การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี Network Virtualization ในเครือข่ายแบบดั้งเดิม
เผยแพร่แล้ว: 2022-12-10
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการเติบโตอย่างก้าวกระโดดของทราฟฟิกเครือข่าย ลูกค้ามีความต้องการสูงขึ้นเรื่อยๆ สำหรับความเสถียร ความน่าเชื่อถือ และความยืดหยุ่นของสถาปัตยกรรมเครือข่าย สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิมที่เปราะบางแต่เดิมยากขึ้นเรื่อย ๆ ที่จะตอบสนองความต้องการที่แท้จริง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะต้องอัปเกรดสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิม จากข้อบกพร่องของสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิม เอกสารฉบับนี้ใช้โซลูชันที่ใช้เทคโนโลยีการจำลองเสมือนเครือข่าย IRF สำหรับการเปลี่ยนแปลง เทคโนโลยีนี้มีลักษณะเฉพาะที่ยอดเยี่ยม เช่น ความน่าเชื่อถือสูงและการขยายตัวที่ง่ายดาย มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการอัพเกรดและการเปลี่ยนแปลงของเครือข่ายแบบดั้งเดิม
สถานการณ์พื้นฐานของสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิม
สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิมมักจะเป็นโทโพโลยีแบบดาว การเป็นส่วนหนึ่งของโทโพโลยีเครือข่ายของเครือข่ายแคมปัสเป็นตัวอย่าง เครือข่ายเลเยอร์การเข้าถึงประกอบด้วยสวิตช์ H3C S3600 สี่ตัว เครือข่ายเลเยอร์รวมประกอบด้วยสวิตช์ H3C S5560 สองตัว เครือข่ายโดยรวมเรียกใช้โปรโตคอล MSTP เพื่อกำจัดเลเยอร์ 2 วนซ้ำ และนำโหลดบาลานซ์ของทราฟฟิก VLAN ต่างๆ มาใช้ตาม MSTI (อินสแตนซ์ของทรีสแปนนิงหลายรายการ)
นอกจากนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดจุดเดียวล้มเหลวในระบบเครือข่าย โปรโตคอล VRRP ยังได้รับการกำหนดค่าสำหรับอุปกรณ์เกตเวย์ นี่คือการสำรองข้อมูลซ้ำซ้อน เมื่อสวิตช์รวมล้มเหลว บริการทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสวิตช์รวมอื่น ดังนั้นจึงทำให้มั่นใจได้ถึงความน่าเชื่อถือสูงของสถาปัตยกรรมเครือข่ายโดยรวมและการแชร์โหลดของทราฟฟิกเครือข่าย
การวิเคราะห์ปัญหาสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิม
นับตั้งแต่มีการสร้างเครือข่ายแคมปัส อุปกรณ์และบริการหลักก็ดำเนินการอย่างต่อเนื่องมากว่าสิบปี อย่างไรก็ตาม ด้วยการขยายตัวของธุรกิจเครือข่ายแคมปัสและการขยายขนาดในแต่ละปี สถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบเดิมได้ค่อยๆ เผยให้เห็นปัญหาใหม่ๆ ในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาเครือข่าย
การสลับใช้งาน/สแตนด์บายและการกู้คืนข้อบกพร่องทำได้ช้า
