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张晖:控制层软件-未来网络创新的突破口

发表日期:2012年12月20日      共浏览 2028 次      编辑:

非常高兴第二次参加未来网络研讨会,我想讨论什么是现代网络结构,首先说什么是今天的网络结构,问这句话,我要问在座的专家,问一个学生第一件事一般大家会想到进的网络是TCP/IP的协议,这是今天的网络,这是一种看法。还有一种看法刚才谢老师讲到路由,我们可以从一个网络的路由角度讲,我们有路由器,有转发,你把它连在一起就是今天这个网络,我们今天的网络从这个角度来看。还有一个角度,看网络控制的协议,这个有多种协议,非常复杂,多种协议互相交错,他们来控制路由器里的状态函数。如果我们从这三个角度看网络结构,我们看什么容易变,什么容易革新,首先我觉得有三种,一个是包的结构,一个是IP协议4自己的结构,都有自己包的结构,同时包结构定义好这样转发的协议,设备定义好了。它的定义,比如在因特网里拿一个地址,地址一定要正确。

控制层的协议是分布式的算法,它决定数据层的所有状态函数,这个控制层协议是最复杂的,也是功能性最强的,从三个角度看哪个更容易发展,哪个更容易变化,我们说从一开始的IP起来以后,三十年下来同样包的结构没有改变,因特网包的结构定义以后到现在为止没有改变过,其实因特网的发展日新月异,我们物理层改善了,所以交换的设备都改善了地但是包的结构没有改善,所以这是最难改变的一件事。比如我们需要革命性的发展,一旦革命性的发展以后,不管是哪个包的结构,一旦成功以后下五十年,下一百年就很难改变了,这是非常渐变的国家,突变以后就变了。

我们看设备层,设备层的功能谢老师讲了,我们一旦有一定的转发功能以后,这些功能就再也去不掉了,你可以加进去,现在可以转发包,现在路由器里面加了很多心功能,像刚才谢老师讲的要虚拟化加更多的功能,但是原来的功能取代不了,没办法。  控制协议一开始我们没有路由器,刚才说协议定下来的时候控制协议没有定好,但是一直在往前前进,越走越复杂,因特网也一样,它的控制协议一直在变化,一开始是竞争的协议,做的越来越复杂,但是控制算法,控制协议也在前进。我们从网络的发展角度来想,如果我们说包的协议,包的定义非常难配,但是控制协议可以配,而且主要定义网络的功能在控制协议上,很大部分功能在控制协议上,也许可以从控制协议着手做网络的发展是很好的机会。

我们现在想一下今天这个网络控制结构上能否继续前进,我们做了一个研究,看网页的IC也好,看到很多大公司也好,看了几十个网,看什么呢,看里面路由器设置的文件,设置文件因为每一个路由器最后都要按照具体的网络实际情况做设置,设置以后才能够再把所有路由的协议用起来。像设置文件,这个文件中没有自己的设置文件,我就要和ODF的协议,也有PCD的协议,同时有这么多的接口,每个接口还有安全的设置,非常复杂的一个设置。这个设置有多复杂呢,我们看这是其中的一个网络,这个网络差不多有八百个路由器,每个路由器都有一个文件的大小,大的文件有两千码,小的也有几百码,没有应用之前设置的参数,非常复杂的一个设置文件,这个不是特例,其实网络的设置文件合在一起有几百万,这是网络还没有运营之前设置的。这些状态函数要控制整个网络的运营情况,非常复杂。你要想到这个网络,我们从数据层、控制层到管理层,原则上说我们是自动生成准备函数,但仔细看一下,这种状态的函数有的时候是自动生成的,有的时候是人工生成的,还有的程序师自己加的,所有的合在一起决定网络最后的功能。功能的算法是有不同人在不同地方加的,最后网络的整个状态非常不清楚,这就使网络非常复杂,从管理角度非常复杂,从演化上也非常复杂。最重要的一件事,我们都是做技术的人,这一件事非常重要,分布式计算也要做,比如他做了一件很简单的事情,用分布式的算法找出来,这个算法你说我们要找多个路径的功能路由,这个算法算不了,分布式的算法非常难,但是我们需要这些功能,所以我们天天在加改善的东西,越加越复杂。

