算力网络数据安全研究报告（2024年）

中国信息通信研究院安全研究所2024年12月 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 近年来，国家高度重视算力网络的建设与发展。2023年底，政府部门接连印发《算力基础设施高质量发展行动计划》与《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》，作为数字经济的重要支柱，算力赋能千行百业的乘数效应正在凸显。算力网络作为支撑数字经济高质量发展的关键基础设施，对构建数据要素可信流通体系有着重要支撑作用。全国一体化的算力网络能够为数据要素流通提供高效调度、普惠易用的计算资源保障服务，有助于实现不同地域、不同行业的数据资源高效配置，打破“数据孤岛”，提高数据要素开发利用效率。但前提是要保障数据安全，在算力网络规划建设阶段需要同步筹划构建数据安全保护体系，保障算力网络采集的各类数据、编排调度数据、算力交易信息和用户数据的机密性、完整性、可用性和可追溯性，以高水平安全保障能力促进数字经济高质量发展。 本报告从算力网络的概念、国内外发展现状出发，梳理了目前算力网络的主要应用场景、运营模式及技术架构与关键技术，在此基础上，分析了算力网络面临的数据安全风险与挑战，进而提出算力网络数据安全保护框架和关键安全措施，最后对算力网络数据安全发展提出几点建议。鉴于算力网络涉及的机制、技术仍在持续优化与完善，我们对该领域的研究还有待进一步深化，报告中存在不足之处，敬请大家批评指正。 目录 一、概述...................................................................................................................... 1 （一）背景............................................................................................................. 1（二）算力网络发展现状..................................................................................... 2（三）算力网络技术体系..................................................................................... 9（四）算力网络应用场景................................................................................... 11 （一）基础设施层数据安全风险挑战...............................................................14（二）编排管理层数据安全风险挑战...............................................................16（三）运营服务层数据安全风险挑战...............................................................17 三、算力网络数据安全应对思路............................................................................ 18 （一）算力网络数据安全保护框架................................................................... 19（二）算力网络关键安全措施........................................................................... 23四、算力网络数据安全发展建议............................................................................ 27（一）安全标准先行，加强引领....................................................................... 28（二）加速技术创新，提升能力....................................................................... 28（三）丰富融合应用，激发活力....................................................................... 29（四）产学研深度协同，完善生态................................................................... 29 图目录 图1算力网络技术架构............................................................................................9图2算力网络数据安全保护框架..........................................................................20 表目录 表1算力网络主要应用场景..................................................................................12 一、概述 （一）背景 数字时代，5G、6G、云计算和大数据等新技术刺激算力需求不断提升，特别是以ChatGPT、Sora为代表的人工智能应用、大模型训练等新应用、新需求推动算力需求急速增长。