iPCA网络包守恒算法（S12700交换机）——零偏差运维

    随着网络越来越复杂，对于网络管理的需求也在发生变化。我们看到，网络管理在朝着几个方向发展，如可视化、自动化、智能化等。尤其可视化对于端到端的流量透视以及全网的安全策略管理等网络整体性能管理和运维至关重要，成为网络厂商的新发力点。

    Gartner的调查结果表明，“主动预防网络性能问题”是当前企业客户首要的运维投资驱动力，占整个投资的27％，而“快速网络故障诊断”、“业务质量保障SLA ”分别排在第二、第三位，其投资驱动力分别为15%、12%。

    传统上，IP 网络运维存在多点“不可视”。例如，业务性能不可视，也就是说传统网络管理只提供网络的性能，看不到网络上的承载内容，导致故障认知盲点多，故障定位效率低。再如，传统网管路由不可视，看不到业务路径，导致运维人员无法预防路由振荡引起的全网故障。
是否有方法彻底解决网络运维中的上述“盲点”？

    1.华为的思路

    网络故障诊断和质量评价等问题是网络维护的核心问题之一。通常情况下，运维人员不能确定网络是否有故障隐患，也不会知道在哪里发生了故障，因此对视频、语音和上网等业务的性能质量无法客观评价。传统园区网业务的性能故障诊断缺乏有效的E2E 定位手段，导致故障诊断时间长、难度大，难以满足用户要求。

    首先，从传统的运维方式来看，一般来说是用户端向客服报告故障，客服人员通知运维人员，由运维人员根据故障现象初步判断疑似故障点，接着通过传统手段PING，TRACEROUTE等方式逐步排除多余故障点，最后准确定位故障点，排除故障。可以说，多数运维人员仍然处于故障出现，故障定位，故障处理这样一个尴尬的循环中，多数时间处于被动处理故障而疲于奔命的落魄状态。对于企业来说，由于网络规模越来越大，维持一个庞大的运维团队必不可少，无形中增加了企业的成本压力。

    如何才能解决网络运维困难的现状呢？

变被动运维为主动运维：将传统的被动网络运维转变为主动网络运维，实现对终端用户的业务体验监控，对潜在的故障点和薄弱环节进行精确判断；
变复杂运维为简单运维：改变运维人员手工逐跳检测的现状，通过某种测量方式，测量网络的丢包、时延、时延抖动和流量，并通过逐跳检测，完成故障精确定位；
变分散运维为集中运维：现有通过运维人员的人工检测手段存在故障定位时间长、故障定界模糊和评估精度差等问题，采用某种功能，全面提升网络质量检测和故障精确定位能力，降低网络运维成本。

    2.网络包守恒算法iPCA

    企业园区网络的运营维护不仅仅要关注网络功能和性能，更要从用户与业务对网络的要求出发，关注用户体验和网络质量。华为S12700 敏捷交换机的iPCA 提供的网络包守恒算法，能够快速检测任意用户的视频、语音等业务质量，即刻定位故障发生在链路、板卡甚至芯片的位置，大大提升了运维效率。网络能用与好用是完全不同的两个境界，iPCA无疑实现了从“能用”到“好用”的飞跃。

    iPCA （Packet Conservation Algorithm for Internet ，网络包守恒算法）是一种基于直接测量方式检测网络质量状况的管道监控类技术，它可以测量网络的丢包、时延、时延抖动和流量，并通过逐跳检测，完成故障精确定位。针对现有的检测手段存在故障定位时间长、故障定界模糊和评估精度差等问题，华为新推出S 12700 敏捷交换机，利用其灵活可编程的特点，开创性地实现了iPCA 功能，全面提升网络质量检测和故障精确定位能力，降低网络运维成本。

3.iPCA的特点
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    华为专利技术，解决IP运维业界难题

    华为创造性地利用了IPv4 报文头中至今唯一保留的bit 位：Flags 字段的第0 位，用以对目标业务流进行染色。由于绝大多数利用IP 通信的业务都要有标准的IP 报文头，因此这种染色方法可不依赖于业务类型，方便设备进行硬件处理。

    直接检测机制，故障检测精准

    对业务流质量进行直接测量，无需插入测试流，检测路径与真实业务路径合一，故障精准定位到链路、板卡甚至芯片。

基于ENP 以太网络处理器，轻松实现对任意业务流进行检测

    为了对目标业务流进行故障检测，需要对业务流进行区分和着色，传统的交换机只能用有限的ACL 资源进行业务流识别，且只能用CPU 对报文进行染色，性能低下，无法规模部署。而基于ENP的S12700 敏捷交换机支持高达256 K ACL ，可对任意业务流进行标识，并且用微码来对业务流进行染色，实现线性转发。

    4.总结

    iPCA 应用于多种场景，如园区、电力、IP RAN 以及ISP 链路租用等，通过对丢包、时延、抖动等网络质量的检测，迅速定位视频、语音、有线无线等应用的故障原因。

    如上图所示，iPCA 可逐段检测接入、汇聚、核心乃至广域各段的网络指标。故障定界迅速精确，可立刻判断出故障发生在网络中的某一块板卡甚至某个芯片，为解决故障提供强有力的保证。

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