摘要：云網(wǎng)融合已經(jīng)成為信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心特征，其關(guān)鍵是打破云和網(wǎng)的邊界，實現(xiàn)多個層面的一體化。在信息世界以云為核心的背景下，改變傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組織模式，構(gòu)建云網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)，將是必然選擇。重點(diǎn)闡述了對云網(wǎng)絡(luò)的需求、云網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)組成及關(guān)鍵技術(shù)，并分析了云網(wǎng)絡(luò)的表現(xiàn)形式和未來發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：云網(wǎng)絡(luò);云網(wǎng)融合;軟件定義廣域網(wǎng)

Abstract： As cloud network convergence is the core feature of the information infrastructure， the key challenge is to break the border of cloud and network and bring them together on several levels . It is time for us to change the traditional networking mode， and build up the cloud network， as the core of the information world is cloud . The requirement， the architecture， and the key technologies of the cloud net? work are highlighted， as well as its existed service type and promising future .

Keywords： cloud network; cloud network convergence; software-defined wide area network

2021年10月18日，習(xí)近平總書記在主持中共中央政治局第三十四次集體學(xué)習(xí)時指出，要加快新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)戰(zhàn)略布局，加快建設(shè)高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智能化綜合性數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施。這標(biāo)志著云網(wǎng)融合正式成為數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容。

云網(wǎng)融合的核心特征在于“融”，即打破現(xiàn)有云和網(wǎng)相對獨(dú)立和隔離的局面，在基礎(chǔ)架構(gòu)、底層設(shè)施和資源調(diào)度等方面趨于一體化。該特征在反映到現(xiàn)實世界中時，將演變?yōu)椤霸凭W(wǎng)絡(luò)”這一新型網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。這種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將使得云和網(wǎng)的傳統(tǒng)邊界變得模糊，使云和網(wǎng)在連接層面率先實現(xiàn)融合。

1云網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

過去的網(wǎng)絡(luò)組織形式，本質(zhì)上是一種以基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和物理連接為核心的模式，即“先修路”。這種模式根據(jù)行政地域?qū)蛹壓腿丝诜植?，?gòu)建多層級、中心化的網(wǎng)絡(luò)，然后再將對應(yīng)的業(yè)務(wù)和應(yīng)用資源掛接到網(wǎng)絡(luò)上。在過去信息通信的源頭和形態(tài)相對單一、通信流量和數(shù)據(jù)總量較少的情況下，這種組網(wǎng)形式是便于管理、行之有效的。但是隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起和發(fā)展，信息服務(wù)的內(nèi)容逐漸變得豐富多樣，網(wǎng)絡(luò)流量和應(yīng)用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。近年來，以云計算技術(shù)和云服務(wù)載體為代表的新型業(yè)務(wù)占據(jù)主導(dǎo)。業(yè)務(wù)和應(yīng)用所需的資源逐步集中到平臺化的云上。原先的模式難以滿足新形勢的需求。以電信運(yùn)營商為代表的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商，雖然逐年提升網(wǎng)絡(luò)帶寬，但仍然難以滿足業(yè)務(wù)流量動態(tài)變化（特別是云）的要求。這是因為，一方面現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的擁堵點(diǎn)難以消除，另一方面網(wǎng)絡(luò)也無法結(jié)合應(yīng)用的需求來提供相應(yīng)合理的服務(wù)質(zhì)量（QoS） /服務(wù)等級協(xié)議（SLA）。以互聯(lián)網(wǎng)云商為代表的 OTT （指互聯(lián)網(wǎng)公司越過運(yùn)營商開展業(yè)務(wù)）企業(yè)，雖然努力構(gòu)建以 Overlay 網(wǎng)絡(luò)為主的網(wǎng)絡(luò)體系，但是由于其 Underlay 網(wǎng)絡(luò)較為封閉，無法和 Overlay 網(wǎng)絡(luò)形成高效的協(xié)同，因此無法提供與云資源動態(tài)彈性、按需服務(wù)、按量計費(fèi)等相匹配的網(wǎng)絡(luò)能力。

在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，業(yè)務(wù)和應(yīng)用所需的資源主要以云的形態(tài)存在，并且該形態(tài)是分布式的（在某些情況下甚至是去中心化的）、高頻度動態(tài)變化的。傳統(tǒng)的“先修路再部倉庫”的組網(wǎng)模式必須適應(yīng)新的變化。因此，網(wǎng)絡(luò)的組織和構(gòu)成模式需要調(diào)整為“隨云而動、應(yīng)云而生”，即需要構(gòu)建一個云網(wǎng)絡(luò)。這種云網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)特征主要有以下4 個：

（1）網(wǎng)絡(luò)組織以云為核心。網(wǎng)絡(luò)的布局和架構(gòu)充分匹配云計算和云業(yè)務(wù)所需的靈活性，具有高度的彈性，能夠提供不同等級應(yīng)用的 QoS。

