摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的廣域網(wǎng)組網(wǎng)方案已難以滿足大型企事業(yè)單位信息化發(fā)展的需要，因此廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)就成為了當(dāng)前大數(shù)據(jù)時(shí)代的根本要求。本文對(duì)幾種廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)以及新興的SD-WAN技術(shù)進(jìn)行了探討，并結(jié)合在實(shí)際場(chǎng)景中的使用效果，對(duì)廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于大型企事業(yè)單位的建設(shè)進(jìn)行憧憬。

關(guān)鍵詞：廣域網(wǎng);延時(shí);加速;緩存;SD-WAN

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)已進(jìn)入數(shù)字化、信息化、智能化的大數(shù)據(jù)時(shí)代，通信占據(jù)著越來(lái)越重要的主導(dǎo)地位。對(duì)大型企事業(yè)單位來(lái)說(shuō)，在總部、各分支機(jī)構(gòu)及相互之間建立起一套行之有效的通信系統(tǒng)是必然趨勢(shì)。而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專線、互聯(lián)網(wǎng)專線等廣域網(wǎng)基礎(chǔ)傳輸通道也成為了大型企事業(yè)單位用于承載相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的必然選擇。與網(wǎng)絡(luò)、安全等硬件設(shè)備的一次性投入不同，雖然專線的租賃價(jià)格呈下降趨勢(shì)，但從每年的運(yùn)維費(fèi)用占比看，專線租費(fèi)仍然占據(jù)了很大的比重。為了解決廣域網(wǎng)的性能瓶頸問(wèn)題，人們首先想到的是增加網(wǎng)絡(luò)帶寬來(lái)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。但是在投入了昂貴的廣域網(wǎng)租費(fèi)后，往往卻沒有得到相應(yīng)的效果，原因在于所升級(jí)的帶寬并沒有被有效利用。這時(shí)就需要從應(yīng)用、數(shù)據(jù)的優(yōu)化角度進(jìn)行思考，尋求更加平衡、高效的解決方案。

二、廣域網(wǎng)優(yōu)化的概念及其核心技術(shù)

廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)主要應(yīng)用于解決用戶廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸及應(yīng)用訪問(wèn)問(wèn)題，它可以有效克服網(wǎng)絡(luò)延遲、丟包、帶寬限制等因素所造成的數(shù)據(jù)傳輸效率低下的問(wèn)題，顯著加快廣域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用響應(yīng)速度，從而幫助大型企事業(yè)單位克服網(wǎng)絡(luò)瓶頸，提高工作效率，滿足其隨時(shí)隨地訪問(wèn)關(guān)鍵應(yīng)用及數(shù)據(jù)的需求。

常見的廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)主要有以下幾種：

（1）壓縮

壓縮是從數(shù)據(jù)流中移除冗余模式的一種優(yōu)化技術(shù)，采用這項(xiàng)技術(shù)，其目的是減少?gòu)V域網(wǎng)鏈路的數(shù)據(jù)量，從而提高鏈路的有效吞吐，降低帶寬損耗，改善應(yīng)用性能。目前廣域網(wǎng)壓縮技術(shù)普遍使用基于數(shù)據(jù)包的壓縮，路由器、VPN設(shè)備等都具備這種功能。壓縮端使用緩沖區(qū)緩沖發(fā)往對(duì)端的數(shù)據(jù)包，將一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)包適用壓縮算法壓縮后經(jīng)廣域網(wǎng)發(fā)送至反向進(jìn)行該流程的解壓設(shè)備，接收方即可得到發(fā)送方發(fā)送的完整數(shù)據(jù)。壓縮具有自包含性：即對(duì)端解壓縮方只根據(jù)數(shù)據(jù)包本身即可進(jìn)行解壓還原，不需要其它任何信息。壓縮比因數(shù)據(jù)類型而不同：文本數(shù)據(jù)壓縮比最大，各種網(wǎng)頁(yè)、Windows?office?文件（Excel、word等等）、PDF?其次，對(duì)多媒體和已壓縮數(shù)據(jù)基本無(wú)效。

（2）重復(fù)數(shù)據(jù)刪除

重復(fù)數(shù)據(jù)刪除是從數(shù)據(jù)壓縮中衍生出來(lái)的一種技術(shù)。它可以識(shí)別文件內(nèi)部或者不同文件之間所蘊(yùn)含的重復(fù)數(shù)據(jù)元素，只保留這些數(shù)據(jù)的一個(gè)副本，將其他出現(xiàn)此數(shù)據(jù)的地方替換為指向該副本的引用或者指針。這樣減少了需要傳輸和存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，當(dāng)數(shù)據(jù)重復(fù)較多時(shí)可以節(jié)省大量的空間。與數(shù)據(jù)壓縮相比，該技術(shù)消除冗余范圍更大，在技術(shù)上多使用模糊匹配，更加適合大粒度的數(shù)據(jù)塊。重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種廣域網(wǎng)環(huán)境中，尤其是對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和獲取較為敏感的網(wǎng)絡(luò)，比如云存儲(chǔ)環(huán)境等。

