云網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書：云網(wǎng)絡(luò)（2021）
云網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書首先給出了云網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展背景、體系架構(gòu)和主要廠商云網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況，同時分析了云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展特點與主要應(yīng)用場景，并選取幾個典型應(yīng)用案例進(jìn)行分析進(jìn)一步剖析云網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用情況與價值，最后提出了云網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與展望。
來源：全球政企解決方案
云網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書：云網(wǎng)絡(luò)（2021）
云網(wǎng)絡(luò)隨著云計算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，基于用戶對上云網(wǎng)絡(luò)的需求，可以把云計算所需的網(wǎng)絡(luò)分成三個場景，即云接入網(wǎng)絡(luò)、云間網(wǎng)絡(luò)和云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)三部分。而云網(wǎng)絡(luò)在發(fā)展過程中也逐步覆蓋上述的三個主要場景，簡單來說，云網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分成以下三個階段：
第一階段：傳統(tǒng)IDC逐步轉(zhuǎn)向云化，數(shù)據(jù)中心間流量逐步增長。隨著云計算的誕生，虛擬化成為云的主要技術(shù)支撐。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要適配云的虛擬環(huán)境，因此同樣需要進(jìn)行一部分虛擬化。其目的是可以像云一樣彈性、共享、靈活的使用，并能被業(yè)務(wù)平臺集中管控，因此虛擬私有云 （VPC） 應(yīng)運而生。同時在該階段，由于云計算的業(yè)務(wù)實現(xiàn)通常在云所在的本地數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心間流量并不多，但隨著客戶異構(gòu)環(huán)境數(shù)據(jù)同步的需求不斷增大，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)或Underlay形式的傳輸存在效率或成本的問題，Overlay網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用逐步增多，這也為后續(xù)云網(wǎng)絡(luò)發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
第二階段：基于數(shù)據(jù)中心互聯(lián) （DCI） 的混合云組網(wǎng)成為主流，Overlay網(wǎng)絡(luò)是云網(wǎng)絡(luò)的普遍存在形式。混合云兼顧公有云的彈性靈活與私有云的安全自主特性，已成為企業(yè)部署云計算的首選模式，因此混合云網(wǎng)絡(luò)成為了企業(yè)的首選架構(gòu)，在此階段，云接入網(wǎng)絡(luò)與云間網(wǎng)絡(luò)在支持互聯(lián)網(wǎng)接入、專線接入的同時，更多的要滿足DCI聯(lián)接的需求，并且逐步發(fā)展出更多基于Overlay網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方案，以各大云商為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境預(yù)留出的專用邊界接口便是最好說明。至此，云網(wǎng)絡(luò)的三個主要場景中，云間、云內(nèi)、云接入網(wǎng)已經(jīng)可以通過Overlay網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)業(yè)務(wù)。這也是當(dāng)前云網(wǎng)絡(luò)普遍存在的形式。
第三階段：多云需求不斷增長，云網(wǎng)絡(luò)重點實現(xiàn)多云協(xié)同。多云架構(gòu)將成為未來用戶主要的業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式，用戶也將面臨多云的網(wǎng)絡(luò)需求。在多云場景下，云網(wǎng)絡(luò)需要解決多云之間，以及多個異構(gòu)環(huán)境間的互聯(lián)互通。并以統(tǒng)一云網(wǎng)絡(luò)管理、資源快速調(diào)度、彈性使用等訴求為核心目標(biāo)，逐步完善Overlay網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建云網(wǎng)絡(luò)管理和運維方面的能力，滿足更多用戶上云和使用云的需求。
云網(wǎng)絡(luò)包含了接入側(cè)、邊緣側(cè)、中心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，并涉及到接入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的多個虛擬化軟件功能組件，如下圖所示：
