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广域网加速刻不容缓
随着企业数据流量的不断增加，广域网低下的传输效率已无法满足企业的业务需求，加速成为当务之急。
广域网加速到底是何方神圣？
它到底给我们的企业信息化系统带来什么样的革命性变化？
信息科学与工程学院
2010/9/16
webaccelerator
广域网网络加速器
目录
Web加速的需求3
实现加速的主要技术手段4
目前产品的性质比较和分析5
存在的主要问题9
计划怎样实现一个Web加速器12
技术路线13
1.Web加速的需求
随着企业数据流量的不断增加，广域网低下的传输效率已无法满足企业的业务需求，加速成为当务之急。
目前，企业级用户的广域网传输问题主要来自两方面，即链路与应用。
链路问题包括带宽受限、网络时延大、丢包率严重等；应用的问题则集中于大数据量的传输，以及应用自身在广域网环境下的低传输效率。
简单的来说，所有的网络用户都需要通过网络加速来提高效率。
国内目前带宽仍然供不应求的情况下，出现互联互通、跨运营商、主干网拥塞等问题的可能性非常大。
作为分布式企业的你，是否正在忍耐低下的网络数据传输速度？
你是否正在为难以实现多个网络数据中心之间，高速而稳定的存储备份而发愁？
你可知道，你的发愁正在催生一个全新的市场。
其中2006年底的IDC报告指出，由于分布式企业网络应用系统、数据中心的集中化，以及企业网络应用系统实时操作的强烈需求，引发了一个庞大的广域网加速市场，其2006年的市场规模为6.7亿美元，2011年将达到9.2亿美元。
总结起来，我们会发现有这么几类网络业务系统出现了应用瓶颈：
1、网络数据传输、网络应用速度限制；
2、移动终端数据传输速度限制；
3、Web网站大数据量访问限制；
4、数据中心多地访问、同步、备份速度困扰；
5、视频流数据传输限制。
1
广域网加速到底是何方神圣？
它到底给我们的企业信息化系统带来什么样的革命性变化？
它是否能让分布式企业不再沉默？
2.实现加速的主要技术手段
1）、数据缓存技术（在专线环境下，此技术具有决定性的意义，帮助用户提升带宽的实际传输能力和价值）
高速缓存技术很早就出现，它主要用来解决带宽瓶颈、应用延迟问题。
目前市场上有一些产品比较典型的就是采用WEB文件缓存和数据字节缓存技术这两种。
将WEB文件缓存到设备中，主要是针对WEB应用访问，对于TCP应用是没有效果的；另一种是动态缓存，将数据压缩以后按照重复性频率较高的字节以指针的方式缓存于设备中，下次遇到同样的数据时，将直接从缓存中存取。
（这类技术是当前的主流应用；该技术从存在目标上是解决文件同步级的“加速的”，对应用系统的加速主要由其他相关技术实现）
2）、TCP优化及应用优化（这个是WAN优化领域的关键技术之一）
专用的TCP加速或应用加速设备可以帮助改善网络环境中的应用性能，如大带宽链路、大文件传输、高时延、相当大的网络交易等。
TCP优化主要解决数据丢包、TCP延迟问题；应用优化主要解决应用延迟问题（如果一个应用在应用层就受到应用消息大小和数据回应及确认需要的限制时，不管带宽有多充裕，也不管是否已经避免了由TCP协议的端到端应答机制造成延迟瓶颈或是TCP的慢启动和拥塞控制行为引起延迟瓶颈，应用延迟不可避免。
）。
目前市场上的专业TCP加速设备及应用加速设备都需要在企业链路的两端部署，代价非常高。
这些专用的加速器都需要自己的专门协议才可以达到加速效果，也就是说基于网络是不透明的。
