大家好，今天非常荣幸得到大会的邀请，到这里和大家交流一下我们最近所做的工作。

首先欢迎邬江兴和各位专家同仁来到这个现场。我今天给大家汇报的内容是软件定义互连和多模态智慧网络。报告的提纲分为四个部分，第一部分是多模态智慧网络，二是软件定义互连，三是介绍基于SDI的智慧网络协议模型，最后做一个简单的总结。

第一部分首先讨论一下今天这个报告的背景。互联网是关系到国民经济和社会发展的重大信息基础设施，目前，尤其是随着大数据、云计算、物联网、AI的出现和运用，推动互联网新一轮的革命，尤其目前复杂的应用越来越多，互联网正在走向新一轮的体系架构。当今互联网替代解决的核心问题是什么样的网络更好用，由中国的互联网发展历史来看，由于我们缺少核心技术，使得我们在互联网的发展过程中受到很大的限制。最近发生的美国制裁华为也是我们受到了别人的限制。在当今千载难逢机遇的条件下，我们要创建自主的解决方案，由跟跑到领跑实现产业强国历史性的转折。

在未来的网络是什么呢？5G接入网、边缘计算网络、工业网、企业网、核心网，未来的网络是一个分布式的网络架构。

就是因为未来的王够应用非常多，大家可以看到终端的种类是多种多样的，因为有多种多样类型的终端存在，接入的方式也是各不相同，未来一定要具有个性化、智慧化，具有高可靠性等等。

当今互联网发展面临的很多挑战，由于从互联网的发展历史来看，我们这几十年来都是一直基于IP模型，这种封闭的网络架构和刚性的基线技术，一方面限制了网络的多元化算发展，制约了网络的专业化发展，禁锢了网络创新技术的应用。现在有点无奈，太注重市场了，很多创新的技术，这些技术很好，但是由于过于强调市场，但是无法在市场中得到大规模的应用。

基于传统的IP网络的运营机制过于僵化，现在针对各种各样复杂的应用，导致传输控制、资源管理、配置维护等等这种复杂性倍增，网络效率低下，用户的体验性非常差，像今天上午各大电信运营商都提到了，对厂家来说用户的体验性是非常重要的。

网络的广义鲁棒性的问题日益突出，一个是网络的可靠性，网络节点或链路随机性会失效，网元系统包含漏洞后门等不确定扰动事件频发。这些就使整个网络的可信性受到了挑战。

目前针对上述这些问题，从学术界和产业界大家针对新型网络的发展也提出很多种解决方案，也做了很多的探索。第一方面，目前大家都提到了软件定义互联和网络功能虚拟化，这些都得到了发展和一些产品已经在运营了，为新型的网络创新提供了一个开放的环境基础。当前有多相关键技术的突破，也为新型网络创新提供了核心的要素基础，归红利和光红利的充分释放提供了实现基础。主要体现在半导体芯片和元器件技术的发展。这些技术的进步也推动了互联网快速发展。

基于上面所属，邬江兴院士提出了多模态智慧网络要具备全维可定义的开放网络架构，多样化的寻址和路由技术，兼容以内容的寻址方式，刚才前面陈博士也提到了以空间坐标基址为主的寻址方式等等，引入了智慧网络，在网络中引入了智能，尤其是群体智能和人工智能的发展，我们可以建立基于感知决策适配为一体的网络智慧化传输和管理。这个网络中一定要具有安全性，一定要基于拟态的内生性鲁棒控制机制。

以目前的现有技术来看，现有的技术已经不能满足未来的网络发展需求，我们很明显需要一种新型的互连模型。

下面介绍一个软件定义互连，介绍的主要内容更位偏重一些底层硬件方面的互连技术。

软件定义互连技术简称是SDI，也是邬江兴院士2009年提出来的，13年的时候，SDI在世界首台拟态计算机原理样机中工程和验证。

软件定义互连技术是我国首创的网信领域前沿性基础性技术。它重心下移，更关注网络结构中的基础物理硬件，更关注网络体系架构方面的一些核心技术。因为这是一个全新的技术，单靠一家企业或者一个部门是无法把这个新的技术做起来的。2017年11月份的时候，在天津成为了SDI创新与产业联盟，这个联盟的会员当时是由清华大学、上海复旦大学等全国十几所高校，还有华为等应用厂商组成的联盟，当时有60多家单位。这个联盟是一个从上到下垂直性的联盟，这个联盟成员一方面包括高校、研究所，同时也包括芯片的设计厂家，生产厂家，以及芯片的封装厂商，还有蓝卡的硬件厂商，更重要的还有一些应用厂商，这是一个从上到下的完整的产业生态。

SDI技术是实现由跟踪仿制到超越创新的抓手性技术，所以我们可以通过SDI联盟集合国内的兄弟单位大家一起做一些推动制定中国原创性的标准，实现中国智慧，在产业上来说做到技术领先。

