中国未来网络中心主任刘韵洁院士:畅谈中国未来网络的试验床

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中国未来网络中心主任 刘韵洁院士

各位专家,今天很高兴跟大家分享一下中国未来网络试验床及开源的思考。我先讲一下对当前形势的看法。

互联网发展到今天40多年,前20年基本是计算机联网,只是一个通讯功能,基本在研究阶段,从90年到现在的20年在消费领域得到了快速发展,之后进入了实体经济,这给互联网提出了非常艰巨的挑战,什么样的网络能给实体经济发挥更大的作用,这个网络叫未来网络,也有人叫第三代互联网。基于这样的情况,全球在科研部门和生产部门都在这个领域发力,不管是美国、欧盟还是发达国家。在这个领域当中,提出了什么是未来网络,刚才别总有提出来我们需要什么样的网络,什么样的网络能满足我们的需要,这里面有很多新的架构,比如CCN的架构、SDN的架构、未来移动网络的架构等等,这些架构当中比较突出的是两个架构值得大家关注,一是以CCN架构,原来以IP为需要的架构,以内容作为需要,现在一些大的企业都在关注。另外一个是SDN,刚才大家也讲了,这是大家取得的共识。大家回忆一下,有人觉得SDN是一个小东西,基本互联网的架构没有变化,现实是怎样的变化,大家可以回忆一下,互联网的贡献是很大的,同时它的架构大家也可以看到越来越智能,网络变大以后,网络没有智能就遇到越来越大的问题。

如果整个互联网没有大脑的功能,是小脑的功能,这样的互联网跟实体经济肯定是有问题的,消费领域再往外发展有问题,所以它需要大脑,这个大脑就是网络的操作系统。这是一个非常大的变革,也是一个比较漫长的过程。

在这两个技术领域,大家从这个曲线可以看到,SDN很快会有一些内容,有人说过两年,有人说五年左右的时间,都会产业化。目前美国SDN价值链正在形成。

全国的案例大家也很清楚,谷歌给我们做了一个非常好的示范,它最大的贡献是两个,在大的数据中心采用新的机构、新的技术解决了成本,解决了并行的扩展。另外一个最大的贡献是我认为它在全球100个国家大的数据中心在建设这样一个大的网络。它去年投入了92亿美金,他跟我说今年还要投92亿美金,明年还要投92亿美金,建设全球100个国家大的数据中心网络。为什么要建这样一个数据中心网络?就是因为全球运营商的网络满足不了它的要求,全球运营商的互联网满足不了他的服务要求。另外谷歌要做给全球用户提供最好的网络,这对BAT和运营商都是一个很大的挑战。AT&T网络演进的计划,大家都知道,AT&T是一个非常有战略眼光的公司,大概是09年开始向IP网络化演进,主要是网络的变革。它现在提出2.0版本,包括开放、简洁、灵活等,它都提出了具体目标。

其他运营商在未来网络中都有自己的实施计划(见PPT),比如中国电信B21转型战略,这是去年提出来的。联通也提出了面向云架构演进路标。这是中国移动提出的电信4.0目标,都在制定相应的计划。

下面重点介绍一下中国未来网络的试验床,为什么要建这个试验床,这个试验床要干什么?

这个试验床是在网络演进的基本方法,每个发达国家都有这样的试验床。2013年2月份国务院8号文件将未来网试验床项目批下来,因为大家都想做这个事情,做的单位比较多,最后有四家单位,包括中国未来网络中心,还有教育部的清华大学、中科院、深圳市等三个单位来做,大家来统一建设、设计来做,这个网络是开放的,大家也可以提供特色服务。

主要的想法是,在数据平面方面主要是要开放,原则上对各种设备都提供开放,在这个试验床上都可以进行试验。控制平面也是如此,我们现在做的不光是ODL还是SDN,都可以在这个平面来做,可以50万条流并行管控,以面向大网的目标来进行设计。

除了国外的体系结构设计以外,NDN、XIA都要在这个平台上试验,另外国内提出了一些试验。未来网络是什么样子,大家的说法都不一样,有人说SDN就是未来的网络,有人说NDN就是未来的网络,究竟未来的网络是怎样的?未来网络最终追求的目标是什么?

