余少華：強網之路 網絡重構

當前，對網絡空間的研究很多，近幾年，國際上比較熱門的一個大的問題就是網絡重構，那麼什麼是網絡重構？簡單的說就是網絡架構上的重構，是網絡從被動的適應向主動靈活適應的一個轉變。它採用標准化的雲網一體化的硬件設施，跟原來軟件和硬件分離的思路不一樣。網絡資源與服務由軟件定義網絡，就是SDN來實現，逐步實現網絡工程的虛擬化，英文叫NFV。

這個定義說的比較通俗，美國的NDT，包括像谷歌、國內的三大運營商等也都在加速推進這項工作。SDN是現階段的技術，下一步工作是逐步加深自動化的能力向超級智能體推進。

網絡重構的必要性和緊迫性

從用戶數來看，目前互聯網的數量和業務的類型在劇增，截止到2017年6月，互聯網已經累計覆蓋了全球225個國家地區，網民超過了38億，手機用戶達到75億。所以網絡通訊目前使用人數多、產業帶動大、影響力廣，正深刻改變全球的經濟格局、文化格局、安全格局和競爭格局。網絡已經成為人類生產生活的重要基礎設施，也是重要的戰略資源，是繼海陸空天之后的第五個疆域，它實現了跟陽光、空氣、水基本上處在同樣接近的重要位置。

舉個例子，現在僅僅一個蘋果手機，它的APP就超過了400萬個，但是常用的沒這麼多。這400萬種APP裡面，帶寬的差異可以是1個G，甚至比它高，還有10K，帶寬差異至少是10萬倍。另外是時延的差異，至少差1千萬倍。網絡現在已經到了何等的地步，對業務的承載能力和變化，應該說已經到了空前的狀況。

從拉動經濟的情況來看，到2017年，互聯網成為重要的數字經濟的載體，拉動經濟的總量已經達到了27.2萬億，大約佔GDP三分之一。我國預計到2020年數字經濟規模將達到32萬億以上，所以現在幾乎所有的行業都在與網絡融合。美國一位經濟學家提出第二經濟的概念，就是在現在的處理器、傳感器、網絡設備和手機等等這些硬件之上運行的經濟活動，傳統的經濟如果叫物理經濟，或者叫第一經濟的話，這個就叫第二經濟、信息經濟。相當於是在第一經濟之上的一個神經層，是國民經濟活動自動化，應該說這是一百多年電氣化以來最大的一個變化。預測大概在2035年前后第二經濟的規模會接近，甚至有可能會超過第一經濟的規模，所以這是一個比較重大的變化。

從未來要布局的第五代移動通訊，以及從它的三大場景來看，網絡都是在被動適應，所以網絡現在的情況非常堪憂。

另外，從全球消費領域看，現在互聯網從全球的消費領域往制造業領域擴展，也是在被動適應。全球這麼多國家全部都在推進制造，所以各國均以制造業為核心拓展實體經濟，但這個時候網絡要勇挑工業互聯網的重擔，比較困難。

從工業互聯網的應用來看，要確保五大安全，包括設備安全、網絡安全、控制安全、應用安全、數據安全，所以有相當大的挑戰。

全球目前的發展態勢，一個是網絡技術正處於重構創新和智能引領的重大機遇期，目前正處於這樣的機遇期。網絡基礎設施加速向大帶寬、廣覆蓋、雲網一體和智能化方向發展，網絡威脅與傳統的手段並舉，兩者互相呼應，成為影響國家安全的一個重要方面。網絡空間已經成為我們國家贏得未來長期優勢的戰略空間。

最近麥肯錫有一個報告，就是當前的工業革命跟第一次工業革命相比較，我們社會變革的速度是第一個的10倍，規模的300倍，影響的3000倍，這個數據可以供我們參考。

有一個定律叫做梅特卡夫定律，它的意思是說網絡的價值與系統內部鏈接節點的數量的平方成正比。從這一點上來講，因為聯網可以讓我們整個的價值提升，能夠讓我們的效率大幅度提高，所以這件事，即使我們用洪荒之力，也是值得去做的。我想強調一下，網絡現在是國家的核心資源，架構是靈魂，變革是戰略性的舉措。

我們經過前一段時間的研究得出一個結論：一是現階段的網絡，不管從使用的人數，還是產業的帶動性，以及它的影響力來講，前所未有，這是第一個前所未有。二是它目前存在的問題、困難和挑戰前所未有。三是面向未來發展的任務，它的任務之重，壓力之大，指標的變化，包括我們對互聯網寄予的希望，我們希望它做很多事情。把這三件事加在一起就是任務之重、壓力之大、希望之高，前所未有。但我們可提供的技術手段非常有限，隨著下一步萬物互聯加進去之后，給我們的時間越來越少，我們的時間非常有限，因為當互聯網已經成大氣候了，我們在技術上做根本性的創新的時間就越來越少。

總的來講，碰到這麼多困難，我們用洪荒之力去做一些工作還是很值得的。

對網絡重構的理解

我們現在的網絡多半是復雜封閉的私有的接口，網絡缺少靈活性，擴展性差，包括價格昂貴，運維復雜，包括我們面向OTT的一些挑戰，現在在上面做一些業務創新比較困難，這是一個方面。

