2017全球未来网络发展峰会

创新合作共赢    引领未来发展

当前位置:嘉宾致词> > 分论坛五

《革新互联网体系结构的两条途径》

编辑: 共浏览:458次

尊敬的各位领导、各位专家,非常高兴参加这个论坛,但是对于学术界不太有资格就产业互联网发表观点,所以我主要是从网络体系结构谈一些个人的观点以及学术界一些专家的观点,欢迎批评指正,主要谈两个方面,第一就是互联网体系的演进方式,一个是所谓的窄腰,就是我们的互联网体系结构,第二个方式是胖腰,这可能是我个人发明的名词,我身材也是一个形象代言,其实SDN应该也是这个思想。

第二个谈一谈对SDN的学术的认识。应该说我们计算机学科特别是计算机体系机构这个学科与我们传统的理化生有很大的区别,因为这些学科是学习规律,我们计算机网络是在(音)这个空间完全是人创造的,当然  我们也不是随便去设计,与其他的所有的设计学科一样,我们是满足需求的,像网络体系结构,这个词跟建筑学是一个词,所以我们可以拿建筑学类比,像我们昨天晚上休息的酒店和今天的会场设计有很大的不同,这是因为我们的业主设计需求是不同的。当然我们的设计师也不是万能的,我们的设计是要满足一两个必须满足的需求,那其他的是可以尽量满足,所以我们今天互联网设计成这个样子是与当年的设计需求有关系的。

一开始的张总报告提到早期我们互联网是从发展来的,所以我们学术界有一个顶级的会叫c-com,这个(英)的设计哲学,作者也是我们可以称为互联网的体系建构师,(英),我们80年代这些体系标准是在david来构建的。我在这文章出浓缩的观念就是我这一页,当时他们的需求是什么,第一条就是当年的美国军队提出的要求,就是把现在已经存在的网络连起来,因为当年美国军方有很多的超级计算中心,这些计算中心采用不同的厂商的大型机,他们自己其实已经有自己的协议站,比如说IBM叫SNA,他们自己都有,但是就是连不起来,所以当时需要一个协议,一个构架连起来,刚才也讲了,所谓的internet就是网接网,还有其他的要求,我打了一些星,打两个星说明设计得相对好,我们的设计也不是有无尽的能力,肯定是有些能满足,有些不一定能满足,比如说存活性,我们设计的分布式协议做得比较好,多种方式通过TCPUDP两种。我们说互联网现在已经不再是当年军方的一个网络,应该是全社会的信息基础设施,或者是各位专家谈到我们将来做互联网+,要成为产业互联网,为它服务,那么很多需求当年是看不到的,安全性、扩展性、实施性这些。那么根据这个需求,我们早期这些专家就设计出了像这样一个Hourglass模型,刚才的所谓窄腰就是这个ip  over,over当时的大型机厂商之上,原来的也有一层二层三层,由于IP一统天下,所以这些就没用了,当年他是一个互联层,底下有完整的协议站。刚才说了我们的第二位的目标,支出多种服务,所以我们现在也能实现IPO,就是在这个TCP,UDP之上我们可以发展很多应用。早期的需求就是互联起来的,为什么现在网大的信息基础设施都采用了它,实际上因为在开放了这个TCP,UDP之上任何人都可以发展这个应用。所以说从这点来讲它是无心插柳柳成荫,不自觉地设计出这样一个构架,特别是构架生而风时,很多新的技术如果没有这样的环境不一定发展起来,但是这样的构架发展以后,正好是80年代美国是普及了个人计算机,那么个人计算机是有这个完整的启动协议,我们运用层的这些协议,谁都可以创造,所以你可以看到很多互联网公司可能是很年轻的人就可以创造出来,你喜欢实时通信,网络购物,你就装在你的手机,计算机就可以了,也不需要逻辑标准,也不需要华为、思科支持,所以我们说网络应用与革新竞争在这个大自然的选择中,最终脱颖而出的互联网公司实际上推动了我们接受互联网。

从这个角度来看,互联网应用固然是不需要全局部署,不需要标准、不需要依赖厂商,但是我们恰恰实现这样一种支撑的IP,从本身是比较不开放的,这一层如果要做革新,就需要全球都采纳,互联网成功制约互联网自己核心技术的发展,恰恰也是在于这样一种构架。也就是说,成也萧何,出了问题也在这样的IP,这样的窄腰结构,过于重要的,太重要的以致难以协调。

