網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展過(guò)程綜述隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)經(jīng)歷了不斷的變革與創(chuàng)新，其中，金融行業(yè)因其業(yè)務(wù)系統(tǒng)和應(yīng)用類(lèi)型的特殊性，對(duì)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的要求會(huì)比其他互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的要求更高，縱觀金融行業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展歷程，大致可分為如下幾個(gè)階段：1、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.0-豎井式架構(gòu)圖1-1豎井式架構(gòu)金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心早期的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)為豎井式的三層架構(gòu)，即核心層、匯聚層和接入層。核心層作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量轉(zhuǎn)發(fā)的核心節(jié)點(diǎn)，是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的高速主干網(wǎng)，為不同物理分區(qū)流量的互訪提供高速轉(zhuǎn)發(fā)的路徑，必須能快速適應(yīng)通信流量的變化情況，并且保證極高的可靠性，如果核心層故障，整個(gè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)將全部癱瘓，后果極其嚴(yán)重。核心層的核心功能是高速轉(zhuǎn)發(fā)、低延遲、高可靠，避免使用數(shù)據(jù)包過(guò)濾、策略路由等會(huì)降低轉(zhuǎn)發(fā)效率的功能；匯聚層位于核心層和接入層之間，作為數(shù)據(jù)中心內(nèi)部單個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的三層設(shè)備，承擔(dān)著本物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)內(nèi)部的三層路由轉(zhuǎn)發(fā)，將本區(qū)域內(nèi)部路由的對(duì)外發(fā)布及對(duì)區(qū)域外部路由的學(xué)習(xí)，因匯聚層作為一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的邊界，又具備了訪問(wèn)控制和流量控制等功能特性，匯聚層還為接入層交換機(jī)的橫向擴(kuò)容提供了基礎(chǔ)；接入層主要面向服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，承擔(dān)本地網(wǎng)段內(nèi)用戶(hù)之間的二層流量轉(zhuǎn)發(fā)，需要根據(jù)服務(wù)器的需求滿(mǎn)足相應(yīng)的帶寬接入標(biāo)準(zhǔn)，降低本地用戶(hù)之間互訪的延時(shí)，同時(shí)接入層根據(jù)不同場(chǎng)景的特定需求還需要具備某些管理功能，如服務(wù)器或用戶(hù)的接入認(rèn)證、計(jì)費(fèi)管理等。金融行業(yè)因行業(yè)本身的特殊性，需要嚴(yán)格遵守信息安全等級(jí)保護(hù)要求，豎井式架構(gòu)基于等保要求，按照服務(wù)器的不同安全級(jí)別（如WEB服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等）進(jìn)行了物理分區(qū)的劃分，不同安全級(jí)別的服務(wù)器互訪需要通過(guò)嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)控制，通過(guò)不同物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)邊界部署的防火墻來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種部署模式在早期數(shù)據(jù)中心規(guī)模并不是很大的時(shí)候被認(rèn)為是一種非常理想的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，隨著金融行業(yè)業(yè)務(wù)種類(lèi)日益增加，業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模出現(xiàn)了井噴式的增長(zhǎng)，此時(shí)，豎井式結(jié)構(gòu)的弊端開(kāi)始逐漸顯露：投資利用率不高，資源無(wú)法池化，靈活度不高。投資利用率不高。因?yàn)槊吭黾右活?lèi)安全等級(jí)的服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部就需要相應(yīng)的增加一個(gè)單獨(dú)的物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，每新建一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)就需要單獨(dú)采購(gòu)一批匯聚層交換機(jī)、接入層交換機(jī)、用于訪問(wèn)控制的防火墻、用于實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的負(fù)載均衡設(shè)備、用于實(shí)現(xiàn)SSL卸載的SSL卸載設(shè)備，行業(yè)內(nèi)部的人士應(yīng)該了解網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采購(gòu)成本和維保服務(wù)成本非常高，一方面如果從節(jié)約成本的角度考慮，我們會(huì)采購(gòu)性能稍為高端，滿(mǎn)足千兆接入性能的設(shè)備，在物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)建設(shè)初期，因部署的業(yè)務(wù)系統(tǒng)較少