国家数字交换系统工程技术中心：开放架构多模态智慧网络

编者按：中国工程院院士邬江兴认为：多模态网络体系是基于全维可定义平台的开放式网络架构，确定了新型网络基线将由三部分组成：多模态寻址与路由技术、网络智慧化管理、广义鲁棒控制的内生安全。在此基础上有各种应用，称之为多模态智慧网络。这样IP及其传输方式、传输协议、路由控制只是其中的案例之一。

在第三届未来网络发展大会多模态智慧网络分论坛上，国家数字交换系统工程技术中心研究员伊鹏先生发表了主题为《开放架构多模态智慧网络》演讲。为了给大家有一个比较清晰的表述，该演讲分为三个部分：1）为什么要做多模态智慧网络，2）怎么做多模态智慧网络，3）做完以后效果怎么样。

一、使命

为什么要发展多模态？互联网发展到今天，网络信息技术已经全面融入社会，覆盖了从产业发展、政务服务、资源流通到日常生活的方方面面，网络正在深刻着改变着经济格局和安全格局。但是在这个繁荣发展的背后还是有些忧虑，因为互联网的发展过程中从网络的1.0到3.0，它所使用的技术、传输协议基本上没有什么变化，这跟互联网初创的局限性是有关系的。互联网初创阶段考虑的是端到端的透明转发，而且最初的网络是基于彼此信任，没有考虑到网络攻击的行为，只是提供基础的数据服务，陈旧的技术限制了当前的互联网的多元化应用，制约了垂直化的服务。传统的互联网正在成为数字经济发展的瓶颈，因为IP协议的初衷原本只是为了解决互联的问题。

事实上在大数据时代，网络已经无法满足实时传输的需求，亚马逊发现在一些情况下反而“卡车”运输数据更快一些，比如网络传送100P的数据可能需要数年的时间，但是使用他们提供的AWS的卡车，从东海岸到西海岸运送数据的方案只需要十天的时间。因此，目前的网络不仅需要考虑互联的问题，还要提供更强的计算能力，而大数据时代的大规模分布式协同计算也需要网络支撑。

如何适配业务拓展的多元化需求。在视频阶段，网络承载可能是的重要内容。同时随着VR、AR的到来，需要更大的带宽，而互联网通过打补丁的方式已经不堪重负。

如何应对规模膨胀下的效能难题。信息网络和经济社会的深度融合，推动了网络的规模化发展。万物互联全域覆盖的场景下，网络资源的调度、管理、运维的复杂性是倍增的，而且当前的资源利用效率也是低下的。

如何支撑信息和国家安全战略。美国梅兰德公司的一份秘密报告中将中国网络空间比喻为“玻璃龙”，暗示中国网络他们一清二楚，而且一敲即碎。没有网络安全就没有国家安全，这都是网络发展的几个痛点。

为什么会这样？核心问题就是陈旧的技术已经很难再续写新的奇迹。现在的网络状况就是千军万马都要过IP这个独木桥，而且摩尔定律也遇到了瓶颈。

奠基者已开始考虑网络技术变革。DCOMP与传统的网络架构是完全不同的，它将计算逻辑融入通信，网络上的设备不是只用作传递信息的节点，而是被视为分布式计算资源。

信息网络技术领域目前还是挺热的，尤其是在18年7月，ITU-T成立了网络2030焦点组。期望以全新的完善的网络体系结构，采用与现有与传统网络完全不同之方式来承载及传输信息。

习主席也提出了加快推进网络信息技术自主创新，提升我国对网络空间的国际话语权和规则制定权。

二、理念

PINET的系统形态构想是通过一个多模态的标识混合介入到数据层，数据层有有线无线的连接方式，实现数据层的基础互联。在控制层面，采用多云机制。在服务层采用智慧拟合。

PINET结构可分为三个平面、三层结构。一个是全维可定义的功能平面，在数据层、控制层、服务层实施全维度的可定义。第二层是智慧控制与管理平面，特点是“感知-决策-适配”一体化网络智慧决策与拟合。第三个平面是内生安全和鲁棒控制平面，主要侧重于软硬件安全。