轉型的理念從這三個方面入手，一是從被動的適應向主動、快速、靈活應用轉變，二是從封閉復雜的體系轉變成開放的、新的網絡架構，三是從現在的行政體制和傳統的思維方式向互聯網思維轉變，這是我總結的三個轉變。

網絡重構需要做的事情，大概包括6個方面：一是軟件功能與硬件平台的分離，二是軟件功能雲化，三是以辦公室為中心轉向以雲數據組網，四是統一的架構、開放的能力、集中管控，五是原來由運營商定義業務，現在轉向由用戶來定義業務，六是建立生態系統，這個內容非常豐富。它的驅動力包括人工智能、工業聯網、大數據等。核心目標是實現架構統一、集中管控、提升效率、降低成本。數據中心是支撐它的關鍵的核心平台。所以網絡SDN和NFV就是硬件的管理和業務的運營分離了，網絡和硬件業務雲化，從物理就變成虛擬的軟件操作，集成以后的雲平台成為未來網絡的一個基礎平台，慢慢向自動化轉變。

具體的實施需要在一種網絡實體上建兩種邏輯架構，物理實體還是一個。這個邏輯架構是什麼？首先，原來傳統的架構，實際上我們叫硬件為主的軀體，所以重構網絡的軀體要確保重構，也要確保跟現在互聯網互通互聯和一致性，這是最基本的。TCP/IP、存儲轉發等現在的這套架構是不能動的。新建一個智能的架構，實際就是疊加一個神經系統，它是智能的一部分。所以從這個意義上講，SDN和NFV只是第一步，目前正在做，處在初級階段。

目前，人工智能炒的很熱，實際上做的一個是深度學習，一個是符號運用，這兩個做的比較好。現階段人工智能實現了三個挑戰，一個是確定性的問題，一個是完備知識體系，一個是封閉化特定化的問題，包括AlphaGo下圍棋，對整個世界是一個震撼。實際上理智的去看，基本上在這三個限定的范圍。但是五年之內，估計雲的識別可能會超過人，視覺的識別有可能會超過人。這兩種架構應該說各有不同的地位，它們之間又是邏輯的，所以有深度的交叉和融合。

網絡重構實際上也有問題需要克服與思考，我總結了一下至少有三個問題。一是網絡重構這個運用的范圍有多大。因為原來是在數據中心的范圍裡面，相對有限，現在要擴大，可能擴大到一個小城市、中型城市、大城市，甚至擴大到一個省，這都有可能，所以這個范圍要擴大到多大，你不可能無限大，這是一個問題。二是大型軟件穩定性可靠性的問題。雲網平台裡面都是大型軟件，人類制造應該是非常復雜的事情，絕大多數，從軟件來看，它是非線性的系統，所以這些海量的代碼當中你根本不可能對所有的可能性進行測試，因為它的非連續性，既然測試都不能把所有的case都保存到裡面，出問題是有可能的。換句話說，你要保証一個超大型軟件的穩定性可靠性，這還是一門很大的學問，盡管有的公司做的不錯，但是誰也不敢承諾說永遠不出問題。三是我們做SDN的時候要對它進行配置，這裡面有一個很重要的問題，就是網絡的邏輯往往不是我們直覺，跟我們直覺不是一樣的。1968年的時候，德國有一個學者發現當時交通擁堵，他就增加了一條線路，后來他發現增加的線路往往起了反作用，更堵，包括六十年代斯圖加特城市增加一條街道來緩解擁堵，這種情況是比較多的。所以網絡的配置不能夠想當然，這是我們說的根本，所以SDN配網的時候有沒有科學性，有沒有根據，這也是比較難的問題。

網絡重構的發展趨勢

網絡通信技術的趨勢，總的來講是大融合、大連接、大數據和新智能，廣覆蓋、高增量成為基本的特征，物聯網以后會上升到千億級。不管是數據通信、移動通信還是光通信來說，它最后一是要落到解決大數據的問題，另外還有智能化。

目前，網絡的容量、帶寬和用戶數等指標持續增長出現危機，包括無線頻譜資源、IP地址、摩爾定律，以及現有的能耗等，在未來幾年，2030年前后會碰到一個瓶頸。

哲學家尼採講過一句話，人類比其他動物高級，並試圖一直往更高級的路子發展，所以往智能化方向走是必然的。綜合來講，就是實現雲感知、大數據和人工智能。

第一步要建網絡智腦。這個發展以后，會出現一個超級智能體，簡單說，就是人、網、物三元互聯，每天點擊上千億次，通過智能化為人類提供服務。但有人說智能化到底解決什麼問題，我舉個例子，未來如果有一千名的工程師，每一個智能都比現在的人要強一千倍，而且它的操作速度比現在快一千倍，這是什麼概念？那個時候的一年相當於現在的一千年，生產力大幅度提升，所以人工智能為什麼有前景，有這個原因，當然它還需要解決很多互通的問題。

我小結一下，就是網絡的價值與N的平方成正比，所以網絡是核心戰略資源，架構是網絡的靈魂。現階段我們面臨三個前所未有，挑戰是巨大的，所以網絡重構是未來趨勢，並且發達國家都在推進，目前處在初期。從中遠期看，網絡重構需要在一個實體上面構建兩種架構，建立超級智能體，最終建立網絡智腦。（作者系中國工程院院士）