SD-WAN漫谈

SD-WAN是Software-Defined Wide Area Network的简称。这是近3-4年才提出的名词。从名字上可以看出，它与SDN有着相同的理念。两者都是将转发与控制分离，以简化网络的管理和操作。区别是，SDN是针对数据中心的网络，SD-WAN是针对WAN。

虽然SD-WAN是个新的网络技术的趋势，但是针对它的调研报告却不少。Gartner在2015年的一份报告Predicting SD-WAN Adoption指出：虽然在2015年，只有不到1%的企业使用SD-WAN，但是到2019年，将会有30%的企业使用SD-WAN技术。Dell’Oro Group在2016年和2017年的报告都指出：SD-WAN市场将以33%的年符合率增长。在2016年这个市场是3亿美金，到了2021年，这个市场将达到13亿美金。Citrix公司更为乐观，认为在2020年，SD-WAN市场将达到60亿美金。在SD-WAN领域，对于相应创业公司的风投也是巨大的，根据Rayno Report research的一份报告，已经有超过3.6亿美金的风投给到了SD-WAN的创业公司。就在不久前，Cisco以6.1亿美金收购SD-WAN公司Viptela。

看起来这是一个很有钱景的方向，本文将从技术和产品的角度，介绍什么是SD-WAN。

WAN

在了解SD-WAN之前，先来回顾一下什么是WAN？从字面上看就能理解，Wide Area Network，也就是平常说的广域网。这是一个电信网络或者计算机网络，它覆盖了较远的距离，早期通常通过租用电信线路来搭建。这里的较远距离可以是跨区域，跨国家，甚至是全世界的范围。如果从计算机网络协议和概念来看，WAN关注的是远距离数据传输的计算机网络技术。这种技术应用在LAN（局域网，Local Area Network），MAN（城域网，Metropolitan Area Network）和其他本地计算机网络之间，使得这些本地网络能够连接成为一个连通的广域网络。下图就是由多个MAN组成的WAN示意图。

我们日常生活息息相关的Internet就是一个WAN，一个在全世界范围覆盖的WAN。Internet由ISP（Internet Service Provider）构建，向各个LAN提供Internet服务。但是不能说WAN就是Internet，在企业和组织的应用中，更多出现的是私有WAN。

WAN的物理连接技术包括电话线，无线电波和光纤等。在逻辑层方面，常见的WAN协议有早期的X.25，Frame Relay，目前主流的是MPLS，Leased Line（T1，T3）等等。尤其是MPLS，已经在WAN构建中占据了主导地位。

我们知道了，WAN就是远距离组网。先不说逻辑层需要什么，看看物理连接。以光纤为例，不同的陆地之间需要通过海底光缆连接，不同国家之间的连接可能会引起法律纷争，管制纷争。就是同一个国家，通过埋设地下光缆构建WAN，也涉及租地，保护，施工等等问题。解决这些问题归根到底就是钱。这直接导致了WAN成本非常高，从而引出了WAN的大问题：贵！在实际中，除了自己构建，更多是租用SP（Service Provider）提供的WAN连接服务。但就是这样，费用也不菲，例如：20M的Leased line，一个月就要大于10万的租金。相比之下，MPLS要稍微便宜，20M带宽的国内MPLS一个月要3万左右的租金。

随着基于网络的应用的发展，许多现代的应用，例如VoIP，视频会议，流媒体，虚拟应用和虚拟桌面等，都要求低延时，高带宽。尤其是HD视频对带宽的要求更高。在面对这些应用的时候，为了保证应用的可用性，有时必须要扩展WAN的带宽，直接带来的结果是成本的明显提升。

Virtual WAN

同样是WAN，相比之下，Internet或者LTE网络，使用成本就低很多，而且从用户的角度来说，管理和维护也容易。Virtual WAN提出基于现有的公共WAN网络，来实现用户的私有WAN，从而达到节约资金和运维成本的目的。Virtual WAN的提出是为了补充甚至替代传统的WAN连接（MPLS）。Virtual WAN提供物理或者虚拟的设备，用户通过这些设备，在公共的WAN网络上，构建私有的WAN。公共的WAN网络指的是Internet，LTE，或者是Public WLAN，例如Motorola Canopy，等等。Virtual WAN的优势不言而喻，成本，一个20M的Internet连接，一年可能只要几百的租金。但是可能带来的问题，也是Virtual WAN需要关注的地方，有以下几点：

