网络加速,未来将由谁颠覆?

发布时间:2021-08-20 13:23:14 作者:SDNLAB君阅读:0

[导读]:梵文《僧柢律》记载,一昼夜为480万刹那,一刹那为一念,一念为0.018秒。一念,曾诞生无数惊世变革。人类发展,科技创新,皆由每一个伟大的念想而推动。信息革命带来互联网的高速发展,让...

梵文《僧柢律》记载,一昼夜为480万刹那,一刹那为一念,一念为0.018秒。一念,曾诞生无数惊世变革。人类发展,科技创新,皆由每一个伟大的念想而推动。信息革命带来互联网的高速发展,让每一念的放大效应逐渐升级,我们对于体验的诉求也逐渐具象为对速度的执念。

互联网技术的腾飞,让数字化领域成为更多企业的选择。视频、社交、图文等泛娱乐化应用和游戏娱乐产品一如既往作为用户追逐的主流服务,也成为资本青睐的风口。线上化、年轻化、内容化也成为众多赛道的共同点。在全球化业务的不断扩张中,全球化的网络加速成为其背后的有力承载。

循迹互联网对速度追求的脉络,伴随Internet的诞生,工程师对网络质量的追求就从未休止,在全球化加速的视角下,我们一起看看在供需之间游走的连接。

1、时延+质量,网络加速的鱼和熊掌

时间 = 距离 / 速度,这一简单的公式可以让我们通过更直观的视角感知速度。例如中国与美国西海岸跨越太平洋的直线距离约15,000km,按照光在光纤中的速度为200,000km/s 计算,信号从中国发送至美国大约需要经历75ms,往返需要约150ms。(下图:1989年至今的全球海底光缆)

网络加速,未来将由谁颠覆?

然而上面提到时延的只是网络层完成一次双向通讯所带来的时延(称作 RTT,Round-Trip Time),为了完成数据传输,每层网络协议都可能进行数次双向通信,这将会造成应用层的时延是 RTT 的数倍。以一次 HTTPS 请求为例,我们来看看 RTT 会如何被放大:

DNS解析消耗1RTT,TCP握手消耗1RTT,TLS握手消耗2RTT,HTTP请求消耗1RTT。

一次再平常不过的 HTTPS 请求需要消耗 5RTT,若以中美之间的 RTT 计算,完成一次 HTTPS 请求的时间将达到 1500ms,这样的时延足以让用户从当前的上下文中分神。

这仅仅是理想的物理层面的计算,我们还没有计算网络传输中大量的路由与交换设备节点带来的时延。数据在这些设备中进行路由或交换操作也需要消耗时间。一般地,网络设备会对数据交换造成几十到上百毫秒不等的时延。

由于互联网的原生机制,跨国业务并没有端到端QoS保障,这里我们还没有加上QoS保障带来的难度。如果不巧遇到设备吞吐量不足,发生排队也是经常会发生的情况。如果发生网络攻击,则是更加复杂的安全问题。

速度和质量成为了网络加速方案的鱼和熊掌,期待更多的变局。一个朴素的跨洋连接案例,不做任何加速处理,依靠现有的基础设施很难满足现有我们的体验要求。在工程师与网络加速的斗争中,速度和质量成为了保障的刚需,也催生了自底向上的技术革新。

2、自底向上的技术革新

从上世纪90年代末CDN的诞生,网络加速走上了真正的快车道。我们也看到从CDN带来空间距离缩短到专线带来物理链路加速,再到其上的网络协议优化,一副自底向上的技术演进图卷徐徐展开。

缩短距离,CDN乾坤大挪移

CDN技术是对物理设施最直接的“改造”,通过缩短逻辑上的物理距离达到高速的连接。CDN通过在不同的区域、不同运营商部署服务器,配合全局负载技术,让用户能够从距离最近的服务器上获取数据,避免地域、运营商、网络拥堵等问题带来的时延,提供流畅的用户体验。伴随着HTTP的演进,CDN技术逐步迭代创新,也见证了互联网的多次浪潮。从发展初期的互联网泡沫破裂带来的停滞期,到电商和门户发展浪潮,再到OTT社交、游戏、音视频应用带来的行业迅猛发展,CDN已经成为互联网基础设施中不可或缺的重要组成部分。

除了降低时延,CDN还可以缓解核心网拥堵,实现异地灾备以及对流量进行更灵活的分配。CDN也逐步覆盖了媒体交付、web性能优化、DRM和代码转换、监控和分析、透明缓存、数据安全、云存储解决方案等多个细分技术领域。然而CDN技术的优势在于静态内容的加速,对于实时性较强的动态内容反而成为了弱项。CDN供应商也在通过增加智能选路的方式不断弥补其短板。

减小拥堵,专线技术做优化

专线技术则作为物理链路层的方案提出了解法。为了减少连接中复杂链路以及路由、交换节点带来的时延,专线成为了多数出海企业的选择。然而成本是用户选择专线最大的困扰。从简单的点对点传输专线,到一点接入全网任意可达的MPLS,再到后来链路选择更加灵活、精准的SD-WAN,在不断减少时延、提升效率的同时,也在成本上进一步给客户带来大幅降低。

MPLS通过标签进行分类转发,将具有相同转发处理方式的分组归为一类,不同的类进行不同的转发处理,使专线完成了从“线”到“网”的转变。SD-WAN则给专线更多的选择,通过高效的软件方式,根据应用的连接诉求针对性的进行IPsec、MPLS、移动网络的灵活选择。

