高通量数据网架构与关键技术白皮书

架构及关键技术白皮书 中国联合网络通信有限公司研究院下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心 2023 年 08 月 前 言 算力网络的愿景，是让用户像使用水电一样实现对算力资源的随取随用。2020 年 5 月，中国科学院计算所启动实施“信息高铁”计划。2022 年 2 月，国家全面启动了“东数西算”工程。2022 年 5月，鹏城实验室推出中国算力网计划。2023 年 4 月，科技部发起成立国家超算互联网联合体。一系列的产业动作均旨在推动算力资源、业务和数据高效流动，助力算力网络发展。 算力网络与水网、电网的不同之处在于，算力网络运输的不是算力资源，而是把数据资源运输到算力资源节点。在算力大发展的背景下，需要运输的数据资源体量也在高速增长，根据 IDC 预测，到 2025年全球数据规模将突破 175ZB，如何实现海量数据的高效传输是算力网络需要解决的重要问题，亟待能够最大化提升网络有效传输能力的高通量解决方案。 本白皮书从网络承载、智能管控、端侧优化三个方面提出了高通量网络的演进方向，提升网络的承载质量，增强管控层调度能力，优化端侧传输层软件平台，实现算力数据任务式调度、高效率传输，赋能东数西算，助力超智算业务发展。 联合编写单位：（排序不分先后） 中国联合网络通信有限公司研究院，下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心，中国联通数字科技有限公司，中国联通国际有限公司，中国联合网络通信有限公司山东省分公司，中国联合网络通信有限公司广东省分公司 编写组成员：（排序不分先后） 曹畅，庞冉，刘莹，李建飞，何涛，王南，李壮志，翟锐，郑维通，曾楚轩，杨振东，方遒铿，丁鼎，房秉毅，杜军，易昕昕，高星，佟恬，张帅，杨建军 目录 1.1. 算存运三力协同助力数字经济蓬勃发展.......................................................11.2. 算力时代海量数据迁移新需求.......................................................................2 2. 高通量数据网基本概念.......................................................................6 3.1.1. 应用终端................................................................................................. 103.1.2. 承载网..................................................................................................... 103.1.3. 算力中心................................................................................................. 11 3.2. 高通量协议层.................................................................................................11 3.2.1. 高通量网络协议..................................................................................... 113.2.2. 高通量传输协议..................................................................................... 113.2.3. 高通量应用算法..................................................................................... 12 3.3. 高通量管控层.................................................................................................12 3.3.1. 端侧管控................................................................................................. 123.3.2. 网侧管控................................................................................................. 123.3.3. 云侧管控................................................................................................. 12 3.4. 服务运营层.....................................................................................................13 3.4.1. 用户服务订阅......................................................................................... 133.4.2. 用户操作平台......................................................................................... 133.4.3. 云网信息资源库..................................................................................... 13 4. 高通量数据网关键技术......................................................................14 4.1.1. SRv6 网络编程技术............................................................................... 144.1.2. 流量识别与引流..................................................................................... 164.1.3. 广域拥塞感知与控制............................................................................. 16 4.2.1. 可用带宽资源实时感知......................................................................... 174.2.2. 流量智能调度......................................................................................... 18 4.3. 传输协议优化技术.........................................................................................19 4.4.1. 数据压缩技术概述................................................................................. 214.4.2. 压缩算法选择策略................................................................................. 22 4.5. 数据传输安全保障技术.................................................................................22 4.5.1. 流量按需安全隔离................................................................................. 224.5.2. 网络层安全防护..................................................................................... 23 5. 高通量数据网应用场景......................................................................24 5.1. 东数西算业务.................................................................................................245.2. 超智算海量数据传输.....................................................................................245.3. 科技项目数据汇交.........................................................................................255.4. 企业数据上云备份与灾备.............................................................................25 7. 缩略语列表..........................................................................................28 8. 参考文献..............................................................................................30 1. 背景 1.1.算存运三力协同助力数字经济蓬勃发展 《“十四五”数字经济发展规划》提出到 2025 年，数字经济迈向全面扩展期，数字经济核心产业增加值占 GDP 比重达到 10%[1]。加快新型基础设施建设，推动数字经济和实体经济融合发展，推进重点领域数字产业发展，是数字经济的重要组成部分。数字经济的飞速发展带来的海量数据需要先进的算力、存力和运力服务来发挥数据的高效价值，进一步助力数字经济发展。 根据国家互联网信息办公室《数字中国发展报告(2022 年)》统计显示，我国数据资源规模快速增长，2022 年数据产量达 8.1ZB，同比增长 22.7%，全球占比达 10.5%，位居世界第二[2]；截至 2022 年底，我国数据存储量达 724.5EB，同比增长 21.1%，全球占比达 14.4%[3]。 数字经济带来的海量数据需要先进的数据存力服务、算力服务和运力服务，数据"存得好"、算力"算得快"、网络"传得稳"，数字基础设施才能充分发挥大数据的要素价值[4][5]。海量数据是互联网世界的“石油”和“金矿”，也是算力时代最具价值