云网产业发展白皮书.docx
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1、云网产业推进方阵*CMW尊.云计算开源产业联盟C4-.*云网产业发展白皮书第TB分:云网络(2021年)云网产业发展白皮书第一部分:云网络(2021年)版权声明本白皮书版权属于云计算开源产业联盟与云网产业推进方阵,并受法律保护.转载、摘编或利用其他方式使用本白皮书文字或者观点的,应注明来源:云计算开源产业联盟”或来源:云网产业推进方阵”违反上述声明者,本联盟将追究其相关法律责任.近年来,随着云计算的快速发展以及云网协同理念的兴起,网络作为云计算基础设施建设的重要支撑,其重要性不断提升,同时也在不断的迭代和进化,伴随若云服务的发展也形成了独具云特色的云网络服务架构和模式。现阶段,云网络已经成为云
2、计算发展的热点领域,并深入到企业上云的各个场景之中,创造出新的业务体睑、新的服务模式与新的产业布局.本白皮书首先给出了云网络的发展背景、体系架构和主要厂商云网络建设情况,同时分析了云网络技术发展特点与主要应用场景,并选取几个典型应用案例进行分析进一步剖析云网络的应用情况与价值,最后提出了云网络的发展趋势与展望.参与编写单位中国信息通信研究院、阿里云计算有限公司、膜讯云计算(北京)有限责任公司、中国移动通信集团浙江有限公司、中国电信股份有限公司云计绰分公司、联通数字科技有限公司、中移(苏州)软件技术有限公司、中国移动通信有限公司研究院、中移动信息技术有限公司、华为技术有限公司、犀思云(北京)云计
3、算科技有限公司、新华三技术有限公司、序博士集团、中兴通讯股份有限公司、北京金山云网络技术有限公司、北京青云科技股份有限公司、上海有孚网络股份有限公司、优刻得科技股份有限公司、华云数据控股集团有限公司、上海云轴信息科技有限公司、盛科网络有限公司、深圳华大生命科学研究院主要撰稿人栗朝、马飞、苏越、陈锐豪、谭礼桂、秦振华、李建念、方炜、王晟、周雷震、顾黎斌、黄军、陈挺、雷树超、殷硕、赵立芬、王燕、支敏慧、闫兴安、张飞、费怡超、钱目才、杨雷、张若蝉、王瑞雪、张琦、顾戎、张久仙、高巍、张碓国、罗斯财、万晓兰、王凯、王后月、班兆坤、张国祥、李响、侯思宁、杨洋、谷峰、李江龙、陈届阳、刘文芳、蒋迪、郑康和、张
4、玉良、王力、蔡国瑜目录1 .云网产业发展开始加速,多方布局呈鼎足之势11.1 云与网络互相影响,云网络发展开始加速11.2 云网络覆盖端到端,逐步形成云网边一体化架构21.3 厂商积极布局,我国云网络产业呈现三足鼎立31.4 云网络建设不断加码,国内外侧重点各有不同42 .云网技术呈现多样化特点,赋能云计算全新发展52.1 虚拟化是云网络基础,NFV推进网络功能快速迭代52.2 云网络继承云的特性,形成新型网络服务模式62.3 分布式云产生新诉求,边缘网络成为发展焦点72.4 云原生网络开始兴起,服务网格+CNI提供层次化服务82.5 多云混合需求强烈,云间互联能力成为关犍93 .云网应用已进
5、入实践阶段,满足多种场景的互联需求113.1 云上云下资源互联:混合云组网成为企业上云的关键113.2 云间资源互联:云组网与多云互联开始兴起123.3 多分支机构互联:SD-WAN为企业提供全新组网模式144 .云网场景日益丰富,助力企业数字化转型164.1 大润发全国门店上云164.2 海尔混合云统一组网174.3 某儿苗医院基于云网协同的混合云解决方案194.4 某市生态环境局基于5G的云网一体解决方案204.5 某大型电商平台多云互联解决方案225 .云网发展趋势与展望245.1 大型云交换中心将成为云网为同新形态245.2 云原生网络在用户落地场景将持续演进255.3 SASE将成为
6、云网络的新型服务形态265.4 泛在计舞将进一步促进云网的深度融合271 .云网产业发展开始加速,多方布局呈鼎足之势1.1 云与网络互相影响,云网络发展开始加速网络的设计初求是提供通信和语音服务.近几十年,互联网的网络技术与服务的创新高度繁荣.随着时代的发展,网络流量逐渐由P2P模式转变成浏览、购物等的CS(包括用户/服务器和用户/云)的模式,网络的意义更多体现在为计算服务,随着使用场景的变化,网络架构需要从传疣的以通信为核心转变成以计算为核心,互联网上的服务88.从通信服务的配角变成了内容服务的主角,互联网业务和流量的变化催生了云计件.云计算扩展了互联网架构的基本设计思路,把控制权和复杂性从