的原因，造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資利用率不高；另一方面如果從業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的角度考慮，我們會(huì)采購(gòu)性能好，萬(wàn)兆接入等高性能設(shè)備，一步到位，減少短時(shí)間內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行頻繁替換擴(kuò)容升級(jí)等操作，但因?yàn)椴少?gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高成本，在短時(shí)間內(nèi)仍然存在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資利用率和性?xún)r(jià)比不高的情況，如何提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投入的性?xún)r(jià)比成為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的重要難題。資源無(wú)法池化。這里所說(shuō)的資源包含兩層含義：網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源。所謂的網(wǎng)絡(luò)資源包含路由交換設(shè)備、入侵防御設(shè)備、流量清洗設(shè)備、防火墻設(shè)備、負(fù)載均衡設(shè)備、SSL卸載設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源，由于傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的自身存在的不足，同一物理分區(qū)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備僅能被本區(qū)域的計(jì)算資源所使用，不同物理網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源無(wú)法共用，使用率有高有低，參差不齊，傳統(tǒng)的豎井式架構(gòu)進(jìn)行設(shè)備替換擴(kuò)容升級(jí)時(shí)是需要停業(yè)的，這對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)越來(lái)越高的業(yè)務(wù)連續(xù)性要求簡(jiǎn)直就是災(zāi)難。計(jì)算資源即服務(wù)器資源，同樣因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性，數(shù)據(jù)中心的計(jì)算資源被分成一個(gè)個(gè)小的計(jì)算資源塊，分別服務(wù)于不同的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)，不同物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的計(jì)算資源不能互相調(diào)用，帶來(lái)的問(wèn)題同樣是計(jì)算資源的利用率不高或者計(jì)算資源規(guī)劃不合理。舉個(gè)例子，應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)分區(qū)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)分區(qū)在上線初期分別部署了10臺(tái)物理服務(wù)器，隨著新業(yè)務(wù)系統(tǒng)的上線和現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的擴(kuò)容發(fā)展，應(yīng)用服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)分區(qū)中的10臺(tái)物理服務(wù)器資源已經(jīng)耗盡，無(wú)法再部署新的虛擬機(jī)，需要繼續(xù)增加物理服務(wù)器來(lái)滿(mǎn)足，而此時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的計(jì)算資源使用率不高，尚有5臺(tái)物理服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，這就出現(xiàn)了兩個(gè)物理分區(qū)計(jì)算資源使用情況大相徑庭的局面，如果未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的池化，此類(lèi)問(wèn)題將迎刃而解。靈活度不高?；谏鲜鰞牲c(diǎn)問(wèn)題，總結(jié)出傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一個(gè)最突出的缺點(diǎn)就是靈活度不高。主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源兩方面，當(dāng)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的交換機(jī)、路由器、防火墻和負(fù)載均衡等設(shè)備容量、性能出現(xiàn)瓶頸需要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容，設(shè)備故障需要對(duì)其進(jìn)行替換時(shí)，均需要停業(yè)進(jìn)行操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線平滑擴(kuò)容和更換。由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的限制，計(jì)算資源也存在靈活度差的問(wèn)題，不同物理網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的計(jì)算資源無(wú)法共用，若需要對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行調(diào)整，增加了運(yùn)維集成人員的工作量，靈活度差，并伴有誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，給運(yùn)維帶來(lái)了巨大的壓力。