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奋斗十年 | 路由器团队:不忘初心逐梦行 无限风光在险峰

发表日期:2021年12月03日      共浏览 587 次      编辑:



编者按:

为纪念未来网络成立10周年,自11月13日起,我们推出了以“风雨砥砺十载 同心筑梦未来”为主题的系列报道专栏,回顾十年历程,展示发展成果,展望美好未来。本期为系列报道之四:《奋斗十年 | 路由器团队:不忘初心逐梦行  无限风光在险峰 》,讲述研究院三大核心团队之一——路由器团队的奋斗故事。



01
路由器团队A组


回望十年前,未来网络技术悄然兴起,刘韵洁、李国杰两位院士前瞻性提出打造一个大规模网络科学试验设施,支持我国在未来网络方向技术创新,实现跨越式进步。为支持包括非IP协议试验在内的大规模并行网络科学试验,试验设施需要使用不同于传统路由器、交换机的新型网络设备组网,也由此诞生了可编程虚拟路由器团队A组。它汇集了中科院计算所多名科研人员及南京本地十余名优秀工程师,专注于研发未来网络试验设施组网所需的新型网络设备。


十年里,团队始终秉承锐意进取、不断创新的精神,坚持探索行业最前沿技术,并将其应用在设备研发中。第一代可编程虚拟路由器沿袭了中科院计算所前期研究成果,采用通用X86服务器结合FPGA加速卡的架构,实现了在一台物理路由器设备上虚拟化生成多个虚拟路由器实例的创新。2013年未来网络研究院以此设备为基础搭建了一个覆盖全国四个城市的小规模试验网络,并验证了其虚拟化和开放编程能力。这为后续国家重大科技基础设施——未来网络试验设施(CENI)项目立项奠定了基础。


为满足大规模组网需要,针对第一代可编程虚拟路由器架构存在的单机交换容量受限问题,团队研发了基于机架式架构的第二代可编程虚拟路由器。它采用当时流行的众核处理器作为数据平面处理单元,相较第一代系统不仅提升了单机处理能力,而且提供了更加灵活的编程开放性。


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阶段性的成果并不能减缓团队前进的脚步。为使未来网络试验设施满足更加广泛的网络科学试验需求,2015年起团队大胆探索深度融合云计算技术和软件定义网络技术的全分布式系统架构。经过无数日夜的艰苦努力,团队解决了系统管理复杂性、处理性能、虚拟化开销等诸多瓶颈问题,成功研制出了第三代可编程虚拟路由器系统。它打破了传统网络设备集中式的体系架构,实现了功能和性能的弹性可扩展,并且为网络试验用户提供了多层次模块化的试验操作平台,能够满足各类型试验用户不同的试验环境需要。


随着未来网络试验设施开始建设,自2018年起团队工作重心调整为试验设施中可编程网络的建设,目标建设一个覆盖全国40个城市,包括40个主干节点和30个边缘节点的新型网络,支持4000个并行试验,能满足包括IP协议及非IP协议在内的各类型网络科学试验的需要。2020年受疫情影响,沈阳、大连、石家庄等城市都先后遇到了机房封闭、物流受阻、人员管控等问题,导致设备及人员无法进场调试。团队克服困难,多方协调,并充分利用远程协作等手段,确保节点建设任务按期完成。当郑州遭遇千年一遇的水灾之际,团队人员日夜值班,确保机房设备、设施不受影响。当前团队已经完成包括北京、南京、广州、武汉等28个城市的建设,并在建设的同时不断探索新技术新方法,持续对微服务、域内控制器、域间控制器以及接入控制器等系统进行优化升级,将平台可容纳的试验用户数量从建设之初的4000个提升到10000个。


在多年的研发过程中,团队积累了大量的研究成果,获得国家发明专利授权十余项,并在IEEE/ACM Transactions on Networking等网络领域顶级会议、期刊发表大量高水平学术论文。相关科研工作得到了国家863计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金等多个国家级和省部级科技项目支持。与此同时,团队积极推动研究成果在试验设施之外的其它领域应用,由此衍生出了网络功能虚拟化平台等系统,并在中国科技网、中国电信网络、天地一体化网络及多个国家专网应用。广泛的应用验证不仅帮助未来网络试验设施提升了技术成熟度与可靠性,而且促进了相关领域技术进步。团队也因此获得了江苏省通信学会科学技术一等奖、中国通信学会科学技术三等奖、江苏省科技创新协会科技创新二等奖等荣誉。


