中国移动：开放云网络之高性能网关技术白皮书_45页_2mb

云网络网关技术路线分析总结

背景

云网络（SDN）是实现公有云环境中多租户隔离的关键技术。云网络网关作为核心网元，负责流量转发与复杂业务处理（如NAT、SLB等）。为实现高性能、开放和极简网络，需将有状态网关（如NAT、SLB）与无状态网关（如VGW、IGW）解耦，采用差异化技术路线。

第1章 云网络网关功能定位及分类

根据是否维护会话状态，网关分为两类：

• 无状态网关：无需维护会话状态，主要处理路由和静态地址映射（如VGW、IGW）。
• 有状态网关：需维护会话连接表（如NAT、SLB、VPN），用于跟踪流量状态。

第2章 当前云网络网关主要技术路线

2.1 NFV形态网关

• 特点：依赖CPU软件转发，弹性能力强、开放性好。
• 演进：
  • NFV1.0：基于Linux内核，性能低。
  • NFV2.0：使用DPDK技术，提升性能。
  • NFV3.0：虚拟化部署，支持第三方网元，但存在单流处理能力和成本问题。

2.2 超融合硬件形态网关

• 特点：集成Tofino、x86、FPGA等硬件，提供超强转发性能（如128Tbps）。
• 局限：架构复杂、依赖特定芯片（如Intel Tofino），芯片供应商风险较高。

第3章 云网络网关相关技术现状和趋势

3.1 DPU/IPU技术

• 作用：硬件卸载网络任务，提升性能。
• 主流架构：ASIC+CPU（降低TCO）、FPGA+CPU（高灵活性）。

3.2 新一代可编程网络芯片

• 关键技术：
  • 基于流水线逻辑的可编程：优化报文处理流水线。
  • 基于表项资源的可编程：解耦流水线设计与资源分配。
  • 基于加速引擎的模块化设计：预置功能模块（如QoS、MMU）简化开发。
  • 友好编程语言：P4、NPL实现快速定制化。

第4章 开放云网络高性能网关技术路线

4.1 有状态与无状态网关解藕

• 有状态网关（如SLB、NAT）：
  • 采用NFV+DPU/IPU架构，解决单流性能瓶颈。
  • 利用CPU处理控制面，IPU加速数据面。
• 无状态网关（如IGW、VGW）：
  • 采用可编程芯片（如Tofino、SiliconOne）实现超大规模表项。
  • 关键技术路线包括：
    • Intel Tofino + P4（生态成熟）
    • Cisco SiliconOne + P4（定制开发）
    • 博通StrataXGS + NPL（集成ECMP、五元组匹配）

4.2 技术路线对比