后果就是，网管人员或系统无法看到正在广域网上运行着的应用，还有必要为这些设备所用的专用传输协议在安全设备上特别打开通道，带来安全隐患。
3）、数据压缩
压缩可提高应用性能，创造更大的吞吐率，更快的性能以及更大的网络容量。
压缩可更快地传输数据，让更多的流量通过有限的广域网链路。
当获得更多的带宽时，最关键业务应用的性能便可得到大大的提高。
数据压缩需要设备成对使用，部署在连接的两个端点。
大部分的企业都会在其各个分支机构分别部署一台设备，这样各分支机构之间以及与主站点之间都可以交换流量。
这种部署方案可充分利用整个企业的所有带宽。
每个设备压缩Outbound流量，接收终点的设备解压缩Inbound流量，将流量恢复至原始状态。
数据压缩技术主要解决带宽瓶颈，具有广泛适用性。
4）、服务质量控制QoS
服务质量控制或带宽管理QoS有助于减轻带宽的竞争。
对于宝贵的WAN带宽，应用之间会有竞争，控制竞争的一个有效方法是利用带宽分配和服务质量（QoS）工具。
IT人员能够根据应用业务规则分配WAN上应用的优先级，确保该应用能够获得足够的带宽，从而提高与业务紧密相关的生产率。
3.目前产品的性质比较和分析
1）、Riverbed【核心技术是数据缓存】
广域网数据服务（WDS）领导厂商，被国际IT界推崇为新一代的Netscreen
RiverbedRIOS4.0广域网加速方案
产品性能：
·最大网间吞吐量率（可集群扩展）：
310Mbps
·最大TCP连接数：
4000
·将广域网中的传输数据量降低95%
·优化了所有基于IP的流量（HTTP、TCP、UDP等）
·SSL加密加速：
支持，提升56倍
·HTTP加速25-35%
主要技术：
协议优化（把TCP转换成自己的私有协议，必须双边部署）
数据压缩
数据缓存（缓存做得最好的厂商之一）。
目前在很多大的加速项目测试中表现优异。
2）、BlueCoat【收购Packteer后，全面拥有WAN优化技术！
】
安全的内容和应用传输领导厂商，收购获得完整产品线
主要技术：
带宽管理缓存技术协议优化数据压缩
收购了流控领导厂商Packeteer
3）、F5
应用交付网络领域的企业，总部位于华盛顿州西雅图市，全球已有10000多家企业和服务提供商采用F5解决方案来支持其应用运行。
最新产品BIG-IPWebAccelerator（Web应用加速器，提供集成化、多功能的策略，全方位显著提高Web应用和服务的性能。
F5广域网加速产品
产品性能：
·最大网间吞吐量率（可集群扩展）：
622Mbps
·最大TCP连接数：
未知
·将广域网中的传输数据量降低95%
·优化了所有基于IP的流量（HTTP、TCP、UDP等）
·SSL加密加速：
支持
4）、Juniper
点对点加速，需要同时两台以上设备同时部署，并且在指定的注册服务器上注册后，实现同一注册组内的网络加速，可以防止非法设备的接入。
Juniper广域网加速平台
产品性能：
·最大网间吞吐量率（可集群扩展）：
155Mbps
·最大TCP连接数：
2000
·将广域网中的传输数据量降低95%
·优化了所有基于IP的流量（HTTP、TCP、UDP等）
·SSL加密加速：
不支持
5）、思科
GlobalCDN（GlobalContentDeliveryNetwork）全球网络加速器即内容分发网络，是构建在现有宽带IP网络之上的一层虚拟网络，其基本思想是，依靠放置在各地的缓存或媒体服务器，通过系统中心平台的智能负载均衡、内容分发、调度等功能模块，将用户最感兴趣的那部分媒体内容部署到最贴近用户的地方，使得原本无序、低效、不可靠的宽带IP网络转变成高效、可靠的智能网络，以满足用户对媒体访问质量的更高要求。
