Es ist an der Zeit, Details zu den neuen Huawei NetEngine 8000-Routern der Carrier-Klasse zu enthüllen – zur Hardware-Basis und zu Softwarelösungen, die es Ihnen ermöglichen, auf ihrer Basis End-to-End-End-to-End-Verbindungen mit einem Durchsatz von 400 Gbit/s aufzubauen und zu überwachen die Qualität von Netzwerkdiensten auf der Subsekundenebene.
Was bestimmt, welche Technologien für Netzwerklösungen benötigt werden
Die Anforderungen an modernste Netzwerkausrüstung werden mittlerweile von vier zentralen Trends bestimmt:
- die Verbreitung von 5G mobilem Breitband;
- Wachstum der Cloud-Lasten sowohl in privaten als auch öffentlichen Rechenzentren;
- Ausbau der IoT-Welt;
- steigende Nachfrage nach künstlicher Intelligenz.
Während der Pandemie zeichnet sich ein weiterer allgemeiner Trend ab: Szenarien, bei denen die physische Präsenz zugunsten einer virtuellen so weit wie möglich reduziert wird, werden attraktiver. Dazu gehören unter anderem Virtual- und Augmented-Reality-Dienste sowie Lösungen auf Basis von Wi-Fi-6-Netzwerken. Alle diese Anwendungen erfordern eine hohe Kanalqualität. NetEngine 8000 ist darauf ausgelegt, dies bereitzustellen.
NetEngine 8000-Familie
Die Geräte der NetEngine 8000-Familie sind in drei Hauptserien unterteilt. Mit dem Buchstaben „X“ gekennzeichnet, handelt es sich um leistungsstarke Flaggschiffmodelle für Telekommunikationsbetreiber oder für Rechenzentren mit hoher Auslastung. Die M-Serie ist für verschiedene Metro-Szenarien konzipiert. Und Geräte mit Index F sind vor allem für die Umsetzung gängiger DCI-Szenarien (Data Center Interconnect) gedacht. Die meisten „Achttausender“ können Teil von End-to-End-Tunneln mit einem Durchsatz von 400 Gbit/s sein und einen garantierten Servicelevel unterstützen (Service Level Agreement – SLA).
Tatsache: Heute produziert nur Huawei eine vollständige Palette von Geräten für die Organisation von Netzwerken der 400GE-Klasse. Die obige Abbildung zeigt ein Szenario für den Aufbau eines Netzwerks für einen großen Unternehmenskunden oder einen großen Betreiber. Letzteres nutzt die leistungsstarken NetEngine 9000 Core-Router sowie die neuen NetEngine 8000 F2A-Router, die in der Lage sind, eine große Anzahl von Verbindungen mit 100, 200 oder 400 Gbit/s zu aggregieren.
Metro-Fabriken werden auf Basis von Geräten der M-Serie realisiert. Solche Lösungen ermöglichen eine Anpassung an die im nächsten Jahrzehnt erwartete Verzehnfachung des Verkehrsaufkommens ohne Plattformwechsel.
Huawei produziert eigenständig optische Module mit einem Durchsatz von 400 Gbit/s. Darauf aufbauende Lösungen sind 10–15 % günstiger als Lösungen mit ähnlicher Kapazität, die jedoch 100-Gigabit-Kanäle nutzen. Die Erprobung der Module begann bereits 2017 und bereits 2019 erfolgte die erste Implementierung der darauf basierenden Geräte; Der afrikanische Telekommunikationsbetreiber Safaricom betreibt derzeit ein solches System kommerziell.
Die enorme Bandbreite der NetEngine 8000, die im Jahr 2020 vielleicht übertrieben erscheint, wird in nicht allzu ferner Zukunft definitiv benötigt. Darüber hinaus eignet sich der Router für den Einsatz als großer Austauschpunkt, was sowohl für Second-Tier-Betreiber als auch für große Unternehmensstrukturen in einer Phase schnellen Wachstums und Entwickler von E-Government-Lösungen sicherlich nützlich sein wird.
Huawei fördert außerdem die Verbreitung einer Reihe neuer Technologien, darunter das SRv6-Routing-Protokoll, das die Bereitstellung des VPN-Verkehrs des Betreibers erheblich vereinfacht. Die FlexE-Technologie (Flexible Ethernet) bietet garantierten Durchsatz auf der zweiten Ebene des OSI-Modells und iFIT (In-situ Flow Information Telemetry) ermöglicht Ihnen die genaue Überwachung der SLA-Leistungsparameter.
