敏捷交换机的特点：iPCA网络数据包保护算法

iPCA

iPCA（网络数据包守恒算法）是一种基于直接测量来检测网络质量的管道监控技术。它可以测量网络丢包、时延、时延抖动和流量，并通过逐跳检测，完成精确的故障定位。针对现有检测方法存在故障定位时间长、故障勾画模糊、评估精度差等问题，华为推出S 12700敏捷交换机，利用其灵活可编程的特性，首创iPCA功能，全面提升网络。质量检测和精确的故障定位能力降低了网络运维成本。

下一代网络对“可视化”的渴望

随着网络变得越来越复杂，对网络管理的要求也在发生变化。我们看到网络管理正在向可视化、自动化、智能化等几个方向发展，特别是可视化对于整个网络的性能管理和运维至关重要，比如端到端的流量可视化、全网范围的可视化等。安全策略管理，已成为网络厂商新的关注焦点。

调查结果显示，“主动预防网络性能问题”是目前企业客户首要的运维投资驱动因素，占整个投资的27%，而“网络故障快速诊断”和“服务质量保证SLA”位居第二分别。，第三位，其投资驱动力分别为15%和12%。

传统上，IP网络运维存在很多“看不见的点”。例如，业务性能不可见，这意味着传统网管只提供网络性能，看不到网络承载的内容，导致故障识别存在很多盲点，故障定位效率低。再比如，传统的网管路由不可见，业务路径看不到，导致运维人员无法防范路由振荡导致的全网故障。

有没有办法彻底解决上述网络运维“盲点”？

在华为看来，首先要转变思维，将传统的被动网络运维转变为主动网络运维，监控最终用户的业务体验，对潜在的故障点和薄弱环节做出准确的判断。只有这样，才能科学、高效地做到“水来土掩，兵来将挡”。

传统故障检测的“掩门”

网络故障诊断和质量评估等问题是网络维护的核心问题之一。一般情况下，IT管理员无法判断网络是否存在故障隐患，也不知道故障发生在哪里。因此无法客观评估视频、语音、上网等业务的性能质量。传统园区网业务的性能故障诊断缺乏有效的端到端定位方法，导致故障诊断耗时、困难，难以满足用户需求。

网络性能故障诊断和质量评估非常重要。目前，有许多研究团体和标准组织从事技术研究和标准制定。 IETF开发了（A Two-Way）和（A One-way（OWAMP）用于IP网络的性能统计和故障检测。同时，思科推出了私有SAA（服务保证代理）解决方案，华为采用NQA（网络质量分析）机制响应IP网络的可维护性和可操作性，所有这些针对IP的故障检测机制都有一个共同的特点：都是间接测量方法，需要插入专用的检测报告。通过计算检测报文的丢包率来间接得出业务丢包率，IP通信是无连接的，检测报文经过的路径不一定是业务报文经过的路径，从而导致检测到的路径的质量。不能真实反映业务报文的传输状况。

网络数据包守恒算法iPCA

企业园区网络的运维不仅要关注网络功能和性能，还要根据用户和业务对网络的需求，关注用户体验和网络质量。华为敏捷交换机iPCA提供的网络包保护算法，可以快速检测任意用户的视频、语音等业务的质量，并立即定位链路、板卡甚至芯片的故障位置，大大提高运营和维护效率。维护效率。能用网络和好用是两个完全不同的境界。 iPCA无疑实现了从“可用”到“易用”的飞跃。

iPCA（网络数据包保护算法）是一种基于直接测量来检测网络质量状况的管道监控技术。它可以测量网络丢包、延迟、延迟抖动和流量，并通过逐跳检测完成。故障定位准确。针对现有检测方法存在故障定位时间长、故障勾画模糊、评估精度差等问题，华为推出全新敏捷交换机，利用其灵活可编程的特性，突破性地实现iPCA功能，全面提升网络质量检测。并能够准确定位故障，降低网络运维成本。

图1-1 iPCA原理示意图

如上图所示，iPCA解决方案由测控服务器和敏捷交换机两部分组成。测量控制服务器接收用户对目标业务流进行质量检验的请求，通知敏捷交换机进行检验，收集各敏捷交换机的统计信息，计算并形成报告。

总体来说，iPCA具有以下特点：

华为专利技术解决IP运维行业难题

华为创造性地利用IPv4头中迄今为止唯一的保留位：Flags字段的第0位来对目标业务流进行染色。由于大多数使用IP通信的业务都必须具有标准的IP头，因此这种染色方法不依赖于业务类型，并且有利于设备的硬件处理。

直接检测机制，故障检测准确

无需插入测试流，直接测量业务流质量。检测路径与真实业务路径融合。可以准确定位链路、单板甚至芯片的故障。时延、抖动、丢包检测准确率可达99%。以上，其他IP故障检测机制（如Cisco SAA）的检测准确率只能达到30%左右。

基于ENP以太网处理器，可以轻松检测任何业务流。为了检测目标业务流中的故障，需要对业务流进行区分和着色。传统交换机只能利用有限的ACL资源来识别业务流，并且只能使用CPU来进行报文染色，但性能较低，无法大规模部署。基于ENP的敏捷交换机支持高达256K的ACL，可以识别任何业务流，并使用微码对业务流进行着色，实现线性转发。

iPCA应用场景

iPCA应用于园区、电力、IP RAN、ISP链路租用等多种场景，通过检测丢包、丢包等网络质量，快速定位视频、语音、有线、无线应用中的故障原因。延迟和抖动。

图1-2 iPCA园区应用场景

如上图所示，iPCA可以逐段检测接入、汇聚、核心甚至广域网段的网络指标。故障圈定快速准确，可以立即确定故障发生在网络中的某块单板甚至某块芯片上，为故障排除提供了有力保障。即使WAN部分不支持iPCA特性，通过分析WAN两端的园区出口，也可以确认故障是否发生在WAN部分，并明确责任。