7、消费者手中的“终端转移到服务商手中的云端,从而大幅减少了用户济要面对的豆杂性.在强大的网络能力的支撑下云计算发展迅速.云计算技术与服务的成熟对网络也提出了新的需求,网络基础设施需要通过优化网络架构确保网络的灵活性、智能性和可运维性,提供差异化的网络服务,更好的适应云计算应用的需求.本文对云网络的定义如下:云网络指的是基于对网络资源的虚拟化,将适配云特性的网络能力开放给用户,以满足企业上云过程中云-边4Ir互联互通需求的服务的集合.云网络随着云计算技术的发展而发展,基于用户对上云网络的赛求,可以把云计算所需的网络分成三个场景,即云接入网络、云间网络和云内网络三部分.而云网络在发展过程中也逐步覆盖
8、上述的三个主要场景,简单来说,云网络的发展可分成以下三个阶段:第一阶段:传统IDC逐步转向云化,数据中心间流量逐步增长.随着云计算的诞生,虚拟化成为云的主要技术支撑。传统数据中心网络架构需要适配云的虚拟环境,因此同样潴要迸行一部分虚拟化.其目的是可以像云一样弹性、共享、灵活的使用,并能被业务平台集中管控,因此虚拟私有云(VPC)应运而生.同时在该阶段,由于云计弹的业务实现通常在云所在的本地数据中心,数据中心间流景并不多,但随着客户异构环境数据同步的需求不断增大,传统的互联网或Under1.ay形式的传媒存在效率或成本的问题,OVer1.ay网络技术的便用逐步增多,这也为后续云网络发展打下了基础
9、.E3M*t*tkKH,。,,pteM1,A*v理平台网元挖腐SOMnMSDNStta网元找发履h-MnMMHrHWM-H1.图2云网络架构分层2.2 云网络继承云的特性,形成新型网络服务模式云网络脱胎于传统网络,并通过网络虚拟化等技术满足云计算资源交互的求,因此云网络继承了云的特性,包括弹性扩容、按需分配、高可靠性、高开放性等,并形成了不同于传统网络的服务模式.云网络利用虚拟化技术实现网络资源弹性分配与扩容.云网络依托网络虚拟化技术,实现如IP地址、带宽等网络资源的弹性高效利用.在数据中心的规模快速增长,承载的业务越来越多样化的趋势下,实现网络资源的快速聚合与弹性分配,满足IDC数据中心的规
10、模部署和运营需求,充分共享和高效利用DQ链路资源.云网络高可靠性保证网络资源正常运行与容灾能力.云网络实现多个虚拟私有云与实例的相互备份,当典中一个出现故障后,能够通过云数据中心内部网络和云服务承载专网快速将网络资源迁移到不同物理设备的虚拟网络中保证业务正常运行.相比传统网络,大大增强了云网络的容灾能力,并且降低了建设备份的成本.云网络资源池化带来网络资源按需购买的新服务模式.由于云网络相比传统网络具有弹性犷容的优势,因此按需购买取代了一次性付贽.用户可以根据自己对网络资源的济求迸行购买,随有本身业务的变化实时扩展和缩减.同时,云网络的多租户技术可以使每个按购买的用户在无感知的情况下对网络资源
11、进行共享,大大提高资源利用率.云网络平台开放特性为云网统一管理部署费定基础.云网络平台提供丰富的AP1.接口与可编程空间,开放网络在线开发能力,满足用户上层云应用开发及终端对接需求,实现云与网络的统一管理和部署,为承载的业务提供更好的支撑与优化.未来随若用户对云网统一管理的能力需求不断增加,云商会开放更多的可编程接口,最终提供全面的用户自定义和自动化的云网络服务.2.3 分布式云产生新诉求,边缘网络成为发展焦点Gartner预测分布式云是下一代云计算,分布式云计算是第一个将云交付服务的物理位冒纳入定义范围的云模式.在分布式云及应用边缘化和分布式的需求下,对网络的诉求也会是边缘化、分布式化,构建
12、业务、云、边一体化的网络,真正实现云边与云网融合、协同.在分布式云的阶段,云网络已经从最初的数据中心网络,到广域网络,再到边缘网络,在覆盖范围上从中心云或区域云,逐渐扩展至端到端的互联互通.包括接入侧、边缘侧、中心侧都属于云网络通过虚拟化提供服务的范踌.边缘网络星云网络的正要组成部分.随者5G、物联网等技术的不断成熟,加速工业互联网、物联网、AR/VR、自动驾驶等多种行业应用的发展.目前,此类行业应用的核心模块都已完成中心云计肆平台的部署阶段,5G网络促使无线接入侧能力大幅提升,边缘侧业务场景逐渐丰富,行业应用也将根据流最大小、位冒远近、时延高低等需求,拆分为核心和边缘模块迸行部署,因此边缘云
