总21期
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IBN驱动网络智能化
文/温卫真
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摘要:从SDN发展到IBN,网络的部署和运维也从自动化演变为智能化,而IBN正是驱动着网络持续地向智能化方向发展的动力之一。

IBN的起源

在数字化转型的大潮中,网络的重要性日益突出。而随着越来越多的企业选择将业务迁移到公有云,网络支撑的业务日益复杂,网络规模不断扩大。随着网络规模的扩大和业务种类的发展,网络自身也不断面临新的挑战和问题,传统的网络人工运维模式已难以适应业务发展要求,对网络智能化的需求越来越迫切。

智能化网络是网络发展的终极目标,但无法一蹴而就,必定是一个漫长的过程, 需要分阶段逐级发展。网络智能化也可视为网络自动驾驶,参考国际机动车工程师协会(SAE)提出的汽车自动驾驶能力分级方案(从 L0人工驾驶到 L5无人驾驶),网络智能化能力可分为如下图所示的5个级别:

图一. 网络智能化分级示意

在网络智能化的最高级别,网络将实现操作无人化,网络由业务意图驱动,自主自治。为了实现网络智能化,IBN(Intent Based Network,基于意图的网络)应运而生。IBN能够处理以自然语言表述的业务意图,自动将其转化为网络策略和行为,确保网络持续可靠地满足业务需求,且不影响其它业务的运行。基于意图的网络依靠人工智能与机器学习来确定和执行日常任务、设置策略、响应系统事件以及验证目标和操作是否已完成。

在Daivd Lenrow于2015年(时任ONF NBI WG主席)发布的《Intent:Don`t Tell Me What to Do! Tell Me What You Want》的标准草案中提出:“在所谓的‘意图’模式中,智能软件(如 SDN 控制器)将决定如何把意图转化为针对特定基础设施的配置手段,从而使网络以期望的方式行事” 。 ONF 在 2016 年 10 月发布了白皮书《Intent NBI – Definition and Principles》,这是第 一份描述“基于意图的北向接口(NBIs)”的文档。

Gartner在2017年提出IBNS(基于意图的网络系统),并认为IBN将是网络的“Next Big Thing”。 IBNS包括四大环节:

图二. Gartner提出的IBNS示意

● 转译和验证(Translation and Validation)

系统接收用户输入的高级业务策略 (what,即业务意图) 后,将其转换为相应的网络配置 (how),之后系统对生成的设计和配置进行模拟验证。

● 自动化实施(Automated Implementation)

系统将验证后的网络变更下发到实际的网络基础设施中。该部分通过网络自动化和编排引擎实现。

● 网络状态感知(Awareness of Network State)

系统采集网络实时状态信息,对业务运行实时监控。

● 保障及动态优化/补救(Assurance and Dynamic Optimization/Remediation)

系统持续实时检查网络是否满足了业务意图,并且在发现未达到意图的期望时采取优化和补救措施。

要实现基于意图的网络智能化,系统必须具有网络的“全息照相”, 并基于人工智能构建网络验证模型。IBN可以通过Telemetry遥感技术实现对网络的全面感知(网络即传感器),并基于大数据分析和机器学习实现网络状态的精准诊断和动态优化,形成闭环的智能网络系统。

数字化转型离不开网络的支持,网络就是业务,网络要成为未来商业发展的动力,必须转向基于意图的网络。基于意图的网络将驱动网络不断向智能化方向发展。

IBN与SDN的关系

思科在《2020全球网络趋势报告》,将数字网络就绪模型分为五个阶段:

图三. 数字网络就绪模型

从该模型中可以看出,SDN(软件定义网络)和基于意图网络(IBN)密切相关。

SDN是数字网络早期的“Next big thing”

SDN在推出时有三个不同的目标:转发与控制分离;软硬件解耦;网络可编程。开放网络基金会(ONF)支持SDN计划,并引入了OpenFlow协议。但是,OpenFlow协议只更新到1.5.1版本。SDN解决方案也从早期基于OpenFlow的集中式强控模式,发展为基于M-BGP EVPN的分布式弱控模式。

SDN的核心价值体现在支撑业务需求、提升企业竞争力。新的网络技术的应用首先应聚焦对业务运行产生实际效果。应关注业务网络如何支持服务拓扑,网络配置如何更好地与业务意图对齐,以及如何更好地支持应用交付、提升应用性能。网络架构要适应业务的动态变化、提升更好的客户服务体验、和支持各种不同的业务模型和流程,以及适应企业混合云模式的发展。除了功能、性能、容量外,网络技术的创新要让网络运维操作更简单化、自动化。

IBN是数字网络当前的“Next big thing”

