Es hora de revelar detalles sobre los nuevos enrutadores de clase operador Huawei NetEngine 8000: sobre la base de hardware y las soluciones de software que le permiten construir sobre su base conexiones de extremo a extremo con un rendimiento de 400 Gbps y monitorear la calidad de los servicios de red en el nivel subsegundo.
¿Qué determina qué tecnologías se necesitan para las soluciones de red?
Los requisitos para los últimos equipos de red están determinados actualmente por cuatro tendencias clave:
- la difusión de la banda ancha móvil 5G;
- crecimiento de las cargas de la nube en centros de datos públicos y privados;
- expansión del mundo de la IoT;
- Creciente demanda de inteligencia artificial.
Durante la pandemia ha surgido otra tendencia general: se vuelven más atractivos escenarios en los que la presencia física se reduce al máximo en favor de la virtual. Esto incluye, entre otros, servicios de realidad virtual y aumentada, así como soluciones basadas en redes Wi-Fi 6. Todas estas aplicaciones requieren una alta calidad de canal. NetEngine 8000 está diseñado para proporcionarlo.
Familia NetEngine 8000
Los dispositivos incluidos en la familia NetEngine 8000 se dividen en tres series principales. Marcados con la letra X, se trata de modelos emblemáticos de alto rendimiento para operadores de telecomunicaciones o centros de datos de alta carga. La serie M está diseñada para adaptarse a diversos escenarios metropolitanos. Y los dispositivos con índice F están destinados principalmente a implementar escenarios comunes de DCI (Interconexión de centros de datos). La mayoría de los "ochomiles" pueden formar parte de túneles de extremo a extremo con un rendimiento de 400 Gbit/s y soportar un nivel de servicio garantizado (Acuerdo de Nivel de Servicio - SLA).
Hecho: hoy solo Huawei produce una gama completa de equipos para organizar redes de clase 400GE. La ilustración anterior muestra un escenario para construir una red para un cliente de gran empresa o un gran operador. Este último utiliza los enrutadores centrales NetEngine 9000 de alto rendimiento, así como los nuevos enrutadores NetEngine 8000 F2A, capaces de agregar una gran cantidad de conexiones de 100, 200 o 400 Gbps.
Las fábricas de metro se implementan sobre la base de dispositivos de la serie M. Estas soluciones permiten adaptarse al aumento de diez veces en el volumen de tráfico que se espera durante la próxima década sin cambiar la plataforma.
Huawei produce de forma independiente módulos ópticos con un rendimiento de 400 Gbps. Las soluciones basadas en ellos son entre un 10% y un 15% más baratas que soluciones de capacidad similar, pero que utilizan canales de 100 gigabits. Las pruebas de los módulos comenzaron en 2017, y ya en 2019 se realizó la primera implementación de equipos basados en ellos; El operador africano de telecomunicaciones Safaricom actualmente explota comercialmente un sistema de este tipo.
El enorme ancho de banda del NetEngine 8000, que puede parecer excesivo en 2020, definitivamente será necesario en un futuro no muy lejano. Además, el enrutador es adecuado para su uso como un gran punto de intercambio, lo que sin duda será útil tanto para los operadores de segundo nivel como para las grandes estructuras empresariales en una fase de rápido crecimiento y para los creadores de soluciones de gobierno electrónico.
Huawei también está promoviendo la difusión de una serie de nuevas tecnologías, incluido el protocolo de enrutamiento SRv6, que simplifica significativamente la entrega del tráfico VPN del operador. La tecnología FlexE (Ethernet flexible) proporciona un rendimiento garantizado en la segunda capa del modelo OSI, y iFIT (telemetría de información de flujo in situ) le permite monitorear con precisión los parámetros de rendimiento de SLA.
Desde el punto de vista de un proveedor, SRv6 se puede utilizar desde el nivel de contenedor en un centro de datos basado en NFV (virtualización de funciones de red) hasta, por ejemplo, un entorno de banda ancha inalámbrica. Los clientes corporativos necesitarán el uso de un extremo a otro del nuevo protocolo al construir redes troncales (backbone). La tecnología, enfatizamos, no es propietaria y es utilizada por diferentes proveedores, lo que elimina el riesgo de incompatibilidad.
Este es el cronograma para la comercialización de la tecnología SRv6 para respaldar las soluciones 5G. Caso práctico: la empresa árabe Zain Group, en proceso de transición a 5G, modernizó su red, aumentando la capacidad de los canales troncales, y también mejoró la manejabilidad de la infraestructura mediante la introducción de SRv6.
