Deploying IP Anycast

AWSGlobalAccelerator全球加速器AWS Global Accelerator 全球加速器2019/01/24 Chenxin初步介绍该服务为AWS在2019年初新服务.典型应⽤场景全球分布式服务部署,各地通过1个加速器,⾃动分配命中到当地的服务终端.客户端通过当地的AWS POP点连接当地的服务终端.从POP点,到⾃⼰的服务终端的⽹络,是经过AWS优化过的.⽹络图形类似核⼼为Global Accelerator调度,内层为AWS⾻⼲⽹.中间层为我们⾃建的服务所在的各个region.外层为AWS在各个国家和地区的⾃有POP点.客户端通过POP点接⼊AWS.通过Global Accelerator分配的2个静态IP(任播IP)(分别为主备),连接我们的⾃建服务.任播IP,类似多个服务器多个地址,共⽤1个IP的概念.具有⼀部分防DDOS的功能.拓展了ELB(ALB)负载均衡器的功能.ELB只能在⼀个region内创建.⽽加速器可以配合ELB,达到全球部署,跟进地理位置进⾏访问的⽬的.AWS Global Accelerator 简介创建控制台创建⽐较简单,按步骤就可以.添加加速器 ->添加侦听器(端⼝,TCP,保留IP) ->添加终端节点组(服务所在region,处理请求权重) ->添加终端节点(NLB/EIP,资源ID,权重)原理AWS 通过AnyCast IP(任播)⽅式,实现的⼀种类似阿⾥云的⾼速通道的⽹络服务.叫做全球加速器.申请Global Accelerator会分配2个EIP(就是AnyCast IP).客户端通过AnyCast IP来将客户端请求路由到最近的⼀个AWS POP点,再⾛aws⾻⼲,到达服务提供者.流量通过边缘站点(很多个POP点协调⼀起计算得出)公布的两个 Anycast IP 地址，从我们的客户端发送到最近的边缘站点。

我们的请求通过AWS 全球⽹络路由到 Accelerator，⽽ Accelerator 选择最近的运⾏状况良好的终端节点组。

DNS over IP Anycast技术说明书目录1 前言 (3)2 DNS四层交换机部署方式 (4)2.1传统部署方式 (4)2.2存在的问题 (5)2.2.1防火墙能力不足 (5)2.2.2四层交换机能力不足 (5)2.2.3整个节点层次太多 (5)2.2.4业务冗灾能力不足 (5)2.2.5故障影响可控性不足 (5)3 DNS over IPAnycast部署方式 (6)3.1 IP Anycast技术介绍 (6)3.2 IP Anycast组网方案 (6)3.2.1 IP Anycast架构原理 (6)3.2.2 DNS over IPAnycast组网方案 (7)3.3 IP Anycast组网优势 (8)4总结 (10)1 前言概述本文档基于当前DNS系统组网往IP Anycast网络架构发展的趋势，有针对性的对传统基于四层交换机DNS部署方式的缺点以及IP Anycast部署方式的组网方案和该组网方式带来的优点进行说明。

读者对象本文档主要适用于以下工程师：●DNS销售工程师●DNS技术工程师修订记录2 DNS四层交换机部署方式2.1传统部署方式基于社会经济的发展趋势，早期各大运营商业务网络，主要是为满足传统语音业务的需求，对于数据业务的需求相对较小，技术也相对不成熟，所以早期各大运用商对于DNS系统的网络部署，一般采用四层交换机技术建立服务器集群，提供集中式的域名解析服务。

运营商典型的L4部署方式，如下图所示：IP BEAR NETWORKFirewall FirewallL4 SW L4 SWDNS Cluster DNS Cluster 运用商在两个节点建设两套互备的DNS系统，每套系统都采用四层交换机技术建立DNS服务器集群，两套DNS分别采用不同的DNS服务IP A和IP B，通过告知客户主备DNS 服务器地址的IP来实现冗灾。

