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CDN峰会第一天综述:国内CDN发展潜力巨大,SDN问题多

2014-03-18 DVBCN数字电视中文网 编辑:李远东

  第一天的2014亚太全媒体CDN峰会,主题分别主要涉及CDN现状、SDN/NFV,既有宏观战略层面的分析与展望,又有微观技术与现网试验方面的深刻阐述。会议现场的详细报道请查阅DVBCN的专题报道及其他媒体的报道,下文对第一天的峰会进行简要综述。

图为:2014亚太全媒体CDN峰会现场

  1、SDN/NFV成为目前最活跃的网络技术创新方向,但“泡沫”有破灭的迹象,人们开始踏上回归理性之途,需以应用来驱动SDN/NFV的长足发展。

  1)SDN/NFV的发展呼唤理性

  当前,互联网正面临着前所未有的巨大挑战。智能移动设备的迅速普及,服务器虚拟化技术的广泛应用,云计算的蓬勃崛起,大数据洪水的步步紧逼,都有力地冲击着传统互联网的体系结构和商业模式。新型网络技术和服务与传统互联网体系结构的矛盾日益突出,人们不禁要问:如果上天再给我们一次机会,我们将如何设计互联网?

  软件正在重新定义一切(SDX)。继智能手机、平板电脑被软件重新定义之后,其它IT产品也在不断被软件重新定义。软件定义的网络SDN、软件定义的数据中心SDDC、软件定义的存储SDS、软件定义的路由器等思想、概念和产品不断涌现。电视机、冰箱、鞋子、手表、眼镜等传统工业产品也加入被软件定义的行列,甚至汽车都在被谷歌重新定义。为各类产品增加一个操作系统后,产品就似乎有了魔力:物理功能可以尽量简单,而应用功能可以无限丰富;功能可以无限拓展、能力可以不断升级。

  在新一代互联网IT技术变革的背景下,作为IT基础设施的一部分,IP网络需要进行相应的创新。传统的IP网络是“面向连接”的模型,其主要关注点是设备、协议和基本网络管理,而IP网络的演进方向是实现“面向应用”,保障端到端服务质量。要实现“面向应用”,IP网络必须与云技术深度融合,在三个方面进行技术创新,包括虚拟化、自动化、软件定义网络SDN。其中虚拟化、自动化是IT系统资源化整体要求,这个要求对计算、存储、网络是一致的。SDN通过集中地控制和软件编程提供个性化服务,使“面向应用”成为可能。

  所以,结合IT与CT产业的发展历史,在这个过程之中,必然挑起现有各方势力的重新博弈,甚至还有尽可能逐渐改变整个ICT的产业格局。

  狭义的SDN特指基于OpenFlow南向接口的网络,广义的SDN则是指具备SDN理念的所有网络。

  SDN只是一种方法与策略,并不是什么网络体系结构,而是变革体系结构的新方法与新技术策略,引入这种技术机制的网络架构可称之为支持SDN相关技术与规范的新型网络架构范式。传统网络体系结构与协议层次日益受到新范式的挑战,比如服务器虚拟化、网络虚拟化、以信息为中心网络、网络功能虚拟化、软件定义网络、云网络等。不断出现新的结构抽象方法与协议层次抽象策略。多网络体系结构并存可能是未来网络的新趋势。

  截至目前,SDN“门派”众多,所以不必关心SDN的生命力,而是需要关注它们究竟形成了多少“门派”和阵营、它们何时能规模商用、它们之间是否真正形成了相得益彰的关系。

  SDN目前已成为当前全球网络领域最热门的研究方向,在权威机构IT领域预测未来五年十大关键趋势和技术影响中排名第二。谷歌、微软等互联网公司均在SDN领域投入了大量的科研力量,思科、华为、爱立信、IBM、HP 等IT厂商也正在研制SDN控制器和交换机。

  自2012年以来,ICT产业高度关注SDN网络技术发展:

  (1)在学术界,美国Internet2宣布:这是基于OpenFlow和100G以太网络技术所建成第一个开放式SDN网络。

  (2)互联网公司公司方面,Google宣布通过部署SDN网路,将IDC之间网络的使用率提升至90%以上,Facebook开始尝试在IDC内部署SDN网络。

  (3)IT界,HP发布了Virtual ApplicationNetworks SDN控制器和多款支持OpenFlow的交换机产品,IBM也发布自有OpenFlow控制器PNC。