Cómo aplicar estas tecnologías
Anteriormente se utilizaban tres productos diferentes como “paraguas tecnológico” que cubría las soluciones anteriores. Se utilizó U2000 como NMS para el dominio de transmisión y el dominio IP. Además, en los sistemas SDN se utilizaron sistemas uTraffic y el mucho más conocido Agile Controller. Sin embargo, esta combinación resultó no ser muy conveniente cuando se aplica a enrutadores de clase operador, por lo que ahora estos productos se combinan en una herramienta. NubeSoP.
En primer lugar, le permite gestionar completamente el ciclo de vida de la infraestructura, comenzando con la construcción de la red, ya sea óptica o IP. También se encarga de gestionar los recursos, tanto estándar (MPLS) como nuevos (SRv6). Por último, CloudSoP permite prestar servicios completos a todos los servicios con un alto nivel de granularidad.
Echemos un vistazo más de cerca al enfoque clásico de la gestión. En este caso, se puede realizar utilizando L3VPN o SR-TE, lo que brinda oportunidades adicionales para crear túneles. Para distribuir recursos para diversas tareas de servicio, se utilizan más de cien parámetros y enrutamiento de segmentos.
¿Cómo es el despliegue de un servicio de este tipo? Primero debe establecer la política principal para un nivel (plano) específico. En el diagrama anterior, se selecciona la tecnología SRv6, con la ayuda de la cual se configura la entrega de tráfico desde el punto A al punto E. El sistema calculará posibles rutas teniendo en cuenta el rendimiento y los retrasos, y también creará parámetros para el control posterior.
Una vez que hayamos completado la configuración, estamos listos para crear e iniciar servicios VPN adicionales. Una gran ventaja de la solución de Huawei es que, a diferencia del estándar MPLS Traffic Engineering, permite sincronizar las rutas de los túneles sin ningún complemento adicional.
El diagrama anterior muestra el proceso general de obtención de información. Para esto se suele utilizar SNMP, lo que lleva mucho tiempo y da un resultado medio. Sin embargo, la telemetría, que anteriormente usábamos en centros de datos y soluciones de campus, ha llegado al mundo de las redes troncales de los operadores. Agrega carga, pero le permite comprender lo que sucede en la red, no en un minuto, sino en un nivel de subsegundo.
Por supuesto, el volumen de tráfico resultante debe “digerirse” de alguna manera. Para ello se utiliza tecnología adicional de aprendizaje automático. Basado en patrones precargados de las fallas de red más comunes, el sistema de monitoreo es capaz de hacer predicciones sobre la probabilidad de que ocurran excesos. Por ejemplo, una avería de un módulo SFP (Small Form-factor Pluggable) o un aumento repentino en el tráfico de la red.
Y así es como se ve un sistema de control escalable horizontalmente basado en servidores TaiShan ARM y la base de datos GaussDB. Los nodos individuales del sistema analítico tienen un concepto de "rol", que permite una expansión granular de los servicios de diagnóstico a medida que crece el tráfico o aumenta el número de nodos de la red.
Es decir, todo lo que era bueno en el mundo de los sistemas de almacenamiento está llegando poco a poco al ámbito de la gestión de redes.
Un ejemplo sorprendente de la implementación de nuestras nuevas tecnologías es el Banco Industrial y Comercial de China (ICBC). Implementa una red central de enrutadores de alto rendimiento a los que se les asignan funciones específicas. Según la NDA, tenemos derecho a dar solo una idea general de la estructura de la red en el diagrama. Incluye tres grandes centros de datos conectados por túneles de extremo a extremo y 35 sitios adicionales (centros de datos de segundo nivel). Se utilizan conexiones estándar y SR-TE.
Arquitectura IP WAN inteligente de tres capas
Las soluciones de Huawei se basan en una arquitectura de tres capas, en cuyo nivel inferior se encuentran equipos de diferente rendimiento. En el segundo nivel se encuentra un entorno de gestión de equipos y servicios adicionales que amplían la funcionalidad de análisis y control de la red. Se aplica la capa superior, relativamente hablando. Los escenarios de aplicación más comunes implican la organización de redes de operadores de telecomunicaciones, instituciones financieras, empresas de energía y agencias gubernamentales.
