Network Fabric là gì? Phân tích Network Fabric của Juniper

Networking Fabric là gì

Network Fabric là cấu trúc hoàn chỉnh của các phần cứng mạng được kết nối chặt chẽ với nhau bao gồm các bộ chuyển mạc, bộ định tuyến và cáp kết nối.

Mục tiêu cốt lõi của Network Fabric là đảm bảo giao tiếp và truyền dữ liệu nhanh chóng, linh hoạt và đáng tin cậy trong một mạng máy tính hoặc hạ tầng trung tâm dữ liệu.

Để đạt được khả năng tương tác và hiệu quả tối ưu trên các nền tảng phần cứng và phần mềm đa dạng, Network Fabric sử dụng các giao thức và tiêu chuẩn công nghiệp phổ biến như TCP/IP và VLAN.

Đối với Juniper, Hạ tầng mạng Trung tâm dữ liệu (DC Fabric) được hình dung là một “single data center fabric”, một mạng phẳng, không chặn (nonblocking) và không mất gói (lossless), mang lại khả năng mở rộng, hiệu suất và đặc biệt là sự đơn giản chưa từng có.

Fabric được thiết kế với tính linh hoạt cao để hỗ trợ các trung tâm dữ liệu hội tụ và ảo hóa hoàn toàn, tích hợp liền mạch môi trường lưu trữ, tính toán hiệu năng cao (HPC) và mạng.

Juniper nhấn mạnh các giải pháp của họ là cách nhanh nhất và linh hoạt nhất để triển khai mạng trung tâm dữ liệu hiệu suất cao đồng thời cũng là cách đơn giản nhất để vận hành và tự động hóa cho các đội ngũ ở mọi quy mô.

Định nghĩa của Juniper về DC Networking Fabric là “đơn nhất, phẳng, không chặn và không mất gói” không chỉ là một đặc tả kỹ thuật mà còn là một tuyên bố triết lý về đơn giản hóa sự phức tạp.

Cách nhìn này trực tiếp chống lại “cấu trúc cây ba tầng phức tạp” và “những hạn chế của kiến trúc cũ” đã gây khó khăn cho các trung tâm dữ liệu truyền thống.

Khi Juniper liên tục nhấn mạnh vào “sự đơn giản” trong các mô tả sản phẩm của mình cho thấy giá trị mà họ mang lại vượt ra ngoài hiệu suất thô, bao gồm cả sự dễ dàng trong vận hành.

Vai trò của Network Fabric

Hiệu suất cao

Một trong những lợi ích lớn nhất của network fabric là khả năng tối ưu hóa các đường truyền dữ liệu, giảm độ trễ và tăng băng thông.

Tối ưu sẽ đảm bảo truyền tải dữ liệu nhanh hơn và hiệu quả hơn trong toàn bộ mạng.

Kiến trúc này định hướng lưu lượng một cách thông minh qua các tuyến đường hiệu quả nhất.

Vì vậy giảm thiểu các điểm nghẽn và đảm bảo dữ liệu đến đích một cách kịp thời.

Khả năng này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu xử lý thời gian thực như streaming video và game online.

Trong những tình huống này, độ trễ thấp và băng thông cao không chỉ là mong muốn mà là điều thiết yếu.

Chỉ cần chậm vài mili giây cũng có thể làm giảm trải nghiệm người dùng, gây ra hiện tượng buffering khi xem video hoặc lag khi chơi game.

Network fabric giải quyết những thách thức này thông qua duy trì mức hiệu suất ổn định, giúp các ứng dụng này hoạt động mượt mà và phản hồi nhanh.

Ví dụ: Tại Netflix, network fabric giúp đảm bảo hàng triệu người dùng có thể xem phim 4K cùng lúc mà không bị gián đoạn, ngay cả trong giờ cao điểm.

Khả năng mở rộng

Network fabric được thiết kế với khả năng mở rộng làm nền tảng.

Nó hỗ trợ mở rộng theo chiều ngang, có nghĩa là doanh nghiệp có thể thêm thiết bị hoặc node mới vào mạng mà không ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất hoặc yêu cầu thiết kế lại hoàn toàn hệ thống mạng hiện có.

Tính linh hoạt này giúp các công ty phát triển hạ tầng mạng theo nhu cầu mở rộng của họ.

Khi doanh nghiệp tuyển thêm người dùng hoặc triển khai thêm ứng dụng, họ có thể đơn giản tích hợp thêm switch hoặc server vào fabric.

Mở rộng liền mạch rất quan trọng đối với các trung tâm dữ liệu, nhà cung cấp dịch vụ cloud và doanh nghiệp gặp phải nhu cầu mạng biến động hoặc gia tăng.

Do đó đảm bảo họ có thể thích ứng nhanh chóng mà không bị gián đoạn hoặc tốn kém để đại tu.

Ví dụ: Amazon Web Services (AWS) sử dụng network fabric để mở rộng từ vài nghìn server thành hàng triệu server trên toàn cầu mà vẫn duy trì hiệu suất ổn định.

Linh hoạt

Tính linh hoạt là một khía cạnh quan trọng khác của network fabric.

Khả năng này hỗ trợ phân bổ động và ưu tiên hóa lưu lượng mạng dựa trên các yêu cầu kinh doanh và nhu cầu ứng dụng đang thay đổi.

Thay vì bị khóa vào các mẫu lưu lượng cứng nhắc, quản trị viên mạng có thể điều chỉnh cách phân phối băng thông hoặc luồng dữ liệu nào được ưu tiên.

Ví dụ: trong giờ làm việc cao điểm, các ứng dụng quan trọng như giao dịch tài chính có thể được ưu tiên hơn các tác vụ ít khẩn cấp như cập nhật phần mềm.