每个节点DNS系统采用防火墙/流量清洗、四层交换机、DNS服务器群的三层架构，防火墙用来保护整个系统的安全防止黑客的攻击；四层交换机用来将用户DNS请求平均分配到集群内每台DNS服务器，完成流量负载均衡作用；DNS服务器用来完成最终的地址解析。

anycast原理Anycast原理解析什么是Anycast？•Anycast 是一种网络通信的方式，用于将数据传输到离发送端最近的可到达目的地之一。

•目的地可以是多个节点中的任意一个，数据将被传输到最佳的节点。

•具有相同 Anycast 地址的多个节点形成一个 Anycast 域，共享相同的网络地址。

Anycast 如何工作？1.节点部署–部署多个具有相同 Anycast 地址的节点，这些节点分布在网络中的不同位置。

2.路由–当数据包到达网络时，路由器会将数据包转发到离发送端最近的可到达目的地之一。

–路由器使用路由协议决定哪个节点是最优的，根据节点的响应时间、路由器之间的距离等指标进行选择。

3.处理数据–所选节点接收数据包并处理。

–节点可能会针对特定的应用或服务进行特定的处理，比如负载均衡、缓存等。

4.响应–节点处理完数据后，将响应数据包返回给发送端。

–因为发送端和节点之间的网络连接是一对多的关系，所以可以同时有多个节点返回响应。

5.负载均衡–Anycast 能够实现一种负载均衡的效果，因为多个节点都能收到发送端的数据包。

–发送端可以选择最近的节点，或者根据节点的负载情况选择合适的节点。

6.故障容错–如果一个节点发生故障或不可用，路由器会自动将流量转发到其他可到达节点。

–这样可以提高系统的可用性和可靠性，因为即使部分节点失效，整个系统仍然可以正常工作。

Anycast的应用场景•CDN(Content Delivery Network)：通过将内容缓存在多个节点上，可以更快地向全球用户提供网站、应用程序或媒体文件的内容。

•DNS(Domain Name System)：将域名解析请求分发到全球各地的DNS服务器，提高域名解析的速度和可靠性。

•DDOS(分布式拒绝服务)防护：通过分散流量到多个节点，可以有效地减轻DDOS攻击对网络的影响。

•云服务：将云计算资源分布在多个地区的节点上，提高服务的可用性和响应速度。

DNS 根服务器基于BGP anycast 技术的跨地域部署
有一个广为流传的说法是“全球只有13 台DNS 根服务器，在这13 台根服务器中，名字分别为“A”至“M”，其中10 台设置在美国，另外各有一台设置
于英国、瑞典和日本。

”
实际情况是怎幺样的呢?
截止到2018 年9 月4 日，已经部署的DNS 根服务器的数量达到了937 台，这些根服务器广泛地分布在全球各个地方，这其中当然也包括了中国。

在这些部署在中国的根服务器中，台湾有5 个，香港有7 个，大陆地区的则有北京的4 个和杭州的1 个。

部署在北京的4 个根服务器分别是F、I、J、L，部署在杭州的就只有上图中的J 一个了。

简述anycasting的仿真操作流程1.打开anycasting软件并创建新的仿真项目。

Open the anycasting software and create a new simulation project.2.导入需要仿真的模型文件。

Import the model file that needs to be simulated.3.设置仿真环境和参数。

Set up the simulation environment and parameters.4.对模型进行网格划分和几何处理。

Mesh the model and perform geometric processing.5.添加边界条件和约束条件。

Add boundary conditions and constraints.6.对模型进行材料属性定义。

Define the material properties of the model.7.运行仿真计算程序。

Run the simulation calculation program.8.监控仿真过程中的计算结果。

Monitor the computational results during the simulation process.9.分析仿真结果，检查模型的性能。

Analyze the simulation results and check the performance of the model.10.优化模型设计，重新进行仿真计算。

