生態(tài)驅動提出傳輸能力新要求
數字化已成為時代的基因，利用金融科技促進轉型升級，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濟發(fā)展浪潮，扎實推進“一體兩翼”，全面推進數字新基建，不斷加強科技創(chuàng)新和場景生態(tài)建設，提升金融服務基礎能力。數字化轉型的背后，是海量數據在多個數據中心、分支機構間的高速交互，而金融企業(yè)骨干網絡，正是實現(xiàn)這一交互的核心大動脈。數據量的指數級增長、多地多中心的新布局，都對中國銀行網絡傳輸能力提出了更高的要求，集中體現(xiàn)在兩個方面。
一方面，業(yè)務增長帶動網絡帶寬急速增長，運營成本壓力倍增。中國銀行持續(xù)推進金融場景生態(tài)建設，提升金融服務基礎能力，數字化賦能網點轉型新業(yè)務的發(fā)展，隨著數字化轉型的持續(xù)推進，數據內容從文本數據為主已經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。從業(yè)務傳輸類型來說，不僅要滿足實時在線業(yè)務的高效低延時轉發(fā)，也要滿足批量、備份等異步數據的大帶寬需求。數據傳輸規(guī)模的快速增長，讓當前的骨干網容量面臨很大壓力，線路帶寬從1Gb量級擴容到10Gb量級，增長近十倍，專線租用費用逐年快速遞增，線路費用已經超過骨干網絡設備投資成為運營支出的大頭。面對巨大的成本壓力，迫切需要探索一種創(chuàng)新技術，可以實現(xiàn)數據壓縮加速傳輸，提高單位帶寬利用率，減緩骨干網帶寬容量增速，達到降本增效的目的。
另一方面，IT架構演進也同步驅動了作為IT高速轉發(fā)總線的中心間骨干網絡帶寬的快速提升。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，應用系統(tǒng)從主要部署在主生產中心轉向分布式部署在多個數據中心轉變，使得中心間的數據交互大量增加，數據中心互聯(lián)的骨干網也已演進為多地全互聯(lián)架構。傳統(tǒng)的線路級壓縮加速技術已不再適用，必須考慮適合多點到多點任意連接的網絡級數據壓縮加速技術體系。
為滿足數字時代要求，中國銀行提出了適合大型金融企業(yè)骨干網的壓縮加速技術應同時具備的技術要點，包括性能、可靠性、可管理性和組網能力等方面的多項關鍵指標要求，并對IT業(yè)界的壓縮加速技術市場現(xiàn)狀進行了研究分析。研究發(fā)現(xiàn)，業(yè)界主流壓縮加速技術解決方案不能同時滿足這些硬性要求，分別在滿足一部分要求的同時存在著各種各樣的不足，主要歸納為：
- 性能方面存在不足。大帶寬骨干網數據壓縮加速需要進行高強度數據處理，對計算和轉發(fā)能力要求極高。計算能力不足的系統(tǒng)，不能滿足大帶寬的傳輸能力，而且會增加網絡傳輸時延，降低網絡服務質量。
- 可靠性方面存在不足。需要單獨增加壓縮加速專用設備，會增加網絡的復雜度降低網絡可靠性，這對骨干網是致命缺陷；流式字典壓縮算法存在可靠性缺陷。對骨干網長距離專線質量要求嚴苛，丟包、亂序均會造成解壓失敗，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，將多個數據流壓縮成單一壓縮流，導致無法實現(xiàn)多業(yè)務流識別與精細化統(tǒng)計分析，無法在網絡的多路徑上進行流量負載分擔，無法在線路擁塞時定位原因，并且無法匹配網絡上的服務策略，無法滿足骨干網的管理要求。
- 組網能力方面存在不足。使用成對設備進行點到點專線壓縮的技術方案，匹配的主流需求場景是中小型的單數據中心星型網絡，或者兩地三中心的傳統(tǒng)企業(yè)網絡，無法適應規(guī)模龐大架構復雜的大型金融企業(yè)網絡結構，無法滿足多點到多點大型組網場景。