Tương tự, nếu có sự gia tăng đột ngột lưu lượng video conference do làm việc từ xa, network fabric có thể thích ứng để phân bổ thêm tài nguyên hỗ trợ nhu cầu này mà không cần cấu hình lại thủ công.

Khả năng thích ứng này giúp duy trì hiệu suất tối ưu trên các khối lượng công việc đa dạng và thay đổi.

Ví dụ: Trong đại dịch COVID-19, doanh nghiệp có thể nhanh chóng điều chỉnh network fabric để ưu tiên cho Microsoft Teams hoặc Zoom thay vì các ứng dụng văn phòng thông thường.

Quản lý tập trung

Quản lý mạng phức tạp có thể khó khăn nếu không có các công cụ hiệu quả.

Network fabric đơn giản hóa điều này thông qua các nền tảng quản lý tập trung, thường được tích hợp với công nghệ Software-Defined Networking (SDN).

Các nền tảng này cung cấp giao diện thống nhất nơi quản trị viên có thể cấu hình thiết bị, giám sát luồng lưu lượng và khắc phục sự cố từ một điểm kiểm soát duy nhất.

Quản lý tập trung cải thiện đáng kể hiệu quả vận hành thông qua tự động hóa các tác vụ thường xuyên như cung cấp thiết bị và giám sát hiệu suất.

Nó cũng tăng cường khả năng hiển thị về tình trạng mạng, giúp xác định chủ động các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng leo thang thành sự cố.

Cách tiếp cận hợp lý này giảm thời gian và công sức cần thiết để duy trì mạng, giải phóng các team IT để tập trung vào các dự án chiến lược.

Ví dụ: Cisco DNA Center giúp quản trị viên có thể theo dõi và điều khiển hàng nghìn thiết bị mạng từ một dashboard duy nhất, giống như cách phi công điều khiển máy bay từ buồng lái.

Độ tin cậy và khả năng phục hồi

Độ tin cậy là nền tảng của thiết kế network fabric.

Nó tích hợp các đường dẫn dự phòng và cơ chế chuyển đổi dự phòng đảm bảo kết nối liên tục ngay cả khi xảy ra lỗi phần cứng hoặc gián đoạn.

Nếu một liên kết bị ngắt, lưu lượng được tự động định tuyến lại qua các tuyến đường thay thế mà không ảnh hưởng đến tính khả dụng tổng thể của hệ thống.

Khả năng phục hồi này giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và hỗ trợ tính khả dụng cao cho các dịch vụ và ứng dụng quan trọng.

Đối với các doanh nghiệp phụ thuộc vào truy cập không bị gián đoạn như các tổ chức tài chính hoặc nhà cung cấp dịch vụ y tế, network fabric mang lại sự an tâm vì mạng của họ sẽ vẫn hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau.

Ví dụ: Khi một cáp quang biển bị đứt, network fabric tự động chuyển lưu lượng internet qua các tuyến cáp khác mà người dùng không hề biết có sự cố xảy ra.

Hiệu quả chi phí

Network fabric góp phần tiết kiệm chi phí thông qua việc tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và giảm độ phức tạp vận hành.

Vì nó hỗ trợ quản lý lưu lượng tốt hơn và khả năng mở rộng, doanh nghiệp có thể tránh cung cấp quá mức phần cứng hoặc trả tiền cho công suất không sử dụng.

Hơn nữa, công cụ quản lý tập trung giúp cắt giảm chi phí lao động liên quan đến cấu hình thủ công và khắc phục sự cố.

Kiến trúc đơn giản hóa cũng có nghĩa là ít thiết bị hơn và ít cáp nối hơn, dẫn đến chi phí hạ tầng thấp hơn và giảm tiêu thụ điện năng.

Kết hợp các yếu tố này cải thiện lợi nhuận đầu tư (ROI) thông qua cân bằng chi phí ban đầu với tiết kiệm vận hành liên tục.

Theo thời gian, network fabric chứng minh là lựa chọn kinh tế hỗ trợ cả mục tiêu hiệu suất và ràng buộc ngân sách.

Ví dụ: Google đã tiết kiệm hàng tỷ đô la chi phí vận hành trung tâm dữ liệu nhờ việc triển khai network fabric thay vì kiến trúc mạng truyền thống phức tạp.

So sánh mạng truyền thống với Networking Fabric

So sánh mạng truyền thống và Network Fabric

Bảng So Sánh Network

Tiêu chí	Mạng truyền thống	Network Fabric
Cấu trúc	Thiết kế phân cấp (Core, Distribution, Access layers)	Kiến trúc phẳng (Leaf-Spine, SDN)
Khả năng mở rộng	Cấu trúc cứng nhắc, khả năng thích ứng hạn chế, khó mở rộng	Linh hoạt và có Khả năng mở rộng cao (mở rộng ngang)
Băng thông	Hạn chế, dễ tắc nghẽn ở các lớp trên	Cải thiện Băng thông, phân phối đều
Độ trễ	Cao hơn do nhiều lớp chuyển mạch	Thấp hơn do đường dẫn ngắn hơn, ít bước nhảy
Khả năng phục hồi	Phụ thuộc vào dự phòng từng lớp, điểm lỗi đơn	Kênh dự phòng, kiểm soát tập trung, khả năng chịu lỗi cao
Quản lý	Phức tạp, cấu hình thủ công, phân tán	Đơn giản hóa, quản lý tập trung (SDN), tự động hóa
Hiệu quả chi phí	Chi phí CapEx/OpEx cao do thiết bị dư thừa, quản lý phức tạp	Tối ưu hóa tài nguyên, giảm độ phức tạp, giảm chi phí
Phù hợp với ứng dụng	Kém hiệu quả cho ứng dụng chuyên sâu về dữ liệu và đám mây	Tốt hơn cho ứng dụng chuyên sâu về dữ liệu, thời gian thực và đám mây

Kiến trúc mạng trong Networking Fabric của Juniper

Kiến trúc Network Fabric của Juniper

Kiến trúc Leaf-Spine

Kiến trúc Leaf-Spine là gì

Ở dạng đơn giản nhất, kiến trúc Leaf-Spine bao gồm hai lớp thiết bị mạng: switch leaf và switch spine.