思科广域应用服务WAAS
产品性能：
·最大网间吞吐量率（可集群扩展）：
未知
·最大TCP连接数：
未知
·将广域网中的传输数据量降低95%
·优化了所有基于IP的流量（HTTP、TCP、UDP等）
·SSL加密加速：
未知
6）、Citix（思杰）
思杰广域网加速方案
产品性能：
·最大网间吞吐量率（可集群扩展）：
500Mbps
·最大TCP连接数：
·将广域网中的传输数据量降低95%
·优化了所有基于IP的流量（HTTP、TCP、UDP、CIFS等）
·SSL加密加速：
支持
7）、深信服【完整的加速技术提供厂商，对国内丢包环境效果较好】
国内技术特点及加速效果与riverbed最为接近的自主研发厂商
主要技术：
TCP代理和优化协议优化（其实就是协议优化），对TCP协议中的窗口机制、数据包重发机制进行优化，优化后协议与普通TCP不同，必须双边部署。
数据压缩
跨运营商畅联技术（协议优化技术的结果）
数据缓存
8）、LotWare华夏创新【单边加速广域网加速厂商】
由于采用TCP协议优化技术，无需双边部署，节省用户投资，即可作网络优化同时又具有流量控制技术，即可管理内网的带宽分配又可保障不确定的外部远程用户访问保障，充分解决上行压死下行的带宽管理问题，端到端的带宽管理技术，减少网络出口的带宽浪费问题。
单边部署可以方便的应用于各种应用环境,，无需改变用户网络架构，无需缓存，实时处理各种现实环境下的应用环境，并具体智能动态分配技术，充分发挥用户网络带宽效率。
重复数据削减主要适用于总部分支型的部分C/S架构应用，实验室环境下该技术效果显著，真实网络环境下视实际应用系统架构及数据包大小有关。
单边部署的特点：
①、无需成对部署：
适用于各种用户应用部署
②、四层流控技术：
解决上行压死下行问题，端到端的带宽控制技术，动态智能带宽分配技术，（不需利用不断升级软件状态库方法来支持的）智能P2P控制技术，智能Voip保障技术。
③、单边加速技术：
不需对端远程用户部署相同厂商设备的各种应用环境（即不需建立隧道的加速技术），用户无需改变现有网络结构，透明部署，针对网络内所有TCP/IP应用进行加速。
9）、快沙
目前流行的加速技术都有，不过以协议优化为主，对高丢包，高延迟的链路进行加速有优势。
必须双边部署。
10）、腾讯web加速器
①加速效果特别的好
Web加速器通过P2P技术从多个源下载数据，对于消耗时间长，文件尺寸大的文件，如在线视频、Flash影片等，有明显加速效果。
②程序体积小、安装快捷
软件小巧，安装程序只有800多K，可在几秒内安装完成。
③程序设置简单、使用方便
界面简洁，设置简单，只需设置几个常规选项即可。
④免费、无广告、没有流氓插件
Web加速完全免费，而且程序上无任何广告，也绝不包含任何流氓软件，请放心使用。
您需要在官方网站下载以确保该程序不被恶意修改。
4.存在的主要问题
与局域网线路相比，通常情况下广域网线路的带宽更低而延时则更高。
但在复杂的网络环境中是如何影响应用系统性能呢?
因素主要有五个，其中一个与带宽相关，而其它的四个则相对比较复杂一点，显得不是那么直观，而且一般只会在不存在带宽瓶颈的情况下才会被注意到。
1）、带宽这个瓶颈显而易见
没有任何一个应用系统在发送数据时可以突破带宽容量的限制，带宽永远是广域网应用会遇到的一个重大问题，但是并不是解决了带宽就能完全解决广域网传输性能问题，是不是我们有了100M的带宽，传输速度就能够达到100M呢?