Aus Sicht eines Anbieters kann SRv6 von der Containerebene in einem auf NFV (Network Functions Virtualization) basierenden Rechenzentrum bis hin zu beispielsweise einer drahtlosen Breitbandumgebung verwendet werden. Unternehmenskunden benötigen beim Aufbau von Backbone-Netzwerken (Backbone) eine durchgängige Nutzung des neuen Protokolls. Wir betonen, dass die Technologie nicht proprietär ist und von verschiedenen Anbietern verwendet wird, wodurch das Risiko einer Inkompatibilität ausgeschlossen ist.
Dies ist der Zeitplan für die Kommerzialisierung der SRv6-Technologie zur Unterstützung von 5G-Lösungen. Praxisbeispiel: Das arabische Unternehmen Zain Group modernisierte im Zuge der Umstellung auf 5G sein Netzwerk, erhöhte die Kapazität der Backbone-Kanäle und verbesserte durch die Einführung von SRv6 auch die Verwaltbarkeit der Infrastruktur.
Wie man diese Technologien anwendet
Bisher wurden drei unterschiedliche Produkte als „technologisches Dach“ für die oben genannten Lösungen verwendet. U2000 wurde als NMS für die Übertragungsdomäne und die IP-Domäne verwendet. Darüber hinaus kamen in SDN-Systemen uTraffic-Systeme und der weitaus bekanntere Agile Controller zum Einsatz. Allerdings erwies sich diese Kombination bei der Anwendung auf Router der Carrier-Klasse als nicht sehr praktisch, weshalb diese Produkte nun in einem Tool zusammengefasst werden CloudSoP.
Erstens ermöglicht es Ihnen, den Lebenszyklus der Infrastruktur vollständig zu verwalten, beginnend mit dem Aufbau des Netzwerks – optisch oder IP. Es ist auch für die Verwaltung von Standard- (MPLS) und neuen (SRv6) Ressourcen verantwortlich. Schließlich ermöglicht CloudSoP die vollständige Bereitstellung aller Dienste mit einem hohen Maß an Granularität.
Schauen wir uns den klassischen Managementansatz genauer an. In diesem Fall kann dies über L3VPN oder SR-TE erfolgen, was zusätzliche Möglichkeiten zum Erstellen von Tunneln bietet. Um Ressourcen für verschiedene Serviceaufgaben zu verteilen, werden mehr als hundert Parameter und Segmentrouting verwendet.
Wie sieht die Bereitstellung eines solchen Dienstes aus? Zuerst müssen Sie die primäre Richtlinie für eine bestimmte Ebene (Ebene) festlegen. Im obigen Diagramm ist die SRv6-Technologie ausgewählt, mit deren Hilfe die Zustellung des Datenverkehrs von Punkt A nach Punkt E konfiguriert wird. Das System berechnet mögliche Pfade unter Berücksichtigung von Durchsatz und Verzögerungen und erstellt außerdem Parameter für die spätere Steuerung.
Sobald wir die Einrichtung abgeschlossen haben, können wir weitere VPN-Dienste erstellen und starten. Ein großer Vorteil der Huawei-Lösung besteht darin, dass sie im Gegensatz zum Standard-MPLS-Traffic-Engineering die Synchronisierung von Tunnelpfaden ohne zusätzliche Add-Ons ermöglicht.
Das obige Diagramm zeigt den allgemeinen Prozess der Informationsbeschaffung. Hierfür wird häufig SNMP verwendet, was viel Zeit in Anspruch nimmt und ein durchschnittliches Ergebnis liefert. Allerdings hat die Telemetrie, die wir bisher in Rechenzentren und Campus-Lösungen eingesetzt haben, Einzug in die Welt der Carrier-Backbone-Netzwerke gehalten. Es erhöht die Belastung, ermöglicht es Ihnen jedoch, zu verstehen, was im Netzwerk nicht minutengenau, sondern auf der Ebene von Sekundenbruchteilen geschieht.
Natürlich muss das dadurch entstehende Verkehrsaufkommen irgendwie „verdaut“ werden. Hierzu wird zusätzlich maschinelle Lerntechnologie eingesetzt. Basierend auf vorinstallierten Mustern der häufigsten Netzwerkfehler ist das Überwachungssystem in der Lage, Vorhersagen über die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Überschreitungen zu treffen. Zum Beispiel ein Ausfall eines SFP-Moduls (Small Form-factor Pluggable) oder ein plötzlicher Anstieg des Netzwerkverkehrs.
