近年来，随着企业业务范围的不断扩大以及竞争的加剧，越来越多的企业开始在全国甚至全球范围内建立分支机构，越来越多的出差员工在非固定场所访问总部业务系统。总部与分支机构之间协同工作的需求越来越高。

同时，随着业务持续扩展和应用日益复杂，组织的IT基础框架越来越朝着集中管理的方向发展，建立数据中心和私有云成为IT建设的潮流。将业务数据存储、应用服务以及业务管理放在数据中心完成的部署方式给企业带来各方面的优势：

• 统一的应用环境与数据有助于工作协同；
• 保障系统运行与核心数据的安全；
• 减少各分支机构重复采购的浪费；

随着数据集中与分支结构数量和规模的不断扩大，越来越多的数据和应用开始通过广域网在总部与分支之间进行传输：

• 分支机构从数据中心获取资料、更新数据；
• 分支机构与总部间通过视频会议、VoIP、电子邮件同步信息；
• 移动办公员工登录总部服务器，等等；

随着人员和业务量的扩大，传输的数据量也成级数增长，对广域网的带宽及传输速度提出了越来越高的要求。分支结构和移动员工需要通过广域网与总部数据中心进行频繁数据交互，然而各种企业应用在广域网上运行的效率遭遇到巨大挑战，网络质量造成的业务问题时有发生：

• CRM远程报备项目，网页刷新慢，耗时多；
• 网上报销，提交网页超时，清零重来；
• 群发5M以上的邮件附件给办事处，发不出去，也收不下来；
• 几十兆的设计文件上传到总部服务器，需要数十分钟，即使稍微修改，也得全部上传一遍；
• 数据异地备份，需要5个小时，数据量越来越大，而备份只能在夜间执行，不允许无限延长；

可见，广域网带宽窄、延迟大、丢包率高等因素使得数据传输缓慢、应用访问效率低下，影响了企业办公效率和跨区域协同。

广域网（Wide Area Network, WAN），又称外网、公网。是连接不同地区的局域网或城域网的计算机通信的远程网。通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。

广域网有以下特点：

• 传输距离远，覆盖区域大，通常在几公里至几千、几万公里，网络可跨越市、地区、省、国家、洲洋乃至全球。
• 网络带宽窄，通常只能达到局域网的百分之几，形成传输瓶颈。
• 传输速率比较低，一般在64kbps-2Mbps，可达到45Mbps，但随着广域网技术的发展，广域网的传输速率正在不断地提高，目前通过光纤介质，采用POS（光纤通过SDH）技术，使传输速率达到155Mbps，甚至更高。
• 网络拓扑结构复杂。

目前国内的广域网接入主要有三种方式：

• 专线互联：向运营商租赁的独享线路。速度快质量高（相对），但价格较高。
• VPN互联：利用认证、加密等手段在公共互联网传输，称为虚拟专网。安全，便宜，但速度慢，质量低。
• 互联网接入：公共传输网络，仅需接入成本，速度与安全不能保障。

目前广域网用户一致反应使用速度较慢，分析原因主要有两个：带宽窄、延迟大。

带宽是任何网络数据传输的容量限制，目前国内典型的专线带宽一般为2-10M，而一般的局域网带宽是百兆甚至千兆，带宽的限制成为广域网的数据传输速度的瓶颈，而目前国内专线网络带宽资费昂贵，要提高带宽势必带来成本的提高。另一方面，带宽的限制又带来网络拥堵的问题，丢包重传有进一步降低了网络的吞吐能力。

网络延迟是另一项广域网性能差的主要原因，由于广域网一般是跨省甚至跨国传输，如此长距离的网络线路上电子信号的延迟在所难免。通常广域网的延迟从几十到几百毫秒，是局域网的数百倍，延迟问题与距离及线路质量都有密切的关系，如北京到广州的专线延迟约为60-80ms，上海到旧金山的延迟为200-250ms。跨运营商的数据传输，增加了转发设备，延长了传输距离，进一步增大了延迟。网络延迟将会极大影响网络两端的交互速度，从而带来吞吐量的降低的问题，延迟超出一定数值后，将会带来吞吐率的急剧下降。

测试表明，10M带宽，延迟超过100ms后，带宽利用率将下降到2M，且随着延迟增大，吞吐能力继续恶化，与带宽的理论传输能力相差甚远。

图2-1 网络延迟-吞吐量关系图

针对这些网络问题，出现了一些解决的方案或思路，比如扩大带宽、采用QoS机制做保障等，但是，这些方法远不能从根本上解决问题。

广域网传输面临着数据量不断增长、业务种类不断丰富的情况，所以，扩大带宽的方法只能短时间缓解上网慢的问题，带宽的扩展速度远不及数据量的增长速度，不加以管理的网络中，带宽资源紧缺的问题会再次出现。

此外，在广域网传输场景下，无论是扩大带宽、还是QoS带宽管理，都无法解决网络延迟引起的传输效率下降、网速变慢的问题。特别是现有的业务系统，大多使用TCP协议进行数据传输，TCP协议本身高可靠、低效率的特征也将导致带宽资源的浪费，对于这类问题，传统方法也是没有办法解决的。

根据前面的分析可知，广域网传输的主要问题集中于带宽窄、延迟大，特别是TCP协议为了保障高可靠性而导致效率降低的设计缺陷，一些应用程序多次应答确认带来的带宽损耗，都进一步加剧了广域网传输慢的问题。