算力作为新型生产力，已成为经济增长的助推器，全球算力网络竞争新赛道已开启。 近年来，我国持续推进网络基础设施、算力基础设施、应用基础设施等数字基础设施的布局与建设。为深入贯彻落实党中央、国务院决策部署，加快构建全国一体化算力网，以算力高质量发展支撑经济高质量发展，国家陆续出台多项政策举措。2021年5月，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》提出“构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，促进数据要素流通应用”，正式将算力网络纳入国家新型基础设施发展建设体系。2023年10月，工业和信息化部、中央网信办、教育部、国家卫生健康委员会、中国人民银行、国务院国有资产监督管理委员会发布《算力基础设施高质量发展行动计划》将“提升算力高效运载能力”作为重点任务之一，提出优化算力高效运载质量、强化算力接入网络能力、提升枢纽网络传输效率、探索算力协调调度机制四个工作事项，并设置了“算网融合发展行动”，以进一步凝聚产业共识、强化政策引导，全面推动我国算力基础设施高质量发展。2023年12月，国家发展改革委、国家数据局、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局印发《关于深入实 施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》，再次明确“算力网是支撑数字经济高质量发展的关键基础设施，可通过网络连接多源异构、海量泛在算力，实现资源高效调度、设施绿色低碳、算力灵活供给、服务智能随需”，并提出从提升算力网络传输效能、探索算网协同运用机制、构建跨区域算力调度体系三方面“统筹东中西部算力的一体化协同”工作任务，推动国家算力基础设施的现代化和一体化。顶层设计领航之下，多地政府纷纷出台关于算力的政策及发展目标。2024年4月，《北京市算力基础设施建设实施方案（2024-2027年）》发布；2024年11月，《四川省算力基础设施高质量发展行动方案（2024-2027年）》发布；上海印发《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案（2023-2026年）》；青海出台《青海省加快融入“东数西算”国家布局工作方案》；贵州发布《面向全国的算力保障基地建设规划》。算力网络赋能千行百业，加速向政务、工业、交通、医疗等各行业各领域渗透。数字政府、工业互联网、自动驾驶、智慧医疗等融合应用加速涌现，算力的应用边界不断拓展，算力网络已成为承载信息数据的重要基础设施。 （二）算力网络发展现状 1.算力网络概念的提出 当前，以信息技术为代表的新一轮科技革命和产业变革浪潮中，数字产业化和产业数字化转型升级进度加快，特别是5G、大数据、人工智能等新兴技术快速普及应用，全社会数据总量爆发式增长，数据资源存储、计算和应用需求大幅提升。以新材料、生物制药、基因 技术、金融科技、深海空天等为代表的前沿科技和未来产业，对算力基础设施提出了新要求，特别是对算网深度融合实现算力灵活调度、高速数据传输的应用需求与日俱增。为回应产业需求，自2019年起，我国三大运营商、通信设备厂商分别提出算力网络、算力感知网络、计算优先网络等相关技术概念，开启了算网融合方向技术探索的新篇章。 2021年7月，由中国电信牵头制定的首个算力网络国际标准《算力网络框架与架构》（Y.2501）在国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）会议上审议通过，并于9月正式发布。标准中关于算力网络的定义在业界基本形成共识，即算力网络是一种新型网络，通过网络控制平台（如集中式控制器、分布式路由协议等）分发计算、存储、网络等服务节点的资源信息，实现资源优化分配。算力网络中计算资源（如CPU、GPU、FPGA等处理能力）与通信网络深度融合，通过“算力大脑”实现对网络中算力的统一感知、编排、调度。 2.国外算力网络发展现状 政策方面，全球各国不断出台政策与投入资金支持算力网络产业发展。2020年11月，美国政府发布《引领未来先进计算生态系统：战略计划》，计划构建覆盖政产学研的国家级算力体系。2024年7月，美国能源部（DOE）发布了一份征求意见书（RFP），计划投入5亿美元开发一台名为Discovery的新型超级计算机，以替代当前全球最快的超级计算机Frontier。欧盟于2021年3月发布《2030数字指南针：欧洲数字十年之路》，拟到2030年累计部署1万个边缘计算节 点，为75％的欧盟企业提供云计算、大数据和人工智能服务，让所有欧盟家庭实现千兆连接。日本2014年启动名为“富岳”（Fugaku）的E级（百亿亿次级计算）计划，旨在研制国家高性能计算基础设施。 产业方面，国外算力网络的形态主要包括先进计算生态系统、高性能计算联盟、超级计算机能力网络、数据中心算力调度体系等，其发展目标一般是为多样化的业务需求提供基础算力支持。 美国一方面由政府部门主导，采用政企合作模式，为各行业技术创新提供共享的算力和数据资源，以促进相关技术的突破创新。如2020年3月，美国白宫科技政策办公室、能源部和IBM牵头成立新冠肺炎高性能计算（HPC）联盟，汇聚来自领先科技企业（如亚马逊、谷歌云）、国家级研究机构和政府组织（如美国宇航局），以及顶尖学术机构（如麻省理工学院）的算力资源，为研究人员提供超级计算能力，加速新冠肺炎疫情防控的进程。2024年1月，美国国家科学基金会（NSF）等10个政府机构携手谷歌、Meta、英特尔、英伟达等25家科技巨头，共同推出国家人工智能研究资源（NAIRR）试点计划，为美研究人员和教育工作者提供先进计算、数据集、模型、软件、培训等支持，推进研究基础设施共享。另一方面，在商业领域，云厂商、数据中心运营商主导，在全球多地搭建数据中心，打造全球算力调度体系，为客户提供更便捷的网络与算力服务。亚马逊、谷歌、IBM等科技巨头均拥有各自的全球网络，如微软全球网络连接61个Azu