国家数字交换系统工程技术中心:开放架构多模态智慧网络

编者按:中国工程院院士邬江兴认为:多模态网络体系是基于全维可定义平台的开放式网络架构,确定了新型网络基线将由三部分组成:多模态寻址与路由技术、网络智慧化管理、广义鲁棒控制的内生安全。在此基础上有各种应用,称之为多模态智慧网络。这样IP及其传输方式、传输协议、路由控制只是其中的案例之一。

在第三届未来网络发展大会多模态智慧网络分论坛上,国家数字交换系统工程技术中心研究员伊鹏先生发表了主题为《开放架构多模态智慧网络》演讲。为了给大家有一个比较清晰的表述,该演讲分为三个部分:1)为什么要做多模态智慧网络,2)怎么做多模态智慧网络,3)做完以后效果怎么样。

一、使命

为什么要发展多模态?互联网发展到今天,网络信息技术已经全面融入社会,覆盖了从产业发展、政务服务、资源流通到日常生活的方方面面,网络正在深刻着改变着经济格局和安全格局。但是在这个繁荣发展的背后还是有些忧虑,因为互联网的发展过程中从网络的1.0到3.0,它所使用的技术、传输协议基本上没有什么变化,这跟互联网初创的局限性是有关系的。互联网初创阶段考虑的是端到端的透明转发,而且最初的网络是基于彼此信任,没有考虑到网络攻击的行为,只是提供基础的数据服务,陈旧的技术限制了当前的互联网的多元化应用,制约了垂直化的服务。传统的互联网正在成为数字经济发展的瓶颈,因为IP协议的初衷原本只是为了解决互联的问题。

事实上在大数据时代,网络已经无法满足实时传输的需求,亚马逊发现在一些情况下反而“卡车”运输数据更快一些,比如网络传送100P的数据可能需要数年的时间,但是使用他们提供的AWS的卡车,从东海岸到西海岸运送数据的方案只需要十天的时间。因此,目前的网络不仅需要考虑互联的问题,还要提供更强的计算能力,而大数据时代的大规模分布式协同计算也需要网络支撑。

如何适配业务拓展的多元化需求。在视频阶段,网络承载可能是的重要内容。同时随着VR、AR的到来,需要更大的带宽,而互联网通过打补丁的方式已经不堪重负。

如何应对规模膨胀下的效能难题。信息网络和经济社会的深度融合,推动了网络的规模化发展。万物互联全域覆盖的场景下,网络资源的调度、管理、运维的复杂性是倍增的,而且当前的资源利用效率也是低下的。

如何支撑信息和国家安全战略。美国梅兰德公司的一份秘密报告中将中国网络空间比喻为“玻璃龙”,暗示中国网络他们一清二楚,而且一敲即碎。没有网络安全就没有国家安全,这都是网络发展的几个痛点。

为什么会这样?核心问题就是陈旧的技术已经很难再续写新的奇迹。现在的网络状况就是千军万马都要过IP这个独木桥,而且摩尔定律也遇到了瓶颈。

奠基者已开始考虑网络技术变革。DCOMP与传统的网络架构是完全不同的,它将计算逻辑融入通信,网络上的设备不是只用作传递信息的节点,而是被视为分布式计算资源。

信息网络技术领域目前还是挺热的,尤其是在18年7月,ITU-T成立了网络2030焦点组。期望以全新的完善的网络体系结构,采用与现有与传统网络完全不同之方式来承载及传输信息。

习主席也提出了加快推进网络信息技术自主创新,提升我国对网络空间的国际话语权和规则制定权。

二、理念

PINET的系统形态构想是通过一个多模态的标识混合介入到数据层,数据层有有线无线的连接方式,实现数据层的基础互联。在控制层面,采用多云机制。在服务层采用智慧拟合。

PINET结构可分为三个平面、三层结构。一个是全维可定义的功能平面,在数据层、控制层、服务层实施全维度的可定义。第二层是智慧控制与管理平面,特点是“感知-决策-适配”一体化网络智慧决策与拟合。第三个平面是内生安全和鲁棒控制平面,主要侧重于软硬件安全。