很不幸的是很多时候我们并不能使用到物理数据链路所提供的带宽大小。
影响：
带宽瓶颈不仅造成现有带宽无法充分利用，在一定程度上造成浪费。
有的时候还会造成数据包的丢失以及重传，而且严重影响了数据传输和应用系统的使用效率。
2）、网络延时才是首要问题
在我们的内部网络中，网络的延时通常是可控的（可以通过更高性能的设备等方式），可以达到毫秒级。
但是到了公网中，这个时长通常都不是用户所能控制的（在卫星线路或者跨国线路中，这个问题特别明显），而网络延时一方面直接导致我们的系统响应变慢，另外还通过对网络控制协议和应用协议的影响进一步放大对系统响应速度的影响。
根据实际测试数据显示一条2Mb/s带宽的ADSL线路，在网络延时小于40ms时，线路能达到其带宽允许的最高数据吞吐量，但是当网络延时逐渐增大时，线路传输效率明显下降。
当延时达到15ms左右，实际的吞吐量只能达到带宽所允许的最高数据吞吐量的10%左右，实际的测试数据如下图所示：
在另外的100Mb/s带宽的线路上面进行相同的测试，得到的结果显示在网络延时大于150ms以后，100Mb/s带宽线路的数据吞吐量和2Mb/s的线路几乎下降到同样的水平，所以说在网络延时较大的时候100Mb/s带宽线路的数据传输能力并不比2Mb/s带宽线路的数据传输能力强多少。
影响：
延迟造成的最直观的感受就是应用系统缓慢，难以忍受。
比如：
1.启动Notes或者其他邮件收发客户端的时候，在输入用户名和密码之后要等待很长时间才能够进入邮件系统，延迟过大的时候甚至在输入用户名或者密码时候都需要等待较长的时间。
2.远程文件共享的时候，耗时较长，如果延迟过高，甚至造成文件传输失败。
3.应用系统经常由于延迟的影响而长时间没有响应。
非常严重的影响了工作效率。
3）、协议处理机制严重影响网络性能
目前广域网中使用最广泛的传输协议就是TCP（TransferControlProtocol）协议，TCP协议是一个确保安全的传输协议，在网络两端的主机建立TCP连接的时候需要进行三次握手等连接确认机制，但是这些机制往往会因为网络延时和丢包而显的效率较低。
比如在访问WEB页面的时候，一个页面中的各个元素都是由单独的TCP会话来进行传输的，可能的会话数达到几十个，每一个会话都要处理繁杂的确认机制，在遇到由于延时或者丢包造成确认不成功时又会重新发起会话，导致页面访问缓慢。
还有在TCP协议传输数据的时候，一端到另一端所正在传输的数据量还受数据报窗口的大小限制，当该窗口满了以后，发送方就无法发送更多的数据，直到接受方确认已经接收了窗口中的部分数据。
如果数据报窗口太小的话，必然会影响数据传输和应答的速率，从而影响整个数据链路的吞吐能力。
如果传输两端的系统能够很好的对数据窗口大小进行协商的话是可以一定程度上避免出现这种情况的，但是前大部分系统并不能很好的处理广域网环境下的数据报协商机制。
影响：
现有带宽无法充分利用，经常出现等待超时，引起数据包的丢包和重传，会造成文件传输耗时长甚至失败，应用程序无响应，严重影响了工作效率。
4）、重复数据导致效率低下
在网络两端往往需要传输大量的重复数据，比如公司总部的通知，下属分支机构的每一个员工如果都需要阅读的话，通常情况下每个人的电脑都通过传输线路到公司总部的服务器上面去取相应的文件，这样同样的一份数据在线路中传输了很多次，对线路带宽的利用率较低。
还有我们发送群组邮件、不同的文件里面有相同的内容（比如word文件的格式、排版等数据都是一样），这样的重复数据大量占用了我们网络的宝贵带宽资源，造成了重要业务数据无法获得充分的网络资源。
影响：
大量重复数据在网络上传输，不仅无畏的消耗了路由器，交换机的性能，而且造成了带宽的浪费。
影响了应用系统的使用效率。
5）、应用系统无法与广域网相融合
还有就是一些应用系统的网络交互设计无法和广域网的情况进行很好的融合，就像TCP协议遇到的情况一样。
如微软Exchange系统，在遇到网络延时和消息大小限制的时候，实际的网络传输效率是会随着延时的增加而迅速下降，导致用户体验。
影响：
原本在局域网内正常使用的应用系统，一旦融入到广域网环境中，就变得效率低下甚至无法使用。
这大大影响了企业业务范围的拓展，无形中对企业发展形成一道隐形的屏蔽。
