基于公网体验云网测评白皮书 2023

基于公网体验文档版本发布日期发布单位2023-9华为云计算技术有限公司版权所有©华为云计算技术有限公司2023。保留一切权利。非经华为云计算技术有限公司书面同意，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本手册内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。商标声明在本手册中以及本手册描述的产品中，出现的其他商标、产品名称、服务名称以免责声明本文档可能含有预测信息，包括但不限于有关未来的财务、运营、产品系列、新技术等信息。由于实践中存在很多不确定因素，可能导致实际结果与预测信息有很大的差别。因此，本文档信息仅供参考，不构成任何要约或承诺。华为云可能贵州省贵安新区黔中大道交兴功路华为云数据中心2基于公网体验云网测评白皮书4典型应用对网络的诉求8顾问组成员孙维华为云广域网团队主编人员参编人员4基于公网体验云网测评白皮书 英文缩写英文全称VMVirtualMachine虚拟机弹性计算服务器弹性IP地址（公网IP）边界网关协议ASAutonomousSystemAZAvailabilityZone可用区互联网服务提供商互联网交换点多人在线战术竞技游戏国际互联网网关国家互联网交换点5基于公网体验云网测评白皮书随着千行百业上云，企业生产环境迁移到云上，企业租户或用户访问云的要求越来越高。企业应用已经从以前的可以访问，演变到已经追求更优的网络体验。不论是企业还是云厂商，如何从综合的云网的视角来评价云网络对用户体验的影响，始终是一个难题。如何通过一套统一、客观、综合的评价体系来评不论是企业还是云商，如何从云网综合质量的视角来评价云网络对用户体的为云应用服务。一个典型的云网络组网模型6基于公网体验云网测评白皮书从上图可以看到，用户通过公网接入网络，公网在泛，由不同介质的网络组成，稳定性和复杂性最高。业界公网的质全球Internet网络是由30407个BGPAS通过B则（Peering）组成。运营商之间通常不是以商业策略为原则进行互联，这样的策略决定了互联网是一个无序、波动、无SLA保障的网络。受此影响，对于时延、丢包率敏感型的行业客户感知最深，往往会因为评价体系的不同导致结果出现差异，无法精准的定位网络的瓶颈所在，也无法有效的牵引云网质量的健康发展，7基于公网体验云网测评白皮书3.1互联网现状根据ISPs运营商的网络拓扑、覆盖能力、用户及POP点的规模，分为是纯粹的技术层面的互联互通，导致Internet的性能是无SLA约束的尽管网络之间的大多数互连（Peering）协议是保密的，但可以从跟踪备注：抽象模型摘自OnInferringAutonomousSystemRelationshipsinthe8基于公网体验云网测评白皮书3.2Internet的连接类型Internet的接入方式种类较多，也是大部分个人用户接入公有云的典型场），大学，已经少量商业组织运营，全球目前有超过2000详细的IXP清单和参与者信息。https://www.pee9基于公网体验云网测评白皮书专线连接，复用接入IXP的物理线路。当和对复用已有的物理线路，构建逻辑上的直连的BGP关系，优点就是速对接，和中小参与者无需额外单独部署楼内线完成对接，缺连对接，实现双方流量直接的交换，不经过IPT线路，减少互通时延及3.3国内运营商网络概况移动网络主要接入个人用户。在移动网络上，个人用户通过无线空运营商基站，通过移动回传网络接入到核心网网关后接入Internet。移动满足个人用户日常使用需求。缺点是空口带宽的时延不稳定。移动网络入企业用户，通过专有的CPE设备接入到网络，形成企业专网，本文暂不讨论个省份都有不同的城域网，经济发达城市每个地市单独建设城域网；能为大企业提供更加优质的互联网服务。