基于公網體驗云網測評白皮書 2023

基于公網體驗文檔版本發(fā)布日期發(fā)布單位2023-9華為云計算技術有限公司版權所有?華為云計算技術有限公司2023。保留一切權利。非經華為云計算技術有限公司書面同意，任何單位和個人不得擅自摘抄、復制本手冊內容的部分或全部，并不得以任何形式傳播。商標聲明在本手冊中以及本手冊描述的產品中，出現(xiàn)的其他商標、產品名稱、服務名稱以免責聲明本文檔可能含有預測信息，包括但不限于有關未來的財務、運營、產品系列、新技術等信息。由于實踐中存在很多不確定因素，可能導致實際結果與預測信息有很大的差別。因此，本文檔信息僅供參考，不構成任何要約或承諾。華為云可能貴州省貴安新區(qū)黔中大道交興功路華為云數(shù)據中心2基于公網體驗云網測評白皮書4典型應用對網絡的訴求8顧問組成員孫維華為云廣域網團隊主編人員參編人員4基于公網體驗云網測評白皮書 英文縮寫英文全稱VMVirtualMachine虛擬機彈性計算服務器彈性IP地址（公網IP）邊界網關協(xié)議ASAutonomousSystemAZAvailabilityZone可用區(qū)互聯(lián)網服務提供商互聯(lián)網交換點多人在線戰(zhàn)術競技游戲國際互聯(lián)網網關國家互聯(lián)網交換點5基于公網體驗云網測評白皮書隨著千行百業(yè)上云，企業(yè)生產環(huán)境遷移到云上，企業(yè)租戶或用戶訪問云的要求越來越高。企業(yè)應用已經從以前的可以訪問，演變到已經追求更優(yōu)的網絡體驗。不論是企業(yè)還是云廠商，如何從綜合的云網的視角來評價云網絡對用戶體驗的影響，始終是一個難題。如何通過一套統(tǒng)一、客觀、綜合的評價體系來評不論是企業(yè)還是云商，如何從云網綜合質量的視角來評價云網絡對用戶體的為云應用服務。一個典型的云網絡組網模型6基于公網體驗云網測評白皮書從上圖可以看到，用戶通過公網接入網絡，公網在泛，由不同介質的網絡組成，穩(wěn)定性和復雜性最高。業(yè)界公網的質全球Internet網絡是由30407個BGPAS通過B則（Peering）組成。運營商之間通常不是以商業(yè)策略為原則進行互聯(lián)，這樣的策略決定了互聯(lián)網是一個無序、波動、無SLA保障的網絡。受此影響，對于時延、丟包率敏感型的行業(yè)客戶感知最深，往往會因為評價體系的不同導致結果出現(xiàn)差異，無法精準的定位網絡的瓶頸所在，也無法有效的牽引云網質量的健康發(fā)展，7基于公網體驗云網測評白皮書3.1互聯(lián)網現(xiàn)狀根據ISPs運營商的網絡拓撲、覆蓋能力、用戶及POP點的規(guī)模，分為是純粹的技術層面的互聯(lián)互通，導致Internet的性能是無SLA約束的盡管網絡之間的大多數(shù)互連（Peering）協(xié)議是保密的，但可以從跟蹤備注：抽象模型摘自OnInferringAutonomousSystemRelationshipsinthe8基于公網體驗云網測評白皮書3.2Internet的連接類型Internet的接入方式種類較多，也是大部分個人用戶接入公有云的典型場），大學，已經少量商業(yè)組織運營，全球目前有超過2000詳細的IXP清單和參與者信息。https://www.pee9基于公網體驗云網測評白皮書專線連接，復用接入IXP的物理線路。當和對復用已有的物理線路，構建邏輯上的直連的BGP關系，優(yōu)點就是速對接，和中小參與者無需額外單獨部署樓內線完成對接，缺連對接，實現(xiàn)雙方流量直接的交換，不經過IPT線路，減少互通時延及3.3國內運營商網絡概況移動網絡主要接入個人用戶。在移動網絡上，個人用戶通過無線空運營商基站，通過移動回傳網絡接入到核心網網關后接入Internet。移動滿足個人用戶日常使用需求。缺點是空口帶寬的時延不穩(wěn)定。移動網絡入企業(yè)用戶，通過專有的CPE設備接入到網絡，形成企業(yè)專網，本文暫不討論個省份都有不同的城域網，經濟發(fā)達城市每個地市單獨建設城域網；能為大企業(yè)提供更加優(yōu)質的互聯(lián)網服務。