云網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)體現(xiàn)了端到端的云網(wǎng)邊一體化的特點。云網(wǎng)絡(luò)能力隨著分布式云架構(gòu)的演進(jìn)，已不單單是網(wǎng)絡(luò)連接能力的提供，而是在網(wǎng)絡(luò)能力提供的過程中逐步滲透算力服務(wù)，配合靈活算力保障業(yè)務(wù)的端到端業(yè)務(wù)體驗。首先是接入網(wǎng)絡(luò)，用戶通過專線、VPN、SDWAN等接入手段接入到云服務(wù)商或運營商的本地匯聚設(shè)備或POP點，以完成本地數(shù)據(jù)中心入云的需求；其次是數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，云服務(wù)商以虛擬私有云 （VPC） 為載體進(jìn)行計算、存儲與網(wǎng)絡(luò)資源的配置與管理，同時傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備可以以軟件的形式存在于 VPC 之 中；最后是數(shù)據(jù)中心間網(wǎng)絡(luò)，虛擬化技術(shù)的廣泛使用為不同數(shù)據(jù)中心間的互聯(lián)提供了更加平滑、靈活、擴展性更強的鏈路，同時一定程度上緩解了因地域差異帶來的跨數(shù)據(jù)中心流量的流通效率與成本問題。
我國各類型服務(wù)商在云網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域紛紛布局，推動我國云網(wǎng)絡(luò)生態(tài)不斷豐富，促進(jìn)了云網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的極大提升。一是電信運營商，運營商在強化自身網(wǎng)絡(luò)能力的同時，紛紛將自身網(wǎng)絡(luò)能力產(chǎn)品化輸出；二是云服務(wù)商，該類廠商積極布局云網(wǎng)絡(luò)服務(wù)市場，將積累的豐富云服務(wù)相關(guān)經(jīng)驗適配于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。三是云連接服務(wù)商，該類廠商以連接類業(yè)務(wù)為主，以合作伙伴的身份補充公有云服務(wù)商在網(wǎng)絡(luò)能力上的不足。
國外廠商側(cè)重云網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。國外廠商的基礎(chǔ)設(shè)施在全球的建設(shè)力度較大，并且各廠商具有明顯的特點。Google的云平臺基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起步較早，Google從硬件到軟件全方面對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行投入，將用戶流量更多的通過專有網(wǎng)絡(luò)傳輸，減少經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)鏈路的跳數(shù)，因此可以按需提供多種層級的云網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。AWS的全球節(jié)點覆蓋率較高，同時利用5G和SDN技術(shù)為需要跨多地域訪問云節(jié)點的用戶提供更接近最終用戶的 AWS 基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)。Azure加大對區(qū)域覆蓋率的投入，已在全球建設(shè)60多個區(qū)域，在業(yè)界處于領(lǐng)先地位。同時國外廠商重視云網(wǎng)絡(luò)生態(tài)建設(shè)。AWS 與第三方合作伙伴聯(lián)系緊密，提供如Cisco、Juniper等廠商的網(wǎng)絡(luò)虛擬化產(chǎn)品，補充自身產(chǎn)品短板，構(gòu)建完整的云網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)。Google則強調(diào)開放性，將自身云網(wǎng)絡(luò)平臺與產(chǎn)品開源化，用戶可以根據(jù)自身需求進(jìn)行技術(shù)擴展，實現(xiàn)基于開源的云網(wǎng)絡(luò)生態(tài)建設(shè)。
Gartner預(yù)測分布式云是下一代云計算，分布式云計算是第一個將云交付服務(wù)的物理位置納入定義范圍的云模式。在分布式云及應(yīng)用邊緣化和分布式的需求下，對網(wǎng)絡(luò)的訴求也會是邊緣化、分布式化，構(gòu)建業(yè)務(wù)、云、邊一體化的網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)云邊與云網(wǎng)融合、協(xié)同。在分布式云的階段，云網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)從最初的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，到廣域網(wǎng)絡(luò)，再到邊緣網(wǎng)絡(luò)，在覆蓋范圍上從中心云或區(qū)域云，逐漸擴展至端到端的互聯(lián)互通。包括接入側(cè)、邊緣側(cè)、中心側(cè)都屬于云網(wǎng)絡(luò)通過虛擬化提供服務(wù)的范疇。