再回顾刚才我说的意思,就是我们如果用一个图来看,我们网络中间的路由器,这些网络设备,它是只有到三层的,我们的主机是很丰富的,在TCP,DUP我们可以开发各种应用,在绿色箭头就可以发展我们各种业务和经济的往来,所以我们现在有一种词叫OTT,是篮球的一个词,高个子之间可以传球,我们网络好比是这个矮个子,主机好比姚明,我们核心网好比潘长江,够不上应用,所以我们表现形式就是非常活跃的互联网公司,反而我们为他们的服务的基础设施比较封闭,很难开展更灵活的业务。所以我们也非常希望能够继承互联网在应用上,这样开发创新的基因,看我们能不能在网络核心层进行变革。也就是说,互联网成功的基因,固然有多种解释,但我认为最核心的是早期由于自觉或者是不自觉的设出这样的构架,使他支持我们应用层的开发创新,但是也制约了我们核心层的创新,所以思考网络体系结构的革新我们看是不是能引入这样创新的机制。

接着谈我个人观点,两种革新互联网体系结构的途径,一个就是我们重复历史,就像我们当年设计IP这样一个窄腰的历史,能不能设计出一个新的窄腰,第二个是不是开发一个开放的生态环境,类似于我们继承互联网应用的开发的支撑,这两个方面都算集成历史经验。第二个途径给他一个名词叫胖腰,那么窄腰的方式如果重复历史,我总结大概有三个步骤,第一个步骤就是我们首先设计,但这个设计肯定不是胡乱设计,我们看要满足一个需求,比如说内容为中心访问我们设计出来的NDN,当然我们以工业、互联网服务可能设计其他的,比如说实质性要求更高的协议,新的IP的协议。第二个虽然说我们的思想可以是革命的,但是我们在部署上肯定还是要演进的方式,不可能推导重来,我们还是要以演进的方式,吸取历史经验,我们早期的IP不像路由器放在网络的核心,大家觉得IP网很好,逐渐路由器到核心,原来电信网这些网络设备就被替代了。所以早期可能就是(英),第三  步如果是自然界选择,我们具体信息产业就是市场选择,看不见的手,大家都喜欢,逐渐部署得越来越多,以后IP没有那么多的,你就一统天下了。刚才提到我们IP当年替换电信网,现在IP6也是,早期我们也是overlay的方式,现在像这种内容中心网他们也是这个方式,提出了新的窄腰希望能够替代IP。简单介绍一个典型的未来互联网的体系结构叫NDN,各位专家可能有些了解,我们现在是以IP这个窄腰为核心的体系结构,那么NDN他认为未来不再是路由找这个books,找这个服务器,找这个路由器,他认为是内容中心,找内容,就像我们现在看电视剧人民的名义,实际上网络找这个服务器在哪儿,将来这个视频直接能做内容的路由,所以它有新的窄腰,就是以内容路由为核心,IP被他踩在脚下,不是局部的角落。如果有新的窄腰,IP没有那么重要的,这是他们的思想,但是具体的技术。

  如果没有的话,在这个TIP表,是不是别的人也想要这个视频,如果也要的话,就要回来,如果还没有要回来,就这个转发表,是路由的转发表,我找到这个视频,如果这个TIP表,有人要过我就拿过来,如果没有人要过,像我们IP网单项的就是别人来的,推送来的我不知道是攻击还是,所以还是有一定的攻击性,没人要过的肯定是攻击或者是被人丢弃。所以是以内容为中心,在性能上安全上都有一定提高。所以这是典型的第一种途径我认为IP没那么好了,我认为未来的需求是内容中心,我要设计这样的协议。