（2）網(wǎng)絡(luò)資源云化部署。網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)、帶寬、流量等打破了與地理位置和物理形態(tài)綁定的局面。以網(wǎng)元為主要載體可實現(xiàn)虛擬化、云化部署，能夠?qū)崿F(xiàn)按需提供和調(diào)整。

（3）網(wǎng)絡(luò)邊界深入云內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)連接的端點(diǎn)需要與云業(yè)務(wù)相關(guān)聯(lián)，以實現(xiàn)信息傳送的深度直達(dá)，即讓信息的“包裹”能夠送到用戶手中。

（4）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與云融合。從最終用戶的角度看，今后大量的應(yīng)用直接調(diào)用的是數(shù)據(jù)和算力。承載這些數(shù)據(jù)和算力的載體是云計算和云資源。而網(wǎng)絡(luò)是作為更加底層的連接支撐存在的。從感知的角度看，理想的網(wǎng)絡(luò)模式應(yīng)該是“見云不見網(wǎng)”。網(wǎng)絡(luò)自動化可提供服務(wù)，但它“隱藏”在云的后面。

2云網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)

新型云網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)包括3 個層面。

（1）基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層。這一層的作用是構(gòu)筑一個泛在的高速連接基礎(chǔ)。它類似于我們?nèi)粘Ｉ钪械母咚俟?，但需要具備一定的彈性能力和快速調(diào)整能力，能提供一定的差異化 QoS 和網(wǎng)絡(luò)開放能力。基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層的布局要實現(xiàn)去行政區(qū)域化，并根據(jù)云資源的布局來設(shè)計?；A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層主要解決網(wǎng)絡(luò)組織以云為核心、網(wǎng)絡(luò)資源云化部署的問題，需要從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由組織、協(xié)議選擇等維度更新傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計理念。從傳統(tǒng)運(yùn)營商的視角看，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層又是 Underlay 網(wǎng)絡(luò)層。

（2）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層上有一個業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的作用是根據(jù)云計算的需要，實時建立或拆除網(wǎng)絡(luò)連接，按需提供網(wǎng)絡(luò)帶寬和質(zhì)量保障。同時這種連接是深入到應(yīng)用和最終用戶的，是真正端到端的連接。相對于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層提供的連接能力，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接更加細(xì)粒度、精準(zhǔn)化，并與日常生活中的物流快遞類似，一般具有高并發(fā)、高時效性。業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層主要解決的是網(wǎng)絡(luò)資源云化部署、網(wǎng)絡(luò)邊界深入云內(nèi)的問題。簡化網(wǎng)絡(luò)的層級和拓?fù)?、路由組織和接續(xù)，并且讓網(wǎng)關(guān)等節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)虛擬化甚至云化[1]，有助于實現(xiàn)按需擴(kuò)（縮）容和隨云部署。從傳統(tǒng)運(yùn)營商的視角看，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層也被稱為 Overlay 網(wǎng)絡(luò)層。

（3）網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層。除了上述兩個網(wǎng)絡(luò)層外，系統(tǒng)還需要一個集中控制的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層。這一層的作用在于讓云網(wǎng)連接的準(zhǔn)確性和可靠性得到提升，使信息物流的效率達(dá)到最大。網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層主要解決的是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)與云融合的問題，可形成多維全域資源視圖，為不同的應(yīng)用和業(yè)務(wù)設(shè)計相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略，并結(jié)合實際資源效能形成最優(yōu)的調(diào)度和配置。該層是新型網(wǎng)絡(luò)的核心智能所在，具有統(tǒng)一調(diào)度和管理的職責(zé)。從傳統(tǒng)運(yùn)營商的視角看，網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層也可以被稱為控制編排層。

