张宏科:未来的互联网架构和技术(NDN/SDN/NFV/SINET)

大家上午好,我这个PPT是英文的,这是一个月前在一个会议上的邀请,在去年年底在澳大利亚当中的一个比较好的会议,这是一个修改版。这个大家看我胆子还是蛮大的,把NDN、SDN/NFV、SINET拿出来做比较,在会下听的可以说就是NDN的发明人,或者SDN/NFV,或者SINET的发明人在听。在一个比较好的顶级会议上,我们这么大的胆子拿出来跟他们比较,如果说我们的东西不过硬,那你是找事添麻烦。就是说这就标志着我们国内的研究在这方面,我过去一直比较谦虚,说看我们国内的同行比较谦虚,

我们国家的数据报道是保密的,我理解他们是为了跟国家要钱,已经说效率很高了,再提高效率,但是我感觉这个效率。因为过去这是一个状态僵化的,效率不可能很高。未来肯定是效率智能要搞。还有能量,我们的手机可以做到白天工作,晚上休息,网络做不到。还有用户的体验,还有可拓展性等等,这是原始设计造成的,我们把这个问题做一个研究,这些问题是大部分老百姓感受的问题,我们作为一个技术人员也不能在这个层面,作为技术人员这是未来的现象。本质是什么,我这地方回顾了几个,本质上传统的互联网设计的思想,第一个我们发现它有用户与网络绑定,导致了一些网络的移动性、安全性、管理性差,那么这是用户与网络绑定。具体地说IP地址用户网络,IP地址既包含用户信息和网络信息。IP地址和位置,用户位置是一种特殊情况。大家看,它的移动性比较差,如果这个楼,这个会议室移动到另外一个楼,另外一个会议室,IP一定是断了以后再重新连接,现在的网络就是这样工作的,断了连接它的移动性就比较差。还有这种欺骗性,就是现在的网络攻击欺骗这是天生的,这一段我们就不解释了,这个道理大家都知道。

那么现在这方面采取的措施有几种。大家看其中有下脚LISP就是身份位置,就是解决移动性,早期它是为了解决可扩展性;HIP,主机身份协议,实际上主机的身份分离早期是解决一些移动性,后来移动性可扩展性都比较好。我们就是SINET,我们国家早期不任自己,老认老外的这些技术和东西。但是这些作为一个科学研究,SINET里面就有用户与网络绑定造成问题分离,我这些问题就不讲了。

还有资源一味的绑定,这是导致了现在的资源效率低,容易阻塞这种现象。简单来说传统的互联网就是这样工作的,用户获得信息到运维解析再拿回来做。为什么不能就近获取服务,提高效率呢?这就是现在的网络游这种原始的效率,解决的方案现在市面上也有,CCN、NDN、etc.al,本质上就是这种idea,我十几年前做的面向内容、面向数据,实际上就是NDN,这一块的研究这是未来网络需要这样的事情。我讲的CCN、NDN不是它不好,它有它的优势,但是它也有它的缺点。我们作为科研人员一定要可观的分享,这就是说我们科技人员要了解它的问题的本质。

还有一个控制数据绑定,这就是现在外面比较热的SDN技术、NFA技术,实际上就是解决现有互联网的控制数据。我们是绑定在一起进行传输交换的,所以说它的网络让它工作,让它休息挺难的。这些技术就是我们现在讲的这些问题导致了网络的管控能力变差,效率低,现在的SDN/NFV、OpenFlow这种技术就是专门把控制数据绑定分离之后,这个效果自然就好了。是我们把前面老百姓感觉那些问题,我们真正的一些技术原始设计问题,互联网、IP三重绑定问题。现在社会上比如说SDN/NFV大家看看是哪一年提出来的,我们国内有一个SINET,我们过去一直没有很好的宣传SINET,由于产业化,因为我们的论文,我们的报道滞后,因为产业化和它的经济效应,和它的利益,很多是我们有意识的在国外推迟宣传和报道,在国内还是比较早的。这一块我们的SINET也有这方面的解决思路。