从SDN向IBN的演进,是网络从自动化向智能化的演进,是网络服务从策略配置向解决方案的演进。相对于SDN,IBN是一个更为完备的整体系统。

阶段

行为

SDN

IBN

转化

输入意图

转换为策略

检查完整性

激活

协调策略

自动化网络配置

保障

可视性

洞察(态势 + 策略)

持续验证

纠正

表一. SDN与IBN的功能对比

IBN与SDN相互融合,实现高度的网络智能化

SDN是从技术的角度出发,而IBN是从用户业务的角度出发,解决具体的应用问题,包括网络管理、业务连续性、安全性等。SDN与IBN两者相辅相成,既可以各自独立部署,也可以混合部署于网络中。基于SDN与AI的IBN系统能够灵活、快速地执行用户的策略和意图,实现自动化运维,使业务目标与网络结果保持一致。

图四. IBN逻辑架构示意

基于意图的网络系统通过将自动化与智能相结合,将网络战略提升到更高水平。基于意图的网络系统的实现包括用于执行所需策略的 SDN 控制器。SDN的广泛应用为IBN提供了基础条件。而IBN的出现,让SDN网络的配置、管理和运维变得更加简捷、方便。在实现SDN之后,IBN是必然选择。IBN的目标是基于业务需求(而不是技术限制)部署应用,从技术驱动演变为业务驱动,实现高度的网络智能化。

头部企业的IBN网络智能化实践

思科DNA

思科在2017年推出了”The Network. Intuitive”(全智慧网络)的IBN计划,该计划包括数字网络架构(DNA)中心、SD-Access和SD-WAN。之后思科将其IBN计划扩展到DC,将其应用中心基础设施(ACI)网络架构升级为支持IBN。

思科的IBN系统支持跨域融合部署和运维,实现了业务意图的端到端可视、可控和可验证。

图五. 思科IBN网络架构示意

思科基于意图的网络理念经历了如下的演进历程:

● 从首次推出IBN的概念起,思科就希望提供一个能够自我学习、自我调整和自我演进的智能网络。

● 在第二轮IBN创新时,思科推出了网络保障引擎(NAE),支持自动保障功能。

● 到2018年推出第三轮IBN创新时,思科通过DNA中心的开放式平台,实现了在自动配置、自动保障的同时,保持网络运维和运营。

● 第四轮IBN创新,思科又推出了SD-WAN,实现了从园区网和数据中心过渡到分支机构,将分支机构和园区进行了有机的结合,并将安全与SD-WAN技术整合,让网络更加智能和安全。

华为IDN

华为推出意图驱动的智简网络(Intent-Driven Network,简称 IDN) 解决方案,以用户的商业逻辑和业务策略意图为驱动,在物理网络和商业意图之间构建一个数字孪生世界,通过引入 AI 技术,实现从被动运维到主动运维,对网络进行预测性分析,提前识别网络故障,基于商业意图主动优化闭环。

图六. 华为IBN网络架构(NCE)示意

IDN以NCE(网络云化引擎)为主体构建智能网络大脑。NCE有四个子引擎:

意图引擎

负责接收并理解商业意图,并将商业意图翻译成网络策略,并模拟、验证网络的设计和规划

自动化引擎

将网络设计和规划变成具体的网络命令,通过标准的接口(如Netconf)让网络设备自动化执行网络命令

分析引擎

基于实时遥测等技术(Telemetry 等),采集、分析用户的网络数据

智能引擎

在分析引擎的基础上,通过人工智能算法和不断升级的经验库,给出风险预测和处理建议,或者直接将优化建议提供给意图引擎,实现网络异常的自动化智能优化。

新华三SNA

新华三基于SNA(先知网络架构)提供全栈智能网络平台,实现覆盖园区、分支、广域网、数据中心全场景的端到端业务自动部署和智能运维。

图七. 新华三IBN网络架构(SNA)示意

SNA先知网络架构由网络分析器SeerAnalyzer、统一控制器SeerEngine、统一的网络编排中心SNA Center以及智能硬件设备组成,为客户提供包括网络数据采集、分析、AI判断和保障、自动化部署和执行在内的完整网络闭环系统,通过与北向第三方业务系统、业务管理平台以及南向的网络设备层的配合,提供全面覆盖的智能网络。

基于SNA,新华三推出SeerBlade高性能智能网络引擎,作为智能网络的核心载体,实现了网络自主优化、自治自愈,为网络智能化提供了强大的硬件基础平台。

结语

根据最新的研究结果显示,到2024年,全球基于意图的网络市场将达到41亿美元,超过65%的企业公司将以各种形式部署基于意图的网络。IBN将以软件化为主体,以ABC(AI,BigData,CloudCompute)为支撑,打破网络与应用的边界,实现万物互联于智能数字化世界。随着ABC技术的快速发展和突破,IBN将驱动网络智能化加速迭代升级,网络最终将进入完全智能化的最高级阶段。

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