上述不同的層面需要引入不同的技術(shù)來發(fā)揮各自的作用，以實現(xiàn)各層的功能定位。

具體來說，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層要實現(xiàn)比傳統(tǒng)的 Underlay 網(wǎng)絡(luò)更好的靈活性和差異化性能，就需要在協(xié)議層進(jìn)一步簡化，方便基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)端到端的可管可控，改變過去“鐵路警察各管一段”的協(xié)議跨域拼接狀況。目前，最有代表性的是基于 IPv6的段路由（SRv6）協(xié)議[2]和以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)（EVPN）技術(shù)。SRv6可以讓廣域網(wǎng)過去的多個協(xié)議簡化為一個協(xié)議，有助于實現(xiàn)“高速路的一站直達(dá)”; EVPN 技術(shù)可以讓適合不同客戶的 L2虛擬專用網(wǎng)（VPN）和 L3 VPN 實現(xiàn)統(tǒng)一發(fā)放，大大簡化網(wǎng)絡(luò)的開通配置。同時，在該層面上還存在著光傳輸和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）兩個承載層。在現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中，出于不同質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、安全性的考慮，光傳輸和 IP 網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu)勢，兩者將長期并存。但是目前最缺乏的是兩者之間的高效協(xié)同，特別是在連接組織方面。人為的設(shè)定超出了光網(wǎng)絡(luò)和 IP 網(wǎng)絡(luò)的界限。從云網(wǎng)絡(luò)承載的角度看，只有讓 IP+光傳輸成為一個整體網(wǎng)絡(luò)，才能發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)最大價值。因此，業(yè)界爭論多年的“彩光”技術(shù)將為 IP 和光網(wǎng)絡(luò)的融合帶來新的機(jī)遇。由于云資源的一大功能是實現(xiàn)對算力的承載，特別是考慮到未來大量應(yīng)用需要同時使用存儲和計算兩種能力，因此基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層尤其需要匹配這一能力需求，需要能夠形成“服務(wù)器（計算和存儲） +傳輸+路由”的統(tǒng)一調(diào)度能力。

業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層擁有一端入云、另一端連接最終用戶的海量信息分發(fā)能力。這是傳統(tǒng) Underlay 網(wǎng)絡(luò)所不擅長的。此外，該層還需要具有面向應(yīng)用的高度定制化能力和快速連接處理能力。為此， SRv6和快速用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）網(wǎng)絡(luò)連接（QUIC）協(xié)議[4]可用來滿足相關(guān)要求。其中， SRv6提供的是 Overlay 層面的精細(xì)化連接能力。與 Underlay 網(wǎng)絡(luò)采用的 SRv6協(xié)議不同，該層面可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)的能力，采用進(jìn)一步簡化的 SRv6協(xié)議棧，并通過開源方式來部署。如果諸如 Sonic、FRRouting這樣的開源項目能夠滿足需求的話，系統(tǒng)還需要專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。這將大大降低 SRv6部署到云內(nèi)端點(diǎn)的要求。而隨著基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的不斷提升，傳統(tǒng)的傳輸控制協(xié)議（TCP） 3次握手過程的必要性已經(jīng)很小，大量基于 UDP 的應(yīng)用將應(yīng)運(yùn)而生。為此， QUIC 協(xié)議的高效性愈發(fā)明顯，將有助于入云數(shù)據(jù)“包裹”的及時送達(dá)。當(dāng)然，需要指出的是，目前 QUIC 協(xié)議主要應(yīng)用在 Client-Server 模式中，其對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的潛在影響也是巨大的。由于不同網(wǎng)元還處在逐步云化的過程中，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的傳輸層協(xié)議完全可以基于 QUIC 協(xié)議來簡化和優(yōu)化。比如，當(dāng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層采用移動網(wǎng)絡(luò)承載并遇到頻繁跨區(qū)切換時，采用 QUIC 來構(gòu)建業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層就能夠規(guī)避 TCP 慢啟動對業(yè)務(wù)和應(yīng)用產(chǎn)生的問題。

網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層需要借助軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）、 Telemetry等技術(shù)來實現(xiàn)對各種網(wǎng)絡(luò)資源信息的實時采集，并結(jié)合人工智能（AI）和大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等手段實現(xiàn)智能化的信息處理和閉環(huán)控制，讓云網(wǎng)絡(luò)真正具有大腦功能。需要指出的是，網(wǎng)絡(luò)自動駕駛技術(shù)并非這一層面的最大挑戰(zhàn)。在云計算領(lǐng)域中，相關(guān)的自治技術(shù)已經(jīng)非常成熟，完全可以借鑒到網(wǎng)絡(luò)中來。網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層的技術(shù)難點(diǎn)是如何引入語義化的信息交互和數(shù)據(jù)處理，以便讓云網(wǎng)絡(luò)更加開放，讓使用者方便調(diào)用。對此，目前業(yè)界還沒有現(xiàn)成的技術(shù)可用。

需要特別指出的是，這3 個層面是邏輯功能的不同分工，在物理實現(xiàn)上，不是絕對隔離的，而是彼此嵌入的。以入云專線為例，在城域網(wǎng)范圍內(nèi)，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層可以是無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、光傳輸網(wǎng)（OTN），也可以是5G 網(wǎng)絡(luò)。為便于調(diào)度，可以在此層疊加一個軟件定義廣域網(wǎng)（SD-WAN）作為業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層，以方便客戶側(cè)與云資源池按需連接的建立和拆除。在骨干網(wǎng)范圍內(nèi)，可構(gòu)建一個需要跨越不同網(wǎng)絡(luò)域的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）。從互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）互聯(lián)的角度看，該 DCI 屬于一個基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò);但是從云資源池互聯(lián)和互通的角度看，該 DCI 又可以起到業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的作用。與此同時，位于網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航層的平臺系統(tǒng)，比如編排和控制系統(tǒng)，可能需要連接上述不同網(wǎng)絡(luò)域內(nèi)的多個控制器、云管平臺等，以實現(xiàn)端到端的協(xié)同和能力開放。