云廠商主要接入到固網運營商的IDC3.4海外運營商網絡概況分散；并且在不同的地理區(qū)域（州、邦、?。┬蛱栠\營商名稱147614indosatm2.id479556tri.co.id457277xl.co.id89表-1示例-印尼TOP運營商列表及用戶分布海外各Top運營商的網絡架構基本類似，無線業(yè)務組網使用無線網絡和移固定承載網絡。多數(shù)運營商使用一張綜合FMC承載網絡承載無線和寬帶業(yè)務，運營商市場競爭充分，運營商數(shù)量較多，部分國家缺少國家級IXP或者跨國公司不同國家子網之間流量互通差，集團弱管控，本國子網），運營商為了節(jié)省建網成本，提升運營/運維效率等因素，建4典型的應用對網絡的訴求公有云的典型用戶訪問模型，是來自于云上應用所服務的最終用接入公有云的方式，可以分為Internet接入的用戶和DC基于互聯(lián)網用戶視角，根據對互聯(lián)網用戶訪問Cloud端到端路徑進行1)運營商內部時延：區(qū)分為移動用戶或者固網用戶在運營商內部時延，移動網用戶主要是手機端用戶，固網用戶是指通過家庭寬帶（Wifi/有線）接入4G組網下，運營商移動網空口及移動回傳約20ms~40ms，主要依賴運營商的移動網基站及宏站的部署能力和范圍、移動運營商骨干網覆蓋的范圍）；Wifi接入運營商固網承載網內部時延約5ms~15ms，有線接入約2ms內路由，存在路由動態(tài)變化（通過BGPrefresh報文持續(xù)刷新無SLA,網絡性在全球互聯(lián)網流量高地（交換活躍點覆蓋本國及周邊國家互聯(lián)網性能較好；全球主要的區(qū)域型流量高地有中國香港、新加坡，德國法蘭、法國馬賽、英國倫敦、荷蘭阿姆斯特丹、美國東部邁阿密、紐約、美國東南亞國家流量交換主要在新加坡、中國香南非IXP較為發(fā)達，流量主要在本地交換，但是中非國家流量主要在歐本國內部互聯(lián)網時延基本在50ms以內；跨大洲互聯(lián)網時延一般會超過100ms，比如從中國香港到歐洲約160ms~250ms，中國香港到北美約3）云內網絡時延：大型云廠商數(shù)據中心架構一POP機房和多個AvailableZone（AZ）機房，基于架構的安全、流量負載均衡等原因，流量會在不同節(jié)點繞行；該部分時延一般設計小于2.5ms，對于敏業(yè)務類型最佳時延要求滿足要求典型應用實時競技類在線MOBA類游戲實時交互類游戲在線棋牌類游戲實時交互語音類社交軟件語音實時交互視頻類社交軟件視頻非實時互聯(lián)網應用Web瀏覽表-2應用體驗對于時延的要求4.2時延敏感型場景在所有的應用類型中，互聯(lián)網行業(yè)是對公有云時延較為敏感的行業(yè)，其中實時競技類游戲（MOBA）又是互聯(lián)網行業(yè)中最為敏感的應用，所以，可以說MOBA游戲行業(yè)是整個云業(yè)務中對時延最為敏感的行業(yè)，也成為為https短連接），若有DDoS攻擊，則優(yōu)先通過典型游戲卡牌類、棋牌類、策略類回合制、城防、沙盒表-3典型游戲對于時延及丟包率的要求在音視頻應用場景下，應用對于時延不敏感，時延小于500ms以下即可滿丟包率問題凸顯，如何保障該類場景下的通信訴求以及如何5.1公網網接入云服務的組成基于用戶視角分析，對公網用戶訪問公有云場景的分析，我們接入到訪問云廠商服務器，總共三段時延，基于云廠商視角來看對值得說明是，這里第三段時延定義為最后一公里和通信行業(yè)真正者固網城域網邊緣到用戶的接入。這定義的主到用戶的時延，這主要根據云廠商監(jiān)測運營商使用的活躍地址主要在IPCo5.2基于出云的主動測量測試在云上部署測試平臺，主要由測試服務器、存儲服務器、計算服務器和數(shù)運營商內的真實用戶公網IPv4地址是經過運營商網絡內部通過基于源端口SNAT轉換后的地址，用戶端實際的IP地址為私網地址，絕大部分運營商過防火墻策略禁ping該公網地址池。實際測試中，一般需要和行業(yè)內部第三方測試平臺合作或者采購，Ping測試對方在運營商網內的服務器地址，這些可測試的地址分為如下幾種。均可以代表該運營商網內的網絡狀態(tài)。