我可能对未来的需求,看得不是很准,今天我认为是内容中心,可能再过五年,情况又有变化了,或者我做工业互联网,可能不同的产业有不同的要求,我的需求掌握没有那么准,那我是不是能有开放的构架,这样大家可以根据不同的需求设计自己的功能,然后在这个构架上共存。实际上SDN,软件定义网应该是这个比较典型的代表,软件定义的方式定义网络的核心共同,而不是预先规范好网络,只能做内容路由或者是IP路由。刚才说SIGCOMM,看看得奖的大师,2012年获得终身成奖是斯坦福,每年获奖以后他做一个主旨报告,在这里面他会讲讲自己的学术概念,2012年的题目叫Mind  the gap,网络应用一个学术界一个很好的想法,很快可以转化为生产力,但是由于IP层非常难提高,非常难改变,所以99%的比如你做一个新的安全,做一个新的路由协议,如果你没有足够的力量推动国际标准,很可能就得不到应用,所以存在巨大的GAP,他认为软件定义网,为网络提供很强的智能的基础,这样为我们学术界的创新很快转化为产业界,产业界的需求很快反馈到学术界。他也说一个新的主意不太容易被会议接受,做了一个报告以后,第二年对(英)高度关注,这是2013年在香港的会议,我拿手机拍得不太清楚,这是会议主席以投稿论文的关键词,算不上大数据,小数据分析,很多文章都是关于它的,SDN划了红框很少,然后已录取的论文,SDN已经是最大的一个了,会有一个统计2013年就大概接近五分之一,2014年也正好五分之一,我自己也做了一个统计,应该说顶级的会议里,这几年SDN的论文是快速增长,到去年8月,已经是三分之一以上,论文都是关于SDN。特别是我们顶级会议里面有最优中之优,2015点最佳论文我一会儿还会介绍,也是关SDN的,就是如何分布式叠加集中的控制。2013年获得终身成就奖是普林斯顿的Larry  peterson教授,他的主题是zen  and  th  art  OF  network   Architecture涅盘,顿悟,禅宗的最顶级的阶段,他拿这个禅宗的修禅的沟通类比,做一个网络体系结构的革新,要经历一个非常痛苦的过程,要开始最底层做理论的分析,要做一些实验室的实验,反映一些真实,然后做实验网,反映用户的真实,再高一些得到政府或者产业的支持做一些示范网络,能够反映用户的真实性,再下面,如果商业能够采纳,才真正能够推动。这个你做什么应用社交网不要这个过程,唯独一个网络体系结构太核心了,牵一发而动全身,做一个改变就要做这个过程,他说很多尝试改变互联网的都是失败的,可能走中间一步走不下去了,好比少林寺真正能够顿悟成佛的和尚也是很少的。然后总结若干历史经验,他认为有三个技术能支撑我们更快地革新互联网,第一个就是软件定义网,第二个是网络工作虚拟化,第三个就是云。2014年这是微软重要研究院的,这位先生是说如何在研究上找到快车道,像我们开车,几条车道,要超车往左一打轮超道,关键在研究上,这个轮子怎么打是很难的,往左打超车了,往右打就下沟去了,他说上面是这个学科,传统的发展,竖线就是遇到一个瓶颈怎么突破它,他先举了一个绘画,早期都是顶上这个现实主义绘画,就像左边的向日葵和像真实的,当照相发明,画家面临失业的危险,所以他们就从心理学的借鉴,希望画画体现画家内心世界的东西,如果体现好发展出印象派,看右边的向日葵画得不像,但是体现画家内心的,我是没看出来但是价值千万美元,左边拍得再好的照片五块钱,所以差别很大,这就是借鉴兄弟学科,冲破了障碍。早期的计算零秒被计算机破解了,网络也是,本来我们生存得很好,但是到了云服务的时代,互联网公司给我们很大挑战,因为他们可编程的方式提供服务,像网络公司搞一个大促,0.0分秒一分不差,要赶不上,就没了,业务部门一些很好的业务想法,很快就可以实现,但我们网络要想做到是非常困难的,我记得我参加一个会议,中国电信的伟总就提到互联网公司一个好的赚钱想法叫互联网实践,但我们的运营商可能需要若干天可能以星期为单位才能够做到,当有一个很好的商业机会的时候就抓住。云服务时代遇到一个很大的挑战,解决之道也是借鉴,像编程语言这样的兄弟学科,他认为是SDN的核心,发明可编程的语言。2015年终身成就奖便给Key  notespeech,他本身就是做云的,所以他的报告题目就是因SND  FOR  THE  CLOUD,我们一篇文章我刚才说了,发表没有什么人用,但是我们一般这些顶级的会议,有一个奖叫(英)十年以后来看是不是对业界产生了影响,他的论文像这个路由控制名片还有4D,四个维度管控网络,斯坦福有承认早期受到的探索,2009年的网络虚拟2层,对于我们数据中心里面应该是一个鼻祖的文章,有很大的影响,这是他的一些贡献。然后报告的结论,他认为云是SDN的杀手级的场景,因为SDN出来很多年了,大家也在谈,什么环境比较适合,他们的个人观点是云有SDN所需的应用场景,因为他有经济上和规模的压力,他的云的数据的中心建设者对云网络,数据中心的控制度比一般的网络更深。第三为各个客户建立虚拟中心的需求。而且另一方面,这方面的技术人员一般都是编程出身,所以开发者都比较适合SDN极早的落地。去年获奖者主要是网络研究教育界的一些贡献,那么它最后在这个报告里给出了几个研究比较前途的领域,像SDN放在了第一位,像移动安全还有大数据,物联网IOT也是比较有前途的研究领域。他有一页报告比较有意思,这根曲线,下面这根是我们对这个问题开始不太理解,逐渐平滑理解到足够深入了,然后那根挑起来的曲线是我们解决方案的复杂度,往往我们对一个问题理解得不太清楚的时候,我们往上越弄越复杂,加东西、加技术,真正能用的第二个叹号就是当我们理解得更深入了,其实复杂度就比较低了,我们SDN走过一段弯路,之前我们SDN出来之后,大家觉得open  flour好,但是有他的用处,但是全用它做,我们很多要重新写,所以逐渐认识到在IP网上构建SDN是一个比较可行之处。

