高效的統一無線交換網絡架構 2021/7/7 6:06:12 88人閱讀 image
無線接入正在迅速成為企業網絡必不可少的功能。
隨著具有每接入點數百兆比特容量的802.11n的到來,無線接入的價值已經大大提高。
現在,無線應用領域已擴展到筆記本電腦以外的新應用,如VoIP手機、雙模式智能電話和臺式PC,從而實現了一個功能更加強大、全面支持各種移動設備的企業網絡。
隨著企業越來越依靠無線技術提供關鍵任務應用,網絡管理員將必須決定如何分配無線接入帶寬,才不會降低網絡效率或導致預算緊張。
最初部署的企業無線局域網(WLAN)至多提供不太大的帶寬,安全性也不高,這妨礙了無線技術在企業中的使用。
這樣,無線局域網一直局限于為一小部分關鍵應用服務。
在這種情況下,IT專業人員一直采用一種重疊架構,以便將無線局域網快速移植到已有的有線網絡上。
在這種架構下,所有無線局域網信息流都以隧道方式傳送到一個中央接入控制器,并在這里進行解封裝和驗證,然后進入有線網絡(圖1)。
圖1:傳統迂回傳送網絡的示意圖。
圖中用箭頭表示從一個交換機流向網絡核心(標記交換主干)、再返回向外流向一個鄰近交換機節點的無線流量。
盡管802.11n提高了無線性能,但由于重疊架構效率低而受到網絡瓶頸問題的困擾。
此外,在重疊架構中,無線部分是在運行在網絡上的特殊業務,而不是網絡中必不可少的內在功能,這將導致效率低下。
因此,在無線業務用戶群擴大時,無線網絡無法經濟實惠地實現擴展。
打算轉向802.11n的網絡管理員需要弄清楚無線接入能夠實現的所有好處,并且要確定是否需要一種新的網絡架構。
本文討論采用新架構的必要性,介紹了一種新的基本構件,即統一無線/有線交換,并闡述了基于這種新構件的解決方案所具有的特點和好處。
采用統一無線交換網絡拓撲隨著無線局域網流量的增加,集中式架構使網絡的加載量成倍增加,最后達到網絡對所支持的所有流量都無法正常發揮作用的程度。
其中,最受影響的方面包括:(1)成本——越靠近網絡核心,帶寬成本越高。
(2)可擴展性——必須按照與所支持的接入點數量成線性的關系增加新的控制器,為能擴展到支持802.11n數據速率,這種集中式架構將會從整體上對網絡造成負面影響。
(3)性能——網絡延遲增大,擁塞丟包量增加。
(4)安全性——隨著接入點增加,更加難以經濟實惠地滿足安全性需求。
(5)靈活性——集中控制導致單點失效風險。
無處不在的大帶寬無線企業環境需要一種新的統一無線/有線架構,以消除集中式控制導致的瓶頸和低效率。
統一網絡不是將無線流量作為一種例外來處理,而是集成無線業務與傳統有線局域網業務,使兩者無縫銜接。
尤其是,通過在邊緣交換機處而不是網絡核心的接入控制器處來終止安全隧道,無線數據和管理從網絡核心轉移到了網絡邊緣(圖2)。
在網絡邊緣終止無線信息流并將信息流直接發送到其目的地,而不是將信息流發送到網絡核心、然后再返回網絡邊緣,可節省主干帶寬。
此外,安全處理任務也轉移到了網絡邊緣,從而保證以最佳性能擴展,在滿足用戶需求的同時保持網絡靈活性。
圖2:統一無線交換網絡拓撲的示意圖。
圖中用箭頭表示流進一個交換機并直接流到一個鄰近交換機節點的無線流量。
所需的新技術由于新的網絡技術剛出現時,常常用于網絡核心,然后隨著技術的成熟,逐漸轉移到網絡邊緣,因此就無線而言,向統一的無線交換拓撲轉移是意料之中的發展方向。
為實現統一無線交換網絡,需要幾種新技術。
網絡行業的領導者們已經在開發這些新技術,預計在802.11n大規模部署之前,用于交換機和無線接入點的芯片和軟件就能準備就緒。
這些所需的關鍵新技術包括:(1)開放的、基于硬件的封裝。
統一網絡不再繼續使用目前用來迂回傳送無線流量的專有封裝技術,而是利用新的開放標準,如互聯網工程任務組(IETF)的無線接入點控制與配置規范(CAPWAP)。
該規范安全地實現交換機和接入點之間的通信。
為實現802.11n的性能和成本優勢,封裝/解封裝以及交換功能都應該集成到交換芯片中。
(2)分段和重組。
封裝包頭可能使數據包增大到超出以太網1,518字節的限制。
在這種情況下,CAPWAP以簡練的兩段限制支持數據包的分段和重組,解決了段緩沖問題,且不會出現過度延遲,從而為高效率開發和制造芯片提供了方便。
(3)分布式接入點管理。
在集中式網絡中,單個控制器可能管理數十個到數百個接入點,而在統一網絡中,每個接入點也許由不同的邊緣交換機管理。
因此,將需要交換集群軟件,形成具有自我組織和配置識別能力的統一交換。
每個統一交換機還要傳輸和管理接入點的接入權限以及策略數據庫。
獲得統一無線網絡的好處除了降低安裝和運行費用,統一無線網絡還有很多好處。
對網絡管理員和用戶來說,這些好處體現在以下幾個方面。
(1)極大地提高可擴展性:隨著帶寬和接入點數目的每一次增加,引入相應的安全保障能力,與中央無線控制器架構相比,能夠支持更加一致的投資,允許隨著企業的成長逐步追加投資。
(2)簡化網絡管理:采用相同架構拓撲將使網絡管理員能夠從單一管理點、而不是一系列不同的有線和無線設備查看接入點和交換機的情況。
(3)極大地提高性能:標準化使無線隧道和其他功能得以通過芯片而不是軟件來實現。
(4)自動化管理:與集中式架構相比,可以面向單個設備更好地管理自動配置、動態無線射頻管理等功能。
(5)更快地驗證:將客戶和策略執行轉移到網絡邊緣,縮短了換向時間,提高了響應速度。
(6)更高效地利用帶寬:減輕網絡主干的負載將使整個網絡的性能得到提高。
(7)縮短延遲時間:由于交換發生在網絡邊緣,而不是將所有無線流量傳送到網絡核心、再返回到邊緣,因此,用戶還將體驗到延遲時間縮短和網絡靈活性提高的好處。
對企業來說,無線服務正在成為每天的關鍵需求,因此大帶寬無線接入必須集成到企業網絡中,成為企業網絡的一部分。
有了統一的無線網絡,就可以利用傳統網絡的性能、可擴展性和費用優勢來支持無線流量。
如果沒有這種統一性,迂回傳送和擴展限制將導致成本非常高,同時限制了大帶寬企業無線局域網,使其無法發揮巨大的潛力。
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