  (4)Cisco、Juniper、Alcatel-Lucent 等公司也投资或收购了多家SDN 领域的创业公司,作为未来网络研究与寻求解决方案之用。

  (5)在芯片领域,Intel、Broadcom、Marvell等已相继推出支持OpenFlow的交换机芯片。

  (6)网络运营商方面,日本NTT率先以OpenFlow网络技术实现全球多个IDC的虚拟化整合,用户可于云端平台自由迁移,以提供对应服务应用和需求配置。由AT&T、BT、德国电信、法国电信、Orange、KDDI、NTT、Verizon 等网络运营商共同发起成立网络功能虚拟化产业联盟NFV,将是运营商的SDN网络应用视为重要目标之一。

  SDN是SDX,X是什么?现在并不全知道,知道的也在不断实践与完善。SDN是对黑盒子(网络设备)的突破,之所以称之为黑,是针对设备用户而言的,或者说基本是黑的。SDN可以对控制平面与数据平面(转发平面)进行分离,合理抽象,让设备用户自己处理控制平面的问题,至于如何控制的具体策略与界面,设备制造商会出新招,以维护自身的利益(现在多数认为封闭就是财富,开源?抄袭SDN开源成果不可为!),SDN对管理平面同样可以作用。SDN在博弈中求推进。现在有些公司的SDN产品中专有封闭思想只是换了个手法,有时自身特色是技术发展的障碍,但对盈利模式却是有利的。 

  2)SDN最有希望得到部署的几个领域

  SDN/NFV成为目前最活跃的网络技术创新方向,但“泡沫”有破灭的迹象,人们开始踏上回归理性之途,需以应用来驱动SDN/NFV的长足发展。

  在云数据中心部署SDN,目前可能的解决方案是在数据中心出口部署支持SDN的路由器,用以实时监控链路的带宽利用率和应用的流量状况,并将监控结果提交给数据中心控制器。再由数据中心控制器集中控制各个数据中心出口的路由器,统一调配多个数据中心出口的链路和业务的流量及流向,使得链路资源可根据当前的业务需求和链路情况进行调整,提升链路带宽资源的利用率。

  将SDN运用到云数据中心,通过智能软件对硬件资源抽象,将资源聚合成能力池,使得网络更加软件化、敏捷化,为满足云计算数据中心动态、弹性、有效使用网络的应用需求,提供自动、安全、灵活有效调度资源的能力。SDN可弥补云计算在网络虚拟化方面的短板,使计算、存储和网络进一步整合,实现真正意义上的资源完全自动部署、实时资源调度、快速网络排障,并具有随时增加新业务的潜力,加快网络创新节奏、降低云计算中心运营维护成本、提高用户体验。

  在城域骨干网部署SDN,目前可能的解决方案是基于SDN把边缘的接入控制设备中除路由转发之外的功能都提升到控制器中实现,并可以采用虚拟化的方式实现业务的灵活快速部署。此时,网络控制器需要支持各种远端网络节点设备的自动发现和注册,支持远端节点与主控节点间的会话功能,并能够将统筹规划之后的策略(包括IP地址、基本路由协议参数、MPLS/VPN封装参数、QoS策略、ACL策略等)下发给相应的远端设备进行转发,而边缘的接入控制设备只实现用户接入的物理资源配置。同时,多台边缘设备可以虚拟成一台接入控制设备,将同一个城域网虚拟化成为单独的网元,网管人员如同配置一台边缘路由器一样,实现统一配置和业务开通,并进行批量的软件升级。

  在城域接入网中引入SDN技术,可以大大简化接入网的运维,并可实现方便、灵活、快速部地署新的业务。可能的解决方案中,与OLT相连的远端节点变成只保留数据面的简单设备,实现流转发,将这些节点的控制面上移到独立的控制器或者集成有控制器的OLT当中,远端节点的参数配置均由控制器来下发。因为远端节点支持流转发,当有新的业务或需要在接入节点中启用新的特性时,很大一部分特性可以直接通过对流表的配置来实现——而不需要进行软件升级,这样大大加快了业务的部署速度。即使有些新业务在现有的控制面不能支持,也只是需要升级控制面,而不需要升级大量的远端节点。