2、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)2.0-資源池架構(gòu)基于上述傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.0架構(gòu)的瓶頸或缺陷，各大網(wǎng)絡(luò)廠商開(kāi)始發(fā)力，想盡辦法優(yōu)化傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)存在的痛點(diǎn)和缺陷，此時(shí)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)2.0應(yīng)運(yùn)而生。圖1-2資源池架構(gòu)如上圖所示，資源池架構(gòu)，更多的是解決計(jì)算資源的靈活度和利用率問(wèn)題，通過(guò)在匯聚層和接入層交換機(jī)之間增加L2Core層，將安全等級(jí)相近的計(jì)算資源接入交換機(jī)接入L2Core交換機(jī)上，通過(guò)L2Core交換機(jī)上的vlan配置對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行邏輯隔離。通過(guò)L2Core交換機(jī)，既可以實(shí)現(xiàn)不同安全等級(jí)的計(jì)算資源的安全隔離，又能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的調(diào)度和使用計(jì)算資源，但是，網(wǎng)絡(luò)資源的問(wèn)題卻依舊沒(méi)有解決。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)于依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身，將控制信息與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完全綁定在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制和轉(zhuǎn)發(fā)分割不明確[1]。3、SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖1-3SDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)新增和擴(kuò)容的需求，與此同時(shí)，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比優(yōu)勢(shì)明顯的云計(jì)算技術(shù)逐漸走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)工程師們的視野里?！霸朴?jì)算”（CloudComputing）的概念是在2006年8月的搜索引擎大會(huì)（SESSanJose2006）上首次被提出，對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。云計(jì)算的出現(xiàn)意味著網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源逐步向著池化的方向發(fā)展。云計(jì)算對(duì)于整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)來(lái)說(shuō)都是一種新的技術(shù)，同時(shí)也是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的一種新的商務(wù)模式，它以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，將計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源等進(jìn)行重新的配置和加工，改變以往客戶(hù)直接面對(duì)基礎(chǔ)資源的交付方式，以一種服務(wù)的方式交付給客戶(hù)，根據(jù)出現(xiàn)的先后順序產(chǎn)生了基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)IaaS、平臺(tái)即服務(wù)PaaS和軟件即服務(wù)SaaS三種主要服務(wù)交付方式。云計(jì)算安全聯(lián)盟在“SecurityGuideanceforCriticalAreasofFocusInCloudComputingv3.0”中對(duì)云計(jì)算的本質(zhì)進(jìn)行了明確說(shuō)明，其中有幾個(gè)關(guān)鍵詞：所有資源實(shí)現(xiàn)池化、靈活按需獲取資源，這就是云計(jì)算服務(wù)。[2]總結(jié)一下云計(jì)算的特點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)[3]：大規(guī)模、分布式：云計(jì)算的“云”從字面意思上就能看出它的規(guī)模是一般來(lái)說(shuō)是可以非常大的，世界上主流的云計(jì)算云供應(yīng)商如Google、Amazon、騰訊、阿里等的云計(jì)算平臺(tái)都是超大規(guī)模的，服務(wù)器的規(guī)模往往都在上百萬(wàn)臺(tái)的數(shù)量級(jí)，可謂非常之龐大。如此龐大的服務(wù)器規(guī)模如果是集中式的，那將對(duì)運(yùn)維和管理帶來(lái)巨大的壓力和挑戰(zhàn)，分布式的出現(xiàn)將這個(gè)問(wèn)題迎刃而解，分布式一方面可以降低運(yùn)維和管理的難度，另一方面可以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)于分布式的部署模式來(lái)說(shuō)，即使某一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)問(wèn)題，該數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)可以自動(dòng)遷移至其他正常的數(shù)據(jù)中心，保證整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定性，并且通過(guò)分布式的部署方式，能極大的提高整個(gè)平臺(tái)的計(jì)算能力。虛擬化：虛擬化技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)新鮮事物，老牌服務(wù)器操作系統(tǒng)廠商都有相當(dāng)成熟的虛擬化技術(shù)，比如紅帽、微軟的服務(wù)器虛擬化，都已經(jīng)相當(dāng)成熟。