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曾烈光:未来网络创新环境实践

发表日期:2011年11月11日      共浏览 2253 次      编辑:

图为清华大学教授 曾烈光

演讲全文:

曾烈光:各位专家,我汇报的题目是未来网络创新环境及实践…TUNIE,我来自清华大学电子工程系,我分三个问题来介绍,一个是未来网络创新环境与背景,第二个是未来网络创新环境的需求和技术,第三个是介绍我们自己研发未来网络创新技术的实践TUNIE。

先说一下背景,传统的互联网的细腰的体系结构,几十年来取得了巨大的成功,但是在可扩展,Qos,可管控,安全性,绿色节能等问题存在局限,难以适应新环境的需求与挑战,比如说移动,无线等等,无法满足物联网云计算等等。所以都在谈未来网络的创新研究。我国也通过自然科学基金,973,063等做这些事,经济了近10年的时间,我们觉得现在还是处于探索阶段,还没有取得突破和重大的进展,是什么原因呢?我们认为有两个。第一个不管是国内还是国际的未来网络研究都比较偏重于体系结构的研究,对未来网络应用创新的研究不是很重视。二,未来网络应用创新研究正应该是未来网络体系结构的重要的原动力,所以我觉得应该加强未来网络应用创新研究,为未来网络体系研究提供更大的原动力,这个问题就不再展开了。

第二个原因我是觉得不管是国内还是在国外,网络创新的全世界的环境还没有真正的建立起来,未来网络创新的环境有技术,政治,市场等方面,需要有产学研政等方面的结合,创新环境里面最重要和关键的事情是要建设未来网络创新的基础设施,这样的基础设施是给研究者提供一个实践的平台,为使用者提供一个体验的环境,为决策者提供一个评估的依据,为产业界提供一个新社会的试点的环境,这是未来网络建设当中很关键的东西。

现在网络创新基础方面的研究全世界都在做,我简单的说一下现在的进展,GENI已经覆盖了全美的18所大学,他们正在拉开这样的部署工作,而我们国家现在对GENI的问题还在文章里面,还有相当的差距,也可以说也是我们国家要紧迫实施的事。下面汇报一下网络创新的需求和关键的技术,我们认为它应该有这样的属性,第一个要支持IP/后IP的新型网络体系结构的创新探索,就要求设施要深度可编程,可性能底层,实现体系结构可重构。第二支持多元化多层次的网络创新探索,对未来的网络探索将会百花齐放,支持多样化的结构和应用探索,特征是并行虚拟化,提供独立隔离共享的创新环境。第三各是具有演进成未来运营网络基础设施的潜能。

正是这样的基础设施,我们的关键有三个方面,一个是虚拟化可编程,路由交换设备,二是大规模可编程,虚拟设备组网技术,第三是虚拟化网络环境的平台网管系统,总的来说就是要解决设备,组网和网管三个方面的问题。

下面我就来介绍一下我们的一个实验网络TUNIE。为什么要建这样一个TUNIE实验网络呢?我们承担了973的一个课题,积极的参与国家中长期信息领域基础设施规划,为建设国家网络创新基础设施建设积累关键技术,验证网络创新和提供参考设计。现在我们这个项目的经费是很少的,TUNIE的建设是需要相当大的经费,这些经费也是我们自己横向合作的经费来进行支撑的。下面我从设备,组网网管系统等方面说一下。

第一个我们是建立了一个高性能可重构的路由器,我们自己研发了,研发的思路是控制平面与数据平面分离,软硬件协议设计,比特率的重构,数据平面基本上硬件做了,保证它的高速转换,控制平面让软件来做。我们为TUNIE开发了三种的可重构的路由器,主要是容量和虚拟化节点的数据有一些差别,这个设备将来是可以扩展的,这是开展的比较的设备。第二个研究组网的方案,TUNIE的接入网虚拟资源的组成有高性能的可重构路由器,软件可编程集群,无线传感器节点等,骨干网络是光纤骨干链路。在网管方面,我们为TUNIE开发了虚拟化的试验服务体系,这个体系包括分布式的主被动的测量体系,还有智能化的测量体系,虚拟化的服务体系通过标准化的接口对虚拟化的底层设备进行测量,管理和控制,同时使它像一个真实的网络在运行。

我们这个TUNIE底层是一个异构的路由设备,包括软化虚拟化设备等,但是这些设备通过虚拟化技术构建独立的管理控制与测量平面,通过高效的虚拟资源管理调动测量算法实现平台的测控管,同时还通过Web与可视化的技术实现灵活义勇的统一图形化的操作,通过这个操作我们就把下面的异构的屏蔽了,用户看到的只是一些网络的拓扑等清晰的信息,操作和开放都是比较容易的。

下面我们看一下具体的部署情况,TUNIE的部署有三个处,一个是在我们清华的主楼,一个是在清华实验中心,还有一个处是在联通亦庄,用到了高性能的可重构路由器一台,OpenFlow交换机3台,可提供的虚拟节点,线速虚拟的节点有96个,普通的节点有1000余个。我们进行了一些试验,我们进行了一些新型网络体系架构的验证实验,我们在973虚拟并存IP网络体系架构的验证,还对SDN软件定义网络架构,还做了一个三网融合的架构,还有一个是正在进行的NDN网络圆型系统试验。我们在TUNIE上面还做了一些真实的应用,让它有一个将来真正的演变成为Web服务,视频点播,IP电话,正在部署云计算的平台。我们希望在手机上搞语音视频,通过手机传到云里面等,还有一个就是点播。通过这些新型网络体系结构的相关实验,有效验证了TUNIE支持未来网络创新的能力,它是可以使用的。

作为973项目成果已通过课题验收,得到专家组的高度评价,与中国联通研究院合作,准备做一些NDN的实验,还要开放云计算的平台,跟国外也有一些联系,跟OpenFlow互联,跟传感器也连起来了。我们在国际上面积极参与了交流,介绍了我们设计的思想和平台,进行了推广,另外我们跟斯坦福大学,杜克大学,西北大学等大学都进行了一些合作,有的项目的效果已经实现了。这是我们这几年跟国外的大学合作的情况。

下面就是谈一下国际评价,一些专家认为我们的TUNIE做得这样的快,比GENI还要快,我们做了TUNIE的工作,加强了和GENI的联系,也使中国和美国的合作有一定的意义,都是一些比较好的评价,总的来说我们做TUNIE这个工作应该是为将来的网络创新进行了一些探索,探索一个是在高性能的可重构路由器方面做了几种联想,另外研制了虚拟环境下的网管系统,实现了对并行实验的高效管理,有效控制和监控,同时部署了中小规模的网络设施,进行了网络创新实验,开发了基于平台和真实网络的应用,另外还积极的参与了国际合作,实现了与GENI的互通,了国家在基础设施建设方面的国际影响力气另外我们想做一些联邦计划,引进更多的国际合作。我们要特别感谢在TUNIE的研制过程当中,中国联通对我们的支持和合作,感谢973等单位对北京邮电大学,特别是刘韵洁等对我们的支持等。谢谢。