CN112333078A - 一种sd-wan数据转发平面的构建方法、系统 - Google Patents

一种sd-wan数据转发平面的构建方法、系统 Download PDF

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Abstract

一种SD‑WAN数据转发平面的构建方法、系统，属于SD‑WAN技术领域。方法包括部署多个POP接入点，通过VXLAN技术把分散在不同POP接入点上的网桥虚拟成一个大二层网络；多个分支CPE设备分别通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD‑WAN控制器同步；SD‑WAN控制器同步ARP表和FDB表，然后为大二层网络的网桥按企业设置不同的VLAN端口；VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。系统包括多个POP接入点、多个分支CPE设备、SD‑WAN控制器。本发明在SD‑WAN控制器的统一协调下，完成网络虚拟化，构建多租户的数据转发平面，实现分支互联。

Description

一种SD-WAN数据转发平面的构建方法、系统
技术领域
本发明涉及SD-WAN技术领域，尤其涉及一种SD-WAN数据转发平面的构建方法、系统。
背景技术
企业各分支之间互联的传统方法是设备之间采用第三方专线互联，但是这种方案部署困难，交付周期较长，专线成本高昂，缺乏集中管控。
发明专利申请CN 201811608847.2公开了一种拓扑自适应的专网组建方法，并具体公开了工厂中的物联网终端设备通过蜂窝网络经由PGW接入骨干网；企业通过具备路由器功能的网络设备CPE选择合适的POP点与骨干网连接；每个POP点都会连接到临近的PE中，POP点和PE中的网络配置都由SD-WAN控制器自动统一调整；在骨干网边缘侧布置PE，负责对接具备路由器功能的网络设备CPE和蜂窝网络；运营商根据企业的接入需求为其分配一个CPE，并预先向CPE下发配置；企业用户拿到CPE后，只要上电就可以使用，不需要任何的配置；CPE上电后，会通过网络寻找所有可达的POP点，然后根据这些POP点的网络状态综合评估一个最优的POP点准备接入；在选择的POP点出现故障或者网络状态变差达到一定的阈值后，CPE会自动重新检测可达的POP点列表；在POP点列表中重新选择最优的POP点接入。该发明主要解决CPE选择最优POP点接入的问题，无法构建多租户的数据转发平面，实现分支互联。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种SD-WAN数据转发平面的构建方法、系统，快速部署POP接入点，在SD-WAN控制器的统一协调下，完成网络虚拟化，构建多租户的数据转发平面，实现分支互联。
本发明是通过以下技术方案得以实现的：
一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，包括：
部署多个POP接入点，通过VXLAN技术把分散在不同POP接入点上的网桥虚拟成一个大二层网络；
多个分支CPE设备分别通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步；
SD-WAN控制器同步ARP表和FDB表，然后为大二层网络的网桥按企业设置不同的VLAN端口； VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；
VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。
本发明部署了大量POP接入点，让设备自动接入POP接入点来实现互联，分钟级别即可开通业务。为了支撑组网业务，通过SD-WAN控制器以及POP接入点为每个企业构建了一张互相隔离的虚拟专用网，每张网都有唯一标识。设备通过ISPEC或专线方式接入该逻辑网络，来自不同分支的数据在POP接入点上完成交换转发，实现互联。
作为优选，方法还包括：公有云VPC通过专线接入POP接入点。
虚拟化技术和公有云的利用极大地提高了POP接入点的编排部署效率。借助云和虚拟化，我们的POP接入点可以以x86虚拟机的形式存在，可以在全球各大公有云或者自有机房通过api秒级别开通，同时被控制器接管，参与虚拟专用网络的构建。
作为优选，所述分支CPE设备通过ISPEC隧道接入POP接入点包括：
每个分支CPE设备通过主IPSEC隧道接入一POP接入点，还通过备IPSEC隧道接入另一POP接入点。
作为优选，VRF和VLAN端口的创建准则为：在构建有隧道或专线的POP接入点上，配置相应的VRF，创建VLAN端口；在没有隧道或专线的POP接入点上，POP接入点上的VRF和VLAN端口被回收。
作为优选，方法还包括：当有新的POP接入点构建隧道或专线、VRF、VLAN端口时，更新ARP表和FDB表。
作为优选，所述公有云VPC通过专线接入POP接入点的过程包括：
公有云VPC通过专线接入POP接入点；云专线网卡自动关联VRF；云专线方向的路由实时同步给SD-WAN控制器。
作为优选，VRF具有附属的隧道网卡或专线网卡。
一种SD-WAN数据转发平面的构建系统，包括多个POP接入点、多个分支CPE设备、SD-WAN控制器；多个POP接入点的网桥通过VXLAN技术虚拟成一个大的逻辑二层；分支CPE设备通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步；SD-WAN控制器用于同步ARP表和FDB表，然后为逻辑二层的网桥按企业设置不同的VLAN端口；VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。
作为优选，系统还包括公有云VPC；所述公有云VPC通过专线接入POP接入点。