我们一个研究方向就是怎么能重新定义控制层的网络结构,这样简化控制层的协议,因为协议越来越复杂,协议复杂到什么地步,现在RC有六千个,这都已经放在网络上了,你说我们怎么改。怎么简化,我们提出一个想法分成四层协议,有数据层,这是一个局部的设备。同时其它三层协议都是为了整个网络功能实现的,首先要知道有哪些设备,同时把所有的信息集中起来放在一个中央的决定层里,然后决定层做了决定以后能够告诉每个数据设备他应该做什么,这个就叫分法层,定义好数据层的基本标准是第一步。

我们最难的工作是什么,分步式算法非常难,我们做学术的人都喜欢做难的问题,但是难的问题离实际要求差太多,我们基础研究要继续做,但是分步式协议要实现强大的功能,这是有差别的。同时还有一个瓶颈,就是标准化瓶颈,分步式协议要求所有的路由器说一样的语言,这本身非常复杂的一个算法还要标准化,标准化的过程非常艰辛,从设计到标准化到实施,到最后运行,我们试验的周期是非常艰辛的。从中国角度来讲标准化的程度总是有行业领先的企业控制的,本身这是一个很不好的方向,同时对后追赶的人非常不利,所以我们要认识这个局限性的架构。

    其实很多算法是非常容易的,比如拓展结构找到路径,我们在数据结构里面就找到了,集中式算法非常容易,分步式算法非常难,我们做优化算法,我们在所有的算法课程都讲过了,非常容易的结构都算法非常容易。最重要的一个理念就是要把算法和协议分开,协议越简单越好,协议不做任何功能性的定义,所有功能性放在算法上解决,优化算法不需要来标准组织确定,可以每家单独自己开发。我们自己做过一个原形,这个原形做了控制平面,一种控制平面可以控制两个数据网络,像IT网和因特网,因为把这个问题抽象以后,如果集中处理来做的话,同样控制系统可以控制不同的数据理念。

我再讲一个案例,刚才谈到数据的分发,数据分发最大的问题就是视频内容的分发,现在在互联网上70%数据量是视频流量,视频最重要的特点还有它的质量是非常高。怎么样在互联网上控制质量,我们通过4D的结构做这个工作。首先要强调每个路由器都要把情况报告给中央,同时要做优化算法,在优化算法以后还要告诉每个设备要做什么事情。在今天的互联网结构上这个协议容易做到,为什么容易做到呢,首先绝大多数的视频播放器是软件播放器,软件加视频播放器加路由器比较多,这是逻辑上的联系,而不是物理上的联系。我们在物理层用的协议是HTV,我们以前研究说TCP对视频不好,要对物理层协议进行改动需要十年,所以你可以去改动这些数据层的协议,这也许不是最重要的着手点,最好的着手点是接受数据协议,然后在众多层面做突破和创新。举个例子,刚才谈到感知很重要,这是一个例子,看到不同的CDN还有不同的函数指标性能上有很大的差别,每一个CDN自己的质量都不一样,这是数据层的原因。这些东西可以改进,就像今天的路由器已经布置下去了,但是质量有一定的好和坏,我们怎么在这个基础上提供每个由的质量。不光是CDN,每个运营商网络的质量也有不同的好坏程度,每个运营商和CDN之间交叉也有不一样的质量好坏。数据层面像什么样子,这是一个逻辑图,包括多个CDN,最后数据从源头一直流到播放器里播放,控制层面的工作就是找,在任何时候都找到一个合适的途径。还有一个例子是我们给美国一家公司做的叫HTO,就是美国最好的运营提供商,他们在网上提供的服务,用我们技术之前这是它的平均码流,这是他的百分比,一般码流率高卡的率就用高,码率越低卡断的越低,能不能码率越高卡率的越低,这个是很难做到的,这是控制层面的方法。这个例子说明什么呢,在不改变数据层和包的格式情况下,有非常大的空间来做优化,有非常大的空间来做创新。我觉得这个对中国做未来网络是一个突破,因为我们做创新,一个是跟踪性的创新,一个是跃进性的创新,我们跟踪一个领先的人,他先是背着一个大的包袱,他现在的创新模式有很多的负担,我们可以用把现有的负担做一样的事情。还有一种可能就是用一个新的模式,不用他的复杂模式。我们在数据层,协议层这方面的创新或者标准化上的领先是非常难的一件事情。但是我们在服务的应用还有算法的创新上,也许我们有自己的优势。

    我最后一句话是最重要的理念就是把算法和协议分开,简化协议,用强大的算法来解决网络的问题,谢谢大家!