A continuación se muestra un breve vídeo que describe las capacidades de NetEngine 8000 y las soluciones técnicas utilizadas en él:
Por supuesto, el equipo debe diseñarse para el crecimiento del tráfico y la expansión de la infraestructura, teniendo en cuenta la potencia y la refrigeración adecuadas. Cuando el modelo insignia de enrutador está equipado con 20 fuentes de alimentación de 3 kW cada una, el uso de nanotubos de carbono en el sistema de eliminación de calor ya no parece redundante.
¿Para qué es todo esto? Suena a ciencia ficción, pero para nosotros ahora 14,4 Tbit/s por ranura es bastante alcanzable. Y este ancho de banda alucinante está en demanda. En particular, las mismas empresas financieras y energéticas, muchas de las cuales hoy tienen redes centrales creadas con tecnología DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing). Después de todo, también está creciendo el número de aplicaciones que requieren velocidades cada vez mayores.
Uno de nuestros escenarios para construir redes de aprendizaje automático entre dos clústeres Atlas 900 también requiere un rendimiento de clase terabit. Y hay muchas tareas similares. Entre ellos se incluyen, en particular, la informática nuclear, los cálculos meteorológicos, etc.
Base del hardware y sus requisitos.
Los diagramas muestran los módulos de enrutador LPUI disponibles actualmente con tarjetas integradas y sus características.
Y así es como se ve la hoja de ruta con las nuevas opciones de módulos que estarán disponibles durante los próximos dos años. A la hora de desarrollar soluciones basadas en ellos, es importante tener en cuenta el consumo de energía. Hoy en día, los centros de datos estándar se construyen a una velocidad de 7 a 10 kW por rack, mientras que el uso de enrutadores de clase terabit implica un consumo de energía varias veces mayor (hasta 30 a 40 uW en el pico). Esto implica la necesidad de diseñar un sitio especializado o crear una zona separada de alta carga en un centro de datos existente.
Una mirada general al chasis revela que las fábricas están ocultas detrás del bloque de ventiladores del medio. Existe la posibilidad de su sustitución "en caliente", implementada gracias a la redundancia según el esquema 2N o N+1. En esencia, estamos hablando de una arquitectura ortogonal estándar de alta confiabilidad.
No sólo buques insignia
No importa cuán impresionantes sean los modelos insignia, la mayoría de las instalaciones corresponden a las soluciones de caja de las series M y F.
Los enrutadores de servicio más populares actualmente son los modelos M8 y M14. Le permiten trabajar con interfaces de baja velocidad, como E1, y de alta velocidad (100 Gbit/s ahora y 400 Gbit/s en un futuro próximo) dentro de la misma plataforma.
El rendimiento del M14 es suficiente para satisfacer todas las necesidades de los clientes empresariales habituales. Al usarlo, puede crear soluciones L3VPN estándar para conectarse con proveedores; también es bueno como herramienta adicional, por ejemplo, para recopilar telemetría o usar SRv6.
Hay una gran cantidad de tarjetas disponibles para el modelo. No hay fábricas separadas y se utilizan supervisores para garantizar la conectividad. De esta forma se consigue la distribución del rendimiento entre puertos indicada en el diagrama.
En el futuro, el supervisor podrá ser reemplazado por uno nuevo, lo que dará un nuevo rendimiento en los mismos puertos.
El modelo M8 es ligeramente más pequeño que el M14 y también tiene un rendimiento inferior al modelo anterior, pero sus casos de uso son muy similares.
Un conjunto de tarjetas físicas compatibles con M8 permite, por ejemplo, configurar una conexión a dispositivos P a través de una interfaz de 100 Gbps, utilizar la tecnología FlexE y cifrarlo todo.
En general, es con el dispositivo M6 que puede empezar a trabajar con el entorno del operador. Es pequeño y no apto para proveedores, pero se puede utilizar fácilmente como punto de agregación de tráfico para conectar centros de datos regionales, por ejemplo en un banco. Además, el software configurado aquí es el mismo que en los modelos más antiguos.
Hay menos tarjetas disponibles para el M6 y el rendimiento máximo es de 50 Gbps, que, sin embargo, es notablemente superior a las soluciones estándar de 40 Gbps de la industria.
Mención aparte merece el modelo más joven, el M1A. Esta es una pequeña solución que puede resultar útil cuando se espera un rango de temperatura de funcionamiento ampliado (-40... +65 °C).