作为优选，当分支CPE设备通过ISPEC隧道接入POP接入点时，每个分支CPE设备具有主ISPEC隧道和备ISPEC隧道；主ISPEC隧道和备ISPEC隧道分别连接不同的POP接入点。
本发明具有以下有益效果：
一种SD-WAN数据转发平面的构建方法、系统，解决了现有互联过程中部署困难，交付周期较长，专线成本高昂，缺乏集中管控的问题。本发明在SD-WAN控制器的统一协调下，完成网络虚拟化，构建多租户的数据转发平面，实现分支互联。
附图说明
图1为本发明一种SD-WAN数据转发平面的构建系统的示例图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，包括：
部署多个POP接入点，通过VXLAN技术把分散在不同POP接入点上的网桥虚拟成一个大二层网络；
多个分支CPE设备分别通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步；
SD-WAN控制器同步ARP表和FDB表，然后为大二层网络的网桥按企业设置不同的VLAN端口；VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；
VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。
其中，VXLAN是一种网络虚拟化技术，可以改进大型云计算在部署时的扩展问题，是对VLAN的一种扩展。通过VXLAN技术后可将多个POP接入点组成一个互联整体。多个分支CPE设备可接入相同的POP接入点，或者接入部分相同的POP接入点，或者接入不相同的POP接入点。分支CPE设备具有LAN、WAN、隧道三种网络，其中分支到分支流量会走隧道和专线。每个CPE有主备两条ISPEC隧道分别接入两个不同的POP接入点。每个企业在POP接入点上配置独立VRF（VPN ROUNTING & FORWARDING INSTANCE,VPN路由转发实例），即每个企业具有相应的VRF。隧道网卡或专线网卡附属于企业VRF。
VRF和VLAN端口的创建准则为：在构建有隧道或专线的POP接入点上，配置相应的VRF，创建VLAN端口；在没有隧道或专线的POP接入点上，POP接入点上的VRF和VLAN端口被回收。可见，POP接入点上虚拟二层三层可按需创建、动态迁移。方法还包括：当有新的POP接入点构建隧道或专线、VRF、VLAN端口时，更新ARP表和FDB表。当有POP接入点上的隧道或专线取消时，POP接入点上的VRF和VLAN端口等资源被回收，不再参与大二层网络。
本发明还包括公有云VPC通过专线接入POP接入点。所述公有云VPC通过专线接入POP接入点的过程包括：公有云VPC通过专线（例如，阿里云腾讯云专线）接入POP接入点；云专线网卡自动关联VRF；云专线方向的路由实时同步给SD-WAN控制器。
本发明还提供一种SD-WAN数据转发平面的构建系统，包括多个POP接入点、多个分支CPE设备、SD-WAN控制器。多个POP接入点的网桥通过VXLAN技术虚拟成一个大的逻辑二层。分支CPE设备通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点。每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步。SD-WAN控制器用于同步ARP表和FDB表，然后为逻辑二层的网桥按企业设置不同的VLAN端口。VLAN端口与VRF内的大二层接口连接。VRF内的隧道接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发,或者VRF内的专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。分支互访的报文通过POP接入点完成转发，路径是CPE->POP1,POP2…->CPE。
当分支CPE设备通过ISPEC隧道接入POP接入点时，每个分支CPE设备具有主ISPEC隧道和备ISPEC隧道；主ISPEC隧道和备ISPEC隧道分别连接不同的POP接入点。
系统还包括公有云VPC，所述公有云VPC通过专线接入POP接入点。
图1示出了一种SD-WAN数据转发平面的构建系统的示例图，图中有4个CPE设备CPE1、CPE2、CPE3、CPE4和3个POP接入点POP1、POP2、POP3。根据需要可设置不限于上述数量的POP接入点和CPE设备。
以其中两个POP接入点为例，HangZhou.fudi.pop4.D01.tj 简称tj，HangZhou.fudi.pop3.C01.NB简称nb举例说明：
复用SSH连接 （root@HangZhou.fudi.pop4.D01.tj）[连接数量：2]
Last login：Tue Step 15 07:18:15 2020 from 172.31.128.223
root@HangZhou：~#
root@ HangZhou：~# ip vrf
Name Table
vf 152 4
vf 235 5
vf 277 3
vf 211 2
vf 210 8
vf 155 7
vf 250 6
vf 204 10
vf 224 1
root@ HangZhou：~# ip link show vrf vf 211
156780:i-2@e-2 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP > mtu 1500 qdisc noqueuemaster vf211 state UP mode DEFAULT group default
link/ether 52:54:00:e4:9a:4f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