（3）字節(jié)緩存

字節(jié)緩存技術(shù)又叫“字典緩存”或“超級(jí)壓縮”等名稱。它通過(guò)緩存的方式在內(nèi)存和硬盤中記錄下流經(jīng)的數(shù)據(jù)流，并以一定的大小為最小單位建立易于查詢的索引。當(dāng)以后流向廣域網(wǎng)鏈路的數(shù)據(jù)流出現(xiàn)了大于最小單位的相同數(shù)據(jù)時(shí)，可以將該數(shù)據(jù)替換成某個(gè)更短的符號(hào)。遠(yuǎn)端的設(shè)備能夠?qū)⑾鄳?yīng)符號(hào)還原成原始數(shù)據(jù)。字節(jié)緩存與數(shù)據(jù)壓縮的不同之處是，字節(jié)緩存不具有自包含性。要解開壓縮數(shù)據(jù)，對(duì)端設(shè)備必須引用以前記錄的歷史緩存信息。對(duì)比于數(shù)據(jù)壓縮，字節(jié)緩存的另一優(yōu)勢(shì)是即使對(duì)本身不具可壓性的數(shù)據(jù)類型，如多媒體或已壓縮數(shù)據(jù)，只要曾經(jīng)傳輸過(guò)相同或類似數(shù)據(jù)，字節(jié)緩存即可以提取出全部或部分相同數(shù)據(jù)，從而大幅縮減需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。

（4）預(yù)取

預(yù)取是一種主動(dòng)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)優(yōu)化方式，根據(jù)用戶訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)的行為和歷史記錄等因素來(lái)推測(cè)用戶將來(lái)可能訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，提前從服務(wù)器上獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)并存放到相應(yīng)的緩存中，提高訪問(wèn)速度?，F(xiàn)有的預(yù)取算法主要分為兩類，第一類是基于歷史記錄的預(yù)測(cè)算法，這類算法通過(guò)分析客戶端向服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求序列的歷史記錄來(lái)預(yù)測(cè)將來(lái)可能發(fā)送的請(qǐng)求;第二類是基于訪問(wèn)內(nèi)容的預(yù)測(cè)算法，這種預(yù)測(cè)算法與搜索引擎所使用的算法類似，它根據(jù)用戶瀏覽網(wǎng)頁(yè)時(shí)的行為，提取出用戶可能需要訪問(wèn)內(nèi)容包含的關(guān)鍵字進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的預(yù)測(cè)。

（5）TCP協(xié)議優(yōu)化

傳輸控制協(xié)議TCP是傳輸層協(xié)議，它通過(guò)序列確認(rèn)以及包重發(fā)機(jī)制，提供可靠的數(shù)據(jù)流發(fā)送，并對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)狀況具有較好的自適應(yīng)性。但是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)路徑上存在一定的丟包和延時(shí)的情況下，TCP連接的吞吐顯著下滑，常常無(wú)法有效地利用帶寬，從而造成帶寬的閑置和浪費(fèi)。并必然導(dǎo)致遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸耗時(shí)太長(zhǎng)，應(yīng)用響應(yīng)緩慢甚至無(wú)法使用等問(wèn)題?，F(xiàn)今較為成熟的TCP加速技術(shù)通過(guò)將傳統(tǒng)TCP傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換成更適合鏈路情況的私有協(xié)議來(lái)提高應(yīng)用數(shù)據(jù)在廣域網(wǎng)上的傳輸效率，突破TCP的技術(shù)瓶頸。而新一代的單邊TCP加速技術(shù)在引入智能流控算法的同時(shí)，保持兼容傳統(tǒng)TCP流控機(jī)制，并不對(duì)TCP/IP頭字段做任何修改。因此其加速引擎能夠與所有傳統(tǒng)TCP協(xié)議棧通信，只需單邊部署就能帶來(lái)顯著加速效果。

（6）服務(wù)質(zhì)量控制QoS

服務(wù)質(zhì)量控制或帶寬管理QoS有助于減輕帶寬的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于寶貴的廣域網(wǎng)帶寬，應(yīng)用之間會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)，控制競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)有效方法是利用帶寬分配和服務(wù)質(zhì)量工具。運(yùn)維人員能夠根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)規(guī)則分配廣域網(wǎng)上應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)，確保該應(yīng)用能夠獲得足夠的帶寬，從而提高與業(yè)務(wù)緊密相關(guān)的生產(chǎn)率。

三、SD-WAN技術(shù)