首先来看看交通系统,交通系统有普通的马路,如果要快一点就有高速公路,我们有普通的火车,还有高铁,有海运和航空,互联网在交通运输中是一个什么样的角色?那就是普通网络,互联网中有没有高铁、航空?我觉得没有,当然有很多专家在这里,他们最早说互联网有多少等级等等,但目前的网络都无法实现这些功能。我们经过几年的研究,提出了服务定制网络(SCN),你需要什么样的网络,我就给你配置什么样的服务,是一个典型的SDN网络架构,我们认为SDN是未来网络的一个核心组成部分,但SDN只解决了网络资源灵活调度、灵活分配的功能,它对信息内容资源并没有涉及到,只是对于网络物理资源的调控、使用路由等这些资源,但网络信息内容的资源,网络重复传输非常严重,这部分怎么去解决,没有考虑。所以我们觉得应该对网络信息内容资源能够智能地调度,能够贴近用户去部署,但这个概念跟传统的CDN有本质区别,我们认为网络本身有这个功能,不是偶尔SDN的网络。资源的整合和调度都会得到很大的提升,另外网络有大量的数据,基于大数据的思想,对于网络资源的调度,对于路由的调度,对于网络安全的监测都会发挥意想不到的功能,我们觉得基于大数据的网络测量感知这部分,也是网络的重要组成部分。这是未来SCN必须要具备的。

在2013年我们基于SCN架构已经在26个主要城市完成部署,这个网络跟现在的互联网有什么不一样呢?现在的互联网如果说是普通的马路,我可以根据需要,做到高铁、航空等,互联网和实体经济融合的时候,比如工业互联网需要什么样的网,车联网需要什么样的网、能源互联网需要什么样的网,都可以灵活地满足不同需求。这是我们的网络架构试验。

另外就是网络运营商网络的变革,我们把多个路由器捆绑在一起,做成这样一个架构。大家知道能源是非常昂贵的,我们通过集中控制的方式,把大的、臃肿的东西,耗电、耗钱的东西逐步演进,做成一个数据平面的东西,我们期待再过一年左右会有相关的产品出来。

控制平面怎么去解决?刚才也讲了,在应用层怎么抽象,物理层怎么抽象,怎么可扩展和解决它的安全性问题,都是一些很大的挑战。

5G新型网络架构,是我们准备做的。中国的互联网在全球排第七十几位,中国移动提出了一个新的架构,即5G核心网,将准备在这个试验平台上摸索5G核心网络的部署。

新一代光网络的创新研究——光与IP的协同组网,现在的互联网从深圳到北京,传一个数据包是怎么传的呢?是对每个路由器,就像坐一个慢车一样,如果从深圳到北京,要经过20个路由器的话,等于要经过20个车站,到每个车站都要下来再上去,就是这样做的。为什么?就是IP这层跟光层没有打通,我们完全可以像这张图一样,这是美国国防部先进研究项目局的一个试验(见PPT),如果打通了,就可以跨过其中20个路由器,直接到北京。

以DC为中心的新型网络体系架构,就是DCI,刚才别总有谈到这个问题。原来是运营商和运营商之间的竞争,现在的竞争都是大的互联网公司,大的CDN的业务之间的竞争,将来数据中心的互联就成了一个非常重要的模式,怎么来架构这个网络,也是我们在今后要做的试验。

另外一个试验就是运营商的业务,我们可以通过试验平台来做,运营商的试验完全可以在我们的平台上去跑,为业务部署前提供大规模实验环境,这个东西是面对运营商和面对BAT,以及面对华为中心等进行研究的。

下面谈一下新兴网络开放平台的思考,各个标准组织正全力推进SDN/NFV产业

ODL用户场景及部署情况,包括应用场景和创新部署,ODL从成立到现在也就两三年,却有这么多应用和部署,我认为是开源的结果。Onos也是这样,到现在有这么多部署和应用,NDN也在走这样一条道路,他们在全球27个节点,在中国大概有3个,已经建立试验床在进行试验验证。

基于CENI构建开源平台,500个路由节点,3000个计算节点,建设100个边缘网络,这对我们的架构,对我们本身的控制系统提出很大的挑战。另外我们这个平台已经做了一个试验,即SDN试验平台,它是基于SDN在南京、北京、西安、重庆等几个城市做的试验,大概有2000个用户,你们如果有兴趣可以上网去试一试,每天都有很多人在上面做一些试验、测试和验证。

最后一个问题是全球这么多著名的开源成果,为什么中国一个都没有?我不知道大家有没有想过这个问题?我也跟很多人讨论,为这个问题,我在工程院做了一个课题。有人说跟中国的文化有关系,有人说跟中国创新的能力不够有关系,也有人说中国不自信,也有人说中国知识产权保护或者信用也没建立好等等原因,我觉得是一个问题,如果中国在开源这个领域不好深刻总结,我觉得可能要落后。

这个试验床是国家级的,是给大家开放的,给大家做未来网络的试验平台,我们这个试验平台怎么建,怎么搞,要尊重和听取三大运营商,包括BAT、华为、中兴等这些专家的意见,我们希望总体设计,利用这个平台使得中国的网络演进能够走得更好、更快。另外就是开源这件事情,这是值得我们寻思的。在开源方面,我们的人才培养,怎么加强国际合作、国际交流,值得大家加强和共同去努力。谢谢大家!

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原文发表时间:2016-01-20

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