網絡虛擬化及網絡功能虛擬化介紹
網絡虛擬化的概念很早就已經提出,但具體定義在業界還存在較多爭議。目前通常認為網絡虛擬化是對物理網絡及其組件(比如交換機、路由器等)進行抽象,并從中分離網絡業務流量的一種。采用網絡虛擬化可以將多個物理網絡抽象為一個虛擬網絡,或者將一個物理網絡分割為多個邏輯網絡。
網絡功能虛擬化(NFV)是由歐洲電信標準組織(ETSI)從網絡運營商的角度出發提出的一種軟件和硬件分離的架構,主要是希望通過標準化的IT 虛擬化技術,采用業界標準的大容量服務器、存儲和交換機承載各種各樣的網絡軟件功能,實現軟件的靈活加載,從而可以在數據中心、網絡節點和用戶端等不同位置靈活的部署配置。NFV打破了網絡物理設備層和邏輯業務層之間的綁定關系,每個物理設備被虛擬化的網元所取代,管理能夠對虛擬網元進行配置以滿足其獨特的需求。
傳統的網絡虛擬化技術以VLAN與虛擬專用網(VPN)為代表,通過協議封裝在物理網絡上提供互相隔離的虛擬專用網絡。隨著軟件虛擬化、軟件定義網絡(SDN)等技術的發展,利用分布式的軟件技術實現網絡功能集的合理抽象、分割以及靈活調度逐步成為網絡虛擬化及網絡功能虛擬化的主流實現模式。現階段,疊加(Overlay)組網技術、虛擬化流量調度技術等是網絡虛擬化及網絡功能虛擬化技術的主要研究熱點。
在網絡技術領域,Overlay指的是一種在網絡架構上進行疊加的虛擬化技術模式,其大體框架是對基礎網絡不進行大規模修改的前提下,實現應用在網絡上的承載,并能與其他網絡業務分離,目前主要應用于數據中心內部網絡的大規?;ヂ?。
虛擬化資源調度技術借助SDN、NFV等理念實現對網絡流量、業務功能等資源的虛擬化和智能調度。主要包括虛擬化流量調度和業務鏈。
1)虛擬化流量調度
虛擬化流量調度技術通過虛擬化技術突破目前IP網絡分布式路由選路的局限,利用集中式路由計算與流量調度,實現全網流量動態均衡與網絡結構優化。虛擬化流量調度技術主要應用于IP骨干網,,重點包括如何合理定義IP 路由功能集的抽象、集中式路由決策系統實現方式、集中式系統的可靠性以及該種模式下的保護路徑計算實時性算法等。目前虛擬化流量調度技術在朝著與SDN等新技術結合的方向發展,如通過新增路徑計算單元/控制器(PCE/Controller)系統來實現集中式路由決策系統。
2)業務鏈
網絡中的虛擬防火墻、負載均衡器、網關等業務處理功能被稱為業務功能點,而流量經過一系列的業務功能點的處理,就形成了業務鏈。與虛擬化流量調度不同,業務鏈更側重于解決虛擬網絡中如何通過控制服務器對網絡流量轉發進行編程控制,將流量靈活的調配到某個或某些個業務功能點進行處理,為用戶無縫交付網絡服務。在SDN及NFV的推動下,業務鏈備受關注,其發展前景被普遍看好。
應用場景
演進分組核心網(EPC)網元虛擬化采用“Applications + Controller +Switch”3層架構,將網元的流量流向、需要進行哪些流量處理功能等控制功能提取出來由“Applications +Controller”兩層來實現,“Switch”層實現基于流的轉發功能(甚至可能集成深度包檢測等流量分析及處理功能),并逐步實現控制面網元的集中化,通過系統架構演進(SAE)網關的信令面與MME、策略與計費規則功能(PCRF)等設備的融合形成移動核心網虛擬控制云
EPC單網元虛擬化通過網絡功能虛擬化實現網絡硬件架構的統一,解決容量增加帶來的成本問題,通過業務控制和轉發的分離以及硬件和軟件的分離解決業務靈活部署和增強的問題,從而降低運營商的建設成本(CAPEX)和維護成本(OPEX)。