156781:vti65@NONE:<NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master vf211state UNKNOWN mode DEFAULT group default link/none
root@HangZhou:~#
复用SSH连接 （root@HangZhou.fudi.pop3.C01.NB）[连接数量：3]
Last login：Tue Step 15 07:26:22 2020 from 172.31.128.223
root@HangZhou：~#
root@ HangZhou：~# ip vrf
Name Table
vf 204 2
vf 264 9
vf 250 5
vf 152 1
vf 277 15
vf 210 4
vf 169 17
vf 156 18
vf 220 8
vf 267 10
vf 155 11
vf 278 7
vf 224 6
vf 211 3
root@ HangZhou：~# ip link show vrf vf 211
138492:i-3@e-3 <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueuemaster vf211 state UP mode DEFAULT group default
link/ether 52:54:00:6d:2f:07 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
138493:vti121@NONE:<NOARP,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue mastervf211 state UNKNOWN mode DEFAULT group default link/none
root@HangZhou:~#
根据上述示例可见，tj和nb都有vrf vf211， tj上的i-2网卡和nb上的i-3网卡构建大二层，tj vrf211里的vti121网卡和nb vrf211里的vti121网卡是隧道网卡。分支互访的报文通过POP接入点完成转发。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，包括：
部署多个POP接入点，通过VXLAN技术把分散在不同POP接入点上的网桥虚拟成一个大二层网络；
多个分支CPE设备分别通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步；
SD-WAN控制器同步ARP表和FDB表，然后为大二层网络的网桥按企业设置不同的VLAN端口；VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；
VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。
2.根据权利要求1所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，还包括：公有云VPC通过专线接入POP接入点。
3.根据权利要求1所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，所述分支CPE设备通过ISPEC隧道接入POP接入点包括：
每个分支CPE设备通过主IPSEC隧道接入一POP接入点，还通过备IPSEC隧道接入另一POP接入点。
4.根据权利要求1所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于， VRF和VLAN端口的创建准则为：在构建有隧道或专线的POP接入点上，配置相应的VRF，创建VLAN端口；在没有隧道或专线的POP接入点上，POP接入点上的VRF和VLAN端口被回收。
5.根据权利要求1所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，方法还包括：当有新的POP接入点构建隧道或专线、VRF、VLAN端口时，更新ARP表和FDB表。
6.根据权利要求2所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，所述公有云VPC通过专线接入POP接入点的过程包括：
公有云VPC通过专线接入POP接入点；云专线网卡自动关联VRF；云专线方向的路由实时同步给SD-WAN控制器。
7.根据权利要求1所述的一种SD-WAN数据转发平面的构建方法，其特征在于，VRF具有附属的隧道网卡或专线网卡。
8.一种SD-WAN数据转发平面的构建系统，其特征在于，包括多个POP接入点、多个分支CPE设备、SD-WAN控制器；多个POP接入点的网桥通过VXLAN技术虚拟成一个大的逻辑二层；分支CPE设备通过ISPEC隧道或专线接入POP接入点；每个企业在POP接入点配置独立VRF，VRF路由表实时和SD-WAN控制器同步；SD-WAN控制器用于同步ARP表和FDB表，然后为逻辑二层的网桥按企业设置不同的VLAN端口；VLAN端口与VRF内的大二层接口连接；VRF内的隧道接口或专线接口和大二层接口之间按照路由实现报文的三层转发。
9.根据权利要求8述的一种SD-WAN数据转发平面的构建系统，其特征在于，还包括公有云VPC；所述公有云VPC通过专线接入POP接入点。
10.根据权利要求8述的一种SD-WAN数据转发平面的构建系统，其特征在于，当分支CPE设备通过ISPEC隧道接入POP接入点时，每个分支CPE设备具有主ISPEC隧道和备ISPEC隧道；主ISPEC隧道和备ISPEC隧道分别连接不同的POP接入点。
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