當(dāng)前主流的云計(jì)算也都采用虛擬化技術(shù)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，不再需要過(guò)多的去關(guān)注硬件的型號(hào)、參數(shù)、性能等因素，只需要按照自己的實(shí)際需要，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，選擇比較專(zhuān)業(yè)靠譜的云服務(wù)供應(yīng)商，通過(guò)云服務(wù)供應(yīng)商提供的渠道進(jìn)行管理員賬號(hào)的注冊(cè)，登錄相應(yīng)云服務(wù)供應(yīng)商的控制臺(tái)，然后按照自己的實(shí)際需要選擇想要的服務(wù)和配置，真正的為自己量身定制，在上面簡(jiǎn)單的部署一些配置即可以對(duì)外提供應(yīng)用服務(wù)了，相比較于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)資源申請(qǐng)和服務(wù)部署安裝，云服務(wù)提供了非常大的便利，極大地提高部署的效率，并且可以在線的按需對(duì)自己申請(qǐng)的服務(wù)器進(jìn)行擴(kuò)容等操作，可以隨時(shí)隨地通過(guò)你的PC或移動(dòng)設(shè)備來(lái)控制你的資源。高可用性和擴(kuò)展性：主流的云計(jì)算供應(yīng)商為了提高整個(gè)云計(jì)算平臺(tái)的穩(wěn)定性和高可靠性，一般都會(huì)采用數(shù)據(jù)備份、設(shè)備異構(gòu)等方式來(lái)提升服務(wù)的可靠性。并且會(huì)在全球建立多個(gè)數(shù)據(jù)中心，通過(guò)“不將所有的雞蛋都放在一個(gè)籃子里”的方式將基礎(chǔ)資源分布在全球各地，將風(fēng)險(xiǎn)降低，保證可以24小時(shí)不間斷的對(duì)外提供云服務(wù)，同時(shí)，由于“云”將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等資源進(jìn)行了池化，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要在這個(gè)資源池里按需對(duì)自己的云服務(wù)配置進(jìn)行調(diào)整。另外，云計(jì)算服務(wù)可以根據(jù)應(yīng)用類(lèi)型或者應(yīng)用場(chǎng)景的不同選擇不同的方式進(jìn)行計(jì)費(fèi)，可以按照專(zhuān)線帶寬的使用情況進(jìn)行計(jì)費(fèi)，也可以按照計(jì)算資源的配置情況進(jìn)行付費(fèi)，在降低用戶(hù)成本的同事提供最人性化的云計(jì)算服務(wù)。與此同時(shí)，自身云平臺(tái)資源的整體利用率也將會(huì)得到明顯的改善。安全：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)安全的重要性越來(lái)越來(lái)，未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)不再是長(zhǎng)槍短炮，而有可能是沒(méi)有硝煙的戰(zhàn)場(chǎng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將一個(gè)國(guó)家的網(wǎng)絡(luò)搞癱瘓，那這個(gè)國(guó)家將失去任何戰(zhàn)斗和抵抗的能力，由此可見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)成為所有個(gè)人、企業(yè)甚至國(guó)家必須面對(duì)的問(wèn)題，我們這里暫不上升到國(guó)家高度層面。從近兩年各行各業(yè)的護(hù)網(wǎng)行動(dòng)來(lái)看，企業(yè)的IT團(tuán)隊(duì)或個(gè)人很難應(yīng)對(duì)那些來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的惡意攻擊，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心還是主要依靠硬件防火墻、入侵防御設(shè)備和流量清洗設(shè)備來(lái)苦苦支撐，在面對(duì)大流量的攻擊時(shí)，基本只有挨打的份，并且束手無(wú)策，而云服務(wù)供應(yīng)商一方面具有傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心不具備的底層安全防護(hù)能力，另一方面有實(shí)力的云服務(wù)供應(yīng)商往往會(huì)有一支實(shí)力強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)安全團(tuán)隊(duì)在后臺(tái)提供更專(zhuān)業(yè)的安全防護(hù)服務(wù)，普通用戶(hù)在使用云服務(wù)的過(guò)程中，在購(gòu)買(mǎi)了計(jì)算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和存儲(chǔ)服務(wù)等服務(wù)的同時(shí)，相當(dāng)于還具備了專(zhuān)業(yè)的安全防護(hù)服務(wù)，大的云服務(wù)廠商的安全防護(hù)能力可不是一個(gè)普通的企業(yè)數(shù)據(jù)中心可比擬的，安全設(shè)備可以花錢(qián)購(gòu)買(mǎi)，安全人才不可多得。云計(jì)算所擁有的以上特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)根本無(wú)法滿(mǎn)足云計(jì)算的要求，因此，我們必須摒棄原有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)設(shè)計(jì)思路理念，對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行重新定義，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的池化和虛擬化，降低對(duì)物理設(shè)備的依賴(lài)，迎合云計(jì)算的發(fā)展要求。從基礎(chǔ)資源層面來(lái)看，數(shù)據(jù)中心的虛擬化技術(shù)主要包含3個(gè)方面：服務(wù)器虛擬化、存