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第三方SD-WAN构建分支上云网络

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概述

本文介绍

很多企业会通过SD-WAN实现多分支的内网打通，当企业开始使用公共云时，企业同样需要将云上网络环境并入现有的SD-WAN组网中来。通常SD-WAN厂商会提供应用的镜像，通过在云上虚拟机安装vCPE实现在云上的组网应用能力部署。本方案介绍如何利用第三方 SD-WAN和云上现有的组网能力，实现高效、安全、可靠的分支上云网络架构。

基本概念

SD-WAN：SD-WAN，即软件定义广域网，是一种网络技术，它通过软件定义网络（SDN）的原则，将控制层和数据层从逻辑上分离开来，并集中管理和控制这些功能，从而实现对分布式网络的智能管理和优化。

VPC：专有网络是您专有的云上私有网络。您可以完全掌控自己的专有网络，例如选择IP地址范围、配置路由表和网关等，您可以在自己定义的专有网络中使用阿里云资源，如云服务器ECS（Elastic Compute Service）、云数据库RDS（Relational Database Service）和负载均衡SLB等。

CEN：云企业网CEN（Cloud Enterprise Network）是运行在阿里云私有全球网络上的一张高可用网络。云企业网通过转发路由器TR（Transit Router）帮助您在跨地域专有网络之间，专有网络与本地数据中心间搭建私网通信通道，为您打造一张灵活、可靠、大规模的企业级云上网络。

高速通道：阿里云高速通道（Express Connect）可在本地数据中心IDC（Internet Data Center）和云上专有网络VPC（Virtual Private Cloud）间建立高速、稳定、安全的私网通信。高速通道的物理专线数据传输过程可信可控，避免网络质量不稳定问题，同时可避免数据在传输过程中被窃取。

设计原则

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该架构设计原则如下：

  • 稳定性：组网服务承载的流量都是企业内部的业务流量，混合云或多云链路的稳定性至关重要，一旦链路中断，云上云下和云间的业务互访将不可达，从而影响业务间的交互，甚至可能出现核心业务不可用等问题，对业务影响较大。所以混合云和多云网络的稳定性是企业网络架构设计的重中之重。

  • 安全性：混合云和多云架构涉及不同网络域之间的互通，且企业内部也存在不同安全等级的业务，特别是对重要业务的访问，通常需要做到安全可控和最小权限按需互通原则，防止企业内部数据泄露和滥用，满足企业内部的数据安全要求。

  • 自服务：该方案涉及到第三方 SD-WAN的配置和交付，对于企业的IT运维人员来说是额外的学习成本。方案在云上的快速部署、交付、高效运维，对企业长期使用SD-WAN方案至关重要。阿里云联合多家品牌和合作伙伴，针对三方产品在阿里云上的服务交付给出了丰富的服务支撑。

设计关键点

稳定

链路容灾

分支上云链路，分支到阿里云的underlay线路选择不同的线路供应商实现物理通道的高可用，例如公网+专线；4G+有线；电信+联通等。容灾切换依赖于SD-WAN产品的链路切换能力，请与您的SD-WAN供应商确认具体方案。专线高可用架构设计请参照高速通道高可靠模式推荐方案：高可靠模式.

云上同地域链路，同地域跨可用区和跨VPC传输链路由阿里云提供高可用保障。云上同地域多个可用区通过超大规模城域专用光纤冗余连接，毫秒级故障倒换。

云上跨地域链路，cen跨域链路由阿里云提供高可用保障。多条跨域专线构建主备换网，使2点间不少于3条路径保护；多平面网络异常检测技术可以自动选择最优路径，实现故障的秒级切换。

网元容灾

云上网络

  • 云原生网元，专线网关ECR提供多可用区容灾能力，单可用区具备多集群部署容灾能力，单集群故障业务无中断；转发路由器TR提供多可用区容灾能力，流量自动选择就近可用区的ENI转发，单可用区不可用时自动转发到其他可用区的ENI。可用区内的每个ENI对应多台转发节点，单节点故障秒级收敛。

  • 第三方 SD-WAN网元，推荐在云上设置独立VPC多可用区部署第三方 SD-WAN镜像，SD-WAN与TR建立IPsec VPN并通过BGP同步路由，利用BGP动态路由实现自动化故障切换。请向您的SD-WAN供应商咨询具体的配置方案，云上BGP over IPsec配置可以参考：第三方SD-WAN设备对接转发路由器实现IDC与VPC互通。

安全

云上设置中转vpc

  • 在云上云下的网络交互之间提供安全缓冲区域，可以在这里设置防火墙、入侵检测系统等安全措施监控和过滤流量；

  • 可以更精细的管理哪些用户和设备被允许访问特定的网络资源；

  • 提供了一个理想的位置记录和监控云上云下互通的流量。

配置安全服务链

  • SD-WAN上云流量可以通过TR路由到独立的安全VPC（阿里云VPC墙或自建三方墙），实现东西向流量的安全审计

  • TR实现安全服务链时，须遵循路由的最小放通原则

合理设置安全组和网络ACL：使用安全组和网络ACL来限制进出VPC的流量。为每个实例或服务配置适当的安全组规则，只允许必要的端口和协议。

性能

  • 加密算法，该组网场景端到端经过的网元数量较多，且流量在云上会经过IPsec隧道的加解密，VPN加解密算法会直接影响端到端的延迟和单连接带宽最大值，在极致性能的传输场景需要额外关注。如果VPN网关实例的带宽规格为200 Mbps及以上，推荐使用aes、aes192、aes256加密算法，不推荐使用3des加密算法。aes是一种对称密钥加密算法，提供高强度的加密和解密，在保证数据安全传输的同时对网络延迟、吞吐量、转发性能影响较小；3des是三重数据加密算法，加密时间较长且算法复杂度较高，运算量较大，相比aes会降低转发性能。