Optimize the model design and rerun the simulation calculation.11.输出仿真报告和结果数据。

Output simulation reports and result data.12.保存并关闭仿真项目。

Save and close the simulation project.。

DNS多点部署IPAnycastBGP实战分析DNS领域的多点部署大多采用IP Anycast＋BGP方式，采用这种方式不需要额外采购设备，部署灵活多样。

但像其他所有技术一样，IP Anycast＋BGP技术只有在适当的领域和范围内才能发挥它的最大优势。

Internet不断发展，上网人群数量增加，多数网站或DNS等服务在使用单节点提供服务的情况下，无论服务器性能还是接入带宽都不足以承载大量的用户服务请求; 而在国内运营商网络之间访问缓慢的问题一直存在; 此外，服务的高可用性也逐渐被重视。

考虑到这些因素，企业在部署服务的时候首先会想到在多个物理位置、多个运营商网络中部署相同的服务，以解决上述问题。

用户在下载的时候，大都看到过下载项中有“电信下载”、“网通下载”等多个下载链接，就是这种多点部署的一种应用。

可不可以不用用户选择，而自动将请求连接到最快的服务呢？答案是某些应用服务可以实现。

某些设备厂商针对这一需求生产了一些硬件产品，如F5公司的GTM。

而在DNS领域，多点部署更多的是使用了IP Anycast＋BGP 方式。

IP Anycast＋BGP是一种网络技术，采用这种方式不需要额外采购设备，且部署灵活多样。

但在考虑部署IP Anycast＋BGP的时候，要认真考虑IP Anycast＋BGP的特性，像其他所有技术一样，IP Anycast＋BGP技术只有在适当的领域和范围内才能发挥它的最大优势。

Anycast技术优势Anycasting最初是在RFC1546中提出并定义的，根据RFC1546的说明，IPv4的任播地址不同于IPv4的单播地址，它建议从IPv4的地址空间分配出一块独立的地址空间作为任播地址空间。

RFC1546定义的这种任播没有在IPv4网络中得到广泛使用，但是它的最初语义在IPv4得到广泛使用: 在IP网络上，通过一个Anycast地址标识一组提供特定服务的主机，同时服务访问方并不关心提供服务的具体是哪一台主机(比如DNS或者镜像服务)，访问该地址的报文可以被IP网络路由到这一组目标中的任何一台主机上，它提供的是一种无状态的、尽力而为的服务。

根镜像 anycast 路由策略
根镜像 anycast 路由策略是一种网络路由策略，它使用Anycast 技术来路由到多个根DNS服务器的镜像IP地址。

Anycast 是一种将相同的IP地址分配给多个服务器的技术，通过将来自用户的请求重定向到离用户最近的服务器，实现更快的响应时间和更高的可用性。

在根镜像 anycast 路由策略中，根DNS服务器的镜像IP地址被分配给多个地理分布的服务器，并且这些服务器拥有相同的域名和内容。

当用户发送一个域名解析请求时，该请求会被送往最接近用户的根DNS服务器的镜像IP地址。

该请求经过网络路由，选择离用户距离最近的服务器进行处理，然后向用户返回域名解析结果。

根镜像 anycast 路由策略的优点包括：
1. 提高响应速度：根镜像 anycast 路由策略能够让用户的请求被发送到离用户距离最近的服务器，减少网络延迟，提高用户体验。

2. 增强可用性：由于根镜像 anycast 路由策略将用户请求分布到多个服务器上处理，一旦某个服务器出现故障或不可访问，其他可用的服务器可以接替处理请求，保证服务的可用性。

3. 负载均衡：根镜像 anycast 路由策略能够根据服务器的负载情况选择最佳的服务器进行请求处理，分配负载，避免单个服务器过载。

总之，根镜像 anycast 路由策略通过使用 Anycast 技术和多个地理分布的服务器来提高域名解析服务的响应速度和可用性，是一种有效的网络路由策略。

1.两个意义的Anycast用于支撑上层应用，提供访问分担和故障冗余功能，此时提到的Anycast 仅仅作为一种特殊的部署方式，能够为DNS、simple HTTP等上层应用提供网络层的路由支撑，使得上层应用能够实现以下功能：本地部署：轮询访问，实现请求流量的负载分担以及故障冗余；异地部署：数据镜像，实现自动为请求者提供网络状况最佳的服务器，提高请求者使用体验，同时具备故障冗余功能。