上面所讲述的几个主要问题，都是单纯增加带宽所不能解决的。
所以，为了解决以上提到的广域网传输性能所遇到的问题，提高网络传输速度和效率，并避免不断增加客户的硬件投资。
5.计划怎样实现一个Web加速器
主要通过对以下两方面的处理达到广域网优化：
1）、削减冗余数据
在广域网中传输的是数据包，就是类似于“010100011”这样的0和1的数字组合排列，流缓存技术能够把数据包拆分成很多“碎片”，并对“碎片”分配唯一指针，将指针分别存储在本地设备和目的地接收设备中，当具有相同指针内容再次需要传输时，只传输指针到目的地，接收设备根据指针便在本地的设备中提取出内容。
只要“碎片”足够小，传递内容相同的概率就会足够大。
对于同一个用户而言，往往需要频繁传输相同或相似信息，效果非常明显。
举一个简单的例子，如对于PPT文件来讲，所有页码中Logo、表头、表尾内容都是相同的，不需要重传，并且对再次更改的PPT，往往只是更改了非常少的内容，再次传送则实际上仅需要传送更改的内容即可。
2）、协议优化
协议优化主要分为两部分：
传输协议优化和应用协议优化：
传输协议优化技术主要针对TCP协议进行处理，TCP是一种基于连接的安全传输控制协议，它要求每一次请求都需要有应答进行确认，网络时延造成的响应时间减慢很大程度上是TCP协议等待确认的结果，这个问题最简便的解决方法是让拦截设备“监听”TCPACK消息，并管理广域网上的信息传输。
这样，最终主机便认为远程端与它并排位于局域网上，从而能够以更快的速度与加速平台互动。
应用协议的优化技术主要针对在广域网传输环境中应用比较缓慢的应用协议，如MAPI、CIFS、HTTP等应用协议，大量的小包传输及在应用层面存在过多的Request/Response交互，造成造成带宽使用率低下的结果，也影响了企业系统程序间的响应速度。
广域网加速设备通过协议代理技术，用加速设备替代远端服务器响应，减少了数据在专线上的传输，加快了系统响应速度。
6.技术路线
1.提升Internet/普通VPN链路的应用访问速度
由于偏远分支机构无法使用专线连接，而通过VPN线路访问总部资源又存在高延时和高丢包的问题，而加速设备很好的解决了这个问题，是偏远分支访问访问总部资源得到很好的优化。
FlashLink畅联技术：
特别针对国内南北互联的情况，为延迟大，丢包严重的恶劣网络环境提供了很好的解决方案。
HTP高速传输技术：
通过提供选择性应答和快速重传能力、窗口处理机制优化和拥塞控制优化技术，改进TCP协议在高延时、高丢包环境下的传输。
TCP代理应答技术：
通过对TCP消息进行监听，代理应答TCP的ACK消息，减少应答在广域网中传输的次数，大大的减少了广域网延迟对传输的影响。
因此将会对所有基于TCP的应用程序提供很好的加速效果。
应用协议优化：
深信服广域网加速设备目前能够针对CIFS、HTTP、FTP、POP3、SMTP、MAPI、HTTPS等广域网上常见应用做到第七层的协议优化。
WebPush技术：
WebPush是一种利用网络剩余带宽，通过分析用户请求的HTML主页面，预先获取页面子对象（包括图片、脚本、flash和CSS等）并主动发送给客户端的Web加速技术，对所有WEB应用都有较好的加速效果。
2.削减专线负载，提升带宽利用率
专线链路成本昂贵，但是往往遇到同一份资料或相似的资料需要重复传输很多次，造成了带宽利用率的低下。
SINFOR广域网加速设备特有的“基于码流特征的数据优化”技术，能够大大消减广域网传输过程中的数据流量，减少重复数据传输。
同时，SINFOR加速设备采用了基于硬件的GZIP和LZO高速流压缩算法，可以对所有的数据先压缩后传送，提高了端用户的访问速度，提升带宽利用率，减轻专线链路的升级压力，降低专线租用成本。
3.降低IT运营成本，实现分支的快速扩张
伴随着业务的发展壮大，企业、组织机构需要快速的将分支部署至业务发展区域。
但由于受专线费用昂贵影响且可能还未覆盖，普通VPN链路质量差无法满足传输需求的影响，导致分支总部资源共享受到限制。
就算可以获取到专线资源，专线的开通也需要数月时间，严重影响了分支区域业务的快速开展。
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