下一代網(wǎng)絡(luò)的“可視化”渴望

　　隨著網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理的需求也在發(fā)生變化。我們看到，網(wǎng)絡(luò)管理在朝著幾個(gè)方向發(fā)展，如可視化、自動(dòng)化、智能化等。尤其可視化對(duì)于端到端的流量透視以及全網(wǎng)的安全策略管理等網(wǎng)絡(luò)整體性能管理和運(yùn)維至關(guān)重要，成為網(wǎng)絡(luò)廠商的新發(fā)力點(diǎn)。

　　Gartner的調(diào)查結(jié)果表明，“主動(dòng)預(yù)防網(wǎng)絡(luò)性能問題”是當(dāng)前企業(yè)客戶首要的運(yùn)維投資驅(qū)動(dòng)力，占整個(gè)投資的27％，而“快速網(wǎng)絡(luò)故障診斷”、“業(yè)務(wù)質(zhì)量保障SLA”分別排在第二、第三位，其投資驅(qū)動(dòng)力分別為15%、12%。

　　傳統(tǒng)上，IP網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維存在多點(diǎn)“不可視”。例如，業(yè)務(wù)性能不可視，也就是說傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理只提供網(wǎng)絡(luò)的性能，看不到網(wǎng)絡(luò)上的承載內(nèi)容，導(dǎo)致故障認(rèn)知盲點(diǎn)多，故障定位效率低。再如，傳統(tǒng)網(wǎng)管路由不可視，看不到業(yè)務(wù)路徑，導(dǎo)致運(yùn)維人員無法預(yù)防路由振蕩引起的全網(wǎng)故障。

　　是否有方法徹底解決網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中的上述“盲點(diǎn)”？

　　在華為看來，首先要轉(zhuǎn)變思維，將傳統(tǒng)的被動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)監(jiān)控，對(duì)潛在的故障點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行精確判斷，才能做到科學(xué)、高效的“水來土掩、兵來將擋”。

　　傳統(tǒng)故障檢測(cè)的“罩門”

　　網(wǎng)絡(luò)故障診斷和質(zhì)量評(píng)價(jià)等問題是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的核心問題之一。通常情況下，IT管理員不能確定網(wǎng)絡(luò)是否有故障隱患，也不會(huì)知道在哪里發(fā)生了故障，因此對(duì)視頻、語音和上網(wǎng)等業(yè)務(wù)的性能質(zhì)量無法客觀評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)園區(qū)網(wǎng)業(yè)務(wù)的性能故障診斷缺乏有效的E2E定位手段，導(dǎo)致故障診斷時(shí)間長(zhǎng)、難度大，難以滿足用戶要求。

　　網(wǎng)絡(luò)性能故障診斷和質(zhì)量評(píng)價(jià)十分重要，目前有多家研究團(tuán)體和標(biāo)準(zhǔn)組織從事技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定。IETF 制定了RFC5357 （A Two-Way Active Measurement Protocol）和RFC4656（A One-way Active Measurement Protocol （OWAMP）用于IP網(wǎng)絡(luò)的性能統(tǒng)計(jì)和故障檢測(cè)。與此同時(shí)，Cisco推出了私有的SAA（服務(wù)保障代理）方案，華為公司則采用NQA（網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量分析）機(jī)制，以響應(yīng)IP網(wǎng)絡(luò)可維護(hù)、可運(yùn)營的訴求。所有這些用于IP的故障檢測(cè)機(jī)制有一個(gè)共同特點(diǎn)：它們都是一種間接測(cè)量方法，需要通過插入專用的檢測(cè)報(bào)文，計(jì)算檢測(cè)報(bào)文丟包率來間接推導(dǎo)出業(yè)務(wù)丟包率。而IP通信是無連接的，檢測(cè)報(bào)文經(jīng)過的路徑并不一定就是業(yè)務(wù)報(bào)文經(jīng)過的路徑，這導(dǎo)致檢測(cè)出的路徑質(zhì)量不能真實(shí)反映業(yè)務(wù)報(bào)文的傳輸狀況。