Switch leaf cung cấp kết nối trực tiếp tới server và các thiết bị đầu cuối, trong khi switch spine tạo thành một xương sống tốc độ cao kết nối tất cả các switch leaf.

Thiết kế này có nghĩa là bất kỳ switch leaf nào cũng có thể giao tiếp với bất kỳ switch leaf nào khác thông qua một hoặc nhiều thiết bị spine.

Vì vậy đảm bảo các đường truyền có độ trễ thấp nhất quán và tránh các điểm nghẽn truyền thống thường thấy trong các thiết kế mạng phân cấp cũ.

Juniper áp dụng kiến trúc này trong các giải pháp IP fabric nhằm tối ưu hóa luồng lưu lượng trung tâm dữ liệu thông qua giảm thiểu độ trễ, tối đa hóa thông lượng và hỗ trợ khả năng mở rộng liền mạch khi nhu cầu mạng tăng lên.

Mô hình IP Fabric ba tầng

Mô hình nền tảng mà Juniper cung cấp là IP fabric ba tầng.

Mô hình này bao gồm một lớp spine chuyên dụng và một lớp leaf:

Lớp Leaf: Kết nối trực tiếp tới server, hệ thống lưu trữ và các thiết bị đầu cuối khác.
Lớp Spine: Đóng vai trò kết nối tốc độ cao giữa tất cả các switch leaf.

Lớp spine hoạt động như xương sống, đảm bảo lưu lượng giữa bất kỳ hai switch leaf nào có thể đi qua mạng một cách dự đoán được và hiệu quả mà không bị quá tải.

Mô hình này phù hợp với nhiều trung tâm dữ liệu vì cung cấp sự cân bằng vững chắc giữa hiệu suất, tính đơn giản và khả năng mở rộng.

Ví dụ: Một trung tâm dữ liệu vừa với 500 server có thể sử dụng 20 switch leaf (mỗi switch kết nối 25 server) và 4 switch spine để tạo thành một fabric ba tầng hoàn chỉnh.

Mô hình IP Fabric năm tầng

Đối với các trung tâm dữ liệu lớn hơn yêu cầu quy mô thậm chí còn lớn hơn, Juniper cung cấp cấu trúc IP fabric năm tầng.

Kiến trúc này phát triển từ thiết kế ba tầng cơ bản thông qua phân đoạn trung tâm dữ liệu thành nhiều pod.

Mỗi pod hoạt động như một fabric ba tầng độc lập.

Để kết nối các pod này một cách hiệu quả, Juniper giới thiệu một lớp bổ sung gọi là super spine.

Super spine nằm phía trên lớp spine và kết nối nhiều pod, tạo ra thiết kế phân cấp hỗ trợ các môi trường quy mô cực lớn.

Mô hình này đặc biệt hữu ích cho các trung tâm dữ liệu siêu quy mô cần quản lý hàng chục nghìn server trên nhiều pod trong khi vẫn duy trì độ trễ thấp và thông lượng cao giữa chúng.

Ví dụ: Facebook và Google sử dụng mô hình tương tự để kết nối hàng trăm nghìn server trong các trung tâm dữ liệu khổng lồ của họ, với mỗi pod có thể chứa 10.000-20.000 server.

Mô hình Collapsed Spine IP Fabric

Mô hình collapsed spine là một biến thể độc đáo được thiết kế cho các tổ chức đang chuyển đổi sang các kiến trúc fabric tiên tiến hơn như EVPN spine-and-leaf hoặc những tổ chức có switch top-of-rack (ToR) hiện tại thiếu hỗ trợ EVPN-VXLAN.

Trong thiết lập này, các chức năng của lớp leaf được tích hợp vào chính các thiết bị spine, hiệu quả “thu gọn” thiết kế hai lớp truyền thống thành một tầng duy nhất.

Mặc dù có sự hợp nhất này, fabric vẫn có thể hoạt động tương tự như mô hình ba tầng hoặc năm tầng nhưng không cần các thiết bị leaf riêng biệt.

Cách tiếp cận này cung cấp cho doanh nghiệp một lộ trình nâng cấp linh hoạt giảm độ phức tạp trong quá trình di chuyển trong khi vẫn bảo toàn tính liên tục vận hành.

Điều này đặc biệt có lợi cho những doanh nghiệp muốn từ từ phát triển hạ tầng mạng mà không cần nâng cấp toàn diện gây gián đoạn.

Ví dụ: Một ngân hàng có thể sử dụng mô hình collapsed spine để nâng cấp từ kiến trúc ba tầng cũ sang EVPN-VXLAN mà không cần thay thế tất cả thiết bị cùng lúc.

Kết nối tốc độ cao và tính dự phòng

Các fabric Leaf-Spine của Juniper dựa vào các giao diện tốc độ cao kết nối tất cả thiết bị trong kiến trúc.

