เทคโนโลยีการตรวจสอบแพ็กเก็ตอย่างลึกซึ้ง (Deep Packet Inspection) พัฒนาไปอย่างไรในเครือข่าย 5G

แม้ว่าเครือข่าย 4G จะเคยใช้สำหรับส่งข้อมูลบรอดแบนด์มือถือเป็นหลัก โดยมีรูปแบบข้อมูลค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่เครือข่าย 5G กลับรองรับการใช้งานบริการที่หลากหลายกว่ามาก กรณีการใช้งานเหล่านี้ ได้แก่ การให้บริการบรอดแบนด์มือถือที่ปรับปรุงแล้ว (enhanced mobile broadband) การสื่อสารที่มีความน่าเชื่อถือสูงและหน่วงเวลาต่ำอย่างยิ่ง (ultra reliable low latency communications) และการสื่อสารระหว่างเครื่องจักรจำนวนมาก (massive machine type communications) ซึ่งแต่ละกรณีมีความต้องการเฉพาะตัว และจำเป็นต้องอาศัยกลไกการควบคุมและการมองเห็นที่เฉพาะเจาะจงจากเทคโนโลยี DPI บทความนี้จะอธิบายความต้องการใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้นกับทราฟฟิกข้อมูล และข้อจำกัดที่เทคโนโลยี DPI แบบดั้งเดิมเผชิญ รวมทั้งพิจารณาการเปลี่ยนแปลงหลักที่ทำให้เทคโนโลยี DPI สามารถบูรณาการเข้ากับเครือข่าย 5G ได้

ความต้องการใหม่ของเครือข่ายที่เกิดจาก 5G

เมื่อมีความต้องการใหม่ ก็ตามมาด้วยฟังก์ชันการทำงานใหม่ที่ไม่มีในเครือข่าย 3G และ 4G:

การแบ่งเครือข่าย (Network slicing) ช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถจัดสรรเครือข่ายเชิงตรรกะที่แยกต่างหากให้กับผู้ใช้งานบนโครงสร้างพื้นฐานร่วมกัน ซึ่งแต่ละส่วนของเครือข่ายที่ใช้สำหรับแอปพลิเคชันอาจต้องการระดับประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน — ตัวอย่างเช่น ส่วนเครือข่ายความเร็วสูงสำหรับโทรศัพท์มือถือ (mobile broadband slice) จะต้องการแบนด์วิดท์สูง ในขณะที่ระบบควบคุมอัตโนมัติในโรงงานอุตสาหกรรม (industrial automation control system) จะต้องการความหน่วงเวลาต่ำมาก เทคโนโลยี DPI (Deep Packet Inspection) ทำหน้าที่ระบุว่าทราฟฟิกใดๆ อยู่ในส่วนเครือข่ายใด ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดนโยบายเพื่อให้การรับรองระดับคุณภาพการให้บริการ (service-level guarantees) สำหรับส่วนเครือข่ายนั้นได้

การประมวลผลแบบขอบเครือข่าย (Edge Computing) ช่วยยกระดับประสบการณ์การใช้งานโดยการย้ายกระบวนการประมวลผลและตรรกะให้ใกล้กับผู้ใช้งานปลายทางมากขึ้น เพื่อให้แอปพลิเคชันตอบสนองได้อย่างรวดเร็วมากยิ่งขึ้น สถาปัตยกรรมเครือข่ายของการประมวลผลแบบขอบเครือข่ายมีลักษณะกระจายตัวสูง และไม่จำเป็นที่ทราฟฟิกของแอปพลิเคชันทั้งหมดจะต้องสิ้นสุดที่แกนกลางของเครือข่าย (network core) ดังนั้น โซลูชัน DPI จึงจำเป็นต้องมีความสามารถในการจัดการกับเครือข่ายแบบกระจายตัวและรักษาความสอดคล้องกันทั่วทั้งเครือข่าย

เทคโนโลยีการเข้ารหัสสำหรับทราฟฟิกของผู้ใช้ผ่านโปรโตคอล IPSec หรือโปรโตคอลที่คล้ายคลึงกันจะแพร่หลายอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม การดึงข้อมูลแอปพลิเคชันจากทราฟฟิกที่ถูกเข้ารหัสเป็นสิ่งสำคัญยิ่งในเครือข่าย 5G การดึงข้อมูลนี้ต้องมีความน่าเชื่อถือสูง ขณะเดียวกันก็รักษาคุณสมบัติด้านความปลอดภัยไว้โดยไม่จำเป็นต้องถอดรหัสทราฟฟิกปริมาณมาก

