且可以绕开复杂的路由策略,以flow的颗粒度
实现业务流选择SRv6 Policy,是目前结合金融业务实
际场景较为优化的SRv6隧道方案。此外,在隧道部署
方面,多中心间采用full-meshed结构实现了双向SRv6
Policy,支持采用实时带宽采集数据,且Policy内多条
Segment List(SList)按等价路由形式承载业务流量,
使不同的SList可以走不同的网络路径。SRv6-Policy隧
道结构如图3所示。
2. EVPN设计实现
对于新一代骨干网而言,多业务通道采用了BGP
EVPN技术实现多种类型业务逻辑隔离与高性能融合
承载,即通过VPN实现了骨干网的物理资源复用,
并能够针对业务流量提供VRF(路由)级别的互访
控制和隔离,在区分不同业务流量的同时,为L2L3
层以及IPv4IPv6等多种业务提供融合承载能力。此
外,不同业务类型流量间的转发质量则主要依赖QoS
和SRv6 Policy进行控制。EVPN通道设计模型如图
2所示。
基于上述模型,EVPN设计及优化思路如下:一
是L3VPN、L2VPN均采用BGP进行统一部署,简化
了协议的复杂度,使得L2/L3层业务路由的维护变得简
单;二是EVPN实现了转控分离,转发层面可以迭代到
SRv6 Policy隧道;三是基于BGP路由反射器的部署和
BGP路由控制能力,减少了大量全连接的协议部署与逻
辑连接,使得业务可以随用随通、精确控制。
图2 EVPN通道设计模型
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主SDN控制器
备SDN控制器
图3 SRv6-Policy隧道结构
4.智能运维管理
在运维管理层面,邮储银行面向新一代核心骨干
网采用了Telemetry等新技术,使骨干网运行状态得
到充分而形象的可视化呈现。实践中,邮储银行基于
Telemetry技术,实现了网络资源、流量情况及异常告
警等信息的精细化采集与监控,进而可实时感知网络流
量异常,快速定位、自动调优并迅速恢复。
同业实施骨干网改造提供了有益参考,同时也为我国
金融行业的骨干网建设和可持续发展提供了成功的、
可复制的解决方案。未来,邮储银行将继续推广以
“SDN+SRv6”技术为核心的各级骨干网建设,深度
挖掘SRv6技术的研究和实践,并在网络切片(VPN+)、
随流检测(iFIT)、感知应用网络(APN)等方面积
极探索技术创新路径。
四、总结与展望
综上,邮储银行基于新一代骨干网建设,大幅提高
了数据中心骨干网综合服务能力,构建了国内领先的
多地多活数据中心骨干网络。SDN WAN核心骨干网的
成功上线,标志着邮储银行正式攻克了核心骨干网直
接从传统IPv4 BGP网络一次性升级到SDN+SRv6网
络的技术难关,不仅是业内少有的成功案例,为金融
参考文献:
[1] 李姚,金铃,阎红.基于SDN新型网络架构研究[J].
网络安全技术与应用,2020(9).
[2] 张丁源,罗琴.基于分段路由的跨域数据中心网络
关键技术[J].网络安全技术与应用,2020(2).
[3] 李振斌,胡志波,李呈.SRv6网络编程:开启IP网络
新时代[M],北京:人民邮电出版社,2020.
栏目编辑:郑清源
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