根据三层模型,有人提出了三阶拟合的数学模型,就是将PINET服务分级成服务层、控制层、数据层。

PINET技术体系,应该多关注基因技术,这些技术能够渗透到整个技术发展的方方面面,开放融合基因、多模态基因、人工智能基因、内省安全基因。基于这四种基因,构建了技术体系,也对应了四项使能技术,包括全维可定义、多模态、网络智慧化、内生安全构造。

首先是全维可定义。康威定律指出,结构组织方式会通过系统设计表达出来。碳原子会通过不同的排列形成形状、功能不同的材料。而网络也可以进行结构上的改变,结构决定功能,结构决定性能、结构决定效能、结构决定安全。打破传统网络刚性架构,建立网络各层功能全维度可定义的开放、灵活、通用模仿网络结构。

  • 软件定义数据包处理。通过软硬件结合实现协议无关数据包处理,灵活支持标准协议、私有协议和自定义协议。
  • 软件定义互连。互联连协议可以软件定义、交换结构可以软件定义。
  • 软件定义存储。通过多个纬度软件定义的存储架构设计,支持存储种类和容量可定义、存储结构可定义和内容可计算。
  • 软件定义计算。通过层次化多元异构计算资源的重构调度整合,充分利用网络闲置资源。

第二多模态寻址。自然界的物种是多元化的,因为他们之间的相互补充相互制衡构成了一个和谐共存的发展格局。受进化的企及,生物界中物种的多样性,是保持可持续演进和发展的根本动力,网络的发展亦是如此。在接入互联、寻址路由、交换模式、互连方式等等方面都呈现了一个多模态的趋势。

就寻址来说,人类本身就是一个多样化的。现实生活中人们可以基于门牌号、邮政编码、空间物理坐标来寻址,还可以基于一个人际关系来寻址。

网络的寻址方式也可以多样化,基于IP地址、电话号码为中心的寻址模式,空间坐标为中心的寻址模式,以服务内容为中心的寻址模式,以智慧标识为中心的寻址模式。

第三网络智慧化。人类从蒸汽市、电气时代,现在已经步入到信息时代,智慧时代该怎么发展?伊鹏认为:基于网络节点间的多维、可塑、动态、发达连接,PINET可被定义巨连接巨复杂的神经网络处理系统。

网络智慧化,就是引入人工智能技术,建立“感知-决策-执行”一体的网络智慧化管理、传输与控制,实现智能感知、自主决策、自动执行。人工智能与网络融合的根本目的是:构建智能闭环,实现网络资源与上层服务的实时适配和拟合。而领域专用DSAs架构和软硬件协同计算语言、神经网络计算等能为此提供强有力的技术支持。

第四多模态网络内生安全思考。当前网络体现出来的就是防护技术失灵,边防御失灵,顶级安全失灵。网络安全问题是由软硬件设备缺陷导致的。随着信息化进程和数字经济的发展,漏洞后门等已经全面渗透到信息技术和产品整个生态圈,相关问题呈几何数级扩展到整个网络空间。

体系架构正在成为解决网络安全问题的新方向。现有的系统设计主题思想偏面向性能方面,缺乏安全性分析和设计,没有建立安全指标量化体系,导致构建时存在一些错误的安全假设。安全领域的研究除软件、系统,还需要从系统结构的层面来进一步加强。

三、愿景

建立PINET体系架构,把三层三平面模型、使能技术和测试标准建立起来。发展PINET技术体系,包括终端技术、应用技术。

PINET新的架构就是采用开放融合的基因,以权威可定义的全新开放架构适配多样化、个性化的业务需求,吸收整合新型技术助力网络发展。以多模态寻址路由、交换模式、互连机制等支撑多元化高性能服务,促进网络空间和现实物理空间的服务融合。

新一代的互联网将不再区分天基地基、移动固定、动态静态、陆上水下网络形态,只有开放空间广域覆盖、地域高密度大容量覆盖、混合速率大连接覆盖。


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SDNLAB君 发表于19-05-23
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