Các liên kết này có thể là kết nối đơn lẻ dung lượng cao hoặc các giao diện Ethernet tổng hợp kết hợp nhiều liên kết vật lý để tăng băng thông và cung cấp tính dự phòng.

Tổng hợp liên kết là tùy chọn nhưng được khuyến nghị trong nhiều triển khai vì nó cải thiện cả hiệu suất và tính khả dụng.

Thông qua phân phối lưu lượng trên nhiều kết nối vật lý, mạng có thể tiếp tục hoạt động mượt mà ngay cả khi một liên kết bị lỗi.

Do đó đảm bảo thời gian hoạt động cao và hiệu suất ổn định.

Ví dụ: Một switch leaf có thể sử dụng 4 đường 25Gbps để kết nối tới mỗi switch spine, tạo thành băng thông tổng 100Gbps với khả năng dự phòng khi một trong các đường bị lỗi.

Giải quyết nhu cầu đa dạng của khách hàng

Một trong những điểm mạnh của Juniper nằm ở khả năng cung cấp nhiều mô hình fabric khác nhau như ba tầng, năm tầng và collapsed spine để đáp ứng các yêu cầu đa dạng của khách hàng.

Tính linh hoạt này giúp Juniper phục vụ các trung tâm dữ liệu có quy mô và độ phức tạp khác nhau:

Các trung tâm dữ liệu nhỏ hơn hưởng lợi từ fabric ba tầng đơn giản dễ triển khai và quản lý.
Các môi trường quy mô lớn có thể tận dụng fabric năm tầng với super spine để có khả năng mở rộng khổng lồ.
Các tổ chức có phần cứng kế thừa hoặc nhu cầu di chuyển cụ thể có thể sử dụng mô hình collapsed spine để hiện đại hóa từng bước.

Kông áp đặt giải pháp một-kích-cỡ-cho-tất-cả, Juniper xác định khách hàng có các điểm xuất phát hạ tầng, ràng buộc ngân sách và mức độ sẵn sàng vận hành khác nhau.

Cách tiếp cận lấy khách hàng làm trung tâm giúp giảm độ phức tạp triển khai và giảm thiểu gián đoạn trong quá trình nâng cấp hoặc mở rộng.

Lớp Underlay và Overlay

IP Fabric Underlay (IPv4/IPv6)

Underlay là nền tảng mạng IP vật lý của trung tâm dữ liệu, chịu trách nhiệm cung cấp kết nối IP giữa tất cả các thiết bị mạng.

Nó tạo thành mạng cơ sở mà trên đó các mạng ảo và dịch vụ được xây dựng.
Juniper hỗ trợ hai loại IP fabric underlay:

IPv4 Fabric

Loại này sử dụng địa chỉ giao diện IPv4 cùng với các phiên BGP (Border Gateway Protocol) cho cả giao tiếp underlay và overlay.

Nó thiết lập kết nối workload từ đầu cuối đến đầu cuối qua IPv4.

IPv6 Fabric

Tương tự, fabric này sử dụng địa chỉ IPv6 và các phiên BGP để cung cấp giao tiếp workload từ đầu cuối đến đầu cuối qua IPv6.

Một cân nhắc thiết kế quan trọng là Juniper không hỗ trợ chạy fabric underlay IPv4/IPv6 hỗn hợp trên cùng một hạ tầng vật lý.

Điều này có nghĩa là bất kỳ underlay vật lý nào sẽ chạy độc quyền trên IPv4 hoặc IPv6.

Tuy nhiên, phiên bản giao thức IP được sử dụng bởi workload (lưu lượng lớp ứng dụng) độc lập với phiên bản IP được cấu hình trong underlay hoặc overlay.

Nói cách khác, cả workload IPv4 và IPv6 đều có thể được hỗ trợ trên fabric underlay IPv4 hoặc IPv6.

Khả năng này mang lại tính linh hoạt đáng kể cho doanh nghiệp quản lý môi trường hỗn hợp hoặc đang chuyển đổi sang IPv6.

Họ có thể hiện đại hóa hạ tầng trong khi vẫn duy trì tính tương thích ngược với các ứng dụng và dịch vụ IPv4 hiện có.

Ví dụ: Một doanh nghiệp có thể triển khai underlay IPv6 để chuẩn bị cho tương lai, nhưng vẫn chạy các ứng dụng web IPv4 truyền thống trên overlay mà không gặp vấn đề gì.

Quyết định của Juniper tránh các fabric underlay IPv4/IPv6 hỗn hợp phản ánh lựa chọn thiết kế có chủ ý tập trung vào tính đơn giản và khả năng dự đoán ở lớp mạng nền tảng.

Thông qua giữ giao thức IP underlay thống nhất, mạng vẫn dễ quản lý và khắc phục sự cố hơn.

Bất kỳ độ phức tạp nào liên quan đến hỗ trợ lưu lượng dual-stack hoặc IP hỗn hợp được chuyển lên lớp overlay.

Đây là nơi các công nghệ ảo hóa có thể xử lý tốt hơn mà không ảnh hưởng đến tính ổn định của underlay.

Lớp Overlay ảo hóa mạng (EVPN-VXLAN)

Lớp overlay nằm trên mạng underlay vật lý và cung cấp các dịch vụ mạng ảo hóa.

Lớp này tạo ra các mạng ảo được tunnel qua fabric IP vật lý, hỗ trợ các tính năng như đa người thuê, cách ly lưu lượng và phân đoạn linh hoạt.

Công nghệ overlay của Juniper dựa trên EVPN (Ethernet VPN) kết hợp với VXLAN (Virtual Extensible LAN).

Chúng cùng nhau tạo thành giải pháp mạnh mẽ cho ảo hóa mạng trong trung tâm dữ liệu.