13、的里要性不断提升,边缘网络也随之成为了云网络的重要组成部分.边缘网络通常可划分为边缘接入网络、边缘内部网络与边缘互联网络.其中边缘接入网络包括但不限于园区网、接入网络、边界网关等网络基咄设施,要求兼容接入各种类型的用户/网络终端、低时延、高下行和上行带宽类业务济求、支持海量连接、高安全等;边缘区壬沏络不同于云计算系统强调规模效应,边缘计笄系统规模小、目强调通过拉近与客户的距离来实现低时延、大带宽、大连接、商安全等业务指标.因此边缘内部网络规模小且网络架构简化,对无损网络能力、云边网络协同和集中管控存在要求.边缘口联网络主要依赖可完的云网络构建多数据中心、云端与边缘计算节点之间的传输通道,确保云
14、边之间能够无缝融合,满足资源调度、业务编排、数据传输等业务需求.边缘互联网络以跨网络建道技术为主,如以SD-WAN为代表的OVer1.ay方案,以SRv6飕道方案为代表的UnderIay方案等;还有EVPN(以太网虚拟专用网络)二层VPN技术.E3m,1.,otewA1.*v图3边缘计算网络架构2.4 云原生网络开始兴起,服务网格+CNI提供层次化服务以容器、微服务、DeVoPS为代表的云原生技术引入,轻量级高效率虚拟化技术逐渐普及,云计算正向着云原生(C1.oudNative)的方向发展.云原生对云网络带来了巨大的影响,云原生网络的基本目标是满足云原生服务的网络端点和服务间的互通性、安全住和
15、负我均焚处求.具体到技术层面,云原生对于网络的要求,一是基础的二三层网络联通,二是4-7层的高级网络功能.容器网络接口CNKContainerNetWOrk1.nterfaCe)是现行的二三层网络联通的接口标准.KUberneteS已经成为容器编排的事实标准,容甥网络也需与KUberneteS的调度机制相匹配.CN1.接口只实现创建、删除容器时的调用方法,其他所有的网络能力都交由网络厂商实现熠值服务,这在一定程度上加速了网络方案的繁荣,但是给用户的方案选型造成了较大困扰.根据网络协议的不同,可将网络方案分为路由模式、OVer1.ay和1.2方案三种.路由模式OVerIay模式1.2模式网络性能
16、高支持KUberneteS原生负载均衡和网络策略机制符合传统网络的监管要求物理网络无侵入支持KUberneteS原生负载均衡和网络策略机制网络性能高可百接与IaaS网络层通佶,易于迁移符合传统网络的监管要求表1云原生网络方案对比优点路由模式OVerIay模式1.2模式缺点大规模应用场景需要交换机与BGP打通存在封装影崛性能排雷问题难,需引入嵌外排查工具无法与传统的网络监管模式兼容网络管理依赖于物理网络大部分方案无法复用KUberneteS的网络优势实现技术方案Ca1.icoBGPF1.anne1.HostGatewayKube-routerContivBGPCa1.icoIPIP,VX1.AN
17、F1.anne1.VX1.AN1UDPWEAVECana1.SDN方案1.unixBridge-MacvIan-SR1.OVOVSBridgeContivV1.anOvn-kubernetes数据来源:中国信息通信研究院47层的网络被封装到SerViCeMaSh(服务网格)中.在K8模型中从应用的角度看抽象成了对外提供的SerViCeMaSh服务和由服务的计算实现NODE和POD节点.应用的视角不再看到具体的IP和路由策略,更关注服务的状态,限流,熔断监控等.负载均衡服务被K8S集成,作为服务分发的核心部件.从通信服务上分为南北向7层流量分流的IrvgressRouting(入口路由服务)和东
18、西向流最服务间进行服务发现和分发的负载均衡服务。为了支持云原生服务的DeVOPS灰度发布绕力,云原生网络中负载均衡需要支持不同版本的服务在线升级和弹性伸缩。2.5 多云混合需求强烈,云间互联能力成为关键近年来,随着云计算的快速发展以及云网协同理念的兴起,企业的业务需求和技术创新推进云计肆部署逐渐从一朵云向多云演进,多云场景主要具有四大优势:灵活性、就近响应、避免单一云商锁定和高可靠性.企业应具备跨云服务商的多个云资源池互联的能力,即多云互联.多云互联关键能力有以下三点:1.多云互联网络弹性寸度能力,多云互联网络具有云的特性,可按需按量付费使用,并且能做到自动化的弹性伸缩管理.由于多云互联网络涉
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