• 安全。私有WAN作为连接企业或者组织内部的网络，关心的可能就是安全了。对于Virtual WAN来说，流量走在公共网络上，必然会带来安全隐患。因此Virtual WAN利用SSL等技术，通过加密传输来保证数据的安全。
• 性能，同样的带宽，Internet的性能必然不如专用的MPLS连接。同时，MPLS的QoS能保证线路的带宽，而Internet不能。因此Virtual WAN通常会将多条Internet线路聚合在一起，成为一条逻辑上的线路，以减轻性能上的影响。另一方面，当网带宽需求降低时，又可以适当释放一些带宽，以节约成本。
• 稳定：公共网络的稳定性通常也不如专用线路，因此Virtual WAN在多条线路聚合的逻辑线路上，再加上负载均衡。根据当前几条线路的负载情况，动态的分配流量，聚合线路的稳定性。另外一方面，Virtual WAN可以聚合来自不同SP的Internet连接，以提高稳定性。

SD-WAN

终于到正题了。前面说的Virtual WAN，其实已经属于SD-WAN的一部分了。现在普遍认为，SD-WAN应该具有以下4个功能：

• 支持多种连接方式，MPLS，frame relay，LTE，Public Internet等等。
• SD-WAN将Virtual WAN与传统WAN结合，在这之上做overlay。对于应用程序来说，不需要清楚底层的WAN连接究竟是什么。在不需要传统WAN的场景下，SD-WAN就是Virtual WAN。
• 能够在多种连接之间动态选择链路，以达到负载均衡或者资源弹性。
• 与Virtual WAN类似，动态选择多条路径。SD-WAN如果同时连接了MPLS和Internet，那么可以将一些重要的应用流量，例如VoIP，分流到MPLS，以保证应用的可用性。对于一些对带宽或者稳定性不太敏感的应用流量，例如文件传输，可以分流到Internet上。这样减轻了企业对MPLS的依赖。或者，Internet可以作为MPLS的备份连接，当MPLS出故障了，至少企业的WAN网络不至于也断连。
• 简单的WAN管理接口。
• 凡是涉及网络的事物，似乎都存在管理和故障排查较为复杂的问题，WAN也不例外。SD-WAN通常也会提供一个集中的控制器，来管理WAN连接，设置应用流量policy和优先级，监测WAN连接可用性等等。基于集中控制器，可以再提供CLI或者GUI。以达到简化WAN管理和故障排查的目的。
• 支持VPN，防火墙，网关，WAN优化器等服务。
• SD-WAN在WAN连接的基础上，将提供尽可能多的，开放的和基于软件的技术。

基本的SD-WAN的操作就是多条WAN路径的选择规划，如下图所示。

SD-WAN产品

当我们说SDN时，更多是一种针对DC的网络架构。而SD-WAN却是一种可以购买技术产品。与Virtual WAN类似，SD-WAN产品可以是物理的，也可以是虚拟的。在WAN架构中，SD-WAN与WAN edge router放置在一起，用来增强WAN edge router甚至替代WAN edge router。从其放置的位置可以看出，客户所有的WAN流量都会流经SD-WAN。对于纯Virtual WAN而言，其产品越来越多的部署在云上。SD-WAN产品的位置如下图所示：

现实中，各个宣称提供SD-WAN的公司，其产品也不尽相同。主要可以分为两大类，一类是提供SD-WAN设备，可以是专用设备，也可以是现有设备集成了SD-WAN功能，另一类是提供WAN as a Service，自己提供WAN网络的同时，搭配售卖SD-WAN设备。

类就是前面介绍的SD-WAN。这里再说一说第二类，以Aryaka为例，Aryaka通过与各个SP合作，自己构建了一个全球范围的WAN。Aryaka的WAN在全球有26个接入点。据称，对于世界上95%的企业来说，都可以找到小于30毫秒的延时的接入点。企业用户需要通过Internet接入到Aryaka的接入点，之后数据就跑在Aryaka的骨干网上。Aryaka相当于对WAN做了虚拟化，在这之上虚拟出了多个私有WAN，供用户使用。Aryaka的SD-WAN设备用来连接用户网络和其接入点。这种方式，部署简单，传统的MPLS部署可能需要几个月，而现在几个小时就可以了。成本上也能大大降低，Aryaka的产品比较同等的MPLS，节约了超过50%的成本。下图是Aryaka的组网示意图。

