WAN优化与WAN加速的技术分析

日期: 2008-06-22 来源:TechTarget中国

网络改变个体的生活模式和企业的运营组织——这一点通过中国近十年的人群观察和企业调研已经是一个即成事实。个体的生活对于互联网从自觉需求到日常依赖,就仿佛电的普及应用一样,已经融合为我们生活的一个必然的构成元素——今天我们无法想见没有电能供应的生活会是一种什么样的境况。企业对于互联网的应用,从拓展,也就是企业行为边长的拉伸为第一动机,到今天的互联网已经演化为一个企业必然的基础设施,这个过程完成了一个质的飞跃。这个飞跃从任何一个角度我们都可以总结为科技变革行为存在的方式。

    本文讨论的焦点是企业应用,是企业对于互联网这个基础设施建设方式的选择背后的效能和成本的投资收益论。  
 
    一、企业的链路内数据应用类别剖析——企业应用互联网的业务类别与关键问题


无论对于单点组织构成的中小企业,还是对于全球广域分布的集团企业,互联网都已经成为企业业务发展(业务运营,市场拓展等)、组织运营(基本办公、行政事务)的必须要素。1M、2M、4M、10M以致百兆的企业接入已经不是企业炫耀的资本,而是适配你这个企业运营的“额定”需求。从企业级电子商务业务、企业业务系统(如CRM,DRP,OA)运营、企业财务系统(集团财务,资产管理系统等)运营、企业运营过程中电子政务的应用事务(地税、国税、工商、海关、商检等)处理、企业邮件系统、企业分支机构间数据共享与传输、视频音频与即时沟通工具的应用等——不同的企业(行业与规模)对于网络的应用类别分布和焦点侧重可以截然不同,但是总体而言,企业的接入物力链路上一切网络传输的应用我们单从应用类别的角度看可以分为以下五种:

    1.文件数据传输类型的应用:文件共享(CIFS)、文件传输、数据同步(数据库同步、灾难备份)、大数据包提交、下载等应用场景。

    特征:链路中传输的是大数据包。应用上体现为,一次传输数十兆、数G,数T的数据,多为单向数据传输。

    2.应用软件系统负载的数据传输应用:基于互联网的企业应用系统、电子政务系统、电子商务系统等,如:集团OA,集团财务系统,分销管理系统,ERP企业资源系统,CRM,海关、商检、工商、地税等提供的电子政务系统等。

    特征:链路中传输的是小数据包,但频率很高,交互类型。应用上体现为,针对一个主机的高频率数据通讯,每次传输的数据量不大,交互应用频度很高。双向数据传输,如提交,有查询等。

    3.音频视频即时沟通工具的应用:基于互联网的即时性通讯应用。视频会议,VOIP,QQ、MSN等其他即时工具,网络会议等。 

    特征:链路中传输的是不定长数据包,大小混合,频率很高,对RTT敏感度高。应用上体现为,点对点或广播型应用系统,以沟通应用为主体类别。双工通讯,双向传输。

    4.资讯获取型应用:主要体现为互联网新闻的浏览、查询等。以超文本页面的访问为主。 

    特征:链路中传输的是不定长文件,针对的宿主IP地址变化多。应用上主体体现为超文本页面的浏览。

    5.其他(如:指令性数据传输)。

    以上是基于企业链路上实际负载的数据通讯从应用类别上进行区分。形象的看,它类似一个管道(物力链路)的截面,管道中传输的数据对象都是IP包数据元,但从企业应用侧重上,他们有五个类别。不同属性的企业,每个类别的应用比重不同。 
 
    二、殊途而不同归——企业遇到的链路灾难的根本问题在哪里
 
    企业基于互联网的应用类别很多,侧重点也不尽相同。但在各种应用中,企业遇到的问题表现——从应用终端效果的表现来看,往往出奇一致的相同。一般表现文以下三种层次: 

    1.能不能用的问题 —— 0和1的选择。

    不论企业接入方式,不论企业接入资源带宽。很多情况下企业面临网络应用的第一个层面的灾难问题是企业欲处理的网络应用在实际网络境况下是否可以支持的问题 —— 我们姑且认为企业接入的链路资源理论计算上是满足企业业务所需的。

    比如:双方各是2M专线接入,北京总部到深圳分支机构间1G数据的传输问题;中国公司到日本公司间500M数据传输问题;跨运营商接入方式下大数据包数据同步问题等等。这些问题,现实中企业首先要面对或承载的不是传输速度问题而是从结果看是否能实际操作传输的问题。

    2.应用比率的问题 —— 1% 和 100% 的问题。

    不论企业的接入方式如何,企业接入的带宽从上行和下行能力看,都有接入规格对应的固定的链路物理资源。比如,2M专线接入,我们姑且简单理解,对企业而言,你实际拥有的是2M 的网络物理通道。但现实中,企业的很多应用体现为所有的企业应用类别累积起来,企业实际最大的应用带宽达不到——远远达不到2M。形象的看,就是企业具有2M的通道,但一旦到企业的实际应用场景下你最大能用的带宽是物理链路资源的10%,20%或略高,而根本达不到或接近2M —— 路很宽,但对你,可用的路很窄,而成本是100%。