云厂商主要接入到固网运营商的IDC3.4海外运营商网络概况分散；并且在不同的地理区域（州、邦、省）序号运营商名称147614indosatm2.id479556tri.co.id457277xl.co.id89表-1示例-印尼TOP运营商列表及用户分布海外各Top运营商的网络架构基本类似，无线业务组网使用无线网络和移固定承载网络。多数运营商使用一张综合FMC承载网络承载无线和宽带业务，运营商市场竞争充分，运营商数量较多，部分国家缺少国家级IXP或者跨国公司不同国家子网之间流量互通差，集团弱管控，本国子网），运营商为了节省建网成本，提升运营/运维效率等因素，建4典型的应用对网络的诉求公有云的典型用户访问模型，是来自于云上应用所服务的最终用接入公有云的方式，可以分为Internet接入的用户和DC基于互联网用户视角，根据对互联网用户访问Cloud端到端路径进行1)运营商内部时延：区分为移动用户或者固网用户在运营商内部时延，移动网用户主要是手机端用户，固网用户是指通过家庭宽带（Wifi/有线）接入4G组网下，运营商移动网空口及移动回传约20ms~40ms，主要依赖运营商的移动网基站及宏站的部署能力和范围、移动运营商骨干网覆盖的范围）；Wifi接入运营商固网承载网内部时延约5ms~15ms，有线接入约2ms内路由，存在路由动态变化（通过BGPrefresh报文持续刷新无SLA,网络性在全球互联网流量高地（交换活跃点覆盖本国及周边国家互联网性能较好；全球主要的区域型流量高地有中国香港、新加坡，德国法兰、法国马赛、英国伦敦、荷兰阿姆斯特丹、美国东部迈阿密、纽约、美国东南亚国家流量交换主要在新加坡、中国香南非IXP较为发达，流量主要在本地交换，但是中非国家流量主要在欧本国内部互联网时延基本在50ms以内；跨大洲互联网时延一般会超过100ms，比如从中国香港到欧洲约160ms~250ms，中国香港到北美约3）云内网络时延：大型云厂商数据中心架构一POP机房和多个AvailableZone（AZ）机房，基于架构的安全、流量负载均衡等原因，流量会在不同节点绕行；该部分时延一般设计小于2.5ms，对于敏业务类型最佳时延要求满足要求典型应用实时竞技类在线MOBA类游戏实时交互类游戏在线棋牌类游戏实时交互语音类社交软件语音实时交互视频类社交软件视频非实时互联网应用Web浏览表-2应用体验对于时延的要求4.2时延敏感型场景在所有的应用类型中，互联网行业是对公有云时延较为敏感的行业，其中实时竞技类游戏（MOBA）又是互联网行业中最为敏感的应用，所以，可以说MOBA游戏行业是整个云业务中对时延最为敏感的行业，也成为为https短连接），若有DDoS攻击，则优先通过典型游戏卡牌类、棋牌类、策略类回合制、城防、沙盒表-3典型游戏对于时延及丢包率的要求在音视频应用场景下，应用对于时延不敏感，时延小于500ms以下即可满丢包率问题凸显，如何保障该类场景下的通信诉求以及如何5.1公网网接入云服务的组成基于用户视角分析，对公网用户访问公有云场景的分析，我们接入到访问云厂商服务器，总共三段时延，基于云厂商视角来看对值得说明是，这里第三段时延定义为最后一公里和通信行业真正者固网城域网边缘到用户的接入。这定义的主到用户的时延，这主要根据云厂商监测运营商使用的活跃地址主要在IPCo5.2基于出云的主动测量测试在云上部署测试平台，主要由测试服务器、存储服务器、计算服务器和数运营商内的真实用户公网IPv4地址是经过运营商网络内部通过基于源端口SNAT转换后的地址，用户端实际的IP地址为私网地址，绝大部分运营商过防火墙策略禁ping该公网地址池。实际测试中，一般需要和行业内部第三方测试平台合作或者采购，Ping测试对方在运营商网内的服务器地址，这些可测试的地址分为如下几种。