我讲NDN不是说不好,未来网络需要NDN,但是它有它的问题,我们如果能把它的好处吸收,问题解决,那是我们非常需要的。SDN/NFV大家都知道,思想基本一样,但是就是技术实现这个思想的技术方法也有区别,但是这也已经到了技术层面了。那么这种思路大家都知道,我们讲它是面向数据、面向内容,它显然用户的感觉好了,改善了网络的效率,但是它的可扩展性,大规模的部署工业问题,这不是我说的,这是行界、学术界论文有分析、有测试、有报道,都是这些东西。但不是说SDN/NFV这些东西不好,在某些情况下它有它的很好的应用,能解决很多问题。但是作为大网来说有它的好处也有它的弊端,弊端正好是我们推广种遇到的阻力,不解决这个阻力我们的推广上有困难。它有它的好处,效率、用户的感觉是有它的好处,但是这些东西得解决。

我今天为什么提?就是希望我们的科技人员吸收好处来解决问题,不像应用商、设备制造商,我说你们究竟用在哪了应用商?究竟用在什么地方?回答特别难,支支吾吾。这就是问题的本质,如果他用的很好,直接就回答了。我在北京区域用的很好,大家都没有这么响亮的回答。每年都在做,都在看,都在有进步,这就是它的趋向。这个东西大家知道,它是控制数据分离OpenFlow的早期思想,它肯定改变网络效率,因为它集中控制了,控制这个网络的能力强了,它网络的工作休息听话了,效率能提高这是显然的,但是它有它的问题,集中控制标准化问题,现在的东西跟它的不兼容这些问题,还有些你集中控制,需要集中考虑,但不是说SDN不好,两回事,问题归问题,好处归好处。但是SDN在有些特殊环境下,特殊应用领域用的就是它,比如在工业网络应用环境,它需要确定性的控制,确定性的管理,范围又不大,没有这个技术又不行。所以说它不是一概而论,就是我们要客观辩证的分析它的优缺点。

NFV它的好处大家都知道,用户的、服务的、网络的规划,我把国内叫做网络切片,说白了一个一个虚拟网,那么我们现在的网络你要做成不同的虚拟网,那个路由器是否很容易组成各种虚拟网?有问号。它的可靠性怎么样?复杂性怎么样?显然它是用N个虚拟网来组成,当然有它的好处,也有它的问题。那么这个虚拟网多了以后,它的复杂性能换来一些好处吗?怎么考虑?它的兼容性、互操作性怎么办?它的大规模怎么办?这些问题。所以这一块我们作为科学研究人员,要冷静的思考这些问题。

所以说未来网络它有这些问题,全世界都在研究,这个表就反映全世界研究的一些情况,美国、中国都在研究,我这里就不说了。我们国家也在启动一些N个973在网络通信方面,都是针对这方面去解决一些问题,现在还在大规模的启动,但是总的来说,我们看到了未来网络的研究一些可喜的成果,但是大家要冷静,这个真正要解决还是有它的挑战性的。首先是Hard,那就是说要找到问题的本质是很难的。现在我们认为这个问题的本质就是挤出绑定,那么综合去解决这些问题,因为原来的这些安全性、移动性我单个都研究过,我发现对于大网来说单个解决不行,要综合的解决。另一方面大规模的智能智慧也是有挑战的,所以说未来的网络研究还不是那么清楚,对主设计人员还是有考究的,要有深刻的认识,多年的思考。所以我们今天给大家讲的这些例子,不是一两年、三五年的事,这几乎是我一生中研究的一些体会,起码要在二十年以上才有今天的分析给大家,因为科学的研究不能走捷径,必须是一步一步走出来才发现它的问题。

