生態(tài)驅動(dòng)提出傳輸能力新要求
數字化已成為時(shí)代的基因,利用金融科技促進(jìn)轉型升級,是當下商業(yè)銀行面臨的普遍課題。中國銀行深度融入數字經(jīng)濟發(fā)展浪潮,扎實(shí)推進(jìn)“一體兩翼”,全面推進(jìn)數字新基建,不斷加強科技創(chuàng )新和場(chǎng)景生態(tài)建設,提升金融服務(wù)基礎能力。數字化轉型的背后,是海量數據在多個(gè)數據中心、分支機構間的高速交互,而金融企業(yè)骨干網(wǎng)絡(luò ),正是實(shí)現這一交互的核心大動(dòng)脈。數據量的指數級增長(cháng)、多地多中心的新布局,都對中國銀行網(wǎng)絡(luò )傳輸能力提出了更高的要求,集中體現在兩個(gè)方面。
一方面,業(yè)務(wù)增長(cháng)帶動(dòng)網(wǎng)絡(luò )帶寬急速增長(cháng),運營(yíng)成本壓力倍增。中國銀行持續推進(jìn)金融場(chǎng)景生態(tài)建設,提升金融服務(wù)基礎能力,數字化賦能網(wǎng)點(diǎn)轉型新業(yè)務(wù)的發(fā)展,隨著(zhù)數字化轉型的持續推進(jìn),數據內容從文本數據為主已經(jīng)快速轉向多種格式并存的狀態(tài),全行數據生成、保有、傳輸量快速增長(cháng)。從業(yè)務(wù)傳輸類(lèi)型來(lái)說(shuō),不僅要滿(mǎn)足實(shí)時(shí)在線(xiàn)業(yè)務(wù)的高效低延時(shí)轉發(fā),也要滿(mǎn)足批量、備份等異步數據的大帶寬需求。數據傳輸規模的快速增長(cháng),讓當前的骨干網(wǎng)容量面臨很大壓力,線(xiàn)路帶寬從1Gb量級擴容到10Gb量級,增長(cháng)近十倍,專(zhuān)線(xiàn)租用費用逐年快速遞增,線(xiàn)路費用已經(jīng)超過(guò)骨干網(wǎng)絡(luò )設備投資成為運營(yíng)支出的大頭。面對巨大的成本壓力,迫切需要探索一種創(chuàng )新技術(shù),可以實(shí)現數據壓縮加速傳輸,提高單位帶寬利用率,減緩骨干網(wǎng)帶寬容量增速,達到降本增效的目的。
另一方面,IT架構演進(jìn)也同步驅動(dòng)了作為IT高速轉發(fā)總線(xiàn)的中心間骨干網(wǎng)絡(luò )帶寬的快速提升。中國銀行的IT架構從兩地三中心向分布式多地多中心演進(jìn),應用系統從主要部署在主生產(chǎn)中心轉向分布式部署在多個(gè)數據中心轉變,使得中心間的數據交互大量增加,數據中心互聯(lián)的骨干網(wǎng)也已演進(jìn)為多地全互聯(lián)架構。傳統的線(xiàn)路級壓縮加速技術(shù)已不再適用,必須考慮適合多點(diǎn)到多點(diǎn)任意連接的網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)體系。
為滿(mǎn)足數字時(shí)代要求,中國銀行提出了適合大型金融企業(yè)骨干網(wǎng)的壓縮加速技術(shù)應同時(shí)具備的技術(shù)要點(diǎn),包括性能、可靠性、可管理性和組網(wǎng)能力等方面的多項關(guān)鍵指標要求,并對IT業(yè)界的壓縮加速技術(shù)市場(chǎng)現狀進(jìn)行了研究分析。研究發(fā)現,業(yè)界主流壓縮加速技術(shù)解決方案不能同時(shí)滿(mǎn)足這些硬性要求,分別在滿(mǎn)足一部分要求的同時(shí)存在著(zhù)各種各樣的不足,主要歸納為:
- 性能方面存在不足。大帶寬骨干網(wǎng)數據壓縮加速需要進(jìn)行高強度數據處理,對計算和轉發(fā)能力要求極高。計算能力不足的系統,不能滿(mǎn)足大帶寬的傳輸能力,而且會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )傳輸時(shí)延,降低網(wǎng)絡(luò )服務(wù)質(zhì)量。
- 可靠性方面存在不足。需要單獨增加壓縮加速專(zhuān)用設備,會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )的復雜度降低網(wǎng)絡(luò )可靠性,這對骨干網(wǎng)是致命缺陷;流式字典壓縮算法存在可靠性缺陷。對骨干網(wǎng)長(cháng)距離專(zhuān)線(xiàn)質(zhì)量要求嚴苛,丟包、亂序均會(huì )造成解壓失敗,對數據傳輸造成影響。
- 可管理性方面存在不足。IPComp協(xié)議等壓縮協(xié)議,會(huì )對數據報文的IP報文頭、TCP/UDP報文頭與數據負載一起壓縮,將多個(gè)數據流壓縮成單一壓縮流,導致無(wú)法實(shí)現多業(yè)務(wù)流識別與精細化統計分析,無(wú)法在網(wǎng)絡(luò )的多路徑上進(jìn)行流量負載分擔,無(wú)法在線(xiàn)路擁塞時(shí)定位原因,并且無(wú)法匹配網(wǎng)絡(luò )上的服務(wù)策略,無(wú)法滿(mǎn)足骨干網(wǎng)的管理要求。
- 組網(wǎng)能力方面存在不足。使用成對設備進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)專(zhuān)線(xiàn)壓縮的技術(shù)方案,匹配的主流需求場(chǎng)景是中小型的單數據中心星型網(wǎng)絡(luò ),或者兩地三中心的傳統企業(yè)網(wǎng)絡(luò ),無(wú)法適應規模龐大架構復雜的大型金融企業(yè)網(wǎng)絡(luò )結構,無(wú)法滿(mǎn)足多點(diǎn)到多點(diǎn)大型組網(wǎng)場(chǎng)景。
適用于大型金融企業(yè)內網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù),需要在上述各個(gè)方面全面解決不足之處,整合全方位能力優(yōu)勢,需求場(chǎng)景復雜,技術(shù)要求涉及面廣,是數據壓縮加速技術(shù)領(lǐng)域無(wú)人登頂的雪山之巔,需要從零開(kāi)始克服重重困難進(jìn)行攀登。
致知力行實(shí)現網(wǎng)絡(luò )加速新突破
中國銀行與華為聯(lián)合課題組結合金融行業(yè)對數據壓縮加速技術(shù)性能、可靠性、可管理性和組網(wǎng)能力等方面的要求,充分分析了多個(gè)技術(shù)方案的局限性和問(wèn)題點(diǎn),啟動(dòng)了業(yè)內首個(gè)基于網(wǎng)絡(luò )設備內置的全網(wǎng)狀多點(diǎn)無(wú)狀態(tài)壓縮技術(shù)的應用創(chuàng )新。創(chuàng )新課題當前已完成從場(chǎng)景需求梳理、可行性研究、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗以及驗證性投產(chǎn)部署,驗證環(huán)境整體架構如圖1所示。