  但SDN在信息通信网络(包括固网及移动网络)的应用方面,目前由于技术和成本等多方面原因(SDN技术在网络中的引入还存在很多技术问题需要解决,需要在不断的实验验证过程中逐步完善技术方案),尚处于探索和试验阶段,需要不断推进其标准化的进度(比如从智能型通信网络出发,给出对SDN 相关要求,包括抽象转发面的要求、集中控制和管理要求、接口要求),距离规模部署商用尚有较长时间。

  在电信行业,如何构建更加完善的CDN网络,早被运营商推上了公司业务的战略层面。有运营商内部人士表示,未来CDN的发展愿景将不再局限于视频业务,而是力图通过业务平台解耦、内部模块独立、标准能力调用、统一运营等能力的实现,构建能够适配所有业务的融合型CDN网络。

  同时,部分运营商(比如中国联通)也在强化CDN单个边缘节点的承载能力,利用横向纵向虚拟化等技术将网络设备颗粒化,为即将到来的云计算业务提供坚实的网络基础。为此,中国联通将其CDN平台定位在“云计算+SDN”模式,其将实现从服务器虚拟化到网络虚拟化的CDN的横向整合,最终有望形成一个统一智能的CDN网络。

  3)SDN目前应用中存在的一些问题

  (1)SDN控制器方面

  SDN的控制转发相分离的架构,使复杂的网络管理变得越来越简单、方便,而且随着基于OpenFlow协议的SDN 技术的逐渐发展与成熟,SDN越来越多的引起学术界以及工业界的关注,它在数据中心、校园网、企业网、园区网、广域骨干网络中的应用部署越来越多。

  在SDN网络中,控制器的性能对网络性能有着重要的影响。在SDN快速发展的过程中,作为其主要组成部分的控制器也在不断的发展完善,从最初的单线程NOX到现在支持多线程、多应用的各种控制器纷纷涌现,以及近年来为了解决控制平面扩展性而提出的多控制器的解决方案。面对这么多的控制器实现方案,针对特定的应用场景以及特定的需求,哪种控制器实现更符合需求?当前很多公司和科研机构都已经提出了自己的控制器解决方案。然而针对如此众多的控制器,目前没有系统、全面的比较。由于缺乏足够的依据,工程技术只能凭自己的经验或直觉来选择控制器。

  (2)数据中心虚拟化方面

  数据中心网络虚拟化面临的技术挑战主要包括:

  虚拟网络隔离。出于安全考虑,不同租户的虚拟机所形成的虚拟网络需要进行隔离,不同虚拟网络的虚拟机在缺省配置下应不能互相通信。不同租户可能使用相同的IP地址或MAC地址的VLAN虽然可以隔离不同的广播域,但VLAN子网分割的4096主机数限制影响网络知模的扩展性;

  虚拟机迁移。为适应数据中心资源共享及服务器整合的需要,虚拟机应该具备实时迁移的能力,基于二层网络的虚拟机迁移方案受二层网络的规模限制,难以扩展,基于三层网络的传统移动IP机制实现开销过大,难以适应大规模数据中心较为频繁的虚拟机实时迁移;

  带宽共享和保障。由于不同的虚拟网络共享同一个物理网络,设计公平而高效的带宽共享机

  制非常重要。传统网络由服务器通过基于流的 TCP机制来竞争网络带宽,但租户可以通过创建众多的TCP流来获得更高的带宽。

  (3)虚拟路由器方面

  传统的商业路由器具有很好的数据包处理性能,但是不支持虚拟化技术,或只支持少数同构的IP虚拟路由器实例,难以提供不同网络之间的隔离,以及试验网络用户与正常网络用户之间的隔离。此外,商业路由器的半封闭特性,导致其提供的编程和配置接口有限,难以满足新型网络体系结构和新协议试验和部署的需求。 

  而OpenFlow在数据平面没有提供虚拟化支持,且基于多元组的规则匹配方式,难以满足非IP数据包对可编程性的需求。尽管可重构路由器和可编程路由器能够提供可编程特性,支持自定义的数据包处理,然而,由于不支持虚拟化特性,无法使多个用户共享同一个物理路由器资源,即难以支持多个用户的并行隔离运行,以及现有网络业务与未来网络试验与部署的共存。