全球IPv4地址共42億個，其中公網IPv4地址約25億，亞太地區(qū)16國203BGPAS維度約5億左右IPv4公網地址。關于如何選采購專業(yè)的IP地址庫客戶端主動發(fā)起的網絡質量RTT數(shù)據采集探測目標數(shù)(T)]}，如某數(shù)據中心覆蓋某國X運營商通過部署測試工具進行日常測試，具選用低頻探測模板1min-10pkt-interval3min，一個探測周期240s一天理論測試有效值=發(fā)包頻率（15）*時長(24H)*發(fā)包數(shù)量(10)*探20基于公網體驗云網測評白皮書備注：合計約25.68億個可用公網IP地址、理論上是2^32約42億多網絡ID、廣播ID、保留網段、本地環(huán)回網段、組播網段、實際可用就是25.68億。5.3基于入云的被動測量測試通過云下客戶端檢測到目標云上服務器，服務器側收集客戶端上報的icmp/http/下該測試系統(tǒng)和運營商到云下測試類似，一般分為幾個部分組成，云上有若干臺目標測速服務器，負責采集目標運營商內部的測速數(shù)據；主要特點是云下有眾多的測速客戶端設備，比如手機客戶端，PC客戶端等，這些客戶端需要需要盡可能的分所在運營商網絡。在訪問云上服務器時，測速的客戶端有可能和實際用戶是同一個終端。該方案的主要的優(yōu)點是客戶端樣本豐富，一般是互聯(lián)網公司在客戶端植入apk文件，每隔5min自動上報一次ping或者traceroute信息；或者是專業(yè)的第三方測速公司，在運該方案的缺點是需要在運營商網內部署測速節(jié)點，測試節(jié)點部署越多，所需的商業(yè)成本越高。21基于公網體驗云網測評白皮書6.1公網質量測評現(xiàn)狀基于云廠商視角，雖然云廠商的網絡質量測試能力及工具較為完整，但云基于企業(yè)視角，大型公司及中小企業(yè)測試能力參差不齊，對于互聯(lián)體運營商的用戶分布、市場份額、運營類型（固網/移動網/Wi有限，對于測試地址的選取不盡相同，也無統(tǒng)一的測評方法，導致測試質量數(shù)6.2公網體驗指數(shù)CEIIndex）。該體驗指數(shù)主要基于網絡KPI的三個針對不同的應用場景，在計算CEI時可以根據場景調整權重占比。從華為云客戶典型場景來看，目前主要有時延敏感型（例如游戲應用型（例如音視頻應用）場景。華為云建議在時延敏感型場景，率、抖動權重占比為7:2:1；在丟包率敏感型場景22基于公網體驗云網測評白皮書CEI（CustomerExperienceIndex）用戶體驗指標的計算公式描述了用戶對網絡指標的主觀感受，其一大特點在于其往往對特定指標的變化感知存在是較好的（平滑區(qū)一旦時延超過某個閾值，體驗將產生斷崖式下跌（區(qū)）。基于此觀察，CEI計算公式的設計靈感來自S曲線（S-Curve），S曲線被廣泛應用于生態(tài)系統(tǒng)模型、城市化進程模型等生物統(tǒng)計、社會學的實證分析中，一個典型的S曲線——Sigmoid函數(shù)如下圖所示，其特點在于可以將數(shù)值映射到（0,1）的區(qū)間并將數(shù)值分離為三塊區(qū)域，分別為兩塊平滑區(qū)以及一塊針對每一個KPI指標，采用不同的S曲線可降低KPI指標間的耦合關系，為不同指標敏感型的應用提供獨立的體驗曲線。我們設計了如下的KPI體驗公式：斜率和偏移，使其擬合真實的用戶體驗，分子上的1+e^b保障了最優(yōu)情況下CEI分數(shù)的最大值，同時可用于屏蔽某些不存在平滑區(qū)的KPI指標（例避免擬合失敗。通過不同的網絡KPI的參數(shù)，可以生成時延CEI分值、丟包率23基于公網體驗云網測評白皮書參數(shù)a參數(shù)b0.00254jitter0.074524基于公網體驗云網測評白皮書1)單運營商場景：通過CEI指數(shù)評價單個運營商or云廠商網絡優(yōu)秀：某個運營商到某個云廠商的綜合CEI分體驗差：某個運營商到某個云廠商的綜合CEI分值25基于公網體驗云網測評白皮書2）多個運營商場景：通過CEI指數(shù)評價多個優(yōu)秀：多個運營商到某個云廠商的平均綜合CEI分體驗差：多個運營商