那么到底什么是SDN,如同红楼梦大家有不同的理解,SDN有不同的理解,标准制订者说不需要IP标准了,开发者原来做一个,现在看到我们要把数据平台控制平台分离,至少两个box,一个控制器,一个设备,网络运营者原来是分布格式的管控,运营提供者,原来我们提供一个方式,就一个box,就一个设备,现在可以分离,我们网络基础设施和网络功能会是分离的。应该说SDN的技术大家也是没有统一的共识,那我个人的观点觉得实际上有SDN的词,往往说两个方面的含义,一个是广义的,一个是狭义,广义的方法论,道德层面大家都一样,但具体争论到狭义的SDN怎么做,竖的这个层面大家方法又不同。那么我觉得到这个层面,我个人给个定义,是如何把我们计算机科学这些成果,我们能服务基础网络,以为以前我们是比较脱节的,现在我们借鉴兄弟学科能服务,如果服务过去,重点是我们是否能对网络体系结构优这样的可编程性,具体是通过编程接口工程实现的。如果这是本质的,那么刚才提到的树控分析、集中分布、这些都不是本质,它应该说是表现形式,所以你做这个解决特定问题的目标和手段的水平决定的,一些简单的SDN目标可能不需要分离、不需要集中控制,一些复杂的目标,用今天的手段可能要这么做。狭义的SDN能看到个种提案,实际上它也是可以分类,我分为几类,一个是革命型的,就是我解决目标非常大,需要动的比较多,可能我数据平面要用新的数据平面的抽象的技术,比如做到非常细粒度,前段时间我看到(英)怎么定义电池的功能,所以也可以很革命。  演进型如何打开它的开放接口,实际上IETF现在成立一些工作组,如何把路由表打开编程,很快是混合型的,所以有个词叫软件驱动网络,我不是从头定义,我用SDN的方式推动一下。如果是广义狭义都是正在进行时,所以自主研究、创新的空间还是非常大的。刚才我说不一定集中式,有人说SDN圆每个路由器有个大脑,现在大脑变成控制器,我以人体分析,我们人是集中式还是分布式,我们人有大脑,中枢神经系统,然后我们中枢神经系统分为两类,一个是动物信的,比如举手投足说话,还有消化、睡眠,所以我们人有是一个分布式的结合的,我们高级拿动物神经做,低级的事物拿食物神经做,我现在做的就是高级的,如果我完全控制,心跳也我做,我做高级的事,一兴奋忘了心跳了,立刻 就倒地,所以我们现在可能还没有发展到完全能做集中控制,我们可能要考虑集中分布结合。也就是说,我们不是绝对的,我们这个集中和传统的分布式和我们的SDN的集中式不是对立的,我们完全可以把互联网的需求,连通性分布式的可靠性、存活性非常好 ,我们可以继承,做基础的网络,类似于人的植物神经 ,然后把安全、流量工程高级工程去做,即使我们神经功能失效了,我们还可以回退到像植物人一样,消化还行,但是没法做高级的事情,我们还可以恢复它。

最后谈谈2015年的,Best  paper它把传统的网络比如一个老爷车,管理性、灵活性都很低,但是可靠性很低,SDN其他都不错,他其他一个fib,实际上一个欺骗的方式,传统的网络还是路由协议(音),这个控制器可以看到,构造了一个虚假的节点,VE(英),准确我们路由协议到X这,一般从上面走,给出这个虚假的节点,这个流量引入A,把蓝色流量引入ABX,这样能实现网络运维者所要的流量工程。具体的文章大家可以再看,时间关系我不展开了。结论就是这种方式不但管理性、灵活性可以继承,他的(英)也很强。时间关系我不能具体说了,个人观点还有待发展,一个是数据平面,目前虽然有很大的发展,但是可编程的资源还不够,还可以进一步发展。那北向与数据平面无关的SDN编程语言和编译器,我们现在还属于低级语言阶段,我们要做大型的应用,这样的语言一定要与硬件底层无关的,像JAVA都是底层无关的。第三是扩展性,传统的我们SND都在域内,所以要构建更大范围的网络,第四就是网络安全,那么软件定义网的很多特征帮助我们构建安全基础,一个是介绍一下个人观点革命互联网体系结构的两种途径,一个是发展比IP更好的窄腰,但是面临对外需求的把握,是不是准确的问题,因为我们从IP网的历史可以看到,我们20年,30年的需求和今天是有差别的,虽然我们IP的设计支持了应用的开放,但随着我们把互联网给予更重要的任务,我们的应用可能要给它新的需求。那第二就是发展一个开放的生态环境,那么可能能兼容多种需求以及未来我们今天没有看到的需求。第二方面介绍一下对SDN的认识,这方面还在不断发展中,也希望有机会和各个同行合作,谢谢大家。