我们要找到Root cause,就是网络的本质技术设计问题,就是用户网络、资源位置、控制数据,过去这几种绑定大家看。第一个用户与网络绑定,我们早期的标识网络就已经把前两个绑定,那是在十几年前我们就研究的比较好的。近几年你比如说CCN、NDN,我们十几年前研究的九三项目,有一部分思想就是这样的。还有近几年的OpenFlow、SDN/NFV这些东西,这些是针对不同绑定而解决的一些问题,所以说未来网络需要这些技术,关键是怎样吸收这些技术的优势,克服它的缺陷,设计一个更有效的东西。我们叫SINET,SINET实际上是一个智慧协同的标志网络,这个正式名字我们现在已经通过国外的书籍和国外的一些论文,正式的最近几年宣传出去,因为早期宣传不成熟,那么这些SINET的综合有效的就把它解决了。

这就是SINET的结构,分成一个实体域,一个行为域,分成三个层面,智慧服务侧面,网络主界侧面。我们的主界,网络不同应用根据不同的网络,不同的应用情有不同的虚拟专用网,这样NFV的技术、SDN的技术、NDN的技术,SINET的技术全都在一起。实际上在我们做这个项目之前,那些名字都没有,我们也不知道它叫什么,为此我们有自己的名字。具体来说这个网络有实体域、行为域,这个原理下去的同志可以看一些论文。

我们首先SINET的设计解决思路,用户与网络分离,这是一个分离的思想,我们采用了骨干和接入分离,这是在延迟方面传统的在秒级,我们在毫秒,所以说它的移动性,它的丢包率方面,效率,这些是解释它的一些安全性移动性,这是资源绑定。相当于北京汽车大部分都在北京开,北京汽车去外地很少,这样缓解了网络和就近获取感知服务。这样传统的26个字母。

还有我们采用了控制数据法,把它三重分离,分离也综合到一起设计的时候,它的优点,尽量让它保留,缺点也让它尽量克服掉。我们把三重绑定和三重分离的思路揉到一起做,这样又比较好的解决了它的规模性,解决了它的管控性。

这个就详细报道了我们这次的一个初衷,本身是去年年终就出版,但是我们为了保证质量,这是第一本全世界在未来网络,我们想作为一个引导性的书,在国外系统性的出版,争取在国内外起到一个引导、奠基性的书,这本书会很详细,现在定价已经出来了,94-95欧元左右,这个应该在6月份出来,去年年底就彻底出版了。还有是IEEE Network Magazine也是要出版的。我的论文肯定是经得起推敲的,绝对是个好东西,我不谦虚地讲。你们能看得到,我们的目的是引导,但是我在过去不好意思说。就是说我也在抓紧申请,希望我能看到它。这一块就是我们分享的。

还有一个论文是比较好的,Wireless Communications。我在去年年底光卖专利就卖了三四千万块钱,已经到位了,我们正好是受益的。我第一期本应该能拿到一笔大钱,结果学校怕知识产权没有签成,搞了一个授权使用。我这一次赶到国家的发展,把专利转让出去了,学校也不阻拦了。这个经费去年年底就到账了,这个技术已经出了两个产品,就是我刚才说的这些网络已经不是虚的,是真的有产品有应用。你像不是共产党的钱,拿出真的他们挣的钱来投入我们的应用,这是很好的。在传统的网络里面应用一定是吸收技术,这些特殊行业,我们的军队、高铁、石油要走出去,不可能用外面的网,外面的网都是老外管理的,那我们企业的东西全没了。我们的企业要走出去,像高铁,像石化石油,像我们的军队走出去必须要自己的网,自己的网,自己的服务器,自己的原理,自己的域名,全是自己管理的。所以这一块就是我们现在做这个系统,国产CPU,国产操作系统,自己的互联网原理,但是确实现在成本太贵,是用老外芯片,老外操作系统,性能上还不如他,但是功能上初期达到简单的还能用,所以说现在是一个推广阶段,这是在一个电焊机行业用的工业环境,在工业环境下要感知出网络状态,还要很好的控制它,那我们这个智慧协同网络要比较实施,比较可靠,比较能管控这个东西,还能做出产品。现在在工业环境下,外面还在炒4.0,工业互联网,我们是2025,我们做出来的东西实实在在都在用。