ข้อจำกัดเบื้องต้นของเทคโนโลยี DPI ในเครือข่ายแบบดั้งเดิม

Dpi ในเครือข่าย 3G และ 4G มีข้อจำกัดบางประการ ซึ่งข้อจำกัดเหล่านี้กลับยิ่งรุนแรงขึ้นในเครือข่าย 5G:

ประสิทธิภาพ: ความสามารถในการประมวลผลของอุปกรณ์ DPI แบบดั้งเดิมสำหรับเครือข่าย 3G และ 4G อยู่ในช่วง 10 Gbps ถึง 40 Gbps ซึ่งอาจไม่เพียงพอสำหรับเครือข่าย 5G ที่ให้ความสามารถสูงถึง 100 Gbps หรือมากกว่านั้น

ความช้า: แม้ว่าค่าความหน่วงเวลา (latency) ของแพลตฟอร์ม DPI ที่ยอมรับได้ในบริบทของเครือข่าย 3G/4G จะอยู่ที่ 10 ไมโครวินาที แต่ความต้องการความหน่วงเวลาปลายทางถึงปลายทาง (end-to-end latency) ที่ต่ำกว่าหนึ่งมิลลิวินาที ซึ่งเกิดจากบริการการสื่อสารที่มีความหน่วงเวลาต่ำสุดนั้นเข้มงวดกว่ามาก

ความเปลี่ยนแปลงของนโยบาย: ในระบบการวิเคราะห์ลึกของข้อมูล (DPI) แบบดั้งเดิมบนเครือข่าย 4G การกำหนดนโยบายแบบคงที่หรือการอัปเดตนโยบายเป็นช่วงๆ นั้นยังถือว่ายอมรับได้ แต่แนวทางนี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการเชิงพลวัตของเทคโนโลยีเครือข่ายแบบแบ่งส่วน (network slicing) และการประมวลผลที่ขอบเครือข่าย (edge computing) บนเครือข่าย 5G ซึ่งอาจต้องการการปรับเปลี่ยนนโยบายและการบังคับใช้ DPI อย่างต่อเนื่องทุกนาที

พื้นที่ครอบคลุม: ลายเซ็นแอปพลิเคชัน (application signatures) มีขอบเขตการใช้งานที่จำกัดมากในเครือข่าย 4G และยังไม่เพียงพอในการระบุทราฟฟิกที่เข้ารหัส แอปพลิเคชันที่ไม่รู้จัก และโปรโตคอลใหม่ๆ ซึ่งกำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น โซลูชัน DPI บนเครือข่าย 4G จึงขาดความสามารถในการรับรู้ประเภทของทราฟฟิกที่ทำงานอยู่บนเครือข่าย การติดตั้ง DPI แบบรวมศูนย์ในแกนเครือข่าย (core network) ของ 4G จึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการมองเห็น (visibility) ที่เกิดจากสถาปัตยกรรมการประมวลผลที่ขอบเครือข่ายแบบกระจาย (distributed edge computing)

วิวัฒนาการหลักของ DPI สำหรับสถานการณ์เครือข่าย 5G

การปรับปรุงหลายประการทำให้โซลูชัน DPI สามารถกลายเป็นส่วนสำคัญหนึ่งของ สถาปัตยกรรมเครือข่าย 5G :

วิวัฒนาการด้านประสิทธิภาพ: การเร่งความเร็วด้วยฮาร์ดแวร์ถูกใช้อย่างแพร่หลายเพื่อให้อุปกรณ์และฟังก์ชันการวิเคราะห์ลึกของแพ็กเก็ต (DPI) สามารถประมวลผลทราฟฟิกที่ความเร็ว 100 Gbps, 200 Gbps หรือสูงกว่านั้นได้ ฟังก์ชันซอฟต์แวร์ของอุปกรณ์ DPI ยังได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมเพื่อรักษาประสิทธิภาพให้สอดคล้องกับระดับที่กำหนดไว้เสมอ เป้าหมายคือการตรวจสอบทราฟฟิกโดยไม่สูญเสียแพ็กเก็ตใดๆ เลย