这种Anycast部署我们暂且称之为App Anycast。

BGP Anycast，此时提到的Anycast是指mpBGP协议在多归宿场景中的一种特性，该特性能够在其中一个归宿出现整机故障时，其他归宿能够在路由收敛过程中继续代为转发数据，是一种故障冗余特性；此特性可以支持global路由表场景以及mpBGP L3VPN场景；这种Anycast特性我们暂且称之为BGP Anycast。

下面分别对两个意义的Anycast进行探讨。

2.App AnycastApp Anycast部署方式的核心思想是，通过对一组提供相同服务的服务器配置同一个的服务地址，再结合网络层的路由选路功能，实现在终端用户侧只配置一个服务地址的情况下，就可以获得这组服务器中网络状况最佳（例如距离用户侧跳数最少，带宽最大，延时最小等）的服务器提供的服务，在最优服务器故障的情况下，再由次优服务器提供服务，以此类推，而这一系列动作，在终端用户侧始终是不感知的。

由这个核心思想可以看出，实现App Anycast部署方式需要具备的条件有：应用层：能够提供相同服务内容，且配有同一个服务地址的一组服务器；网络层：能够支持多路径选择的路由选择协议。

这两个条件在提出App Anycast部署方式之前，现有网络环境就可以完整支持，因此，App Anycast方式，不需要增加新技术和新硬件，却能够提供更好的服务效果，这是App Anycast的最大优势。

下面针对这两个条件分别进行探讨。

anycasting原理?
答：Anycasting是一种增强网络传输效率和可用性的技术，其原理是基于路由算法，将网络中的多个对等节点划分为一个Anycast组或集群。

这些节点拥有相同的任意地址，当一个数据包被发送到该任意地址时，网络将负责将该数据包传递到最近的、可用的Anycast节点。

Anycasting最初是在RFC1546中提出并定义的，其目的是在IP网络上通过一个Anycast地址标识一组提供特定服务的主机，同时服务访问方并不关心提供服务的具体是哪一台主机。

Anycasting可以很好地改善网络通信的延迟、带宽、安全性等问题，提高用户的体验效果。

在Anycast公网加速中，用户请求数据经过ISP的分类路由，将不同的请求路径分开导向不同的Anycast节点。

Anycast节点接收到请求后，从多个数据中心中为用户选择一个最近的节点，将数据传输到用户端。

由于Anycast节点是多个物理节点同时存在的，因此在传输过程中，当某个Anycast节点出故障时，其他Anycast节点可以无缝接收，保证了数据传输的高可用性。

Anycasting在全球范围内被广泛应用，成为了现代网络通讯技术中的一个重要组成部分。

在实现全球CDN加速和DNS解析服务的分布式部署，保证了互联网获取信息的快速和可靠的环节，同时也在游戏服务器及移动应用市场得到广泛的应用。

专利名称：Anycast场景下VPN网络节点的保护方法、装置、设备和可读介质
专利类型：发明专利
发明人：尹远阳,王志中,杨锋,林贵东,王素彬,孙嘉琪
申请号：CN202111586077.8
申请日：20211220
公开号：CN114338277A
公开日：
20220412
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本公开提供一种Anycast场景下VPN网络节点的保护方法、装置、设备和可读介质，其中，方法包括：根据Anycast地址选取边缘路由器中的一个路由器确定为指定代表边缘路由器；将另一个路由器确定为非指定代表边缘路由器；响应于用户边缘设备发送的路由地址，触发指定代表边缘路由器分配VPN标识；控制指定代表边缘路由器通过BGP向非指定代表边缘路由器通告VPN路
由，VPN路由携带有VPN标识；触发非指定代表边缘路由器根据指定代表边缘路由器收到的路由地址和用户边缘设备IP路由生成本地转发表，本地转发表的出向信息对应于用户边缘设备IP路由。

通过本公开实施例，P节点不需要维护或感知状态表项，且简化了转发流程。

申请人：中国电信股份有限公司
地址：100033 北京市西城区金融大街31号
国籍：CN
代理机构：北京律智知识产权代理有限公司
更多信息请下载全文后查看。