邊緣網(wǎng)絡(luò)通常可劃分為邊緣接入網(wǎng)絡(luò)、邊緣內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。其中邊緣接入網(wǎng)絡(luò)包括但不限于園區(qū)網(wǎng)、接入網(wǎng)絡(luò)、邊界網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，要求兼容接入各種類型的用戶/網(wǎng)絡(luò)終端、低時延、高下行和上行帶寬類業(yè)務(wù)需求、支持海量連接、高安全等；邊緣內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不同于云計算系統(tǒng)強調(diào)規(guī)模效應(yīng)，邊緣計算系統(tǒng)規(guī)模小、且強調(diào)通過拉近與客戶的距離來實現(xiàn)低時延、大帶寬、大連接、高安全等業(yè)務(wù)指標(biāo)。因此邊緣內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小且網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡化，對無損網(wǎng)絡(luò)能力、云邊網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和集中管控存在要求。邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)主要依賴可靠的云網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建多數(shù)據(jù)中心、云端與邊緣計算節(jié)點之間的傳輸通道，確保云邊之間能夠無縫融合，滿足資源調(diào)度、業(yè)務(wù)編排、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)需求。邊緣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以跨網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)為主，如以SD-WAN 為代表的Overlay 方案，以SRv6隧道方案為代表的Underlay 方案等；還有EVPN （以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)絡(luò)） 二層VPN技術(shù)。
以容器、微服務(wù)、DevOps為代表的云原生技術(shù)引入，輕量級高效率虛擬化技術(shù)逐漸普及，云計算正向著“云原生”（Cloud Native） 的方向發(fā)展。云原生對云網(wǎng)絡(luò)帶來了巨大的影響，云原生網(wǎng)絡(luò)的基本目標(biāo)是滿足云原生服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)端點和服務(wù)間的互通性、安全性和負(fù)載均衡要求。具體到技術(shù)層面，云原生對于網(wǎng)絡(luò)的要求，一是基礎(chǔ)的二三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，二是4-7層的高級網(wǎng)絡(luò)功能。
容器網(wǎng)絡(luò)接口 CNI(Container Network Interface)是現(xiàn)行的二三層網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通的接口標(biāo)準(zhǔn)。Kubernetes已經(jīng)成為容器編排的事實標(biāo)準(zhǔn)，容器網(wǎng)絡(luò)也需與Kubernetes的調(diào)度機制相匹配。CNI接口只實現(xiàn)創(chuàng)建、刪除容器時的調(diào)用方法，其他所有的網(wǎng)絡(luò)能力都交由網(wǎng)絡(luò)廠商實現(xiàn)增值服務(wù)，這在一定程度上加速了網(wǎng)絡(luò)方案的繁榮，但是給用戶的方案選型造成了較大困擾。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的不同，可將網(wǎng)絡(luò)方案分為路由模式、Overlay和L2方案三種。
4~7層的網(wǎng)絡(luò)被封裝到ServiceMash （服務(wù)網(wǎng)格） 中。在K8模型中從應(yīng)用的角度看抽象成了對外提供的ServiceMash服務(wù)和由服務(wù)的計算實現(xiàn)NODE和POD節(jié)點。應(yīng)用的視角不再看到具體的IP和路由策略，更關(guān)注服務(wù)的狀態(tài)，限流，熔斷監(jiān)控等。負(fù)載均衡服務(wù)被K8S 集成，作為服務(wù)分發(fā)的核心部件。從通信服務(wù)上分為南北向 7 層流量分流的 IngressRouting （入口路由服務(wù)） 和東西向流量服務(wù)間進(jìn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)和分發(fā)的負(fù)載均衡服務(wù)。為了支持云原生服務(wù)的DevOps灰度發(fā)布能力，云原生網(wǎng)絡(luò)中負(fù)載均衡需要支持不同版本的服務(wù)在線升級和彈性伸縮。
隨著云計算的快速發(fā)展以及云網(wǎng)協(xié)同理念的興起，企業(yè)的業(yè)務(wù)需求和技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)云計算部署逐漸從一朵云向多云演進(jìn)，多云場景主要具有四大優(yōu)勢：靈活性、就近響應(yīng)、避免單一云商鎖定和高可靠性。企業(yè)應(yīng)具備跨云服務(wù)商的多個云資源池互聯(lián)的能力，即多云互聯(lián)。多云互聯(lián)關(guān)鍵能力有以下三點：
1.多云互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)彈性擴展能力。多云互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有云的特性，可按需按量付費使用，并且能做到自動化的彈性伸縮管理。由于多云互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)涉及多家云提供商資源，因此需要一個統(tǒng)一的管理平臺進(jìn)行資源調(diào)度。
2.多云互聯(lián)跨網(wǎng)跨域能力。對于企業(yè)和公有云分布在不同運營商的場景，多云互聯(lián)服務(wù)商需要拉通不同地域的不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商，使多云網(wǎng)絡(luò)具備跨網(wǎng)跨域能力。同時需要保證跨網(wǎng)跨域連接符合SLA要求。