大型企事業(yè)單位組網(wǎng)的傳統(tǒng)方案有兩大類：“專線”組網(wǎng)與“互聯(lián)網(wǎng)+VPN”組網(wǎng)。專線（SDH、MSTP、MPLS）組網(wǎng)以其優(yōu)質(zhì)的鏈路質(zhì)量，一直以來(lái)為用戶提供極致的應(yīng)用體驗(yàn)，但在使用過(guò)程及用戶需求的變更過(guò)程中“專線組網(wǎng)”又給用戶帶來(lái)了一些困惑：第一，專線線路鋪設(shè)周期、開通時(shí)間長(zhǎng)且成本高，導(dǎo)致用戶支付很高的費(fèi)用;第二，專線在發(fā)達(dá)國(guó)家覆蓋率較好，而在發(fā)展中或欠發(fā)達(dá)國(guó)家覆蓋率通常較低;第三，靈活性差，不支持移動(dòng)辦公、靈活遷移、快速開通等服務(wù);第四，專線網(wǎng)絡(luò)屬于“黑盒網(wǎng)絡(luò)”，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，當(dāng)專線出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，很難快速判斷原因。而“互聯(lián)網(wǎng)+VPN”組網(wǎng)以其低廉的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，為企事業(yè)單位用戶組網(wǎng)節(jié)約了大量的專線資金投入，但這種解決方案在節(jié)約用戶成本的同時(shí)，同樣給用戶帶來(lái)了一些困擾：第一，沒有任何優(yōu)化手段與優(yōu)化技術(shù)，鏈路質(zhì)量（丟包、延時(shí)、抖動(dòng)）無(wú)法得到保障;第二，不支持多類型鏈路同時(shí)接入，無(wú)法對(duì)“骨干網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行控制優(yōu)化及可視化;第三，需客戶自行維護(hù)，配置復(fù)雜且困難。

由于上述種種原因，傳統(tǒng)廣域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展受到了很大的制約。而SD-WAN，就是為了解決這一系列問(wèn)題而出現(xiàn)的一種新興廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)。SD-WAN，Software?Defined?Wide?Area?Network，即軟件定義廣域網(wǎng)，是將SDN技術(shù)應(yīng)用到廣域網(wǎng)場(chǎng)景中所形成的一種服務(wù)，這種服務(wù)用于連接廣闊地理范圍的用戶網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及云服務(wù)。這種服務(wù)的典型特征是將網(wǎng)絡(luò)控制能力通過(guò)軟件方式“云化”，支持應(yīng)用可感知的網(wǎng)絡(luò)能力開放。

SD-WAN是由技術(shù)推動(dòng)的應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)主流廠商的解決方案主要是基于SDN與廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)打造的下一代企業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，以媲美專線的品質(zhì)、超越專線的性價(jià)比、靈活性及便捷性，為企業(yè)用戶提供高效組網(wǎng)及應(yīng)用加速服務(wù)。

該方案在用戶總部與分支機(jī)構(gòu)部署CPE設(shè)備，CPE設(shè)備通過(guò)高速冗余隧道（MPLS或互聯(lián)網(wǎng)等）接入廠商在全球構(gòu)建的基于傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的高速骨干網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“總部”與“分支”端到端的高速組網(wǎng)。該方案有以下幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：第一，支持移動(dòng)辦公用戶，使用全類型終端（windows/Mac/IOS/Android）隨時(shí)隨地接入骨干網(wǎng)絡(luò)，高速訪問(wèn)總部與分支機(jī)構(gòu)的各應(yīng)用系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)資源;第二，用戶僅需互聯(lián)網(wǎng)即可使用CPE+POP形式，按照約定的SLA?進(jìn)行組網(wǎng);第三，即插即用（零接觸部署），很多CPE終端都支持4G或5G入網(wǎng)，無(wú)需專業(yè)運(yùn)維人員參與，只需普通用戶插入網(wǎng)線即可完成設(shè)備上線工作;第四，CPE融入了廣域網(wǎng)優(yōu)化術(shù)，可以為用戶保障網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和穩(wěn)定性;第五，當(dāng)CPE之間的鏈路延時(shí)不滿足預(yù)設(shè)的SLA，控制臺(tái)通過(guò)自行研發(fā)的算法，實(shí)現(xiàn)用戶無(wú)感知的自動(dòng)切換路徑。

四、廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的的典型使用效果

近幾年，廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)在作者單位得到了廣泛應(yīng)用，通過(guò)在不同場(chǎng)景下實(shí)際效果的比較可以看到，該技術(shù)可以極大提高用戶的使用體驗(yàn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，眾多廠商均推出了符合行業(yè)發(fā)展的的針對(duì)性解決方案。通過(guò)使用廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，可以使多種不同類型的應(yīng)用得到很好的效果提升。伴隨著虛擬化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，我們有理由相信，廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)將在大型企事業(yè)單位中發(fā)揮更大的作用。

作者簡(jiǎn)介：孔佳泉，1979年9月，男，漢族，北京市人，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，負(fù)責(zé)新華社基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)與維護(hù)工作。