均可以代表该运营商网内的网络状态。全球IPv4地址共42亿个，其中公网IPv4地址约25亿，亚太地区16国203BGPAS维度约5亿左右IPv4公网地址。关于如何选采购专业的IP地址库客户端主动发起的网络质量RTT数据采集探测目标数(T)]}，如某数据中心覆盖某国X运营商通过部署测试工具进行日常测试，具选用低频探测模板1min-10pkt-interval3min，一个探测周期240s一天理论测试有效值=发包频率（15）*时长(24H)*发包数量(10)*探20基于公网体验云网测评白皮书备注：合计约25.68亿个可用公网IP地址、理论上是2^32约42亿多网络ID、广播ID、保留网段、本地环回网段、组播网段、实际可用就是25.68亿。5.3基于入云的被动测量测试通过云下客户端检测到目标云上服务器，服务器侧收集客户端上报的icmp/http/下该测试系统和运营商到云下测试类似，一般分为几个部分组成，云上有若干台目标测速服务器，负责采集目标运营商内部的测速数据；主要特点是云下有众多的测速客户端设备，比如手机客户端，PC客户端等，这些客户端需要需要尽可能的分所在运营商网络。在访问云上服务器时，测速的客户端有可能和实际用户是同一个终端。该方案的主要的优点是客户端样本丰富，一般是互联网公司在客户端植入apk文件，每隔5min自动上报一次ping或者traceroute信息；或者是专业的第三方测速公司，在运该方案的缺点是需要在运营商网内部署测速节点，测试节点部署越多，所需的商业成本越高。21基于公网体验云网测评白皮书6.1公网质量测评现状基于云厂商视角，虽然云厂商的网络质量测试能力及工具较为完整，但云基于企业视角，大型公司及中小企业测试能力参差不齐，对于互联体运营商的用户分布、市场份额、运营类型（固网/移动网/Wi有限，对于测试地址的选取不尽相同，也无统一的测评方法，导致测试质量数6.2公网体验指数CEIIndex）。该体验指数主要基于网络KPI的三个针对不同的应用场景，在计算CEI时可以根据场景调整权重占比。从华为云客户典型场景来看，目前主要有时延敏感型（例如游戏应用型（例如音视频应用）场景。华为云建议在时延敏感型场景，率、抖动权重占比为7:2:1；在丢包率敏感型场景22基于公网体验云网测评白皮书CEI（CustomerExperienceIndex）用户体验指标的计算公式描述了用户对网络指标的主观感受，其一大特点在于其往往对特定指标的变化感知存在是较好的（平滑区一旦时延超过某个阈值，体验将产生断崖式下跌（区）。基于此观察，CEI计算公式的设计灵感来自S曲线（S-Curve），S曲线被广泛应用于生态系统模型、城市化进程模型等生物统计、社会学的实证分析中，一个典型的S曲线——Sigmoid函数如下图所示，其特点在于可以将数值映射到（0,1）的区间并将数值分离为三块区域，分别为两块平滑区以及一块针对每一个KPI指标，采用不同的S曲线可降低KPI指标间的耦合关系，为不同指标敏感型的应用提供独立的体验曲线。我们设计了如下的KPI体验公式：斜率和偏移，使其拟合真实的用户体验，分子上的1+e^b保障了最优情况下CEI分数的最大值，同时可用于屏蔽某些不存在平滑区的KPI指标（例避免拟合失败。通过不同的网络KPI的参数，可以生成时延CEI分值、丢包率23基于公网体验云网测评白皮书参数a参数b0.00254jitter0.074524基于公网体验云网测评白皮书1)单运营商场景：通过CEI指数评价单个运营商or云厂商网络优秀：某个运营商到某个云厂商的综合CEI分体验差：某个运营商到某个云厂商的综合CEI分值25基于公网体验云网测评白皮书2）多个运营商场景：通过CEI指数评价多个优秀：多个运营商到某个云厂商的平均综合CEI分体验差：多个运营商