　　網(wǎng)絡(luò)包守恒算法iPCA

　　企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營維護(hù)不僅僅要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)功能和性能，更要從用戶與業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求出發(fā)，關(guān)注用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。華為S12700敏捷交換機(jī)的iPCA提供的網(wǎng)絡(luò)包守恒算法，能夠快速檢測(cè)任意用戶的視頻、語音等業(yè)務(wù)質(zhì)量，即刻定位故障發(fā)生在鏈路、板卡甚至芯片的位置，大大提升了運(yùn)維效率。網(wǎng)絡(luò)能用與好用是完全不同的兩個(gè)境界，iPCA無疑實(shí)現(xiàn)了從“能用”到”好用”的飛躍。

　　iPCA（Packet Conservation Algorithm for Internet，網(wǎng)絡(luò)包守恒算法）是一種基于直接測(cè)量方式檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量狀況的管道監(jiān)控類技術(shù)，它可以測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的丟包、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)和流量，并通過逐跳檢測(cè)，完成故障精確定位。針對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)手段存在故障定位時(shí)間長(zhǎng)、故障定界模糊和評(píng)估精度差等問題， 華為新推出S12700敏捷交換機(jī)，利用其靈活可編程的特點(diǎn)，開創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了iPCA功能，全面提升網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量檢測(cè)和故障精確定位能力，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

　　iPCA原理示意圖

　　如上圖所示，iPCA方案包括兩部分：測(cè)量控制服務(wù)器和敏捷交換機(jī)。測(cè)量控制服務(wù)器接收用戶對(duì)目標(biāo)業(yè)務(wù)流進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的請(qǐng)求，通知敏捷交換機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，收集各個(gè)敏捷交換機(jī)的統(tǒng)計(jì)信息，計(jì)算并形成報(bào)告。

　　總體說來，iPCA具有以下特點(diǎn)：

　　華為專利技術(shù)，解決IP運(yùn)維業(yè)界難題

　　華為創(chuàng)造性地利用了IPv4報(bào)文頭中至今唯一保留的bit位：Flags字段的第0位，用以對(duì)目標(biāo)業(yè)務(wù)流進(jìn)行染色。由于絕大多數(shù)利用IP通信的業(yè)務(wù)都要有標(biāo)準(zhǔn)的IP報(bào)文頭，因此這種染色方法可不依賴于業(yè)務(wù)類型，方便設(shè)備進(jìn)行硬件處理。

　　直接檢測(cè)機(jī)制，故障檢測(cè)精準(zhǔn)

　　對(duì)業(yè)務(wù)流質(zhì)量進(jìn)行直接測(cè)量，無需插入測(cè)試流，檢測(cè)路徑與真實(shí)業(yè)務(wù)路徑合一，故障精準(zhǔn)定位到鏈路、板卡甚至芯片，對(duì)于時(shí)延、抖動(dòng)、丟包的檢測(cè)精度更可達(dá)到99%以上，而其他IP故障檢測(cè)機(jī)制（如Cisco SAA）的檢測(cè)精度只能達(dá)到30%左右。

　　基于ENP以太網(wǎng)絡(luò)處理器，輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)任意業(yè)務(wù)流進(jìn)行檢測(cè)

　　為了對(duì)目標(biāo)業(yè)務(wù)流進(jìn)行故障檢測(cè)，需要對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行區(qū)分和著色，傳統(tǒng)的交換機(jī)只能用有限的ACL資源進(jìn)行業(yè)務(wù)流識(shí)別，且只能用CPU對(duì)報(bào)文進(jìn)行染色，性能低下，無法規(guī)模部署。而基于ENP的S12700敏捷交換機(jī)支持高達(dá)256K ACL，可對(duì)任意業(yè)務(wù)流進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并且用微碼來對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行染色，實(shí)現(xiàn)線性轉(zhuǎn)發(fā)。

　　iPCA應(yīng)用場(chǎng)景

　　iPCA應(yīng)用于多種場(chǎng)景，如園區(qū)、電力、IP RAN以及ISP鏈路租用等，通過對(duì)丟包、時(shí)延、抖動(dòng)等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的檢測(cè)，迅速定位視頻、語音、有線無線等應(yīng)用的故障原因。

　　iPCA園區(qū)應(yīng)用場(chǎng)景

　　如上圖所示，iPCA可逐段檢測(cè)接入、匯聚、核心乃至廣域各段的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)。故障定界迅速精確，可立刻判斷出故障發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)中的某一塊板卡甚至某個(gè)芯片，為解決故障提供強(qiáng)有力的保證。即使在廣域網(wǎng)部分不支持iPCA特性，通過對(duì)廣域兩端的園區(qū)出口進(jìn)行分析，亦可確認(rèn)故障是否發(fā)生在廣域部分，明確責(zé)任歸屬。