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刘韵洁:未来网络的发展及前景

发表日期:2011年11月11日      共浏览 2664 次      编辑:


图为中国工程院院士刘韵洁演讲

演讲全文:

刘韵洁院士:各位专家好,非常高兴有这样的机会根大家做一个交流,我谈三部分的内容,一个是国内外未来网络的发展的情况,这里我会比较快的说一下。因为互联网大家都知道已经成为了很多国家的重要的基础设施,但是现在互联网的问题也越来越严重,尤其是随着未来需求的发展,存在一系列的挑战。其中第一个问题就是可扩展性的问题,现在是网络需求能力提高的速度和业务量的速度都远远的超过我们的预想,另外路由表增加的收敛变慢,所以网络今后可持续的发展也会变成一个挑战。另外大家知道的安全问题也非常的严重,我们国家的安全事故每年都是几倍的增长,现在有一个很奇怪的现象,本来网络是为大家服务的,现在网络变成了一个手段了,现在很多国家成立了网络军队,这是一个很大的讽刺。

为什么会这样?是因为网络不是一个系统的安全的解决方案,解决是一个被动应对的状况。另外就是因为网络没有感知,没有测量的功能,所以服务的质量等方面也面临一些挑战。另外就是绿色与节能,大家都知道网络设备的能耗成为增长最快的一个领域,有一些统计,现在互联网的耗电已经站全球的总电量的5.4%,所以已经成为一个耗能大的领域。

现在有一个提法就是从头再来,现在完全的从来的话有一些问题,有几个问题要跟大家说一下,任何一个技术都有自己的生命周期,在通讯的领域更是这样的,互联网当初设计的时候根本没有考虑到现在应用的这样复杂和广泛,所以从眼前的方式可能很难从正面解决这个方面,所以是不是可以不限现在的架构体系来探讨新的架构体系。

下面就是美国互联人的创始人之一,他们是怎么样看待这个问题的,他们认为互联网对人类的贡献是一个巨大的成功,但是它的问题大家都是共同认同的。他们想未来的5-10年的网络需求是什么?我们怎么样应对?这是五年前讲的话,我们如果现在重新设计互联网的话,还会像原来一样设计吗?会不会有一些新的思路,就提出了这样的观点。另外一个教授提出了第一代互联网,因为我们以前老是说下一代网,十年以前就提出了下一代网,他认为第三代就是IP后的网络,就是未来网络,不是IPV7,8,9等,但是他认为2009年就开始了第三代的互联网。我认为第三代的互联网远远的没有到来,如果按照新的架构说的话,是远远没有到来的。

这是欧美日本在未来网络方面都列了若干的课题进行研究,他们都建立了国家的未来网络的创新环境。这是美国05年的时候提出了一个未来网络的计划,它支持了50个项目,其中16个项目是研究未来网络体系结构的,这让大家觉得什么样的都可以去试验,有16个项目可以对未来网络进行验证,就是百花齐放。去年美国又支持了4个项目,大家都知道NDN,就是冠以安全性方面的进行研究。这是美国都施乐一个,就是全球网络创新设计,从这个概念当中可以发现,这个网是一个可重构的虚拟化的网络,另外也可以看到它是一个融合的网络,传感器的网都可以在一个网络上去支持。

现在值得我们重视的是,就是像NGST,包括欧盟的电信公司都来研究这个问题了,这个事情就值得我们重视了,包括IBM,包括惠普,微软这些大公司全部都参与进来了,但是我们国家在这方面还是要加快进度的。这是他们基于GEN的实验,他们做的这些实验也跟互联网有关系,第一个就是社交网,就是怎么样保证安全等问题的,这是他们研究的浮云分层网络互联网的架构,就是把所有的路由表都要造进去,这就要遇到扩展的问题了,我们只是装一部分的路由表,要跨到另外一个浮云的时候,就要调换了。这是基于GEN跟云方面进行的研究,这是基于空间网络进行的实验,现在都要研究宇宙,在通讯方面GEN的验证可能是解决不了这些的问题了,就要进行这样的研究和实验。这是欧盟在做的一些课题,因为现在共同的策略就是做开放性的网络研究,而且这些实验方都已经一起沟通了,进行合作。

我们国家刚才有的人也说了,09年的时候,温总理10月3日提出了要提早部署,进行第四代的研发,温总理去年也提出了要建设新一代的互联网,为什么要这样说?我个人的看法是新一代的互联网既包括我们所谓的眼前的技术,也包括未来网络的一些技术,这是我个人的理解,绝对不是我们所说的下一代的互联网。