网康ITM通过对广域网目前的根本问题进行研究和分析，针对不同的使用场景，采用不同的双边加速方式，多种加速技术相配合的手段，彻底解决广域网传输问题。

• 双边加速——设备双端部署，主要解决总部与分支间的广域网数据传输问题
• 对象缓存(Object Cache)，主要是对静态的WEB对象进行缓存。
• 字节缓存(Byte Cache)，发送数据特征标记，而非全部数据内容。
• 压缩传输，对端解压，减少冗余数据传输。
• 协议优化：主要采用TCP协议优化的办法，提升传输效率。

4.1双边加速

网康ITM采用双边加速的方式，提升总部与分支之间的传输效率，在双边优化方面，网康ITM提供了丰富的优化手段，主要包括以下几类：

4.1.1对象缓存

对象缓存主要是针对HTTP应用进行WEB对象缓存，WEB对象缓存技术采用高速对象数据库对WEB对象进行存储和索引，该技术可以让ITM对WEB网页以及网页内的对象进行缓存，再次访问同样的WEB网页内容时，大大减少网络重复数据的传输，从而减少网络数据的传输从而节省带宽资源，WEB对象缓存技术采用优化算法对缓存数据进行更新，在不影响网络使用的前提下提供高达100%的流量削减。

图4-1 双边加速-对象缓存技术

4.1.2字节缓存

日常的业务系统传输的数据中，其实存在着大量的重复数据，如表单修改某个参数后需要整体重传一遍，大量数据的交互不仅效率不高，还容易引起网络拥堵。为了提升业务系统的传输效率，ITM采用字节缓存的方式减少数据传输量。

字节级缓存技术能够把网络传输的数据进行分割，将原有数据划分为字节级别的数据块，并将数据块进行索引并存如高速数据库，当传输数据中有相同的数据块内容则将该块数据替换为一个标识进行传输，在对端ITM设备收到数据包后将标识对应的数据块进行替换，还原原有数据内容。该技术能够将重复数据流量进行削减，在相同文件的多次传输以及小规模文件修改往返传输的场景下能够实现96%的流量削减比例。

举例来说，邮件服务器部署于总部，如果向分支内员工群发邮件并附件某文档，则领军个分支员工下载附件后其余员工的文件接收将直接在分支加速设备上将文件对应的数据块进行组合，如此则大大减少网络的数据流量，并极大提高邮件的接收速度。

图4-2 双边加速-字节缓存技术

4.1.3流量压缩

此外，日常办公的业务系统中传输的数据，可能存在表单、文档等类型的数据，这些数据经过一定的压缩处理，能够有效的减少数据传输量，提升传输效率。

网康ITM可以通过流量压缩功能进一步提升业务系统的传输效率，设备基于IP、端口、协议等条件筛选数据，通过在发送端对数据进行压缩，从而减少传输过程中的数据量，通过接收端的解压，能够将数据真实还原并转发给客户。特别是对于文本类文件，采用流量压缩的方法能够有效减少文件大小，减轻传输负担。

图4-3 双边加速-流量压缩技术

网康ITM支持针对网络数据的高效压缩技术，并同时支持LZO及Gzip两种压缩方式：

• LZO算法是著名的压缩算法，广泛应用与数据优化领域，压缩及解压速度快，占用系统资源少；
• Gzip压缩算法压缩比更高，适合冗余度高的数据压缩，系统资源占用稍高。

ITM会根据数据特点与传输要求选择压缩算法，对于文本类型的文件能够达到95%的数据压缩率。

4.1.4协议优化

此外，企业应用系统绝大部分采用TCP协议传输，TCP协议可靠的同时也带来了低效的负面影响，特别是TCP的握手与应答确认机制、拥塞控制机制，降低了数据传输的效率，造成带宽资源的极大浪费，这在传输距离远的专线环境中尤为明显。此外，很多应用程序自身协议设计繁琐，应答等待、小包传输、容错重传等特性，在广域网环境中极大降低了传输效率。

图4-4 双边加速-协议优化技术

针对这种情况，网康ITM还能够提供协议优化的方式，减少由于协议自身的缺陷所造成的网络延迟大、传输效率低等问题。对端部署的ITM之间采用优化的高速TCP协议栈进行数据传输，一定程度的扩大拥塞控制窗口，加快发布速度。此外，通过协议代理，实现本地高速应答，避免广域网延迟对数据传输带来的影响。

4.2优化效果显著

4.2.1节省带宽资源

通过ITM设备对广域网进行优化，能够减少60%－98%的数据传输量。显著降低带宽压力，无需带宽扩容，带宽优化可达几倍甚至几十倍。

 图4-5 带宽优化效果

图4-6 流量削减效果

4.2.2减小网络延迟

无需带宽扩容，关键应用加速几倍到几十倍，特别是对于网络质量不好的链路，加速效果也就越明显。

 

文件大小	带宽（Mbps）	丢包率	RTT延迟	加速开/关	时间	平均速度	测试加速比
10MB	10Mbps	0.1%	20毫秒	off	10s	1002 KB/s	1.35
				on	7.6s	1.32MB/s
		0.5%	50毫秒	off	44s	233 KB/s	5.63
				on	7.9s	1.28MB/s
		1%	100毫秒	off	2m 9s	80.3 KB/s	10.32
				on	12s	829 KB/s
		2%		off	4m 26s	38.8 KB/s	12.1
				on	22s	470 KB/s
			200毫秒	off	7m 54s	21.8 KB/s	26.01
				on	18s	568KB/s