  因此,同时支持虚拟化、可编程和高性能特性的新型路由器成了亟需品。

  2、互联网应用基础设施现状及趋势

  应用基础设施主要是内容源存放、分发、处理的设施,包括数据中心、网站和应用平台、内容分发网络CDN等。根据国际著名咨询机构IDC的统计,2011年,全球数据总量已经达到1.8ZB,而且这个数值还在以每两年翻一番的速度增长,预计到2020年,全球数据量将增长近20倍。于此大规模的数据量,应用基础设施需要持续建设和技术创新,预计未来几年我国在应用基础设施方面的投资不会低于城域网络和骨干网络。

  3、CDN市场发展:机遇与挑战都巨大

  1)将来国内CDN市场发展的驱动力

  政策大环境方面,工信部在去年发文要求积极开展IDC建设和升级改造,同时推进CDN网络建设,可优化互联网内容布局并提高用户体验。2013年7月,由工业和信息化部、国家发展和改革委员会、教育部、科学技术部、财政部、环境保护部、住房和城乡建设部、国家税务总局8部委联合发出的《关于实施宽带中国2013专项行动的意见》指出,鼓励互联网企业积极参与专项行动,采取优化网站设计、部署内容分发网络CDN、增加网站接入带宽等措施,提升网站和应用的服务能力。

  内容分发网络需要引导部署。内容分发网络对于平衡内容源分布具有良好的性能,对于我国这种地域宽广、内容源相对集中的国家来说,内容分发网络的部署和发展对宽带性能的提升是至关重要的。目前来看,我国中西部地区内容源少、访问距离长、绕转的中间网络多,这就急需通过内容分发网络将东部内容源推送到本地,但内容分发网络建设是一种市场行为,逐利的内容分发企业无法将有限的投资都投向中西部省份。而《“宽带中国”战略及实施方案》鼓励加快中西部地区信息内容和网站建设,当地政府也要重视内容分发网络的建设,通过专项资金等方式引导内容分发网络部署,推动更多的内容在中西部落地。

  2012-2013年,中国几大运营商启动了多轮宽带改造升级工程,目前光纤通信速率已经逐渐朝向20M迈进。而在用户端,由于整体网络环境的改善,对于大容量数据传输的需求也呈现爆发性增长,同时对于网络的稳定性和安全性的要求也更高。网站数量的增加及短时间内访问流量的爆发也让国内的网络状况更加恶化,互联网企业、传统企业、政府已经意识到使用CDN来提升用户体验的重要性,同时,运营商需要提升网络部署能力,缓解网络压力,而市场端的网络行为,如高清在线影视等等,也需要在网络底层有较多的网络部署,这都是CDN企业发挥的空间。

  技术驱动方面,CDN技术的发展实际上也是各类互联网技术发展的集中体现,除了先前CDN市场所广泛倡导的云负载均衡、TCP优化、I/O流量提升、缓存提速,P2P技术、高清技术,VPN,WAAS等技术之外,包括智能负载均衡技术、自动路由技术、任务跟踪管理技术、流量管理技术、分布式海量文件存储技术、大批量文件快速分发技术以及应用于流媒体播放的web p2p技术也是当前热门的技术类型,其应用可以大幅度的降低部署成本和提升服务效率。

  而从市场需求的角度看,互联网的发展,多终端的应用,产业链信息系统的互通,以及企业全球化趋势下信息系统跨越国界的协同,这些需求同互联网的先天不足的矛盾(数据的集中部署与用户的分散之间的矛盾,以及基础网络速度跟不上互联网行业的创新速度)等问题都是CDN能够发挥的空间,而随着市场大环境不断创新的技术类型,也给了广大CDN服务企业更多的“武器”来进行产品研发。另外,随着CDN企业逐步展开云计算服务,类似于存储、备份、托管等云计算行业所产生的技术创新成果也是推进CDN服务企业能力提升的重要祛码之一。