圖1 中國銀行網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)架構
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)在性能、可靠性、可管理性和組網(wǎng)能力等各方面全面整合優(yōu)勢,消除了各方面短板,滿(mǎn)足了大型金融企業(yè)骨干網(wǎng)的壓縮加速技術(shù)所需的全部要素,具體包括以下幾點(diǎn)。
1.高性能
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)參考通用的LZ4、Zstd、Deflate等壓縮算法結合無(wú)狀態(tài)協(xié)議創(chuàng )新,經(jīng)生產(chǎn)數據驗證,純壓縮比高達2.3:1,工程壓縮比1.6:1以上,單位帶寬利用率提升37%以上。
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)的壓縮與解壓過(guò)程產(chǎn)生的時(shí)延控制在0.1毫秒量級,相比骨干網(wǎng)傳輸全程一般數十毫秒量級的總時(shí)延,可以忽略不計,最大程度減小上層業(yè)務(wù)感知。

圖2 中國銀行網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速主要性能指標
2.高可靠性
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)采用在骨干網(wǎng)路由器上新增專(zhuān)用業(yè)務(wù)板卡的方式,將壓縮加速相關(guān)的引流、處理、轉發(fā)工作在單臺設備內一站式完成,流量處理路徑短、效率高,避免了引入額外設備的架構復雜度和可靠性問(wèn)題。
業(yè)務(wù)處理板卡處理能力顯著(zhù)提高,可以滿(mǎn)足未來(lái)三至五年容量需求,并且實(shí)現了路由器機框內的雙卡冗余容災,在單一壓縮加速卡出現軟硬件故障時(shí),可毫秒級將業(yè)務(wù)流量倒換至另一塊板卡處理,滿(mǎn)足自動(dòng)冗余切換的金融級高可用要求。
3.高可管理性
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)在后續的網(wǎng)絡(luò )轉發(fā)過(guò)程中可以延續現有的服務(wù)策略和應用的統計呈現等管理策略與要求。
在壓縮機制上采用了基于無(wú)狀態(tài)可調式壓縮算法,發(fā)生丟包亂序也不會(huì )影響解壓,普適性和容錯性大大增強。

圖3 不同壓縮機制對比
4.多點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )級壓縮加速
網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)實(shí)現了多點(diǎn)到多點(diǎn)的壓縮與解壓,壓縮端和解壓端無(wú)需建立會(huì )話(huà),數據在單點(diǎn)壓縮后,可以根據業(yè)務(wù)需求發(fā)往任意多個(gè)目的端,目的端側設備基于壓縮包識別進(jìn)行解壓,從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )級的壓縮加速能力,滿(mǎn)足分布式多點(diǎn)互聯(lián)場(chǎng)景。

圖4 多點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )級壓縮與解壓
科技引領(lǐng)開(kāi)啟業(yè)務(wù)賦能新征程
經(jīng)過(guò)近一年的需求調研、可行性分析、技術(shù)攻克、方案規劃及生產(chǎn)驗證,中國銀行網(wǎng)絡(luò )級數據壓縮加速技術(shù)創(chuàng )新初見(jiàn)成效,為整個(gè)金融行業(yè)所做出的一次前瞻性嘗試。
未來(lái)這項創(chuàng )新全面部署后預計每年節約專(zhuān)線(xiàn)租用成本數千萬(wàn)人民幣,顯著(zhù)降低網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)成本,同時(shí),批量文件數據傳輸總耗時(shí)將降低四分之一以上。此項創(chuàng )新也會(huì )對同業(yè)整體的降本增效工作作出有益的示范。后續將持續開(kāi)展基于該技術(shù)的創(chuàng )新與應用研究,在智能識別、安全信任、IPv6結合等方面進(jìn)行更多的嘗試,進(jìn)一步拓展應用場(chǎng)景,以期實(shí)現更大的技術(shù)突破,更好地為業(yè)務(wù)轉型增效賦能。
中國銀行也將持續著(zhù)力金融行業(yè)科技發(fā)展,力爭成為科技金融的全要素整合者、全鏈條創(chuàng )新者、全周期服務(wù)者,爭做新發(fā)展階段的科技金融領(lǐng)軍銀行。