  • 延迟，极致延迟场景需要尽量保证转发资源在同一可用区，请联系您的阿里云架构师进一步咨询。

  • 带宽，该方案上云带宽上限受限于本地网络公网出口带宽、专线带宽、第三方 SD-WAN转发性能、IPsec-VPN单连接带宽上限的限制。IPsec-VPN单连接最大支持1000Mbps，如需更大上云带宽，需要配置多IPsec的 ECMP，请咨询您的SD-WAN供应商咨询能否支持BGP ECMP配置。阿里云VPN多链路负载请参考：建立多条公网IPsec-VPN连接实现流量的负载分担

弹性

该方案整体不具备弹性能力，端到端链路的弹性受限于本地网络公网出口带宽、专线带宽、第三方 SD-WAN转发性能的影响，如果需要扩容传输带宽，需要评估传输链路、CPE、SD-WAN应用的转发能力

可观测

通过NIS和流日志可以实现云上流量的可观测

  • 同地域流量分析，基于VPC流日志和TR流日志，分析用户本端VPC经过TR转发流向同地域对端VPC的流量分布情况，支持分别以实例（一元组）、IP对（二元组）和网络会话层（五元组）的粒度展开流量的可视化分析。

  • 混合云流量分析，基于TR流日志，分析用户VPC经过TR和VBR转发流向线下IDC的流量分布情况，支持分别以实例（一元组）、IP对（二元组）和网络会话层（五元组）的粒度展开流量的可视化分析。

自服务

目前阿里云上提供了丰富的第三方 SD-WAN云上部署能力

设计最佳实践

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中转VPC设计

  • 中转VPC内在ECS中安装第三方 SD-WAN镜像，镜像被三方SD-WAN控制器管理，使用公网EIP与分支中VPN网关设备建立公网IPsec隧道、使用私网IP和IPsec连接建立私网IPsec隧道

  • 地域选择：

    • 某分支要访问云上某些地域的VPC、或者要和多地分支互通，则就近此分支选择中转VPC的地域

    • 某分支要访问某个地域的VPC，则可在此地域创建中转VPC

IPsec连接设计（连接分支网络）

  • 地域选择：和中转VPC在相同地域

  • 双IPsec形成ECMP（等价多路径）：

    • 阿里云：配置2个IPsec连接并配置attachment到TR，TR路由表出接口到2个IPsec连接形成ECMP，既能做IPsec多可用区容灾、又能扩容IPsec隧道容量（单隧道1Gbps*隧道数量）

    • 第三方 SD-WAN镜像：选用2台ECS各安装1个镜像，每个镜像和分支VPN网关、IPsec连接各建立一个公网IPsec隧道和私网IPsec隧道、两边都运行BGP路由协议，当某个镜像故障后BGP协议收敛路由自动切掉故障转发路径

    • 分支侧：建议用2台设备各建一个隧道，分支网络选择2个设备作为路由下一跳形成ECMP，既能做多设备（多隧道）容灾、又能扩容IPsec隧道容量（单隧道1Gbps*隧道数量）

  • 容量和规格限制，请参考：使用限制

转发路由器TR设计

  • Attachement中转VPC：给第三方 SD-WAN镜像和IPsec私网连接间建立私网IPsec隧道做underlay网络互通

  • Attachement中转IPsec私网连接：给第三方 SD-WAN镜像接入TR做中转通道

  • Attachement同地域的业务VPC/VBR等：打通分支到业务VPC或VBR的访问

  • 和其他地域的TR建立跨地域连接，做跨地域间的业务互通

  • TR的多路由表、路由策略可以控制IPsec连接和业务VPC之间的路由学习和宣告，实现隔离

  • 容量和规格限制，请参考：使用限制

可集成支持的第三方 SD-WAN：

应用场景介绍

多数据中心互通

企业业务逐步上云的过程中，需要实现云上和云下数据中心的网络打通和数据交互。传统的专线组网耗时长且成本较高；VPN方案在网络全局运维和大带宽场景存在一定局限性。SD-WAN方案可以有效降低组网成本，压缩组网时间周期，快速实现组网互通。另外可以充分利旧已有的专线、公网等线路资源，帮助企业实现高性价比组网

多分支组网

随着企业的发展与扩张，门店业务高效安全的接入总部系统对组网方案提出了很大挑战。门店业务人员往往不具备专业的IT知识，而总部的IT人员面对数千甚至上万的门店网络接入，需要一套有效的方案进行管理。借助部署在阿里云的第三方 SD-WAN方案，企业可以同时借助阿里云和SD-WAN厂商技术的优势，实现海量门店网络的统一管理和配置。

办公组网加速

随着企业的扩张，可能需要派遣员工在全球多地域开展业务拓展。网络的长途传输质量问题极大的影响业务拓展的效率和成功率，需要特别关注和解决。第三方 SD-WAN方案借助阿里云CEN的跨地域传输资源，能够极大的优化长途传输的网络质量，而且可以按量计费，即开即用，弹性扩缩，可以助力全球化业务的快速拓展与成功。

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