Juniper hỗ trợ ba mô hình dịch vụ Ethernet VLAN-aware chính trong overlay EVPN:

Default Instance VLAN-Aware

Mô hình này triển khai một switching instance mặc định duy nhất hỗ trợ tới 4094 VLAN trên tất cả các switch leaf trong fabric.

Nó cung cấp cách đơn giản để quản lý VLAN ở quy mô lớn và được hỗ trợ rộng rãi trên các nền tảng leaf của Juniper.

Virtual Switch VLAN-Aware

Tùy chọn này hỗ trợ nhiều virtual switch instance, mỗi instance có khả năng hỗ trợ tới 4094 VLAN.

Nó được thiết kế cho các môi trường yêu cầu khả năng mở rộng vượt quá những gì một default instance có thể cung cấp.

Hiện tại, mô hình này được hỗ trợ trên dòng switch QFX10000 của Juniper và lý tưởng cho các overlay quy mô lớn cần phân đoạn mở rộng.

Ví dụ: Một nhà cung cấp cloud có thể sử dụng Virtual Switch VLAN-Aware để tạo ra hàng nghìn VLAN riêng biệt cho từng khách hàng, giống như tạo ra các “tòa nhà văn phòng ảo” riêng biệt trong cùng một trung tâm dữ liệu vật lý.

Trong overlay EVPN-VXLAN, một nhóm thiết bị trong một subnet hoặc VLAN có thể giao tiếp cục bộ trong khi truy cập tài nguyên bên ngoài subnet của họ thông qua các virtual routing and forwarding instance (VRF).

Sự tách biệt này đảm bảo cách ly lưu lượng và định tuyến hiệu quả trong các môi trường đa người thuê.

Sử dụng EVPN-VXLAN làm công nghệ overlay là rất quan trọng để đạt được khả năng đa người thuê có thể mở rộng trong các trung tâm dữ liệu hiện đại.

Thông qua tách rời các mạng ảo khỏi hạ tầng vật lý bên dưới, nhiều mạng tenant cách ly có thể cùng tồn tại an toàn trên phần cứng được chia sẻ.

Cách tiếp cận này đặc biệt quan trọng đối với các nhà cung cấp cloud và doanh nghiệp lớn lưu trữ nhiều tenant hoặc phòng ban yêu cầu tách biệt lưu lượng và bảo mật nghiêm ngặt.

Khi hỗ trợ cả mô hình default instance và virtual switch VLAN-aware nhấn mạnh cam kết của Juniper để cung cấp kiểm soát chi tiết về quản lý VLAN trong khi hỗ trợ phân đoạn quy mô lớn.

Ví dụ: Với nền tảng như QFX10000, có thể xử lý hàng nghìn VLAN trên mỗi virtual switch instance, một ngân hàng có thể tách biệt hoàn toàn lưu lượng của từng chi nhánh trong khi vẫn sử dụng chung hạ tầng trung tâm dữ liệu.

Đặc biệt với các nền tảng như QFX10000, có thể xử lý hàng nghìn VLAN trên mỗi virtual switch instance, Juniper giải quyết hiệu quả thách thức mở rộng cách ly tenant và phân đoạn trong các môi trường trung tâm dữ liệu dày đặc, động.

Lợi ích của kiến trúc underlay và overlay

Cùng nhau, kiến trúc underlay và overlay của Juniper tạo thành một sự kết hợp mạnh mẽ:
Underlay cung cấp một fabric IP ổn định, có thể dự đoán, hiệu suất cao mang lại kết nối đáng tin cậy giữa tất cả các thiết bị vật lý.

Overlay mang lại tính linh hoạt thông qua ảo hóa, hỗ trợ đa người thuê, cách ly lưu lượng và phân đoạn mà không ảnh hưởng đến mạng vật lý bên dưới.

Thông qua tách biệt các mối quan tâm này, Juniper đảm bảo các phức tạp liên quan đến tách biệt tenant hoặc tương thích phiên bản IP được xử lý ở lớp overlay, trong khi underlay vẫn đơn giản, mạnh mẽ và dễ vận hành.

Ví dụ: Giống như việc xây dựng một tòa nhà – underlay giống như nền móng và khung xương vững chắc, trong khi overlay giống như các vách ngăn linh hoạt có thể dễ dàng di chuyển để tạo ra các không gian khác nhau mà không ảnh hưởng đến cấu trúc chính.

Triết lý thiết kế này mang lại cho khách hàng nền tảng vững chắc để xây dựng các mạng trung tâm dữ liệu có thể mở rộng, an toàn và thích ứng có thể phát triển cùng với nhu cầu kinh doanh đang thay đổi.

Nền tảng phần cứng

Dòng QFX Series Switches

Dòng QFX Series đại diện cho danh mục switch hiệu năng cao của Juniper, được thiết kế đặc biệt cho các kiến trúc network fabric đa dạng và môi trường data center.

Những switch này được xây dựng để xử lý throughput cực cao với độ trễ tối thiểu.

Vì thế chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho mọi môi trường từ data center truyền thống đến hạ tầng AI tiên tiến.

Đặc điểm nổi bật của dòng QFX Series bao gồm throughput dẫn đầu ngành, khả năng mở rộng ấn tượng và bộ tính năng routing phong phú được tích hợp trong Junos OS, hệ điều hành mở, có thể lập trình của Juniper.

Switch hỗ trợ các giao thức tiên tiến như EVPN-VXLAN và IP fabric, giúp phân đoạn mạng linh hoạt và quản lý luồng dữ liệu hiệu quả.

QFX5240

Model này được thiết kế riêng cho vai trò leaf/spine trong data center AI.