วิวัฒนาการของความหน่วงเวลา: เทคโนโลยี DPI ทำให้เกิดความหน่วงเวลาในระดับย่อยหนึ่งไมโครวินาที (sub-microsecond latency) ต่อการไหลของข้อมูลใน user plane ซึ่งถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้จากมุมมองของการสื่อสารที่ต้องการความหน่วงเวลาน้อยที่สุด (ultra low latency communications)

วิวัฒนาการของสถาปัตยกรรม: ปัจจุบัน ฟังก์ชัน DPI ไม่ได้เป็นองค์ประกอบฮาร์ดแวร์แบบรวมศูนย์ (monolithic centralized hardware component) ที่วางอยู่ที่แกนกลางของเครือข่ายอีกต่อไป แต่กลับถูกเปลี่ยนเป็นฟังก์ชันเสมือน (virtualized) และกระจายตัวไปยังตำแหน่งต่างๆ ภายในเครือข่ายตามความต้องการ เช่น ที่โหนดขอบเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ (radio access network edge nodes), จุดรวมทราฟฟิก (aggregate points) และเครือข่ายหลัก (core network) ฟังก์ชันที่ถูกเสมือนจริงสามารถปรับใช้ได้อย่างยืดหยุ่นและปรับขนาดอัตโนมัติตามความต้องการ

การเข้ารหัส: ความสามารถในการจัดการทราฟฟิกที่เข้ารหัสโดยการวิเคราะห์พฤติกรรมของกระแสข้อมูล หรือใช้แนวทางการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อจัดหมวดหมู่โดยไม่ต้องถอดรหัส — ได้พัฒนาขึ้นอย่างมาก ซึ่งช่วยรักษาสมดุลระหว่างความปลอดภัยและประสิทธิภาพ การลงนามระบุแอปพลิเคชันใหม่ๆ ตอนนี้ได้รับการปรับปรุงเกือบทุกวันหรือทุกชั่วโมง เพื่อตรวจจับโปรโตคอลใหม่ที่กำลังเกิดขึ้น

ประสบการณ์ผู้ใช้ที่ดีขึ้นและการควบคุมทราฟฟิก

ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น โซลูชัน DPI จะเป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้ในหลายด้าน:

ประสบการณ์การใช้งานที่ดีขึ้นสำหรับผู้ใช้: การใช้เทคโนโลยี DPI บนเครือข่าย 5G ช่วยให้สามารถควบคุมนโยบายได้อย่างแม่นยำตามกรณีการใช้งานบริการแต่ละประเภท ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าคุณภาพของบริการ (QoS) จะได้รับการรับรอง และมีการจัดลำดับความสำคัญอย่างเหมาะสม เช่น ทราฟฟิกจากหุ่นยนต์อุตสาหกรรมอาจได้รับการจัดลำดับความสำคัญก่อน ในขณะที่ข้อมูลที่เร่งด่วนน้อยกว่านั้นจะถูกเลื่อนออกไป คุณภาพของบริการที่ผู้เล่นเกมมือถือสัมผัสได้จะดีขึ้นอย่างมาก เนื่องจากเทคโนโลยี DPI สามารถระบุทราฟฟิกที่เกี่ยวข้องกับการเล่นเกมได้ และดำเนินการลดลำดับความสำคัญของทราฟฟิกปริมาณมาก (เช่น การอัปโหลดวิดีโอ) โดยอัตโนมัติ เพื่อให้ทราฟฟิกของเกมได้รับการให้ความสำคัญเป็นพิเศษ ผู้ใช้สามารถมั่นใจได้ว่าลักษณะประสิทธิภาพของบริการตามที่กำหนดไว้ในข้อตกลงระดับบริการ (SLA) นั้นกำลังได้รับการปฏิบัติตามอย่างเคร่งครัด