这是邬贺铨副院长院长说的在未来网络方面对国家提出的建议,这是科学院在50年发展的时候对未来网络也做出了预测的建设和规划。

第二部分就是关于国家未来网络的创新平台,就是发改委我们列了这样的平台,在邬贺铨副院长,李国杰院士的共同关心支持下,这个项目已经基本上已经列到了发改委的基础设施了,为什么要搞基础设施?这样的创新的方案和技术必须要有一个大的实验,否则在电信网络上面是不敢使用的,这样一个方面国外都已经有了,我们能不能使用国外的?国家如果不掌握这个东西就没有主动权。另外还是一个重大的产业,大家知道路由器从96-到现在,13连已经亏损了,但是一直在亏损,我非常钦佩这个企业家亏了13年还是在做,最后是在09年还在做了,所以华为是全球唯一能够提供全网解决方案的公司之一。而且这个事情国外已经启动了五六年,如果我们再不即使及时启动的话,我们可能要走华为这条路了,要不然中国的机会就会错失了。

我们做这个平台,提交这个方案的时候,我们提了一个初步设想,我们首先准备在12个城市开始,就是主要的覆盖大学研究机构和企业,比较集中的一些城市,把这个实验平台可以覆盖。当然这个平台应该是开放的,虚拟化的,可重构的。在这个方面就是我们这个团队一直做这个准备,我刚才说的有一个团队没有项目经费支持,把自己的横向的费用那来做科研,就是就是谢高岗,就是为了一个理想,就是为了这个事情他们从09年就开始做了,就是为这个平台做准备。这个思想是我们这个团队在04年的时候,在中国信息港论坛就提出了这样一个目标和思路,提出的这样的设想,应该说这跟国外是同步的,但是我们国内没有引进国外的方式,我们自己解决自己研究的一些问题,他们目前可以支持128个虚拟的网络,有480G的控制平面和数据平面,都是可以辩证和重构的。这是他们设计的路由器的架构,当然这个平台也是一个示意图,我们讲要有控制平面,管理平面,实验平面等,我们下面也要进行一些空间通行的网络,我们要报告云计算的平台,在物联网等方面都要进行验证,包括三王融合的一些东西。但是底层的这些东西,我们要跟光网络,跟承载网还是分离的,中科大的量子网络也涵盖这些。CENI要与现有网络基础平台融合,要不然再好的技术都要失败。

这是我们虚拟平台大概设计的一些设想,虚拟化,可重构,都要有,在感知测量方面,在芯片方面也要做,网络的调动,融合方面,绿色都是要做的,都是要重新考虑能耗的设计的问题,在这些方面,我们想中国能不能做出自己有特色的一些成果出来。实际上在某些方面,我们争取在全球某些方面处于领先也是可能的。CENI这块我们想在两个方面做,一个是做新技术的创新连接平台,包括路由技术,虚拟交换技术等等,另外一个很重要的领域就是要研究过渡方案,解决我们现有面临的问题,因为现有的网络问题很大,如果我们未来网络不解决现有网络问题,没有一个政府部门会现在就支持你。

第一方面的问题就是涉及的网络体系架构,路由技术的问题等就不讲了。

我们这个团队承担了国家973的一个项目,北京邮电大学,清华大学我们一起承担了,我们总体要因此未来网络的一些思路,就是要研究面向服务的一个体系架构,原来我们理解的就是交换参数,现在能不能把网络看作一个服务器,这个服务器还要有存储和交换的功能,实际上服务才是网络的本质所在。原来你从IP地址到IP地址,我们能不能做到从用户到服务,这里面的服务资源的组织,怎么变址,怎么影射,这一系列的问题都要解决。还有一个服务迁移的问题,这就需要系统的去考虑。

第二个方面就是现有网络的问题,大家可能会感到比较吃惊,这是一个真实的数据,就是联通从03年到09年,你看一下扩容投资的容量都是翻倍的,03年是55个G,第二年是250个G,就是这样的翻倍,现在第八季又在翻了,做了这样的努力,他们就是在扩容。扩容的结果是什么?我们国家的延迟有82.3%是不合格的,我们努力了这么长的时间是造成了这样的一个结果,所以有的专家跟我说,我们的网络比印度的网还要慢,我刚开始不相信,看到了这样的测量结果也是这样想的。这是另外一个图,蓝线是美国,我们的网络是很差的情况,每年都是在翻倍的扩展,都是这个网络还是这样的情况,我们用测量整个全网的技术和方法,而且在测量理论方面也讲了一些关键的技术,所以这都为我们未来来研究怎么设计这个网络打下了一个非常好的例子。

这个就是路由协议的一个例子,从上海电信到北京交易网,这个路由走到欧洲,又测了一个从广东电信走到河南,又走到加拿大的一个网,这样就使得我们要研究网络,你不能解决现在的网络问题就去研究未来网络的问题。如果未来网络是4G的问题,我们现在要解决3.5G的问题,当时这个解决不是演进的思路,要通过一个新的解决思路去解决现有的网络问题。