ในปัจจุบัน สวิตช์การรวมสองสวิตช์ใช้เทคโนโลยี MSTP+VRRP เพื่อสร้างระบบสำรองข้อมูลฮอตแบบสองเครื่อง แต่กลไกการประสานงานแบบสองโปรโตคอลนั้นซับซ้อนเกินไป เมื่อเกิดข้อผิดพลาดขึ้น การสลับมาสเตอร์สแตนด์บายและการกู้คืนข้อผิดพลาดจะใช้เวลาช่วงหนึ่ง โดยปกติจะเป็นวินาที
ขนาดของเครือข่ายขยาย ทำให้ยากต่อการค้นหาข้อบกพร่อง
ในระหว่างการทำงานของเครือข่ายแคมปัสเป็นเวลาหลายปีในตัวอย่างโครงการ ข้อมูลการกำหนดเส้นทางและนโยบายความปลอดภัยที่กำหนดค่าบนสวิตช์การรวมทั้งสองอาจไม่สอดคล้องกันเนื่องจากเหตุผลในอดีต สิ่งนี้จะทำให้ยากต่อการค้นหาข้อบกพร่องในเครือข่ายอย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงเพิ่มความเสี่ยงในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา
ประสิทธิภาพของสวิตช์การรวมไม่เพียงพอต่อความต้องการของเครือข่าย
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความนิยมของวิดีโอออนไลน์สั้นๆ และการประยุกต์ใช้ระบบการเรียนรู้ทางไกลที่มีความละเอียดสูง การรับส่งข้อมูลเครือข่ายวิทยาเขตจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ปัญหาของประสิทธิภาพที่ไม่เพียงพอของสวิตช์รวมได้ทวีความรุนแรงมากขึ้น ทำให้ประสบการณ์ของเครือข่ายครูและนักเรียนได้รับผลกระทบในระดับหนึ่ง
โครงการปรับปรุงการใช้เทคโนโลยีการจำลองเสมือนเครือข่าย IRF
ภาพรวมของเทคโนโลยีการจำลองเสมือนเครือข่าย IRF
เทคโนโลยี IRF (Intelligent Resilient Framework) เป็นเทคโนโลยีเครือข่ายเสมือนจริงที่พัฒนาโดย H3C แนวคิดหลักของมันคือการเชื่อมต่ออุปกรณ์เครือข่ายหลายเครื่องในรุ่นเดียวกันและซอฟต์แวร์เวอร์ชันที่รองรับเทคโนโลยี IRF ผ่านอินเทอร์เฟซการซ้อน IRF จากนั้นจำลองเสมือนเป็นอุปกรณ์เครือข่ายเดียวหลังจากการกำหนดค่าที่จำเป็น เทคโนโลยีนี้ใช้เพื่อลดความซับซ้อนของโทโพโลยีเครือข่าย ช่วยให้คุณตระหนักถึงการทำงานร่วมกันของอุปกรณ์เครือข่ายหลายตัวในคลัสเตอร์ IRF นอกจากนี้ยังมีการจัดการแบบครบวงจรและการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่องในเวลาเดียวกัน เนื่องจากมีอุปกรณ์เครือข่ายหลายเครื่องในคลัสเตอร์ IRF เป็นข้อมูลสำรองร่วมกัน นอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบเครือข่ายและประสิทธิภาพโดยรวม
การปรับใช้การกำหนดค่าเครือข่ายการจำลองเสมือน IRF
ในบทความนี้ ซอฟต์แวร์จำลอง HCL (H3C Cloud Lab) ใช้เพื่อจำลองการแปลง IRF ของเครือข่ายวิทยาเขต ซอฟต์แวร์ HCL เป็นซอฟต์แวร์จำลองเครือข่ายที่พัฒนาโดยอิสระโดย H3C สิ่งนี้ใช้เพื่อชดเชยการขาดเงื่อนไขการทดลองในความเป็นจริง กระบวนการกำหนดค่าและผลการทดลองของการทดสอบเครือข่ายที่ทำงานบนซอฟต์แวร์จำลองนั้นมีความสอดคล้องกับอุปกรณ์เครือข่ายจริงของ H3C โดยพื้นฐานแล้ว ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมเครือข่าย
กระบวนการกำหนดค่าการจำลองเสมือน IRF