การควบคุมการจราจรที่ดีขึ้น: ผู้ให้บริการเครือข่ายตอนนี้มีภาพรวมและสามารถควบคุมการจราจรบนเครือข่ายได้ดียิ่งขึ้น ทรัพยากรสามารถจัดสรรแบบไดนามิกให้กับแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความหนาแน่นเมื่อมีผู้ใช้งานจำนวนมากในงานเดียวกันอัปโหลดวิดีโอพร้อมกัน บริการสามารถลดลำดับความสำคัญของการอัปโหลดไฟล์ขนาดใหญ่โดยอัตโนมัติ เพื่อให้การสนทนาด้วยเสียงแบบเรียลไทม์มีความสำคัญสูงกว่า การโจมตีและภัยคุกคามต่างๆ เช่น การรวมตัวแบบกะทันหัน (flash mobs) หรือการโจมตีแบบ DDoS สามารถระบุได้โดยอัตโนมัติภายในไม่กี่มิลลิวินาที ทำให้สามารถตอบสนองได้ทันที

DPI แบบปรับแต่งพิเศษสำหรับเครือข่าย 5G ของ Sino-Telecom

แพลตฟอร์ม DPI เหล่านี้รองรับการประมวลผลการจราจรได้สูงสุด 1,200 Gbps ต่อระบบ พร้อมฟีเจอร์การสนับสนุนแบบเนทีฟสำหรับพอร์ต 400GE โดยไฟล์ลายเซ็น DPI สามารถประมวลผลแอปพลิเคชันได้หลายพันรายการ และมีการอัปเดตอย่างต่อเนื่องเพื่อรองรับแอปพลิเคชันและโปรโตคอลล่าสุด พร้อมให้ความหน่วงเวลาในระดับไมโครวินาทีต่อโฟลว์ แทนที่จะเป็นมิลลิวินาที โซลูชัน DPI ของ Sino-Telecom ถูกออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อม 5G ในรูปแบบต่าง ๆ ทั้งในรูปแบบฟังก์ชันเสมือนจริง (virtualised function) และการติดตั้งแบบกระจาย (distributed deployment) ที่ขอบเครือข่าย RAN จุดรวมสัญญาณ และเครือข่ายหลัก (core network) พร้อมรองรับสถาปัตยกรรมแบบบริการ (service based architecture) Sino-Telecom นำเสนอ DPI พร้อมคลังโปรโตคอลหลายพันรายการที่อัปเดตทุกวัน และการจัดประเภทพฤติกรรมสำหรับการจราจรที่เข้ารหัส เพื่อให้ได้ความแม่นยำในการจัดประเภทสูงขึ้น นอกจากนี้ยังมีระบบอัจฉริยะสำหรับจัดการข้อมูลตามบริบทจากเครือข่ายการเข้าถึงวิทยุ (radio access) และเครือข่ายหลัก ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำในการจัดประเภทให้สูงยิ่งขึ้น

บทสรุป

ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วใน เทคโนโลยี DPI สามารถก้าวข้ามข้อจำกัดของรุ่นก่อนหน้าได้สำเร็จ และตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของเครือข่าย 5G แล้ว นอกจากคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและการควบคุมความหน่วง (latency) แล้ว การพัฒนาไปสู่การจัดการทราฟฟิกที่เข้ารหัสอย่างซับซ้อน การทำงานแบบเสมือนจริง (virtualized) และแบบกระจายศูนย์ (distributed function) ร่วมกับกลไกการอัปเดตลายเซ็นที่รวดเร็วมาก ทำให้เทคโนโลยี DPI ไม่ใช่เพียงเครื่องมือสำหรับการตรวจสอบอีกต่อไป แต่กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของการดำเนินงานเครือข่าย 5G ซึ่งช่วยยกระดับประสบการณ์ของผู้ใช้และเพิ่มประสิทธิภาพในการควบคุมทราฟฟิก

หากท่านต้องการใบเสนอราคา แผ่นข้อมูลผลิตภัณฑ์ หรือต้องการเข้าใจบทบาทของ DPI ในการปรับใช้เครือข่าย 5G ต่างประเทศ กรุณาติดต่อ Sino-Telecom Technology Co., Inc. ผู้เชี่ยวชาญของเราสามารถให้บริการยืนยันสถาปัตยกรรม และจัดทำข้อเสนอ OEM/ODM ที่ออกแบบเฉพาะตามขนาดและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของท่าน โดยสามารถเข้าถึงบริการเหล่านี้ผ่านเว็บพอร์ทัลของ Sino-Telecom หรือตัวแทนขายประจำภูมิภาคที่เราแต่งตั้งไว้ ร่วมกันสร้างชั้น DPI ที่ชาญฉลาดสำหรับเครือข่าย 5G ของท่าน