  CDN的未来在移动互联网这一点已经得到了广泛的共识,而移动网络相比于传统互联网的先天劣势实际上是给了CDN服务商更多的机会。而从移动互联网所蕴含的市场机会看,传统的网页加速功能实际上更多的是一种页面的移植,市场的增长空间有限。更大的发展基于存在于移动终端所带来的线下和线上信息的结合上,即感知型的应用需求。对于用户终端、网络、使用行为的感知以及在O2O领域,对于线下信息的快速感知、传送、展现和交互,都是未来CDN服务可以大做文章的内容。而随着4G商用进程的临近,未来用户在带宽上的需求也会更大,在网络承载能力有限的情况下,如何保证在移动环境当中的信息稳定传输,也是CDN服务商可以体现优势的内容。

  另外,从当前几大专业CDN服务企业的产品体系和市场表现看,中国CDN服务市场无论是技术研发能力还是市场需求挖掘能力在全球范围内都是排名前列的。而自从2007年以来,各大企业在传统的页面加速功能基础上,针对企业产生的动态内容加速、特定时段网络加速、存储备份、安全等诸多需求,纷纷推出了适应市场特定群体需求的专业化服务产品,其涵盖也超越了传统的CDN范围,尽管传统CDN行业本身在互联网的产业链中仅占有一个横截面,但当前的厂商已经将其服务的范畴做了相当大的延伸,而增值服务能力和平台服务能力已经成为了当前行业的核心竞争要素之一。由此看来,CDN实际上已经在用户和网络运营商之间形成了一个类似快递公司的节点,快速、灵活、可控、安全、定制、一站式等关键词也在CDN专业服务企业身上获得了直接的体现。

  2)将来国内CDN市场发展面临的不利因素

  包括带宽成本高、市场竞争仍存在不规范现象、新兴市场挖掘还有待提升、用户认知度仍然不高、技术与标准尚不成熟等。在标准化进展方面,CDN的标准还不到成型的时候。由于长期缺乏统一的技术标准,这给CDN的大规模应用造成很大的障碍。同时,对于CDN企业的资质认定、行业标准制定也相对滞后,落后于产品的研发进程,一定程度上造成了重复开发的情况。

  3)将来国内CDN市场发展面临的几个挑战

  当前,大型视频网站的自建CDN体系应用已经相对成熟,由此也抢占了较大的市场份额。而部分门户网站和电子商务网站也在谋求自建CDN平台,有的甚至开始对外商用。尽管他们占据主流市场的可能性不大,但也会给现有的专业CDN服务商的存量客户资源造成一定的影响,特别是在基础服务领域,专业CDN服务市场实际上将会呈现一种规模萎缩的态势。

  CDN行业的高速发展,势必引起很多相关企业的关注。虽然按照中国目前相关的电信法规,CDN节点只能由本土企业搭建,以保证网络和国家安全。但目前一些国外的CDN企业,已经通过合作的方式,提供一些技术上的支持和帮助。无论是从政策监管还是服务企业的角度,对于这一情况都需要给予足够的重视。

  从国外的发展情况看,美国的Amazon作为全球领先的云计算服务商,已经通过小微企业的产业切入到了CDN领域。与运营商不同的是,云计算企业。是CDN企业未来的发展方向之一,而CDN现在的服务重点也正在朝向云计算方面转移,因此两者在未来将不可避免的产生市场重叠的情况。

  从我国市场发展看,大型云计算服务企业对于CDN的涉足正在开始形成规模,整体的战略规划当中都已经包含了这一领域,众多国外云计算企业也对这一市场有着浓厚兴趣。因此,未来在云计算领域,作为后进者的CDN专业服务商将面临激烈的市场竞争。

  从中国的实际情况看,尽管运营商早就产生了进入CDN领域的想法,但由于CDN行业属于技术驱动型产业,电信运营商的CDN技术储备较薄弱,同时互联互通问题导致运营商只能在自己的网络上做CDN业务,跨网络运营的问题较难解决。

  另外,CDN不是电信运营商的主营业务,企业缺乏运营经验和服务能力,因此,当前运营商的自建CDN进程相对较慢,中国电信和中国联通的自建体系主要针对自身基础业务的加速服务,而中国移动主要采用的是第三方服务商。

  从未来发展看,电信运营商对于CDN市场的迈进步伐仍然不会停止,在网络切换较少,产品标准化程度较高的一些应用领域,运营商可能会获得更多的市场份额。同时,也不排除广电运营商步入这一领域的可能性。

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