设备制造商、公有云、电信运营商、线路运营商等多维度企业的协作联动,也让进化的专线技术以更灵活的姿态向上服务,通过差异化的用户体验响应,用有限的资源给用户更好的体验。企业的多维联动也给解决方案带来更多的复杂度和困难点。

协议升级与简化,减少RTT次数消耗

网络协议的变化则是通过软件的思维对加速进行优化。TCP/IP协议簇规模在网络协议的逐渐优化中不断壮大,多层的通信往返在保障了通信质量的同时,也进一步增加了RTT次数的消耗。上层应用和底层网络的各自独立发展让相同的问题产生了各自不同的解法,传输层成为了双方交互的边界。

底层网络视角的默默耕耘和奉献带来了表面IP连接风平浪静,上层应用视角也在不断优化中进行演进。最终简化逐渐成为了大家的共识,复杂的协议在不断减少,也在进一步产生新的简化协议。

应用视角诞生了最极致的QUIC (Quick UDP Internet Connections)协议,被寄予厚望。源于Google的QUIC基于UDP传输,初始握手合并了 TCP 的典型三次握手和 TLS 1.3 握手,提供了端点的身份验证和密码参数的协商。这意味着QUIC发送第一个数据包时有了几百毫秒的优势,外加改进的拥塞控制算法、支持多路复用、减少队头阻塞、连接迁移等优势,将对互联网用户体验带来质的飞跃。

近20年的网络加速技术探索,虽然带来了阶段性的创新,但各自为政的加速方案带来了各自的问题。

1)虽然CDN增加了使用大量边缘节点,通过调度算法,提供了一个相对可用的路径。但其最后一公里传输质量无保障,调度探测系复杂、技术壁垒高,骨干传输无法保证质量,不能提供稳定传输时延和确定的带宽;

2)专线技术则面临最后一公里质量无保障,专线成本高,边缘节点部署难度大、部署周期长,SD-WAN方案也无法根本解决偏远地区的覆盖问题。

3)协议优化也只是修修补补,应用层与底层协议发展割裂,带来了更多问题,集成难度高,技术壁垒高,运维难度大。

自底向上的技术演进着实需要进一步的融合,相辅相成。

3、全球加速(GA),云和加速的结合

对于各自为政的加速方案,云似乎成为了更好的粘结器。凭借云计算技术腾飞的公有云厂商掀起了全球加速(Global Accelerator,简称GA)创新浪潮。以公有云为首的GA技术,通过全球网络基础设施提升用户的流量性能,依托公有云优质的线路以及全球传输网络,实现在全球任一地域都能就近接入云端,亦可实现全球跨地域部署。我们同样也看到业界各怀资源厂商联合推出了各自理解的GA技术,CDN也有了IPA(IP Application Accelerator)的技术加持。

公有云厂商倡导的GA技术通过给接入用户分配静态IP,客户端流量通过加速IP就近从接入点进入公有云加速网络,用户可以通过公有云自建或租用的高速链路使流量快速到达。加之全球加速的智能路径选择和流量调度,可以保证不同优先级和调度策略的流量通过最优路径到达最佳终端节点。(下图:AWS实时通信GA加速案例)

相较于专线或CDN的昂贵和局限性,GA在链路智能加速实现了质的提升,加之SD-WAN等技术的选路优化,可以实现跨境链路的更高性价比。

公有云厂商通过自身的基础设施资源将加速做到了极致,针对不同诉求的应用,提供与之匹配的策略。在其背后也是自底向上的技术融合,通过云的方式对CDN、专线、协议优化等方向的交融创新。

然而GA技术带来的用户体验仍然面临着挑战。

1)单云覆盖能力有限,多云问题复杂多变

基于成本考量,公有云的海外覆盖往往集中在发达国家和地区,海外运营商的网络覆盖也有同样的问题,对于偏远的国家和地区则鞭长莫及。单一公有云覆盖能力更为有限,企业往往会选择“多云+自建/租机房”的方式,进一步增加了网络的复杂度。

2)缺乏端侧QoS保障,最后一公里难保障

GA是通过分配静态IP定位客户端,对于针对性应用的加速依靠的是各个节点的应用识别实现被动加速,应用无法在客户端侧就实现主动选路的加速。GA的模式需要接入机房才能获得加速优化,让端到端优化止步最后一公里。

4、未来往哪走

在全球化加速的视角下,我们看到了背后技术发展的共性问题:

1)单厂商基础设施覆盖能力有限;

2)端侧优化能力有限,最后一公里的质量无法保证;

3)没有端到端的网络质量保障能力

我们看到了背后的技术在继续发展,CDN技术发展到了3.0阶段,SD-WAN也在进一步升级优化专线技术,协议简化也增加了SRv6的身影,GA背后的云也在不断优化其连接细节。网络加速技术将不断演进、不断革新。

放眼未来,业务全球化带来的数字化趋势,将会涌现出更多音视频、游戏、教育等场景,前两个问题需要行业企业更多的合作探讨,带来更多的覆盖和更广的调度。第三个问题则更加需要更加走进用户,比如通过SDK级的端到端优化,把选择权从机房走进用户,让应用在客户端就能主动选择最优路径。

当然还要面对未来更恶劣的网络环境,更加复杂的网络安全问题。更加需要领域内不同类型企业的沟通协作,优化加速的每一个细节。

每个改变世界的惊人变革,往往发生于看似渺小的瞬间,每个瞬间汇成生命的长河。唯有快,斩断虚耗和等待,才能将聚沙成塔的分秒归还给用户。唯有稳,保障传输的品质,才能让创造经久不衰。我们也期待行业中能涌现出更多速度和质量的攀登者。

以上就是网络加速,未来将由谁颠覆?的介绍,

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