กระบวนการโดยรวมของการกำหนดค่าเทคโนโลยี IRF นั้นค่อนข้างซับซ้อน ก่อนกำหนดค่าเทคโนโลยี IRF จำเป็นต้องเชื่อมต่อสายเคเบิล IRF และโมดูลออปติคัลล่วงหน้า และต้องระบุลำดับความสำคัญและหมายเลขสมาชิกของอุปกรณ์สมาชิกแต่ละตัวในคลัสเตอร์ IRF
หากลิงก์ทั้งหมดที่ใช้สำหรับการกำหนดค่า IRF ในคลัสเตอร์ IRF ถูกขัดจังหวะ จะมีอุปกรณ์เครือข่ายสองตัวที่มีการกำหนดค่าเหมือนกันในเครือข่ายทั้งหมด กระบวนการนี้เรียกว่าการแยก IRF หากไม่ได้ใช้มาตรการตรวจจับที่จำเป็น การแยก IRF จะนำไปสู่ที่อยู่ IP, ความขัดแย้งของ Router_ID, การกระพือเส้นทาง และความล้มเหลวของเครือข่ายอื่นๆ ในเครือข่ายที่ใช้งานจริง วิธีแก้ไขคือการกำหนดค่าฟังก์ชันการตรวจจับ BFD MAD ในคลัสเตอร์ IRF เมื่อแยก IRF แล้ว ระบบ IRF จะปิดพอร์ตทั้งหมดในอุปกรณ์ Slave โดยอัตโนมัติภายในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที สิ่งนี้จะหลีกเลี่ยงการขยายเพิ่มเติมของโดเมนความผิดในเครือข่าย ดังนั้นจึงรักษาเครือข่ายในระดับสูงสุด
การดำเนินธุรกิจที่ไม่หยุดชะงัก
เนื่องจากคลัสเตอร์ IRF ก่อตัวขึ้นในขณะนี้ จึงต้องการการกำหนดค่าบนสวิตช์ใดๆ ในคลัสเตอร์ IRF เท่านั้น ขั้นตอนการกำหนดค่าทั้งหมดจะซิงโครไนซ์กับสวิตช์อื่นในคลัสเตอร์ IRF โดยอัตโนมัติ
หลังจากการกำหนดค่าเสร็จสิ้น คุณสามารถตรวจสอบข้อมูลทั่วไปของเซสชัน BFD ได้ ในขณะนี้ คลัสเตอร์ IRF กำลังทำงานตามปกติ เฉพาะที่อยู่ IP ของ MAD ที่กำหนดค่าบน Huiju_01 เท่านั้นที่จะมีผล แต่ที่อยู่ IP ของ MAD ที่กำหนดค่าบน Huiju_02 จะไม่มีผล ดังนั้น สถานะเซสชัน BFD จึงเป็น Down ซึ่งเป็นเรื่องปกติ เมื่อ IRF แยกออก เซสชัน BFD จะอยู่ในสถานะขึ้นทันที ในเวลานี้กลไกการตรวจจับ MAD จะมีผล ระบบ IRF จะปิดพอร์ตทั้งหมดบนอุปกรณ์ Huiju_02 โดยอัตโนมัติเพื่อแยกอุปกรณ์นี้ออกจากเครือข่ายที่ถ่ายทอดสด สุดท้าย สถานะเซสชัน BFD จะเปลี่ยนเป็นสถานะดาวน์
สรุป
การใช้เทคโนโลยีการจำลองเสมือนของเครือข่ายอย่างเหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและเปลี่ยนแปลงสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิมสามารถทำให้สถาปัตยกรรมเครือข่ายมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยให้การทำงานและการบำรุงรักษาในภายหลังสะดวกยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่อุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมดที่รองรับการจำลองเสมือน ดังนั้น อุปกรณ์เครือข่ายบางอย่างจำเป็นต้องซื้อสายเชื่อมต่อและตัวรับส่งสัญญาณออปติคัลโดยเฉพาะเมื่อกำหนดค่าการจำลองเสมือน อย่างไรก็ตาม ในการสร้างและการเปลี่ยนแปลงเครือข่ายในอนาคต เทคโนโลยีการจำลองเสมือนของเครือข่ายจะกลายเป็นกำลังสำคัญในการส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของสถาปัตยกรรมเครือข่ายแบบดั้งเดิม