3.多云容災(zāi)能力。多個公有云或私有云間的容災(zāi)是使用多云互聯(lián)的需求之一。多云容災(zāi)需要多個公有云或私有云提前預(yù)搭建大帶寬低延時的互聯(lián)通道，并支持?jǐn)?shù)據(jù)實時同步和遷移切換。
MPLS VPN與SD-WAN成為多云互聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)。多云網(wǎng)絡(luò)需要解決多云之間，以及多個異構(gòu)環(huán)境間的互聯(lián)互通，例如以多云為主，包含數(shù)據(jù)中心、總部、分支機構(gòu)等一系列環(huán)境需要連接。傳統(tǒng)云間互聯(lián)的方式是企業(yè)專線拉通點到點連接，可擴展性較差。第三方服務(wù)商利用MPLS VPN和SD-WAN組建專有網(wǎng)絡(luò)提供多云互聯(lián)服務(wù)成為趨勢。MPLS VPN與互聯(lián)網(wǎng)鏈路隔離，具有安全性強，鏈路質(zhì)量高等特點；SD-WAN通過控制器統(tǒng)一管理多云互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化底層鏈路質(zhì)量，可以實現(xiàn)低成本、低延遲、高可用性的跨云信息傳輸。
傳統(tǒng)的混合云組網(wǎng)技術(shù)以VPN、專線為主，但是兩者都存在不足，例如，VPN高度依賴互聯(lián)網(wǎng)連接，無法保證帶寬、延遲；專線的投入開銷大，鏈路控制不靈活。而對于用戶而言，當(dāng)前混合云業(yè)務(wù)面臨的最大問題之一是云計算資源和網(wǎng)絡(luò)資源的申請、計費、運維彼此割裂，嚴(yán)重影響客戶體驗。因此，云服務(wù)商通常會通過高質(zhì)量云專線和云專網(wǎng)的組合來保證混合云端到端的網(wǎng)絡(luò)連接，這樣既保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、高速、安全，也可以避免繞行公網(wǎng)帶來的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不穩(wěn)定問題，也可以免去數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取的風(fēng)險，同時在云與網(wǎng)絡(luò)資源的申請與計費方面保持平臺與方式的一致性。
多云之間的互聯(lián)對網(wǎng)絡(luò)提出了更高的智能化要求。一是對于多云連接的便利性，能短時間快速完成多家云的連接，且云網(wǎng)絡(luò)的適配性更強，支持高帶寬、低時延，跨域連接，以及低成本開銷等綜合訴求；
二是接入能力的多樣化，例如服務(wù)類的業(yè)務(wù)需要專線接入以保障穩(wěn)定，運維和各地辦公可通過SD-WAN接入以降低成本開銷，將4G/5G作為帶外管理或備份能力；
三是一體化的云網(wǎng)絡(luò)管理和彈性訴求，多云網(wǎng)絡(luò)需具備類似云計算的彈性能力，以及對于整體網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時延、丟包、抖動、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞瓤梢暬芰Τ尸F(xiàn)給用戶，包括網(wǎng)絡(luò)自定義告警能力。同時能輸出標(biāo)準(zhǔn)化API能力以供異構(gòu)平臺集中管理，資源調(diào)度 （如CMP云管平臺）。
SD-WAN是企業(yè)多分支機構(gòu)互聯(lián)場景中的一類典型組網(wǎng)解決方案。SD-WAN 的企業(yè)組網(wǎng)場景中，通過在企業(yè)總部、各分支機構(gòu)、企業(yè)數(shù)據(jù)中心部署支持SDN 集中管理控制 CPE 設(shè)備，或者在企業(yè)的私有云、公有云環(huán)境中部署的 IT 系統(tǒng)中，安 裝 vCPE 軟件，為企業(yè)提供獨立的、可靈活調(diào)配資源、自助式服務(wù)的組網(wǎng)解決方案。SDWAN 在多分支互聯(lián)場景中主要有以下優(yōu)勢：
一是將不同網(wǎng)絡(luò)線路與不同優(yōu)先級業(yè)務(wù)進(jìn)行綁定。SD-WAN可以將質(zhì)量要求不高但是對帶寬要求高的應(yīng)用導(dǎo)入成本較低的互聯(lián)網(wǎng)，而將質(zhì)量和可靠性要求高的應(yīng)用導(dǎo)入專用網(wǎng)絡(luò)，以此降低企業(yè) IT 組網(wǎng)時的成本。
二是加快企業(yè)分支節(jié)點部署和開通的速度。SD-WAN支持越來越靈活的 IT 架構(gòu)的部署和運營。SD-WAN 使得企業(yè)的 IT 部門或者運維支撐部門在選擇適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)以連接分支機構(gòu)、遠(yuǎn)程辦公室、云應(yīng)用以及其他數(shù)據(jù)源時，能夠擁有較高程度的自主性，可以通過自動化策略部署，甚至直接調(diào)用 SD-WAN 的可編程 API，采用軟件方式?jīng)Q定什么時間，以什么方式使用網(wǎng)絡(luò)資源。
三是在運營監(jiān)控等方面比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)更加靈活。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化會給后期的運營與監(jiān)控帶來巨大的成本，SD-WAN基于統(tǒng)一的管理平臺可以更好的將分支運行情況進(jìn)行集中監(jiān)控，幫助企業(yè)根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)運行情況更靈活的調(diào)整網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
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