Unas palabras sobre la línea F. El modelo NetEngine 8000 F1A se convirtió en 2019 en uno de los productos Huawei más populares, sobre todo porque está equipado con puertos con un rendimiento de 1 a 100 Gbit/s (hasta 1,2 Tbit/s en total).
Más sobre SRv6
¿Por qué exactamente ahora era necesario incluir soporte para la tecnología SRv6 en nuestros productos?
Actualmente, el número de protocolos necesarios para establecer túneles VPN puede ser de más de 10, lo que provoca graves problemas de gestión y sugiere la necesidad de simplificar radicalmente el proceso.
La respuesta de la industria a este desafío fue la creación de la tecnología SRv6, en cuyo surgimiento participaron Huawei y Cisco.
Una de las restricciones que debían eliminarse era la necesidad de utilizar el principio de comportamiento por salto (PHB) para enrutar paquetes estándar. Es bastante difícil establecer una interacción "entre operadores" a través de Inter-AS MP-BGP con servicios adicionales (VPNv4), por lo que existen muy pocas soluciones de este tipo. SRv6 le permite allanar inicialmente la ruta de un paquete a través de todo el segmento sin registrar túneles especiales. Y se simplifica la programación de los propios procesos, lo que facilita enormemente los grandes despliegues.
El diagrama muestra un caso para implementar SRv6. Las dos redes globales estaban conectadas mediante varios protocolos diferentes. Para recibir servicio de cualquier servidor virtual o hardware se requería una gran cantidad de conmutadores (handover) entre VXLAN, VLAN, L3VPN, etc.
Después de la implementación de SRv6, el operador tenía un túnel de extremo a extremo, ni siquiera hacia el servidor de hardware, sino hacia el contenedor Docker.
Obtenga más información sobre la tecnología FlexE
La segunda capa del modelo OSI es mala porque no proporciona los servicios necesarios ni el nivel de SLA que necesitan los proveedores. A ellos, a su vez, les gustaría conseguir algún tipo de análogo de TDM (multiplexación por división de tiempo), pero en Ethernet. Se han adoptado muchos enfoques para resolver el problema, con resultados muy limitados.
Flex Ethernet sirve precisamente para garantizar la calidad de los niveles SDH (Synchronous Digital Hierarchy) y TDM en redes IP. Esto fue posible gracias al trabajo con el plano de reenvío, cuando modificamos el entorno L2 de esta manera para que sea lo más productivo posible.
¿Cómo funciona cualquier puerto físico estándar? Hay una cierta cantidad de colas y un anillo de tx. Un paquete que ingresa al búfer espera su procesamiento, lo que no siempre es conveniente, especialmente en presencia de flujos de elefantes y ratones.
Las inserciones adicionales y otra capa de abstracción ayudan a garantizar un rendimiento garantizado a nivel del medio físico.
Se asigna una capa MAC adicional en la capa de transferencia de información, lo que permite crear colas físicas rígidas a las que se pueden asignar SLA específicos.
Así es como se ve a nivel de implementación. La capa adicional en realidad implementa el entramado TDM. Gracias a este metainserto, es posible distribuir colas de forma granular y crear servicios TDM a través de Ethernet.
Uno de los escenarios para usar FlexE implica un cumplimiento muy estricto de los SLA mediante la creación de intervalos de tiempo para igualar el rendimiento o proporcionar recursos para servicios críticos.
Otro escenario le permite trabajar con defectos. En lugar de simplemente mezclar la transmisión de información, formamos canales separados casi a nivel físico, a diferencia de los virtuales creados por QoS (Calidad de Servicio).
Más sobre iFIT
Al igual que FlexE, iFIT es una tecnología con licencia de Huawei. Permite la verificación de SLA a un nivel muy granular. A diferencia de los mecanismos IP SLA y NQA estándar, iFIT no opera con tráfico sintético, sino con tráfico "en vivo".
iFIT está disponible en todos los dispositivos que admiten telemetría. Para ello se utiliza un campo adicional que no está ocupado por los datos de opción estándar. Allí se registra información que permite comprender lo que sucede en el canal.
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Resumiendo lo dicho, enfatizamos que la funcionalidad de NetEngine 8000 y las tecnologías integradas en las tecnologías "ocho mil" hacen de estos dispositivos una opción razonable y justificada al crear y desarrollar redes de clase operador, redes centrales de empresas energéticas y financieras. así como sistemas de “gobierno electrónico”.
Fuente: habr.com