Und so sieht ein horizontal skalierbares (Scale-out) Steuerungssystem auf Basis von TaiShan ARM-Servern und der GaussDB-Datenbank aus. Einzelne Knoten des Analysesystems verfügen über ein „Rollenkonzept“, das eine granulare Erweiterung der Diagnosedienste ermöglicht, wenn der Datenverkehr zunimmt oder die Anzahl der Netzwerkknoten zunimmt.
Mit anderen Worten: Alles, was in der Welt der Speichersysteme gut war, kommt nach und nach in den Bereich des Netzwerkmanagements.
Ein markantes Beispiel für die Umsetzung unserer neuen Technologien ist die Industrial and Commercial Bank of China (ICBC). Es stellt ein Kernnetzwerk aus Hochleistungsroutern bereit, denen bestimmte Rollen zugewiesen sind. Laut NDA haben wir das Recht, im Diagramm nur einen allgemeinen Überblick über die Netzwerkstruktur zu geben. Es umfasst drei große Rechenzentren, die durch End-to-End-Tunnel verbunden sind, sowie 35 weitere Standorte (Rechenzentren der zweiten Ebene). Es kommen sowohl Standardanschlüsse als auch SR-TE zum Einsatz.
Dreischichtige intelligente IP-WAN-Architektur
Huawei-Lösungen basieren auf einer dreischichtigen Architektur, auf deren unterer Ebene sich Geräte unterschiedlicher Leistung befinden. Auf der zweiten Ebene gibt es eine Geräteverwaltungsumgebung und zusätzliche Dienste, die die Funktionalität der Netzwerkanalyse und -steuerung erweitern. Es wird relativ gesehen die oberste Schicht aufgetragen. Die häufigsten Anwendungsszenarien umfassen die Organisation der Netzwerke von Telekommunikationsbetreibern, Finanzinstituten, Energieunternehmen und Regierungsbehörden.
Hier ist ein kurzes Video, das die Fähigkeiten von NetEngine 8000 und die darin verwendeten technischen Lösungen beschreibt:
Natürlich muss die Ausrüstung für das Verkehrswachstum und den Ausbau der Infrastruktur ausgelegt sein und dabei die richtige Leistung und Kühlung berücksichtigen. Wenn das Flaggschiff-Routermodell mit 20 Netzteilen zu je 3 kW ausgestattet ist, erscheint der Einsatz von Kohlenstoffnanoröhren im Wärmeableitungssystem nicht mehr überflüssig.
Wozu dient das alles? Es klingt wie Science-Fiction, aber für uns sind mittlerweile 14,4 Tbit/s pro Slot durchaus erreichbar. Und diese überwältigende Bandbreite ist gefragt. Insbesondere dieselben Finanz- und Energieunternehmen, von denen viele heute über Kernnetze verfügen, die mit der DWDM-Technologie (Dense Wavelength Division Multiplexing) erstellt wurden. Denn auch die Zahl der Anwendungen, die immer höhere Geschwindigkeiten erfordern, wächst.
Eines unserer Szenarios zum Aufbau maschineller Lernnetzwerke zwischen zwei Atlas 900-Clustern erfordert ebenfalls einen Durchsatz der Terabit-Klasse. Und es gibt viele ähnliche Aufgaben. Hierzu zählen insbesondere nukleare Berechnungen, meteorologische Berechnungen etc.
Hardwarebasis und ihre Anforderungen
Die Diagramme zeigen die aktuell verfügbaren LPUI-Routermodule mit integrierten Karten und deren Eigenschaften.
Und so sieht die Roadmap mit neuen Moduloptionen aus, die in den nächsten zwei Jahren verfügbar sein werden. Bei der Entwicklung darauf basierender Lösungen ist es wichtig, den Energieverbrauch zu berücksichtigen. Heutzutage werden Standard-Rechenzentren mit einer Leistung von 7–10 kW pro Rack gebaut, während der Einsatz von Routern der Terabit-Klasse einen um ein Vielfaches höheren Stromverbrauch mit sich bringt (bis zu 30–40 uW in der Spitze). Dies bringt die Notwendigkeit mit sich, einen speziellen Standort zu entwerfen oder eine separate Hochlastzone in einem bestehenden Rechenzentrum einzurichten.