Nó hỗ trợ các cổng 800GbE với khả năng tách thành tối đa 256 cổng 100GbE, mang lại throughput tổng hợp khủng lên tới 102,4 Tbps theo hai chiều.

Mật độ và tốc độ này biến nó thành một cỗ máy mạnh mẽ để xử lý các khối lượng công việc AI khổng lồ đòi hỏi di chuyển dữ liệu nhanh chóng với độ trễ cực thấp.

Ví dụ: Trong một hệ thống training AI như ChatGPT, QFX5240 có thể xử lý truyền tải dữ liệu training giữa hàng nghìn GPU mà không gây nghẽn cổ chai.
QFX5700

Được định vị như switch fabric spine tối ưu, hỗ trợ giao diện 400GbE và đạt throughput hai chiều lên tới 25,6 Tbps.

Thiết kế của nó phù hợp với các lớp spine có thể mở rộng, nơi nhu cầu băng thông mạnh mẽ nhưng không đạt đến mức cực đoan của QFX5240.

QFX5230

Thích hợp cho vai trò spine hoặc super spine bao gồm cả data center AI, switch này cung cấp 64 cổng 400GbE QSFP56-DD và dung lượng throughput 51,2 Tbps theo hai chiều.

Vì vậy cân bằng mật độ cổng và tốc độ cho môi trường đòi hỏi khắt khe.

QFX5130

Switch cấu hình cố định 1U được tối ưu hóa về chi phí, hỗ trợ cả kết nối 400GbE và 100GbE.

Thiết kế mật độ cao của nó hoàn hảo cho môi trường dịch vụ cloud nơi hiệu năng phải được cân bằng với cân nhắc ngân sách.

QFX5120

Nổi tiếng về tính linh hoạt, switch này hỗ trợ nhiều tốc độ cổng (1/10/25/40/100GbE) và bao gồm mã hóa MACsec trên tất cả cổng.

Do đó nó cung cấp bảo mật lớp vật lý, một tính năng quan trọng trong bối cảnh các mối đe dọa an ninh xuất hiện liên tục.

Ví dụ: Trong môi trường banking, MACsec trên QFX5120 đảm bảo dữ liệu giao dịch được mã hóa ngay từ lớp vật lý, ngăn chặn các cuộc tấn công nghe lén.

QFX10008 và QFX10016

Các switch modular với buffer sâu và throughput cực cao (lên tới 96 Tbps hai chiều).

Những model này phù hợp hoàn hảo làm spine switch trong data center quy mô lớn đòi hỏi dung lượng và khả năng phục hồi đặc biệt.

Mật độ cổng và số liệu throughput ấn tượng không chỉ là những con số đơn thuần về mặt kỹ thuật.

Chúng trực tiếp giải quyết sự tăng trưởng theo cấp số nhân của lưu lượng dữ liệu và nhu cầu chuyên biệt của các workload mới nổi như trí tuệ nhân tạo và machine learning.

Các switch mật độ cao, throughput cao như QFX5240 đảm bảo fabric underlay vật lý có thể vận chuyển lượng dữ liệu khổng lồ trong khi giữ độ trễ ở mức tối thiểu.

Điều này rất quan trọng cho việc xử lý thời gian thực và sử dụng tài nguyên hiệu quả trong data center hiện đại.

Tích hợp mã hóa MACsec trên nhiều model thể hiện cam kết của Juniper về bảo mật tích hợp ở cấp độ phần cứng.

Bảo vệ tính toàn vẹn dữ liệu khi nó đi qua fabric giảm thiểu rủi ro và phù hợp với các yêu cầu tuân thủ.

Đây là tính năng đặc biệt quan trọng khi liên quan đến các workload nhạy cảm.

Dòng PTX Series Routers

Các router dòng PTX Series tạo nên xương sống cho kiến trúc core routing của Juniper.

Được thiết kế để hỗ trợ hạ tầng 100G, 400G và thậm chí 800G đòi hỏi khắt khe, những router này mang lại hiệu năng, khả năng mở rộng và hiệu quả năng lượng rất lớn.

Vì vậy nó cần thiết cho cả data center core và mạng diện rộng (WAN).

Các model như PTX10004, PTX10008 và PTX10016 với line card có khả năng xử lý băng thông 28,8 Tbps mỗi cái.

Chúng hỗ trợ forwarding information base (FIB) khổng lồ với tới 10 triệu entry, hơn 100 nghìn segment routing (SR) tunnel và các tính năng tiên tiến:

SRv6 (Segment Routing over IPv6)
BIER (Bit Indexed Explicit Replication)
HQoS (Hierarchical Quality of Service)
Mã hóa MACsec inline ở tốc độ 400G/800G.

PTX10001-36MR nổi bật như một router form factor cố định nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ, cung cấp throughput 9,6 Tbps trong chassis 1U được tối ưu hóa không gian.

Vì vậy ó trở thành lựa chọn lý tưởng khi không gian và điện năng bị hạn chế nhưng hiệu năng không thể giảm đi.

Ví dụ: Trong kiến trúc multi-cloud của một tập đoàn lớn, PTX router có thể kết nối seamless giữa AWS, Azure và Google Cloud với throughput cao mà không gây nghẽn cổ chai.

Các router PTX đóng vai trò spine hoặc core layer trong fabric quy mô lớn và WAN, quản lý luồng dữ liệu khổng lồ giữa các leaf switch hoặc qua nhiều vị trí data center.

Các cổng mật độ siêu cao kết hợp với hỗ trợ giao thức thế hệ mới tạo điều kiện xây dựng mạng có khả năng mở rộng cao, có thể thích ứng với các mô hình lưu lượng đang phát triển.