    比如:还是双方各是2M专线接入,北京总部到深圳分支机构间,很多企业应用(数据同步,企业内部应用系统访问),这个全程链路下,你的实际链路可用值是30~50K而已。

    3.持久稳定的问题 —— 0、1%、100%波动的问题。 

    即,企业实际拥有的带宽物理资源情况下的实际应用传输的稳定性问题。 

    解决以上互联网企业应用中的问题很多企业本能的第一选择是租用一个带宽更宽的网络。但扩容的结果是成比例的扩容没有带来成比例的可用率,企业的网络投资没有换化成问题解决的坦途。 

    造成以上企业网络应用问题的根本,从技术角度看,问题的关键不在带宽(我们姑且认为带宽适配企业的应用),而在网络传输中两个关键物理现象:延时和丢包。

    延时是自然的物理现象,是光电传输在物理链路长度下的自然时间周期。这个周期是无法直接克服的。由于延时瓶颈的存在,即使现有可用的带宽十分充裕,应用也有可能无法充分利用好这些带宽资源。如TCP协议的端到端应答机制。在TCP协议中,从一端到一端 (比如在服务器和客户机之间)所正在传输的数据量受数据报窗口大小的限制。当该窗口满了以后,发送方就无法发送更多的数据,直到接收方确认已经接收了窗口中的部分数据。如果数据报窗口太小的话,势必会限制数据从一方传送到另一方并进行应答的速率,进而影响到整条链路的数据吞吐能力。同样应用层的一些协议也会受到应用消息大小和数据回应及确认需要的限制(如CIFS)。

    丢包往往和网络结构有直接关系。一般体现为丢包率参数。丢包率,是一个比率,网络中数据的传输是以发送和接收数据包的形式传输的,理想状态下是发送了多少数据包就能接收到多少数据包,但是由于信号衰减、网络质量等等诸多因素的影响下,并不会出现理想状态的结果,就是不会发多少数据包就能接收到多少。在单位时间内发送的数据包和未收到的数据包的比率就是 丢包率越小说明网络物理状况越好。

    增加带宽或者更换接入方式不能直接解决企业面临的问题。只有通过WAN优化,才能从问题本质的根本上解决这些问题。而WAN优化的结果目标我们一般体现为两个层次:

    第一是首先全额应用企业实际现有的物力资源带宽,在面对大延时和高丢包的情况下,首先解决出口带宽100% 被利用的问题。也就是,现在企业面临的问题不是带宽资源不足的问题,而是接入带宽不能被有效利用的问题。增加带宽不是解决问题的本质,而是为企业变相增加拥有成本。只有WAN优化,才是解决之道。

    第二是在充分利用带宽的前提下,提升企业应用互联网的实际传输效率。从传输效果上体现为相同的物力资源带宽下解决更大的传输能力的问题。这个过程同样是WAN优化才能解决的问题,这个过程是企业传输效能的提升,并且实在不增加网络运营成本的前提下的效能提升。

    三、效能——企业对链路背后关注的是效果和成本的经济比较

    企业应用互联网的本质是传输,完成相应的传输。完成传输是目的,采用的链路方式背后是成本。这里面最大的一个企业决策参数是相同的传输能力情况下的最低网络拥有成本。也就是传输效能和拥有成本的决策。

    从技术角度出发,传输效能和运营拥有成本是的博弈的关系。解决这个博弈的技术路线有两个:改变带宽资源和接入模式 与 优化网络。


对于改善接入方式和带宽,企业可以选择专线——昂贵的专线。运营商提供的专线业务种类繁多,可分为FR(帧中继)、DDN、SDH专线、MPLS-VPN等形式。由于DDN/FR业务在专线市场上占有很大的份额,所以本文比较的专线对象就以这个方式为主。

    对于通过WAN优化技术路线提升网络传输效能。企业必须依据实际应用网络的应用类别选择WAN优化的关键技术。网络缓存——压缩技术——协议优化- 编码技术是当前WAN优化的主体技术。四个优化技术路线中只有协议优化技术能直接解决小包高频率数据传输的加速效果,也只有协议优化技术能直接解决高丢包链路场景下的传输性能改善问题。当前技术市场领域中能提供协议优化的WAN加速厂商主要有两个:中国的QUICKBI和美国的CITRIX。


专线有其固有的优势,使真正的“公网”专用模式的企业私有级网络;它负载的是每个运营周期高昂的运营费用和负载的网络设备维护。解决问题的关键是LAN to LAN的加速模型,不支持移动商务(移动PC任意位置任意接入方式下的加速)。
 
    WAN优化最大的技术亮点体现为企业不负载高昂的物力链路租用费用,而以提升现有接入资源的满额利用率为第一解决目标。WAN优化技术是当前网络技术领域中的前沿技术,在国外有成熟应用市场,在我国还处于应用推广期。

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