再简单的介绍一下，其实SDI的本质是灵活的泛在的连接问题，为不同行业和应用提供数据连接。通过一个SDI的标准互连通到，可以为不同的数据提供通路，比如一些常见的数据信息，网络实时信息，IP电话信息等等。

软件定义互连的技术内涵，简单地说有八个：

一是互连协议可定义，这里是说可以定义SDI技术，一方面兼容现有的主流的一些协议，也可以支持用户的自定义协议。

二是互连协议可转换，对SDI协议支持各种各样的协议，必然在一个网络系统中可以实现不同协议之间的调节的功能。

三是互连拓扑可转换，它可以支持各种各样的网络拓扑架构，针对不同的应用场景，根据不同的应用可以满足各种各样的网络架构需求。

四是互连带宽可调整。它一方面可以定义局部的带宽资源，也可以享受全部的带宽，还可以通过软件定义的方式实现针对不同应用做一些资源的调度。

五是互连端口可定义。主要是实现端口的捆绑，比如常见的端口支持X1、X2。

六是互连内容可处理。对传输的内容做一些加密，针对不同的特殊的字段做一些相关的处理。

七是交换模式可定义，可以支持电路交换，也可以支持电路交换和分组交换的混合模式。

八是拟态构架。一定要支持异构冗余框架。

这个图给出了当今具体的一些技术硬件实现。这是当今以CPU内存为中心的系统架构图。CPU和DRAM之间通过组件进行连接的。在这个架构图中很明显大家可以看到，当硬件要做一些事情的时候，这里它要经过不同的协议，要做多次协议的转换，同时对软件来说还有很多内存的拷贝，这个会大大增加系统的失言（音），降低系统的性能。

目前业界做了很多技术的一些改进，其实都是基于这种架构在做一些微调，传输技术也是为了降低延时，那种方式也是跨越了底层硬件之间的桥片接口，直接实现了内存和内存接口的互存。

现在整个网络的发展趋势，以后的系统是一个异构的系统，这个系统包含各种各样的计算和存储单元。我们能不能从一个系统的角度来说，把这些问题从系统的角度考虑，不要像之前从点的角度考虑。可以采用这种新型的方式，通过一个统一的协议，这里写的是软件定义互连，这个协议实现了不同的计算单元，这里列举了CPU、GPU、FPGA、DSP，它们都带一个SDI的接口，通过这个接口通过一个交换坡进行实现。

右边的图上半部分目前典型的CPU的接口，它都是通过一个接通的控制器，再通过内存总线连接到一些常见模块。在这种架构中，CPU和介质没有分离，针对未来的网络要实现新的架构，CPU的内存接口，可以把这个介质控制器挪到存储单元里面，加上一个SDI的接口IP，这样就可以实现处理单元CPU和存储单元进行互联。对存储单元做一些改进，这样就可以实现左边的大图，能够满足未来的新型的结算异构架构的解决方案。每个存储的单元都可以当做一个分布式系统，这种系统还可以很容易的实现一些系统的动态热插拔这些功能。

由于多模态智慧网络列出了未来网络必须具备的性能，我们在制定软件定义互连标准，它可以实现多模态智慧网络的方式之一，我们在制定定义互连标准时候需要遵循这些原则，一个是开放性。这个SDI标准是在SDI联盟了管理下制定的。目前业界有很多协议，事实上是由某一家公司或者某一部分人控制的，别的单位使用它，有可能还会对你收费，但是我们SDI标准还有是有联盟制定的，制定之后对所有的单位免费使用，它要具备高性能，同时是灵活性，这里从很多性能上来说支持各种各样的网络架构等等，满足用户各种各样灵活性的需求。兼容性，我们一方面要尽量的兼容软件，安全性，要嵌入，满足拟态安全。可靠性，经济性，在定义新的技术的时候，一开始要考虑经济性，很多东西技术再好，如果不够便宜，在推广的时候就推广不起来。当时拟态网得以推广的原因也是它便宜，就导致了什么应用大家都用拟态网，但是它不是一个很好的选择，因为便宜大家就用了。

这里的经济性定义这个标准的时候尽可能的利用现有的标准硬件设备，使用现有已经具备的软件驱动等等这些。

为了满足权威可定义，多样化的路由和寻址方式，一定要考虑这种分层架构，现在初步设想把它定为三层，一个是物理层规范，要实现的主要功能跟物理层，物理的介质打交道。传输层规范主要是传输层，可以针对多模态智慧网络所定义的路由方式可以定义软件定义的方式实现。逻辑层是针对各种各样的应用来做的，定义不同包的方式，比如IO包，信息包，数据流，流控。附属规范包括错误管理，多播广播，系统自举，内存一致性。