Khả năng xử lý bảng routing khổng lồ và cơ chế tunneling phức tạp rất quan trọng khi xây dựng fabric kết nối nhiều site hoặc cloud region.

Throughput cao đảm bảo thông tin liên lạc giữa các data center vẫn mượt mà mà không có nghẽn cổ chai, hỗ trợ phân phối ứng dụng seamless qua các khu vực địa lý.

Dòng SRX Series Firewalls

Bảo mật là thành phần không thể thiếu của bất kỳ networking fabric nào.

Dòng firewall SRX Series của Juniper mang bảo vệ mối đe dọa hiệu năng cao trực tiếp vào kiến trúc fabric.

Những thiết bị này kết hợp chức năng firewall với phòng chống mối đe dọa tiên tiến trong cả dạng appliance vật lý và ảo hóa được tùy chỉnh cho môi trường cloud.

Dòng sản phẩm SRX trải dài từ các model dung lượng cao như SRX5800/5400/5600 được thiết kế cho data center lớn đến các model tầm trung như SRX1600/2300/4300/4700 nhắm tới mạng campus hoặc perimeter.

Đáng chú ý, nhiều model bao gồm hỗ trợ MACsec để bảo mật lưu lượng lớp vật lý.

Juniper cũng cung cấp các biến thể ảo hóa như vSRX Virtual Firewall và cSRX Container Firewall để bảo vệ workload chạy trong hạ tầng cloud hoặc môi trường container.

Ví dụ: Trong môi trường Kubernetes, cSRX Container Firewall có thể bảo vệ từng microservice một cách độc lập, tạo ra zero-trust network giữa các container.

Thay vì coi bảo mật như một add-on, Juniper tích hợp firewall SRX sâu trong các giải pháp data center fabric.

Cách tiếp cận này đảm bảo thực thi nhất quán các chính sách Zero Trust trên tất cả endpoint và loại workload từ server vật lý đến máy ảo và container.

Thông qua cung cấp mã hóa MACsec inline ở tốc độ wire speed trên những firewall này cùng với khả năng phòng chống mối đe dọa dựa trên AI, Juniper đảm bảo dữ liệu nhạy cảm được bảo vệ mà không làm giảm hiệu năng.

Fabric bảo mật tích hợp trở thành nền tảng đáng tin cậy cho các tổ chức cần tuân thủ nghiêm ngặt trong khi duy trì tính linh hoạt vận hành.

Nền tảng phần mềm trong Networking Fabric của Juniper

Nền tảng phần mềm và tự động hóa

Hệ điều hành Junos OS

Junos OS là hệ điều hành cốt lõi vận hành các switch và router hàng đầu của Juniper, bao gồm dòng QFX, PTX và EX.

Được thiết kế với mô hình lập trình mở và routing stack có thể mở rộng, Junos OS giúp doanh nghiệp tùy chỉnh sâu hành vi mạng của họ trong khi duy trì độ tin cậy và khả năng mở rộng cao.

Khác với các hệ điều hành mạng truyền thống thường hạn chế tính linh hoạt, Junos OS mở ra cánh cửa cho tự động hóa thông qua cung cấp giao diện có thể lập trình và các thành phần modular.

Vì vậy giúp các kỹ sư mạng tự động hóa cấu hình thường xuyên và thực thi chính sách một cách nhất quán trên các thiết bị.

Thông qua cung cấp nền tảng mở và có thể lập trình, Junos OS đóng vai trò nền tảng quan trọng giúp các công cụ tự động hóa cấp cao tương tác liền mạch với hạ tầng mạng vật lý.

Ví dụ: Trong môi trường DevOps, Junos OS có thể tích hợp với Ansible hoặc Terraform để tự động triển khai cấu hình mạng khi có container mới được deploy, đảm bảo network policy được áp dụng ngay lập tức.

Ngoài ra, Junos OS hỗ trợ các giao thức routing tiên tiến và chức năng mạng.

Do đó đảm bảo mạng có thể mở rộng hiệu quả để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.

Tính ổn định và bộ tính năng phong phú khiến nó trở thành hệ điều hành đáng tin cậy cho cả data center doanh nghiệp và nhà cung cấp dịch vụ.

Juniper Apstra

Juniper Apstra đại diện cho cách tiếp cận thay đổi cuộc chơi trong tự động hóa mạng được gọi là intent-based networking (IBN).

Nó tự động hóa toàn bộ vòng đời của mạng data center từ thiết kế và triển khai đến vận hành liên tục thông qua giao diện quản lý đơn lẻ thường được gọi là “single pane of glass”.

Apstra hỗ trợ môi trường multi-vendor nên nó có thể tích hợp thiết bị từ nhiều nhà sản xuất khác nhau trong khi duy trì kiểm soát vận hành nhất quán.

Khái niệm cốt lõi đằng sau IBN của Apstra là chuyển đổi từ cấu hình thủ công ở cấp độ thiết bị sang định nghĩa trạng thái mạng mong muốn hoặc kết quả kinh doanh.

Người vận hành mạng chỉ định những gì họ muốn mạng đạt được (ví dụ: yêu cầu kết nối, chính sách bảo mật hoặc mục tiêu hiệu năng) và Apstra tự động chuyển đổi những intent này thành cấu hình cụ thể cho từng thiết bị trên fabric.

Ví dụ: Thay vì phải cấu hình từng VLAN trên từng switch, quản trị viên chỉ cần khai báo “cần tách biệt traffic giữa phòng ban A và B”, Apstra sẽ tự động tạo ra cấu hình VLAN, routing rule và security policy phù hợp trên tất cả thiết bị.

