超融合網絡架構研究與實踐鄔江興國家數字交換系統工程技術研究中心(NDSC)嵩山實驗室、紫金山實驗室、之江實驗室2024.12.12北京為日核心云網智家屬安全可信一體油透測事故處理02高靠無人機樓標滿數字經濟數字空間信息(人)物理世實體經濟數實融合數實融合數據站2大數據工業互聯網智能制造統一基礎設施必須探索全維度多目標可持續協同發展的新視角、新方法論和新的實踐規范3必須化解或轉化全維度多目標協同發展需求與統一基礎設施的矛盾缺乏能同時滿足"空天地一體”、"通感算存一體”、"人機物網"深度融合等多樣化服務需求的統一基礎設施大帶寬高安全性時間敏感位置敏感星地通信各種網絡網絡基礎設施現有通信、計算分離的架構難以滿足大數據/智能服務時代“存算通感一體”計算力、存儲力、傳送力的要求。存儲鴻溝存儲鴻溝瓶頸n處能力墻長(線生)時間黑溫撒AEE理想網絡存在與否、當前發展道路正確嗎?“過河”想法很明確，前幾塊“石頭”既能看得見也能踏得上(新一代或下一代等等),然而始終為后續或潛在的“石頭”能否看得見或摸得著擔憂，更為究竟能否踏上“理想網絡”彼岸而惴惴不安!技術挑戰網絡架構發展的“分段函數曲線”技術挑戰··一切事物發展軌跡通常不是連續的，總是存在間斷或轉折點，需要用分段函數來表達；·人類既往的網絡架構實踐已出現過多個轉折點和發展階段。技術挑戰技術挑戰b.用五種幀結構(AAL1~5)承載四類多媒體業務(ATM)網絡與業務強綁定，嚴重制約業務可擴展性或經濟性部署技術挑戰技術挑戰一個思維視角：網絡只是負責業務數據端到端轉發，不關心數據表達的業務是什么;二種方法論：1.網絡與業務解耦，網絡使用者成為業務創新與服務主體(互聯網模式);2.控制與轉發分離，數據轉發模式onebyone可編程更新(SDN);b.控制平面通過下發流表方式管控數據轉發平面(SDN)。技術挑戰網絡架構研究要素網絡架構研究要素可擴展性理想網絡架構的文全維可擴展性三個基本要素適應能力”服務質量承諾(有效性)復用性(經濟性)多樣性(包容性)當擴展性為全生命周期全局變量時，業務特征、業務分布等都是時間的函數，當擴展性為全生命周期全局變量時，業務特征、業務分布等都是時間的函數，靜態的Multimode模式無法匹配動態的應用場景及業務變遷單一體制網絡不可能三角定理可能在S、M、V三極能力上同時達到技術挑戰總體構想”8,中)(2)o000w0和服務質量的擴展性要求，只能以犧牲V的可擴展性為S“網絡即業務”模式(各種專用網絡)>實現效果：提供有質量承諾的服務，滿足設計的復用(經濟)性。>存在問題：可支持的業務種類受限，技術經濟當可擴展性為全生命周期變量條件下，在SMV空間若要滿足SV交集域內對業務類型多樣性和服務質量確定性要求，只能以犧牲M的可擴展性為代價。S類型多樣、服務質量需求明確業務當可擴展性為全生命周期變量條件下，在SMV空間若要滿足MV交集域內業務多樣性和服務經濟性要求，只能以犧牲S的可擴展性為代價。>實現效果：顯著提高了端到端多媒體業務創建的靈>存在問題：無法支持未來“人機物網”泛在互聯、深度融合、超越“端到端數據傳送”的智能服務、軟件定義網絡(SoftwareDefinedNetwork,SDN)能夠解決數據轉發模式被固化的問題，可在相關運營階段修改或重新定義數據轉發模式。但是，實例化目標網絡樣例仍舊是“以一種新的模式onebyone更替舊有的轉發模式，不能滿足多種體制網絡共生共存、獨立演進變革要求"。“信息域+物理域+認知域”新域安全問題(新域安全問題(SSD)√物理失效的隨機屬性√軟件失效的不確定性√網絡攻擊的人為性質√受信任執行環境缺位&功能安全&&功能安全&(功能安全問題)隨機+不確定人為+非人為隨機+不確定人為+非人為問題數據安全DateSecurity認知域(C)安全問題交織疊加無法用傳統理論和方法分而治之，成為新質安全問題!171.全生命周期可擴展性與SMV完全交集的矛盾5.全維進化與適應能力與有限軟硬件資源矛盾6.