適用于大型金融企業(yè)內網的網絡級數據壓縮加速技術，需要在上述各個方面全面解決不足之處，整合全方位能力優(yōu)勢，需求場景復雜，技術要求涉及面廣，是數據壓縮加速技術領域無人登頂的雪山之巔，需要從零開始克服重重困難進行攀登。
致知力行實現(xiàn)網絡加速新突破
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性能、可靠性、可管理性和組網能力等方面的要求，充分分析了多個技術方案的局限性和問題點，啟動了業(yè)內首個基于網絡設備內置的全網狀多點無狀態(tài)壓縮技術的應用創(chuàng)新。創(chuàng)新課題當前已完成從場景需求梳理、可行性研究、關鍵技術實驗以及驗證性投產部署，驗證環(huán)境整體架構如圖1所示。
圖1 中國銀行網絡級數據壓縮加速技術架構
網絡級數據壓縮加速技術在性能、可靠性、可管理性和組網能力等各方面全面整合優(yōu)勢，消除了各方面短板，滿足了大型金融企業(yè)骨干網的壓縮加速技術所需的全部要素，具體包括以下幾點。
1.高性能
網絡級數據壓縮加速技術參考通用的LZ4、Zstd、Deflate等壓縮算法結合無狀態(tài)協(xié)議創(chuàng)新，經生產數據驗證，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。
網絡級數據壓縮加速技術的壓縮與解壓過程產生的時延控制在0.1毫秒量級，相比骨干網傳輸全程一般數十毫秒量級的總時延，可以忽略不計，最大程度減小上層業(yè)務感知。
圖2 中國銀行網絡級數據壓縮加速主要性能指標
2.高可靠性
網絡級數據壓縮加速技術采用在骨干網路由器上新增專用業(yè)務板卡的方式，將壓縮加速相關的引流、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題。
業(yè)務處理板卡處理能力顯著提高，可以滿足未來三至五年容量需求，并且實現(xiàn)了路由器機框內的雙卡冗余容災，在單一壓縮加速卡出現(xiàn)軟硬件故障時，可毫秒級將業(yè)務流量倒換至另一塊板卡處理，滿足自動冗余切換的金融級高可用要求。
3.高可管理性
網絡級數據壓縮加速技術在后續(xù)的網絡轉發(fā)過程中可以延續(xù)現(xiàn)有的服務策略和應用的統(tǒng)計呈現(xiàn)等管理策略與要求。
在壓縮機制上采用了基于無狀態(tài)可調式壓縮算法，發(fā)生丟包亂序也不會影響解壓，普適性和容錯性大大增強。
圖3 不同壓縮機制對比
4.多點到多點的網絡級壓縮加速
網絡級數據壓縮加速技術實現(xiàn)了多點到多點的壓縮與解壓，壓縮端和解壓端無需建立會話，數據在單點壓縮后，可以根據業(yè)務需求發(fā)往任意多個目的端，目的端側設備基于壓縮包識別進行解壓，從而實現(xiàn)網絡級的壓縮加速能力，滿足分布式多點互聯(lián)場景。
圖4 多點到多點的網絡級壓縮與解壓
科技引領開啟業(yè)務賦能新征程
經過近一年的需求調研、可行性分析、技術攻克、方案規(guī)劃及生產驗證，中國銀行網絡級數據壓縮加速技術創(chuàng)新初見成效，為整個金融行業(yè)所做出的一次前瞻性嘗試。
未來這項創(chuàng)新全面部署后預計每年節(jié)約專線租用成本數千萬人民幣，顯著降低網絡運營成本，同時，批量文件數據傳輸總耗時將降低四分之一以上。此項創(chuàng)新也會對同業(yè)整體的降本增效工作作出有益的示范。后續(xù)將持續(xù)開展基于該技術的創(chuàng)新與應用研究，在智能識別、安全信任、IPv6結合等方面進行更多的嘗試，進一步拓展應用場景，以期實現(xiàn)更大的技術突破，更好地為業(yè)務轉型增效賦能。
中國銀行也將持續(xù)著力金融行業(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、全周期服務者，爭做新發(fā)展階段的科技金融領軍銀行。