Packetpusher列举除了当下知名的SD-WAN相应公司：List of SD-WAN Vendors. 有兴趣可以看一下。虽然厂商众多，但是根据2017年一季度的数据，Viptela占据21%的SD-WAN市场，VeloCloud占据14%的市场。

SD-WAN相关的技术

我们讲了SD-WAN的特点，介绍了SD-WAN产品，后来看一下与SD-WAN类似或者相关的技术，通过与这些技术的对比，进一步来说明SD-WAN。

Hybrid WAN

Hybrid WAN是指采用同时采用多种WAN连接，通常就是私有MPLS连接和Internet连接。企业通过Hybrid WAN技术，可以将一些应用流量分流到Internet连接上来。毕竟，私有MPLS连接成本不低。从这点看，Hybrid WAN与前面描述的SD-WAN非常接近。实际InfoVista将hybrid WAN看作是SD-WAN的前身。不过Hybrid WAN只是强调同时使用多条WAN连接，SD-WAN在这之上加上了software-defined的概念，这包括了集中控制，智能分析和动态创建网络服务等。Hybrid WAN仍然占据了WAN市场较大一部分，当用户需要升级或者需要更灵活的WAN连接管理时，SD-WAN会是一个不错的替代。

WAN Optimization

WAN Optimization是指提高数据在WAN上传输效率的技术的集合。SD-WAN关注的是使用低成本线路，以达到高性能线路传输效果。而WAN Optimization关注的是网络数据包如何更有效的在已有线路上传输。在实际中，SD-WAN可以配合WAN Optimization使用。在SD-WAN场景下，WAN Optimization通常是以虚拟的形式存在。

WAN edge router

前面说过，SD-WAN实际上能增强WAN edge router甚至取而代之。传统的网络厂商一般是在自己的WAN edge device（路由器，NGFW）里集成SD-WAN功能，而新兴的SD-WAN创业公司，更倾向于专有的SD-WAN设备，或者虚拟的SD-WAN产品，来配合WAN edge router。

MPLS

SD-WAN的倡导者通常会宣称SD-WAN是用来替代MPLS的。不过，只要对网络流量可靠的QoS还有需要，那么MPLS或者其他的传统WAN连接技术仍然是不能替代。现实中，SD-WAN厂商通常会建议MPLS和Virtual WAN一起部署。对于高优先级流量，仍然走MPLS。从技术的角度来看，MPLS，可以通过Traffic Engineering完全控制骨干网网络流量。而SD-WAN，其所有的控制都是在网络边缘。网络对于SD-WAN来说就是个黑盒子。所以总的来说，SD-WAN可以减轻企业对MPLS的依赖，但是不能完全消除MPLS。

NFV

SD-WAN产品需要支持基于软件的VPN，防火墙，WAN Optimization等。这可以在SD-WAN上实现，也可以通过NFV技术向SD-WAN添加相应的VNF来实现。NFV和SD-WAN都是虚拟网络服务，两者并不互斥，可以配合工作。

SDN

与SDN的联系更多是概念上。前面已经提过了SD-WAN与SDN的区别。这里再引用一个报告，Riverbed 2015年通过对260个样本调查发现，29%的用户正在研究SD-WAN，而已经有5%的用户在使用SD-WAN。相比之下，77%的用户在研究SDN，只有13%在使用。SD-WAN的先驱使用者是零售商和金融机构，他们都有大量的分支机构。SDN是对现有网络架构的更新，虽然说SDN架构优势明显，但是应用到实际中，因为企业现有网络架构在还能用之前，没人会提出更换成SDN架构，企业不会承担相应的成本和风险。而SD-WAN，直接的效应就是减少企业在WAN上的投入，特别是分支机构较多的企业。设计到钱的问题的时候，总是比涉及技术更容易在企业推广。并且SD-WAN是增量变化，企业有时可以在原有WAN架构的基础上新增SD-WAN功能。因此，普遍认为SD-WAN的发展速度会更快。

后

很多组成SD-WAN的技术并不新颖。SD-WAN更像是一些现有技术的打包和增强。Aryaka 2017年的一份报告指出，有将近50%的企业网络流量是云和SaaS流量。应用流量的攀升，促进了WAN连接的变革，进而促进了SD-WAN的发展。通过SD-WAN，识别应用流量，分配至不同的WAN连接，多条WAN连接，增强网络稳定性。通过软件定义的方式，简单，灵活的管理WAN连接，使得以较低成本，能够实现高效的WAN数据传输。

这似乎跟云计算的发迹很像啊。