Cách tiếp cận này giảm đáng kể lỗi con người, tăng tốc thời gian triển khai từ nhiều tuần xuống còn vài giờ và giảm chi phí vận hành lên tới 90%.

Các tính năng chính như continuous real-time validation đảm bảo trạng thái mạng thực tế luôn khớp với thiết kế dự định.

Khi có sai lệch xảy ra, Apstra cung cấp cảnh báo ngay lập tức và phân tích nguyên nhân gốc rễ, giúp khắc phục sự cố nhanh chóng.

Một tính năng nổi bật được gọi là “Time Voyager rollback” giúp người vận hành có thể khôi phục mạng về trạng thái ổn định trước đó nếu cần, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Phân tích trước thay đổi giúp dự đoán tác động tiềm tàng trước khi áp dụng sửa đổi, bảo vệ thêm tính ổn định của mạng.

Zero-Touch Provisioning (ZTP) tự động hóa onboard thiết bị, giúp mở rộng mạng dễ dàng hơn mà không cần can thiệp thủ công nhiều.

Nhìn chung, mô hình intent-based của Apstra chuyển trọng tâm vận hành sang các mục tiêu kinh doanh cấp cao thay vì chi tiết thiết bị cấp thấp.

Đó là một sự phát triển quan trọng để quản lý độ phức tạp của data center hiện đại.

Juniper Data Center Assurance

Dựa trên khả năng tự động hóa của Apstra, Juniper Data Center Assurance mang artificial intelligence operations (AIOps) vào môi trường data center.

Bộ giải pháp cloud-native này bổ sung cho Apstra khi tăng cường khả năng hiển thị vận hành, phát hiện vấn đề proactive và giải quyết sự cố nhanh hơn thông qua AI và machine learning.

Data Center Assurance phân tích mô hình traffic và hành vi ứng dụng để cung cấp thông tin chi tiết có thể thực hiện về sức khỏe mạng.

Nó vượt xa monitoring truyền thống khi dự đoán các vấn đề tiềm tàng trước khi chúng ảnh hưởng đến hiệu năng.

Vì vậy giúp các team giải quyết vấn đề một cách proactive thay vì reactive.

Ví dụ: Trong một hệ thống e-commerce, Data Center Assurance có thể phát hiện pattern lưu lượng bất thường trước Black Friday và đề xuất mở rộng cơ sở hạ tầng tự động.

Từ đó tránh được tình trạng website bị sập khi lưu lượng tăng đột biến.

Tích hợp AIOps với các công cụ như Marvis AI đại diện cho biên giới mới trong quản lý mạng.

Thông qua cung cấp thông tin chi tiết thời gian thực và khuyến nghị tự động, những giải pháp này giảm mean time to repair (MTTR) một cách đáng kể trong khi tăng độ tin cậy mạng tổng thể.

Điều này đặc biệt quan trọng cho các workload AI/ML đòi hỏi hiệu năng cao nhất quán vì ngay cả những gián đoạn nhỏ cũng có thể gây hậu quả đáng kể.

Tính chất chủ động của Data Center Assurance – “nhìn thấy và sửa chữa vấn đề nhanh chóng với sự hỗ trợ của AI” đảm bảo mạng duy trì tính khả dụng cao và hiệu năng tối ưu.

Vì thế hỗ trợ các ứng dụng data-intensive đóng vai trò trung tâm trong thành công kinh doanh ngày nay.

Contrail Networking

Contrail Networking là giải pháp software-defined networking (SDN) cloud-native của Juniper được thiết kế để tự động hóa mạng ảo trong private cloud, public cloud và môi trường hybrid.

Nó quản lý workload ảo hóa thông qua việc tự động hóa tạo lập, bảo mật, phân đoạn và quản lý mạng ảo ở quy mô lớn.

Contrail tích hợp chặt chẽ với các nền tảng orchestration phổ biến như OpenStack, OpenShift và Kubernetes.

Vì vậy tạo điều kiện cho SDN điều phối liền mạch trên môi trường container và máy ảo.

Nó hỗ trợ thiết lập multi-cluster, multi-tenancy và kịch bản multi-application với khả năng mở rộng lên tới hàng nghìn node.

Ví dụ: Trong môi trường multi-tenant SaaS, Contrail có thể tự động tạo network segment riêng biệt cho mỗi customer, đảm bảo dữ liệu của họ hoàn toàn tách biệt mà không cần cấu hình thủ công phức tạp.

Các khả năng chính bao gồm microsegmentation phân tách workload ở mức độ chi tiết và dịch vụ bảo mật Layer 4-7 khi kết hợp với Juniper cSRX Container Firewall. Contrail nhấn mạnh tính mở thông qua tận dụng các thành phần open-source, tiêu chuẩn mở và API mở.

VRouter data plane của nó cung cấp packet forwarding hiệu năng cao cần thiết cho các cloud workload đòi hỏi khắt khe.

Trong khi Apstra tập trung vào tự động hóa physical underlay fabric của data center thông qua intent-based networking, Contrail Networking xuất sắc trong tự động hóa overlay network cho môi trường ảo hóa và container.

Thông qua kết hợp hai lớp underlay với Apstra và overlay với Contrail, doanh nghiệp đạt được tự động hóa và bảo mật end-to-end trên cả hạ tầng vật lý và mạng ảo.

Tiếp cận theo lớp rất quan trọng để hỗ trợ các chiến lược hybrid cloud phức tạp, nơi cần kết nối liền mạch giữa data center vật lý và các môi trường cloud đa dạng mà không hy sinh kiểm soát hoặc bảo mật.