下面就是最后一个问题,我们对未来网络发展的一些思考。网络技术的发展趋势巴西一个教授提出了一个观点,这也不是他提出的,就是大家都认同的一个事,这个网络已经从电路交换,就是线和线的交换,发展到点对点的交换,现在发展以信息为中心的一种新的架构,这个趋势业界是共同认同的。另外一个趋势就是计算和存储成为网络的重要功能,这样一个判断的依据是什么呢?有这样的几点。

一个从右下角的这个图,就是网络当中数据的拥有非常严重,而且造成了网络极大的浪费,而且是造成了网络的堵塞的重大的原因。

第二个是用户对内容服务的访问现长尾特征,用户对网络的访问存在潮汐现象。另外就是左下面的图,就是网络设备在下降,但是下降最快的是存储,这就给我们一个启示,就是云存储,并行计算,云计算,这些的一些技术也比较成熟了,我们根据这些现象有没有可能提出一个新的网络架构来解决前面的网络问题,我觉得完全是有可能的。

如果按照这样的一个设想,将来的路由的设备,除了现在的交换功能,应该有存储和计算的功能,除了路由器要有存储和计算的功能之外,如果你做的太大的存储,这个成本也比较高,我们认为在上层还应该有区域的存储,全网的存储,还要集中和分布的思路,当然也有一些专家认为全分布式的,我认为都可以去研究,使其更好。

另外就是要探讨基于云架构的网络体系结构,因为电信业务正逐步与云计算技术深度结合,构建积雨云架构的未来网络体系,基于云架构,实现资源的智能管控,调度和分发与迁移,通过云联邦,完成功用数据中心,企业数据中心,电信级数据中心的资源共享,实现跨ISP之间的高效互联互通。另外就是未来网络的虚拟化网络的应用将成为一个发展的趋势,所以虚拟化要渗透到我们未来网络的设备的技术若干环节当中去,来实现未来网络的虚拟化的需求。

另外一个判断就是我们觉得未来网络具有更多的智能的要素,网络的感知,内容的感知,服务的感知,情感的感知都将用到我们的网络当中,网络的感知有内嵌的测量功能,感知时延,瓶颈宽带等,内容的感知有内容流行度,内容脱铺感知等,内容预分发等,服务感知有应用感知,负载均衡等,情景感知有基于位置的服务等,通过软件定义可运营的广度。

大家都知道,有很多网络的形式,哪个对,哪个不对,是方向,哪个不是方向?这些所有的东西都是从不同的角度探讨一个共同的东西,当用户为中心的话,是一个基本的准则,怎么样让用户更简单,更方便,更安全,更廉价的获得服务,简单,快捷,安全,便宜。当然刚才讲了以信息为中心也是必要的,怎么以信心为中心把为用户的服务更好的体现出来?就需要把信息,网络,用户三位一体的服务架构构建出来,没有这样的架构就保证不了目标的实现。

面向未来网络的内容分布网络架构图,我们有一个最远的目标,我们今天的目标是什么?用不同于现在的CDN,就是应用要感知网络的拓扑,网络要感知到应用,要根据应用的情况网络自动识别资源,包括我们的光网络要跟承载网打通,就是为了要配置网络的资源。另外一个就是全网际和区域网络的部署,这都是值得研究的。未来网络的一些特征有这样几点,第一点是开放的,用户能够参与,第二个就是要资源共享,第三就是可移动性,第四就是安全,安全你应该从各个角度解决安全的问题。另外解决绿色,最后一个就是未来网络要更加的简单,要透明,具有良好的可扩展性。

我们在设计未来网络的时候,这些的一些特征应该要遵循。

最后我想总结一下,谈三点意见。第一未来网络是一个发展趋势与方向,目前国内外已经逐步取得广泛共识,但一些关键技术还要进一步的努力和攻关,与信息中心的网络,服务中心的网络,尤其在命名与标识,路由与寻址等方面要有待研究和实验。第二点,现有网络中的面临的一些问题已百举百捷,要解决一个现网问题又符合未来发展方向的设计思路与方案,如引入云架构的思想来进行资源管控与调动,尽量使网络资源贴近用户,保障用户服务质量。

第三就是面对这些机遇与挑战,只有集国内和国外的力量和资源,本着开放,合作的原则,并且与国外紧密的合作,才能在不远的将来有突破性的进展,这个任务非常的艰巨,但是我认为我们有这样的使命,应该为这样的目标去努力奋斗,这是我们的一个机会,我的讲话就到这里了,谢谢大家。