存量網絡資產利用與新型網絡架構部署矛盾總體構想總體構想迄今為止的所有努力--違背控制論第一性原理用普遍服務型架構滿足多樣性需求用多種專用網絡架構滿足多樣性需求缺乏必要多樣性不具備適應和進化的能力剛性架構不能滿足多樣化應用需求，堆砌復雜性同樣無法解決多樣化應用問題網絡架構發展的第一性問題思考◆業務發展的不確定性需求及多業務發展的不確定性需求及多樣化應用網絡架構與統一基礎設兩個天花板問題分眾化、個性化應用場景與單一天花板問題網絡架構研究需要開辟“第二曲線”e《第二曲線》《第二曲線》英國著名管理大師(1997年)規模成熟期擴張期成熟期擴張期種子期"一切事物的發展都逃不開S型曲線(第一曲線),騰飛的“第二曲線”,并在第一曲線達到頂點之前開始增長，那么,永續增長的愿景就能實現”超融合網絡探索應用網絡vs支撐環境分離新發展范式業務/網絡多樣性單調架構無法解決·不同應用場景智聯·不同數據類型智聯·不同數據類型 三種無法回避的問題跳出“業務與網絡分離、控制與轉發分離、onebyone換代”思維定式發展應用網絡架構與支撐環境相分離模式，化解多樣性與統一性矛盾超融合網絡物理學啟發---增維求解法則超融合網絡在問題的原有維度上不能解決問題，只能呈現問題在問題的原有維度上不能解決問題，只能呈現問題時，只有增加維度，才能解決現有問題。洛倫茲變換通過將時間維度引入傳統的三維空間洛倫茲變換通過將時間維度引入傳統的三維空間體化的思維視角，成功破解了籠罩在傳統物理學上空的“烏云”。控制論第一性定律---必要多樣性定律1956年，英國神經生理學家及控制論學只有多樣性才能摧毀多樣性”。換言之，就是只有復雜度更高的多樣性，才能勝任摧毀另一個多樣性的功能。必要多樣性定律也意味著適應和進化能力，以及應對發展過程中不確定因素影響的能力。從必要多樣性定律可以導出與SMV困境定理相同的結論：即S、M、V三維空海洋生態沙漠生態在四維時空，基本元素通過化學鍵有序連接形成分子，生成具有功能屬性的分子再合成豐富多彩、千姿百態的有機和無機世界。沙漠生態97種自然存在的基本元素u97種自然存在的基本元素青eK?5H努C品82hA盈W召贊品BaLM192照9如果“如果“擺脫網絡與業務說不清理還亂”的慣性思維，“用合適的網絡承載合適的業務”,則第一曲線飽和區問題就可轉化為基于自然界啟示可破解的-統一基礎設施與網絡多樣性矛盾問題多樣化網絡體制與統一基礎設施矛盾解決之道多樣化網絡體制與統一基礎設施矛盾解決之道“隨用隨建”的應用網絡模態(應用定義的超融合網絡超融合網絡計算資源共路信令計算資源共路信令隨路存儲電路交換異質異構資源(“網絡之網絡”)信令通信安全編址模式策略方式狀態控制控制資源管理網絡基線元素池統一性表達----網絡基線技術元素化網絡基線技術的本質是當前軟硬件資源向邊界清晰業網絡基線技術的本質是當前軟硬件資源向邊界清晰業務映射的共享表達方式，在SMVT時資源類型ABCDS模態1模態2SMMV超融合網絡多樣性表達---軟硬資源動態聚合7編排促使資源聚合方促使資源聚合方式改變的直接原因是網絡模態或轉發模式的生成式變換趨勢。理論證明：理想網絡可以等效為多體制網絡函數在SMVT空間的投影錄多轉錄“具有演進/適應能力的理想網絡”不僅要在空間維度上能支持多種網絡架構的共生共存，而且要在時間維度上(全生命周期內)可支持多種應用網絡及相關業務的獨立演進變革~~個生成式多體制網絡個生成式多體制網絡發展范式發展范式網絡與業務分離應用網絡體制(場景)與基礎支撐環境相分離前者具有前者具有彈性設計為基本方法，構廷基于云化設施時間的多樣化網絡模態生成式支撐環境。