Ein allgemeiner Blick auf das Gehäuse verrät, dass sich die Fabriken hinter dem mittleren Lüfterblock verbergen. Es besteht die Möglichkeit ihres „heißen“ Ersatzes, der dank Redundanz nach dem 2N- oder N+1-Schema umgesetzt wird. Im Wesentlichen handelt es sich um eine standardmäßige orthogonale Architektur mit hoher Zuverlässigkeit.
Nicht nur Flaggschiffe
So beeindruckend die Flaggschiff-Modelle auch sein mögen, die meisten Installationen entfallen auf die Box-Lösungen der M- und F-Serie.
Die beliebtesten Service-Router sind mittlerweile die Modelle M8 und M14. Sie ermöglichen Ihnen die Arbeit sowohl mit Low-Speed-Schnittstellen wie E1 als auch mit High-Speed-Schnittstellen (jetzt 100 Gbit/s und in naher Zukunft 400 Gbit/s) innerhalb derselben Plattform.
Die Leistung des M14 reicht völlig aus, um alle Bedürfnisse normaler Unternehmenskunden zu erfüllen. Damit können Sie Standard-L3VPN-Lösungen für die Verbindung mit Anbietern erstellen; es eignet sich auch als zusätzliches Tool, beispielsweise zum Sammeln von Telemetriedaten oder zur Verwendung von SRv6.
Für das Modell ist eine große Anzahl an Karten erhältlich. Es gibt keine separaten Fabriken und es werden Supervisoren eingesetzt, um die Konnektivität sicherzustellen. Auf diese Weise wird die im Diagramm angegebene Leistungsverteilung auf die Ports erreicht.
Zukünftig kann der Supervisor durch einen neuen ersetzt werden, was zu neuer Leistung auf denselben Ports führt.
Das M8-Modell ist etwas kleiner als das M14 und auch in der Leistung dem älteren Modell unterlegen, ihre Anwendungsfälle sind jedoch sehr ähnlich.
Ein Satz M8-kompatibler physischer Karten ermöglicht es beispielsweise, über eine 100-Gbit/s-Schnittstelle eine Verbindung zu P-Geräten herzustellen, die FlexE-Technologie zu nutzen und alles zu verschlüsseln.
Im Großen und Ganzen können Sie mit dem M6-Gerät mit der Bedienerumgebung arbeiten. Es ist klein und nicht für Anbieter geeignet, lässt sich aber problemlos als Verkehrsaggregationspunkt für die Anbindung regionaler Rechenzentren, beispielsweise in einer Bank, einsetzen. Darüber hinaus ist die hier eingestellte Software dieselbe wie bei älteren Modellen.
Für den M6 stehen weniger Karten zur Verfügung und die maximale Leistung liegt bei 50 Gbit/s, was jedoch deutlich über den branchenüblichen 40-Gbit/s-Lösungen liegt.
Besonders hervorzuheben ist auch das jüngste Modell M1A. Dies ist eine kleine Lösung, die sich dort als nützlich erweisen kann, wo ein erweiterter Betriebstemperaturbereich erwartet wird (-40...+65 °C).
Ein paar Worte zur F-Linie. Das Modell NetEngine 8000 F1A wurde 2019 zu einem der beliebtesten Huawei-Produkte, nicht zuletzt aufgrund der Tatsache, dass es mit Ports mit einem Durchsatz von 1 bis 100 Gbit/s (bis zu 1,2 Gbit/s) ausgestattet ist Tbit/s insgesamt).
Mehr über SRv6
Warum war es genau jetzt notwendig, die Unterstützung der SRv6-Technologie in unsere Produkte aufzunehmen?
Derzeit kann die Anzahl der zum Aufbau von VPN-Tunneln erforderlichen Protokolle bei über 10 liegen, was zu ernsthaften Verwaltungsproblemen führt und die Notwendigkeit einer radikalen Vereinfachung des Prozesses nahelegt.
Die Antwort der Branche auf diese Herausforderung war die Entwicklung der SRv6-Technologie, an deren Entstehung Huawei und Cisco beteiligt waren.
Eine der Einschränkungen, die beseitigt werden mussten, war die Notwendigkeit, das Per-Hop-Behavior-Prinzip (PHB) für das Routing von Standardpaketen zu verwenden. Es ist ziemlich schwierig, eine „interoperatorische“ Interaktion über Inter-AS MP-BGP mit zusätzlichen Diensten (VPNv4) einzurichten, daher gibt es nur sehr wenige solcher Lösungen. Mit SRv6 können Sie den Pfad eines Pakets zunächst durch das gesamte Segment ebnen, ohne spezielle Tunnel zu registrieren. Und die Programmierung der Prozesse selbst wird vereinfacht, was große Einsätze erheblich erleichtert.