根据三层模型，有人提出了三阶拟合的数学模型，就是将PINET服务分级成服务层、控制层、数据层。

PINET技术体系，应该多关注基因技术，这些技术能够渗透到整个技术发展的方方面面，开放融合基因、多模态基因、人工智能基因、内省安全基因。基于这四种基因，构建了技术体系，也对应了四项使能技术，包括全维可定义、多模态、网络智慧化、内生安全构造。

首先是全维可定义。康威定律指出，结构组织方式会通过系统设计表达出来。碳原子会通过不同的排列形成形状、功能不同的材料。而网络也可以进行结构上的改变，结构决定功能，结构决定性能、结构决定效能、结构决定安全。打破传统网络刚性架构，建立网络各层功能全维度可定义的开放、灵活、通用模仿网络结构。

• 软件定义数据包处理。通过软硬件结合实现协议无关数据包处理，灵活支持标准协议、私有协议和自定义协议。
• 软件定义互连。互联连协议可以软件定义、交换结构可以软件定义。
• 软件定义存储。通过多个纬度软件定义的存储架构设计，支持存储种类和容量可定义、存储结构可定义和内容可计算。
• 软件定义计算。通过层次化多元异构计算资源的重构调度整合，充分利用网络闲置资源。

第二多模态寻址。自然界的物种是多元化的，因为他们之间的相互补充相互制衡构成了一个和谐共存的发展格局。受进化的企及，生物界中物种的多样性，是保持可持续演进和发展的根本动力，网络的发展亦是如此。在接入互联、寻址路由、交换模式、互连方式等等方面都呈现了一个多模态的趋势。

就寻址来说，人类本身就是一个多样化的。现实生活中人们可以基于门牌号、邮政编码、空间物理坐标来寻址，还可以基于一个人际关系来寻址。

网络的寻址方式也可以多样化，基于IP地址、电话号码为中心的寻址模式，空间坐标为中心的寻址模式，以服务内容为中心的寻址模式，以智慧标识为中心的寻址模式。

第三网络智慧化。人类从蒸汽市、电气时代，现在已经步入到信息时代，智慧时代该怎么发展？伊鹏认为：基于网络节点间的多维、可塑、动态、发达连接，PINET可被定义巨连接巨复杂的神经网络处理系统。

网络智慧化，就是引入人工智能技术，建立“感知-决策-执行”一体的网络智慧化管理、传输与控制，实现智能感知、自主决策、自动执行。人工智能与网络融合的根本目的是：构建智能闭环，实现网络资源与上层服务的实时适配和拟合。而领域专用DSAs架构和软硬件协同计算语言、神经网络计算等能为此提供强有力的技术支持。

第四多模态网络内生安全思考当前网络体现出来的就是防护技术失灵，边防御失灵，顶级安全失灵。网络安全问题是由软硬件设备缺陷导致的。随着信息化进程和数字经济的发展，漏洞后门等已经全面渗透到信息技术和产品整个生态圈，相关问题呈几何数级扩展到整个网络空间。

体系架构正在成为解决网络安全问题的新方向。现有的系统设计主题思想偏面向性能方面，缺乏安全性分析和设计，没有建立安全指标量化体系，导致构建时存在一些错误的安全假设。安全领域的研究除软件、系统，还需要从系统结构的层面来进一步加强。

三、愿景

建立PINET体系架构，把三层三平面模型、使能技术和测试标准建立起来。发展PINET技术体系，包括终端技术、应用技术。

PINET新的架构就是采用开放融合的基因，以权威可定义的全新开放架构适配多样化、个性化的业务需求，吸收整合新型技术助力网络发展。以多模态寻址路由、交换模式、互连机制等支撑多元化高性能服务，促进网络空间和现实物理空间的服务融合。

新一代的互联网将不再区分天基地基、移动固定、动态静态、陆上水下网络形态，只有开放空间广域覆盖、地域高密度大容量覆盖、混合速率大连接覆盖。