这个就是我们跟神舟高铁,高铁是个维护企业,占80%的市场,相当于铁路系统的4S店,汽车有维护汽车的4S店,火车也都要每天修也要进4S店,维护就要这种技术。比如说我们是一个龙骨和轴承要随时探索它的状态,要能接车到还能随时的把这个东西传到我们需要的信息。传统的网络技术做这个东西是非常困难的,比如说沿线,沿线的各个运营商,高铁上打电话都一会儿断断续续的,那么我们要实时的很好的传图片,传高清晰的轴承的图片。那你现在打个电话断断续续不可靠,谁敢用?用我们新的网络技术就能做到这一点,现在还没有到老百姓上网,老百姓上网这都是上不上都不重要,能不能跑是最重要,老百姓还得滞后一点,但是技术已经OK了,这是我们的产品。

这一块在工业互联网,你看老外的评价,在全世界我们还是走在前几名的。这是一个实际测试的结果。这是我们在高铁上技术的智慧协同路由器,这就是我们产品实际测试出来的结果,你看华为的、SWEDEN,还有我们的SINET。上海到北京,三大运营商有联通、电信、移动,传统移动设备每一时刻只能接上一站网,它肯定是不幸的,我们这个是三个运营商,每一个运营商三十兆网,同时协同的为我们这个运营服务,当然网络的带宽和网络的效率,能智慧协同的为我们的运营服务,当然有效的利用起来。那在沿线上解大大的提高了,这就必须要我们智慧协同,把网络作为我们的组界,组合为我们应用服务。当然带宽的聚合,使用效率的聚合,当然比过去的任何一张网好得多,这实际上就是一个智慧协同的idea,在某一个特殊行业的应用。我们的智慧协同只是一点点小应用,就在高铁上对外是三大运营商协同网,对内是一个wifi。十三张网三大运营商的十几张网,我们实测的结果上海到北京沿线,最起码是沿线的网络覆盖,当然我们的服务好多了。这是一个简单的应用,就体现出我们这个网络做的东西,所以我们这个做的大家都是一些实际的。

所以说为此我这原来到国外去讲座,大部分都是你做九七三,给我们把中国的东西介绍介绍,现在应该说这是去年在澳大利亚开了一个计算机网络方面的会议,作为一个小时的讲座,完了以后所有的人都对我们很感兴趣,要我们这个幻灯,而且有的人就是设计这个东西。这是去年一个月前SINET的一个会议,讲完了以后大家非常高兴,我们中国人应该说在这方面我不谦虚地说不应该很差,在某种程度上,我认为起码我研究的,我敢拍着胸脯,我比他们要好。但是我们国内我就很不理解,有些人老说是我们国内跟国外有很多的差距,我听着特别不舒服。他们不知道什么目的,是不是跟政府要点项目还是怎么,反正我听着不舒服,我认为研究不比他们差,他们老认为国外研究的比我们好得多,我自己在我这个研究领域我不认可,我认为我是在某些地方是引领他们的,我们做的东西几十年前就有了,他们近几年才有。

总而言之,说说我们十年前的真正核心专利,去年2015年才拿到了中国优秀专利,我拿着这个奖比我们国家三大奖还少得多,说明好东西不用跑关系,是自己来的。所以这一块总的来说我们这个东西逐步,我有意识的国外宣传的晚,因为这个东西有它的经济价值,有它的推广空间,在国外的宣传我们近几年才开始大规模报道我们的SINET,过去我们只是以中文形式做的,目的是为了保护我们自己的利益,这一点我感觉还是比较好的。谢谢大家!


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SDNLAB君 发表于16-06-13
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