我们可以实现满足多模态智慧网络的全维可软件定义的要求。现在网络上大家提高的SDN、P4这些，我们和他们的区别在哪里呢？SDI技术是目前全球唯一的支持在链路层及以下软件定义的互连技术，我们从底层到物理层，到应用层全部实现软件定义，通过软件定义方式实现。

下面简单介绍一下SDI协议层的技术属性。一方面支持各种各样计算和存储单元，支持大带宽，低延时和可确定的延时，包格式独立于物理层媒介，同时要支持硬件方面的可靠性。为了满足这些需求，在物理层上要支持这些特性，支持虚通道，为不同业务预留带宽，支持链路时间同步，支持流空管理和拥塞管理。传输层支持各种网络拓扑架构，支持电路交换和分组交换，支持单播、多播和广播。

在定义标准的时候也考虑到如何兼容现有的主流协议的包格式，以及自定义的包格式。

SDI协议的包格式。红色的内容一头一尾主要是物理层的信息，包括一些ACKID，是一些包的序列号，VC+PRI是一些虚通道及其优先级。CRC是CRC校验。传输层有TT，设备号位数，目的地址，在数据传输的过程中这个包要送到哪里，接收端的设备号，源地址就是包产生的设备号。逻辑层是TTYPE，传输包类型，逻辑层包头，随TTYPE类型而变化，数据载荷是有效的数据。

下面再简单介绍一下SDI的一些具体内容。

物理层信息，要求我们一切是权威可定义的，在包的传输过程中分可靠传输和连续传输模式。右边是可靠传输的模式，这里有两个相临的物理端口，发起方当它发出包的时候，把这个包放在它的输出缓存中，当接收包收到这个之后就送回一个认可的符号，根据路由表的配置往输出端送出去，发起方收到认可的符号之后，才把输出缓存中的输出包扔掉。在两两相临的物理之间都有一个交互过程，这个交互过程是由硬件完成的。

这里再强调一下，在进行信息交互的信息是通过控制符来实现的，不是控制包，一有就即发，它的底层效率是最高的。

在针对刚才上面提到的交互过程中做一个详细的解释。

左边发出包之后，接收放有三个操作，当这个传输过程中没有错误的时候就送回一个认可的接收。由于线路的误码，就导致包没有正确接收，这时硬件会自动进行错误检测和恢复，再把没有传输成功的包传出去。第三种就是重传。这个过程全部由硬件自动完成，对软件应用来说大家是看不到的，这个工作量在芯片上实现的。

下面介绍一下物理层的链路流控方式。发送端一个劲的发数据包，由接收端送出缓存状况，当右边收到HI2的时候就送回一个控制符，发送端就把传送的数据包按照顺序再重新发送一次。

还有一种方式，发送方控制流空，发收端知道接收端的信息，接收端告诉它没有空间了它就停止发送。

这里介绍一个虚通道。我们在修路，但是我们这个修的公路像一个变形金刚一样，既可以适应乡间的图路，以及跑坦克的，或者机场的通道都可以。通过这个VC，所有的VC可以实现带宽预留，确保得到指定的带宽。VC0，这是一个必须的VC通道，是可靠传送，其他的VC可以支持可靠传送或者连续传送。当我把每个VC都分配指定的带宽，有的VC没有用到，但是带宽不放在那里也浪费了。

下面简单的介绍一下SDI的传输层。它就是制定各种各样的传输方式。根据不同的应用选择不同的位宽。既可以按照目的地址路由，我们也可以支持分组方式，也可以支持路由表层次化编程，我们在定义路由方式的时候必须要考虑兼容以太网的格式，兼容IPV6协议，支持空间坐标寻址、标志分离寻址和服务内容寻址。

这里强调一下路由方式可以支持各种各样的网络架构等等。

下面介绍SDI的逻辑层。支持IO操作，支持消息操作，兼容以太网包格式，支持面向数据结构的宏操作。IO操作在无发包之前要知道接收端的内存地址情况。消息传送，在分布式系统中，发送端和接收端都是不相关的，怎么传送消息呢？通过这种消息队列，把这个包送到接收端，目前定义了几种方式，门铃、消息包和数据流等等。

制定软件定义互连标准的时候还考虑到以下几点，要支持端点间XON、XOFF流量控制包，支持交换芯片端口间通过控制符传递拥塞消息，支持分组交换和电路交换。

上述给大家简单介绍一下软件定义互连的一些具体信息，最后总结一下，软件定义互连是多模态智慧网络全维定义的使能技术，SDI技术与产业创新联盟共同SDI自主创新解决方案，推出这个标准之后，我们要坚持以场景驱动开发模式，以客户为中心，以应用为导向及以技术为基础，以创新为桥梁，早日实现我国的自主网络安全。