Das Diagramm zeigt einen Fall für die Implementierung von SRv6. Die beiden globalen Netzwerke waren über mehrere unterschiedliche Protokolle verbunden. Um Dienste von einem beliebigen virtuellen oder Hardware-Server zu erhalten, war eine große Anzahl von Switches (Handover) zwischen VXLAN, VLAN, L3VPN usw. erforderlich.
Nach der Implementierung von SRv6 verfügte der Betreiber über einen End-to-End-Tunnel nicht einmal zum Hardware-Server, sondern zum Docker-Container.
Erfahren Sie mehr über die FlexE-Technologie
Die zweite Schicht des OSI-Modells ist schlecht, da sie nicht die erforderlichen Dienste und das SLA-Niveau bereitstellt, das Anbieter benötigen. Sie wiederum möchten eine Art Analogon von TDM (Zeitmultiplex) erhalten, jedoch über Ethernet. Zur Lösung des Problems wurden viele Ansätze verfolgt, die jedoch nur sehr begrenzte Ergebnisse lieferten.
Flex Ethernet dient genau dazu, die Qualität der SDH- (Synchronous Digital Hierarchy) und TDM-Ebenen in IP-Netzwerken sicherzustellen. Möglich wurde dies durch die Arbeit mit der Weiterleitungsebene, bei der wir die L2-Umgebung auf diese Weise modifizieren, damit sie so produktiv wie möglich wird.
Wie funktioniert ein standardmäßiger physischer Port? Es gibt eine bestimmte Anzahl von Warteschlangen und einen Tx-Ring. Ein Paket, das in den Puffer gelangt, wartet auf die Verarbeitung, was nicht immer praktisch ist, insbesondere bei Elefanten- und Mäuseströmen.
Zusätzliche Einfügungen und eine weitere Abstraktionsebene tragen dazu bei, einen garantierten Durchsatz auf der Ebene des physischen Mediums sicherzustellen.
Auf der Informationsübertragungsschicht wird eine zusätzliche MAC-Schicht zugewiesen, die es ermöglicht, starre physische Warteschlangen zu erstellen, denen bestimmte SLAs zugewiesen werden können.
So sieht es auf der Implementierungsebene aus. Die zusätzliche Schicht implementiert tatsächlich TDM-Framing. Dank dieses Meta-Inserts ist es möglich, Warteschlangen granular zu verteilen und TDM-Dienste über Ethernet zu erstellen.
Eines der Szenarien für den Einsatz von FlexE beinhaltet die sehr strikte Einhaltung von SLAs durch die Schaffung von Zeitfenstern, um den Durchsatz auszugleichen oder Ressourcen für kritische Dienste bereitzustellen.
In einem anderen Szenario können Sie mit Fehlern arbeiten. Anstatt die Übertragung von Informationen einfach zu hashen, bilden wir separate Kanäle fast auf physischer Ebene, im Gegensatz zu virtuellen Kanälen, die durch QoS (Quality of Service) erstellt werden.
Mehr über iFIT
iFIT ist wie FlexE eine lizenzierte Technologie von Huawei. Es ermöglicht die SLA-Überprüfung auf einer sehr detaillierten Ebene. Im Gegensatz zu Standard-IP-SLA- und NQA-Mechanismen arbeitet iFIT nicht mit synthetischem, sondern mit „Live“-Verkehr.
iFIT ist auf allen Geräten verfügbar, die Telemetrie unterstützen. Hierzu wird ein zusätzliches Feld verwendet, das nicht durch Standard-Optionsdaten belegt ist. Dort werden Informationen aufgezeichnet, die es Ihnen ermöglichen, zu verstehen, was im Kanal passiert.
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Zusammenfassend betonen wir, dass die Funktionalität von NetEngine 8000 und die in die „achttausendsten“ Technologien eingebetteten Technologien diese Geräte zu einer vernünftigen und gerechtfertigten Wahl bei der Erstellung und Entwicklung von Netzen der Carrier-Klasse, Kernnetzen von Energie- und Finanzunternehmen machen. sowie „Electronic Government“-Systeme.
Source: habr.com