2025年面向智算场景的高性能网络白皮书

高性能网络白皮书总结

高性能网络关键需求和挑战

高性能数据中心网络(HP-DCN)

1. 超大规模组网是基础
   • 挑战：交换机接入容量限制、组网拓扑限制、异构网络互通挑战。
   • 解决方案：51.2T交换机、三层CLOS/Fat-Tree架构、Dragonfly+拓扑、2D/3D-Torus拓扑、Rail-Only拓扑。
2. 超高稳定性是前提
   • 挑战：设备故障感知能力不足、链路丢包问题、性能一致性。
   • 解决方案：硬件检测、多级保障（光模块劣化预警、微秒级缓存监测、亚毫秒级故障通知）、A:B双平面设计、端网协同毫秒级故障自愈。
3. 极致高性能是核心
   • 挑战：时延、抖动、吞吐问题。
   • 解决方案：轻量级FEC、链路层重传、端网协同的路径控制（NCPC）、网络隔离与资源保障。
4. 多维自动化运维体系是必需
   • 挑战：业务视角受限、故障诊断深度不足、资源监控缺陷、流量监控精度低。
   • 解决方案：层次化可观测体系（基础网络层、网络服务层、业务层）、高精度感知、Telemetry技术。
5. 可规模扩展的安全机制是保障
   • 挑战：资源消耗剧增、用户多样化需求、用户隐私数据泄露风险。
   • 解决方案：零信任安全架构、可扩展安全协议（安全域、安全域密钥库、密钥分发、加密和认证）。

高性能广域网（HP-WAN）

1. 有效高吞吐量是焦点
   • 挑战：传统拥塞控制机制效率低、资源利用率低。
   • 解决方案：主动拥塞避免、近源端反馈机制。
2. 公平共享高带宽是关键
   • 挑战：突发大流量占用资源、大小流之间带宽分配不公平。
   • 解决方案：端网协同速率协商、任务式传输及配额调度。

高性能网络技术架构

技术现状和趋势

• 现状：端网融合、专用组件和设备、加强型设计。
• 趋势：800G以太网、多维度负载均衡、算法无关拥塞控制、全维度性能可观测技术、广域无损与有损路线并存、基于IP的高性能广域传输方案、行业标准化解耦方案。

中兴高性能网络技术架构

• HP-DCN：算侧、端侧、网络侧、管侧协同，支持超大规模、高吞吐、高可靠、低时延、安全、智能和灵活扩展。
• HP-WAN：端、网、管协同，支持海量数据传输、任务式传输、长距离传输。

高性能数据中心网络关键技术

超大规模组网关键技术

• 大规模组网交换机：51.2T交换机、800G以太网。
• 大规模组网路由协议：BGP、IGP、RIFT、BIER。

超高稳定性关键技术

• 故障无感恢复：硬件检测、多级保障。
• 链路级可靠：轻量级FEC、链路层重传。
• 端网协同的路径控制：NCPC。
• 网络隔离与资源保障：网络拓扑隔离、资源合理分配。

极致高性能关键技术

• 层次化负载均衡：全局负载均衡（IGLB）、本地自适应路由、远端自适应路由通知。
• 拥塞控制：智能无损的拥塞控制（AI-ECN）、端网协同的拥塞控制（ENCC）。
• 集合通信卸载：统一编排、轻量传输。

多维自动化运维关键技术

• 层次化可观测体系：基础网络层、网络服务层、业务层。
• Telemetry技术：优化芯片算力利用、本地感知与智能化决策、接口与封装标准化、综合运用多种遥测技术。

可规模扩展安全机制关键技术

• 零信任安全架构：“永不信任，始终验证”。
• 可扩展安全协议：安全域、安全域密钥库、密钥分发、加密和认证。

高性能广域网关键技术

• 主动拥塞避免：基于配额的流控、基于时隙化的队列管理。
• 近源端反馈机制：快速反馈拥塞信息。
• 端网协同速率协商：初始速率协商。
• 任务式传输及配额调度：基于配额的速率协商和流量准入。
• 基于流的网络监控：带宽监控、性能监控。

展望

• 趋势一：以太网成为ScaleOut和ScaleUp网络创新的基础。
• 趋势二：光电融合是下一代智算集群网络发展的必然方向。
• 趋势三：可重构能力会成为下一代智算集群网络的基本要求。
• 趋势四：AI负载对广域网的长期影响被低估，广域网将迎来一次架构升级的周期。
• 趋势五：高性能专线与广域公网并存，高通量广域公网受业务和成本双重驱动。