3云網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景

其實，從業(yè)界的應(yīng)用部署來看， SD-WAN[5]就是一種云網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。SD-WAN 具備上述特征并包含上述3 個層面。

從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的形態(tài)來看， SD-WAN 在局端和用戶側(cè)都可以采用云化部署的方式，不局限于傳統(tǒng)的專用物理設(shè)備，它采用的組網(wǎng)拓?fù)浜途侄瞬渴鸲汲尸F(xiàn)出典型的去中心化特征。同時，與云的結(jié)合是 SD-WAN 高速發(fā)展的一大驅(qū)動力，也是企業(yè)實現(xiàn)上云、云互聯(lián)的重要手段。如果將云比作電商的平臺，那么 SD-WAN 就像物流服務(wù)一樣。? SD-WAN 與云的深度融合沒有明確業(yè)務(wù)邊界。近來，隨著安全訪問服務(wù)邊緣（SASE）、軟件定義分支（SD-Branch）的加持，? SD- WAN 被進(jìn)一步應(yīng)用在信息通信技術(shù)（ICT）服務(wù)中。換句話說， SD-WAN 已經(jīng)從單一的組網(wǎng)連接演變?yōu)榫C合性信息服務(wù)。因此，我們也可以認(rèn)為它是新型云服務(wù)的一種。

SD-WAN 在實際部署中，并不是一種新型的物理網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，而是基于各種現(xiàn)有的接入手段和城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)衍生而來的。? SD-WAN 的 Underlay 部分可以是目前的互聯(lián)網(wǎng)專線、互聯(lián)網(wǎng)寬帶，也可以是傳輸專線，甚至是5G 無線接入。所以我們不能認(rèn)為 SD-WAN 的網(wǎng)絡(luò)帶寬等同于互聯(lián)網(wǎng)帶寬。在 SD-WAN 的 Overlay 部分，通過在客戶側(cè)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)側(cè)的網(wǎng)關(guān)建立安全封裝后的隧道，可實現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)的靈活組網(wǎng)。結(jié)合 SDN 控制器和編排器， SD-WAN 能夠?qū)崟r感知底層資源的變化，根據(jù)業(yè)務(wù)的 QoS 要求來智能選擇最佳路徑并實施差異化保障手段，使得業(yè)務(wù)的開通與變更以及服務(wù)保障更加靈活、更有性價比。相對于傳統(tǒng)的專線， SD-WAN 如果選擇各種專線類技術(shù)，例如將 OTN、多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS） VPN 作為其 Underlay 部分（也就是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層），就可以實現(xiàn)很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬和 QoS 保障。出于性價比和可靠性的綜合考慮，在黨政軍和大企業(yè)應(yīng)用中， SD-WAN 的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層經(jīng)常出現(xiàn)專線+互聯(lián)網(wǎng)互為備份的情況。

當(dāng)然，除了 SD-WAN 以外，云網(wǎng)絡(luò)還有不同的表現(xiàn)形式。比如，多家運(yùn)營商推出的多云互聯(lián)服務(wù)，多家 OTT 提供的多網(wǎng)接入服務(wù)。這些不同的表現(xiàn)形式在實現(xiàn)云網(wǎng)絡(luò)的能力上存在一定的差異。

4結(jié)束語

在云網(wǎng)融合的大勢趨下，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需要升級為云網(wǎng)絡(luò)。這種云網(wǎng)絡(luò)不僅是一種新型的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)或者云網(wǎng)載體，還是一種云網(wǎng)能力服務(wù)化的創(chuàng)新模式。在技術(shù)上，云網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上既打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的界限，又打破了傳統(tǒng)通信技術(shù)（CT）和信息技術(shù)（IT）的界限，是云網(wǎng)融合能力和服務(wù)的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革體現(xiàn)。當(dāng)然，云網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方案和可選技術(shù)是多樣化的，相關(guān)的具體應(yīng)用還處于比較初期的階段。目前業(yè)界還沒有找到絕對理想的標(biāo)準(zhǔn)方案和部署模式。正因為如此，業(yè)界同人需要共同關(guān)注，一起攜手，才能解決相關(guān)問題，讓云網(wǎng)絡(luò)真正成為助推云網(wǎng)融合的新動能。

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作者簡介

史凡，中國電信集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新部技術(shù)戰(zhàn)略處處長，高級工程師，城域以太網(wǎng)論壇（MEF）中國工作組主席，中國通信學(xué)會首屆青年科技獎獲得者;從事電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)科研工作20余年;發(fā)布全球標(biāo)準(zhǔn)20余項，擁有專利30余項，出版專著4 部。