借用生物學多態或多形概念(包括時空維度上的演進與變革形態),將第二曲線起點簡稱為：多模態(智能)網絡環境發展范式實踐規范：多種應用網絡及相關業務可以在“網絡之網絡”---多模態網絡環境上動態借用生物學多態或多形概念(包括時空維度上的演進與變革形態),將第二曲線起點簡稱為：多模態(智能)網絡環境發展范式超融合網絡及其“四梁八柱”云原生設施超融合網絡云原生設施應用網絡驅動的全棧賦能云網服務自動化生成編排結構編碼的受信執行環境動態異構冗余的擬態構造網絡架構領域專用大模型多體制共生共存獨立演進技術體制與支撐環境分離應用網絡驅動的全棧賦能云網服務自動化生成編排結構編碼的受信執行環境動態異構冗余的擬態構造網絡架構領域專用大模型多體制共生共存獨立演進技術體制與支撐環境分離新型網絡架構智能生成新型網絡架構智能生成四梁八柱指導思想超融合網絡架構---基于云化設施的多體制網絡生成式多體制(應用網絡模態)模態標識標識新型模態地球模態性模態敏感………義網絡式網絡各類物理傳輸接口的生成式應用網絡模態高安全業務網絡模態地球例分網絡模態標識高安全業務網絡模態地球例分網絡模態標識網絡模態網絡模態網絡模態網絡模態①提示詞：模態②策略執行②策略執行②策略執行模態部要模態卸載③模態生成核心犀匯聚層接入層構建網絡領域AI專用模型，賦能網絡模態生成工具集，精準理解用戶用網意圖，提供模態設計、模態開發、模態編排、模態部署等一體化能力，實現應用網絡模態的自動化、智能化生成。超融合網絡架構超融合網絡架構---基于構造決定的內生安全網絡彈性“構造決定安全”賦能功能安全、網絡安全、數據安全三位一體“環境加密”支撐環境交集構造，在超融合網絡軟硬件系統中形成一個內生安全賦能的高可信、高可靠、高可用三位一體網絡彈性環境，一體化解決網絡安全、功能安全乃至信息安全等三重安全問題，實現多體制網元、網絡模態、網絡控制、領域專用Al模型等超融合網絡要素的內生安全。DR超融合網絡架構---云原生支撐平臺云化設施將計算、存儲、網絡等軟硬件資源池化，用虛擬機/虛容器、微服務等方式呈現，與多模態網絡環境在實現方法上具有相同/相似性與天然融合性開放應用服務應用網絡模態服務開放應用服務φ應用網絡模態空間資源編排云租戶空間資源編排計算/存儲與傳送資源的一體化表征和利用貸舞資游存儲貸舞資游存儲計算資陋協議編址方式安全協議編址方式安全網絡基線技術元素池計算、存儲、網絡等資源池36應用網絡架構1共生共存翕應用網絡架構1共生共存翕多樣化應用場景多樣化應用場景云原生基礎設施云原生基礎設施廣域云網設施接入云網設施T核心技術智慧物聯標識網絡及應用身份標識網絡支持多樣化技術體支持多樣化技術體發展(演進),可充分不斷發展、完善。應用需要什么網絡服務，就加載對應的網絡技術體制即可。地球剖分網絡地球剖分網絡及應用工控標識網絡及應用特種標識網絡及應用新型IP網絡及應用全維可定義的統一網絡基礎設施文本特征超融合編碼器5網絡模態標準規范閆具網絡模態工具集開放API接口核心技術熱核心技術專用Al模型驅動的應用網絡生成與部署按需"結構決定安全",以成熟的內生安全系統構造技術全生命周期賦能網絡彈性，確保網保密網絡模態保密網絡模態網絡網絡模態超融合網絡元超融合網絡元異構解決未知網絡威脅難題在不依賴先驗知識前提下，有效防御目標解決先進性與安全性之間的矛盾在“有毒帶菌”環境構建安全可信的信息一體化解決超融合網絡安全與功能安全問題邊緣服務持續集成&交付露應用邊緣服務持續集成&交付露應用場景定義場景開發&測試代理↑流水線數決代理數決代理↑流水線驗證應用模態場景生成驗證應用模態裁決裁決代理裁決部署三部署代理裁決代理代理裁決代理全流程內生安全賦能內生安全原生開發運行時內生安全原生開發運行時內生免疫安全構造編排核心技術之四：基于云化設施的生成式多體制網絡核心技術之四：基于云化設施的生成式多體制網絡云化設施內按照laaS/PaaS模式以服務加速器方式嵌入與GMN網元的線速轉發、硬件交換等核心部件，將協議解析、路由控制、資源管理等功能以云上App方式實現，基于云間互聯線路快速、經濟部署性能確保的SoNA網絡網絡網絡網絡內生安全賦能內生安全賦能云資源云資源云資源云資源云資源網絡資源云資源內容分發助網絡模態部署云內控制器云資源云資源核心技術核心技術vSWvSW類型終端類型終端出口設備超融合網絡“入云--云中--出云”運行邏輯隧道承載，并通過城域網進入云路由器，快速“入云”