遠超於傳統網絡聚合的科騰多路徑傳輸

介紹

在當今快節奏的數位世界中，網路聚合已成為通訊基礎設施的重要組成部分。傳統網路聚合將多個有線介面組合成單一連接，提供吞吐量提升、負載平衡及容錯功能。然而，隨著新技術的出現，更高效且安全的通訊需求日益增加，這就是科騰傳輸協定多路徑（CTP多路徑）誕生的原因。CTP多路徑利用最新技術，提供更高彈性、強穩定性及額外安全保護，優於傳統網路聚合。本文將概述網路聚合及其不同模式，並比較傳統網路聚合與CTP多路徑，說明CTP多路徑在即時影像傳輸上的優勢。

網路聚合的背景

傳統介面綁定允許將多個有線介面聚合到單一介面，提供提高吞吐量、負載平衡與容錯功能。網路聚合亦稱為鏈路聚合、埠綁定或分條（Bonding）。

根據文獻[2]，頻寬按需互通性組（Bonding）標準的歷史與當前新興網路架構息息相關。針對現有及未來裝置能力，按需分配頻寬的產品已廣泛應用於影像會議、多媒體傳輸及區域網互通，滿足需要高於基礎載波傳輸速率的資料傳輸需求。

網路聚合透過增加網路吞吐量與頻寬提高性能與冗餘性。當某個介面失效或斷開時，其他介面可自動接手，確保服務不中斷。它可用於需要容錯、冗餘或負載平衡的網路環境，並為應用程式在選擇最佳通訊頻寬與成本上提供更大自由度。

網路聚合的七種模式

網路聚合可依策略分為七種模式：

模式=0（平衡rr）

此模式基於循環策略，是預設模式，提供了容錯和負載平衡功能。它以從第一個可用節點到最後一個可用節點的循環方式傳輸封包。

模式1（活躍-備份）

此模式基於活躍-備份策略。在此綁定中只有一個節點是活躍的，而另一個節點僅在活躍節點失敗時才會啟動。此綁定的 MAC位址僅在網路介面卡部分可用，以避免混淆交換器，此模式還提供容錯。

模式=2 （平衡- xor）

此模式設置XOR（異或）模式，即源MAC位址與目標MAC位址進行異或操作，以提供負載平衡和容錯。對於每個目標MAC位址，選擇相同的節點。

模式=3（廣播）

此方法基於廣播策略，在所有節點介面上傳輸內容。它提供容錯功能，但只用於特定目的。

模式=4 (802.3 ad)

該模式被稱為動態鏈路聚合模式，建立具有相同速度和雙工設定的聚合組。其需要支援 IEEE802.3 ad動態鏈路的交換器，基於傳輸散列方法來完成用於傳出業務的節點選擇。這可以從XOR方法，透過xmit_hash_policy選項的改變而來。

模式=5 (平衡-tlb)

此模式稱為自適應傳輸負載平衡。傳出流量基於每個節點上的當前負載進行分配，傳入流量由當前節點接收。如果傳入流量失敗，則用另一個節點的MAC位址替換失敗的接收節點。此模式不需要任何特殊的交換器支援。

模式=6（平衡alb）

這種模式稱為自適應負載平衡。它包括平衡IPv4流量的傳輸和接收負載平衡。此模式不需要任何特殊的交換器支援。接收負載平衡是透過ARP協商實現的。綁定驅動程式攔截本地系統發送的ARP應答，并用綁定中某個節點的唯一硬體位址覆蓋源硬體位址。因此，不同的伺服器使用不同的硬體位址。

科騰傳輸協定多路徑（CTP多路徑）

科騰的多路徑創新為擁有多條傳輸路徑的網路提供了一種即時影像傳輸方法。多路徑網路包括從發送到接收終端的至少兩個影像串流傳輸子路徑。用於多路徑網路的即時影像傳輸方法包括步驟：

1. 透過發送終端，打包原始影像串流資料並將標籤順序添加到分組標頭中以獲得多徑傳輸資料，並將資料分組發送到影像串流，傳輸子路徑中的不同子路徑以進行傳輸。
2. 接收終端解析多徑傳輸封包，根據包頭中的標籤恢復原始影像資料流。

此方法充分利用傳輸路徑兩端的頻寬，提高影像傳輸穩定性，改善用戶體驗。更多專利資訊可在此查詢。在這裡閱讀更多有關專利的資訊。

CTP多路徑與傳統網路聚合的比較

CTP多路徑，超越了傳統網路。多路徑在應用層中生效，並提供了額外的安全保護層。

由於具有封包時間戳和封包順序管理，與傳統網路聚合相比，CTP 多路徑能夠為單條的TS視訊串流實施管理、負載平衡和容錯。

表1 -傳統網路聚合和 CTP多路徑之間的對比

按照網路聚合的七個模式分類，模式4到模式6是較新的網路聚合方式。

模式4需要連接特定的MAC位址以提供容錯。同時，特定的網路交換器、網路程式設計和相同條件的網路介面是強制性的。相對應的，CTP 多路徑不需要特定的網路交換器和程式設計，因此更容易設置。

模式5類似於CTP多路徑方法，它使用自適應傳輸負載平衡，並在沒有特定網路交換器的情況下提供容錯。然而，模式5需要在作業系統中進行網路程式設計，而CTP 多路徑不需要這樣做。

隨著網路聚合技術的發展，CTP 多路徑目前也類似於模式6。它在作業系統層級上綁定用於傳入和傳出流量的網路介面，以提供自適應負載平衡。然而，在不管理封包傳輸順序的情況下，作業系統級的網路綁定對於影像傳輸是不夠的。

CTP多路徑基於應用層構建，為影像傳輸提供了靈活性和可用性，無需特定的網路交換器和程式設計。此外，CTP封裝其資料，并使用AES-128和AES-256加密技術對端到端連接進行加密。為了增加安全層，還可以為指定的白名單連接分配指定的裝置。

CTP多路徑核心優勢

透過向科騰中繼伺服器（CRS）引入新的CTP多路徑，CRS現在能夠建立8 x 8網路連接，併為單個傳輸形成多達64條路徑。它利用人工智慧和機器學習對收集的大數據進行研究，以毫秒級的速度適應和應對網路狀況。將這種智慧與具有自動負載平衡和自動緩衝的流量相結合，即使在最具挑戰性的網路條件下，也能進一步提高公共網際網路上傳輸的彈性。

所有這些都是自動執行的，無需工程師進行實體操作，從而減少了人力資源。多路徑還可使用戶能夠靈活地、根據不同的需求、為不同的應用程式定製和優先選擇不同的路徑。

學習:

• 持續監控每條路徑上的網路狀態
• 不斷尋找最有效傳輸的最佳路徑
• 智慧連接多個網路，以提高網路吞吐量和頻寬

適應:

• 基於網路條件自動執行具有自動負載平衡和自動緩衝的流量整形
• 針對不同場景和需求，靈活定製和優先選擇不同路徑
• 能夠設置8 x 8網路連接並形成多達64條路徑

反應:

• 在不可預見的情況下自動從主路徑切換到備份路徑
• 與科騰 NMS整合，監控所有路徑並執行主動警報

[1] Aust, Stefan, et al. "Evaluation of Linux bonding features." 2006 International Conference on Communication Technology. IEEE, 2006.
[2] P. H. Fredette, "The past, present, and future of inverse multiplexing," in IEEE Communications Magazine, vol. 32, no. 4, pp. 42-46, April 1994, doi: 10.1109/35.275334.
[3] Classification comes from interserver.net.
[4] Classification comes from IBM.