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十年来,团队在努力前行中不断进步,并且在江苏省产业技术研究院及中国科学院南京分院等单位的帮助下,与南京邮电大学、河海大学、扬州大学、西交利物浦大学等都建立了研究生联合培养的机制。与省内高校的科研协作有力推动了高校在未来网络方向的学科建设,培养了一批优秀的研究生。在团队科研成果向华为、阿里等企业转化的同时,也为华为、阿里、紫金山实验室等单位输送了大量人才,为江苏省网络方向人才培养做出贡献。


正如习总书记所说,科技是国之利器。展望未来,团队将围绕开局“十四五”,开启新征程,立足新发展阶段,构建新发展格局,以建设未来网络试验设施为主线任务,在国家科技创新战略中找准切入点和着力点,初心不改,砥砺奋进,推动各项工作再上新台阶,和研究院一起,同成长,共发展,努力将未来网络试验设施建设成一个能够连结和整合分布在全国各类型计算资源在内的国家级创新网络设施,在中国网络事业发展中建功立业。


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02
路由器团队B组


可编程虚拟路由器团队B组于研究院成立次年(即2012年)初具雏形,与中国科学院计算技术研究所科研团队合作,主要从事网络安全与智能运维、未来网络试验床、软件定义智能融合网络、网络测量、分析与模型化相关研究。


2012年,团队人员仅有5人,主要围绕未来网络试验设施(CENI)计划任务展开主动拨测、DPI、DFI、NTA等方向的研究;2018年,随着CENI启动初设方案编制,团队明确了在CENI中的研发方向与建设任务,集中发力网络智能运维与安全、可编程边缘网络无线试验终端接入与管理等技术方向。经过9年的发展、沉淀与扩展,团队推出软件定义智能融合网关、17路由安全管理平台、深度网络流量监测控制系统、物联网准入安全管控系统、分布式主动拨测系统、入侵防御系统、面向安全溯源的留痕系统等产品解决方案,和业界多个企业达成战略合作协议,并成功落地运营商、政企、军工、电网、雪亮工程等场景。


未来网络深度网络流量监测控制系统是团队最早研发的产品,从2012年迭代至今,拥有相关专利4项、软件著作权1项,先后获得安全产品销售许可证书、信通院先进网络安全产品技术能力测评证书等,并在今年的光合组织解决方案大赛中获得三等奖。


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伴随着CENI项目从计划到落地和研究院的发展,团队也逐步壮大起来。2015年,当工作地搬至悠谷时,团队人员已有40余人。


研究院与中科院计算所像是地基,团队里资历深厚的组长们就像屋梁,与更多年轻有干劲儿的同事们一起围建出可编程虚拟化路由器团队这一方天地。为应对网络世界越来越多类型的接入终端和丰富的应用场景,团队打造了智能边缘网络平台,通过加强边缘计算、数据联动能力,云&端协同,大幅提升网络性能、安全管理,降低建设成本。截至目前,边缘网络市场分布25个省份42座城市,部署7.3万余台AP,接入用户量40万/天,在线用户累计5.6亿人次,相关产品多次获奖。


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2020年一场突如其来的疫情席卷全国,各行各业都受到影响。暮色苍茫看劲松,乱云飞渡仍从容,这期间团队克服远程办公的困难,继续瞄准网络安全方向,开始了又一轮的潜心钻研,从居家办公到恢复现场办公,脚步不停歇。


疫情逐步平稳,团队的网络安全管理平台产品也已成形,在拿下软件著作权和安全产品销售许可证书之后,成功与华为技术有限公司签订了框架合作协议。


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除了发力市场,团队相关技术与成果在社会、科研、学术、业界也具备一定的影响力。例如,团队提供数据为CNNIC输出国家互联网报告、为FAST卫星提供百G流量传输与监测能力,团队总监张广兴老师指导的学生论文被顶会录用……


正如马克思所说,在科学上面是没有平坦的大路可走的,只有在那崎岖小路的攀登上不畏劳苦的人,有希望达到光辉的顶点。可编程虚拟化路由器团队相信无限风光在险峰,过去十年携手奋进,未来还有更多十年一起拼搏。


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