算力共享-动态感知网络路由

从协议层面上看，传统网络优化路径仅 实现信息在节点之间传输的 SLA ，并未考虑节点内部算力的负载。未来算网融合的网络需要感知 内生 算力的资源负载和 XaaS 性能 ，并综合考虑 网络和算力 两个维度的性能指标，从而进行路径和目标服务阶段 的联合优化。

另外，还需要考虑和数据面可编程技术的结合，如利用 SRv6可编程性实现算网信息协同 ，以实现

控制面和数据面 的多维度创新。

从度量方面看，网络体系的建模已经很成熟，但算力体系还需要 综合考虑异构硬件、多样化算法以及业务算力需求，以及形成算力的度量衡和建模体系。

CAN 需要依托统一的算力度量衡体系以及能力模板，为算力感知和通告、算力开放应用模型（OAM）和算力运 维管理等功能提供标准度量准则。

SRV6（Segment Routing IPv6）和IPv6是两种不同的网络技术，但它们在技术层面和应用场景上有着紧密的联系。下面分别介绍SRV6和IPv6，并探讨它们之间的关系。

IPv6和SRV6

一、IPv6概述

1. 定义与背景

• IPv6（Internet Protocol Version 6）是互联网工程任务组（IETF）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议。IPv6旨在解决IPv4地址空间枯竭、路由表膨胀、安全性不足等问题。
• IPv6地址长度为128位，相比IPv4的32位地址空间，IPv6提供了几乎无限的地址资源。

2. 主要特点

• 更大的地址空间：IPv6拥有2^128-1个地址，远超IPv4的地址空间。
• 更小的路由表：IPv6地址分配遵循聚类原则，减少了路由器中路由表的长度，提高了转发效率。
• 增强的组播和流支持：为多媒体应用和服务质量（QoS）控制提供了更好的支持。
• 自动配置：支持无状态和有状态的地址自动配置，简化了网络管理。
• 更高的安全性：内置了IPSec协议，增强了网络层的安全性。

二、SRV6概述

1. 定义与背景

• SRV6（Segment Routing IPv6）是一种基于IPv6数据平面转发实现的SR（Segment Routing）网络架构。它将网络比作计算机，通过扩展IPv6报文头来实现网络可编程，满足业务的多样化需求。

• SRv6是SR技术与IPv6结合的产物，旨在简化网络协议类型，提升跨域体验，并促进云网融合。

2. 主要特点

• 简化的网络协议：SRv6简化了网络协议类型，具有良好的扩展性和可编程性。
• 高可靠性和高兼容性：SRv6报文依然是IPv6报文，普通的IPv6设备也可以识别SRv6报文，因此可以与现有网络无缝对接。
• 灵活编程能力：SRv6通过扩展报文头中的SRH（Segment Routing Header）实现网络编程，支持业务可编辑和应用可编辑。
• 支持多路径路由和流量工程：SRv6可以利用Segment ID进行多路径路由、链路汇聚和负载均衡等操作，提高网络带宽和传输速度。

三、SRV6与IPv6的关系

• 技术基础：SRV6是基于IPv6转发平面实现的SR网络架构，它继承了IPv6的所有优点，并在此基础上增加了网络可编程能力。
• 互补关系：IPv6为SRv6提供了丰富的地址资源和更小的路由表，而SRv6则通过扩展IPv6报文头实现了网络可编程，满足了业务的多样化需求。
• 应用场景：SRV6可以广泛应用于数据中心、园区网、广域网等场景，与IPv6共同构建更加高效、灵活、安全的网络架构。

综上所述，SRV6和IPv6是两种紧密相关的网络技术。IPv6为SRv6提供了技术基础和支持，而SRv6则通过扩展IPv6的功能和特性，实现了网络可编程和业务的多样化需求。两者共同推动了网络技术的发展和进步。

服务级别协议（SLA）

传统网络优化路径在实现信息在节点之间传输的服务级别协议（SLA）方面，主要关注于确保数据传输的可靠性和服务质量。SLA是服务提供商与客户之间的一份具有法律约束力的协议，它定义了服务提供商承诺的服务质量标准，包括性能、可用性、安全性等方面的指标。

在传统网络优化路径中，实现SLA主要依赖于以下几个方面的技术和策略：

1. 路由选择：通过选择最佳路径进行数据传输，以确保数据包能够高效、可靠地到达目的地。这通常涉及到使用各种路由算法，如距离向量算法、链路状态算法等，来评估不同路径的带宽、延迟、可靠性等性能指标，从而选择出最优路径。
2. 流量控制：在数据传输过程中，通过控制发送方的发送速率，以避免接收方因处理不过来而导致的数据丢失。流量控制机制有助于确保网络资源的有效利用，减少拥塞的发生，从而提高数据传输的可靠性和SLA的达成率。
3. 拥塞控制：当网络中出现拥塞时，通过调整发送方的发送速率或采取其他措施来减轻拥塞程度，以确保数据传输的连续性和稳定性。拥塞控制机制是维护网络性能和SLA的重要保障。
4. 网络监控：通过持续监测网络性能和服务质量指标，及时发现并处理潜在的问题和故障。网络监控有助于确保网络服务的稳定性和可靠性，是实现SLA的重要手段之一。

然而，需要注意的是，传统网络优化路径在实现SLA时往往只关注于信息在节点之间的传输层面，而较少考虑节点内部算力的负载和资源分配情况。随着云计算、大数据等技术的快速发展，未来的网络优化将更加注重算网融合，即同时考虑网络和算力两个维度的性能指标，以实现更加高效、智能的网络服务。

综上所述，传统网络优化路径在实现SLA方面主要依赖于路由选择、流量控制、拥塞控制和网络监控等技术和策略。然而，随着技术的发展和应用的不断变化，未来的网络优化将需要更加全面和深入的考虑。

Segment Routing（分段路由，简称SR）

是一种基于源路由理念设计的网络转发协议，它支持在路径的起点向报文中插入转发操作指令来指导报文在网络中的转发，从而实现网络可编程。下面将从定义、工作原理、技术实现和优势等方面对Segment Routing进行详细说明，并给出具体例子。

一、定义

Segment Routing将网络报文转发路径切割为不同的分段（Segment），并在路径起始点往报文中插入分段信息（Segment List）来指导报文转发。这种技术使得网络路径的选择更加灵活和可编程，能够满足不同业务场景下的需求。

二、工作原理

在Segment Routing中，每个节点（如路由器）会根据报文头中携带的Segment List来执行转发操作。Segment List是一个有序的Segment标识符（SID）列表，每个SID代表了一个转发指令，如通过特定接口转发、按照最短路径转发等。当报文到达一个节点时，该节点会查找其转发表中对应的SID指令，并执行相应的转发操作。随着报文的转发，Segment List中的SID会依次被处理，直到报文到达目的地。

三、技术实现

Segment Routing技术支持MPLS和IPv6两种数据平面，对应着两种技术方案：

1. SR-MPLS：基于MPLS数据平面的Segment Routing实现。在这种实现中，SID对应MPLS标签，Segment List在MPLS数据包中被表示为MPLS标签栈。节点通过解析MPLS标签栈中的标签来执行转发操作。
2. SRv6：基于IPv6数据平面的Segment Routing实现。在这种实现中，SID体现为IPv6地址，Segment List被编码为IPv6扩展报头Segment Routing Header（SRH）中的含有多个IPv6地址的有序列表。节点通过解析SRH中的IPv6地址来执行转发操作。

四、优势

Segment Routing具有简单、高效、易扩展的特点，其优势主要体现在以下几个方面：

1. 灵活性：通过编程的方式定义转发路径，可以根据业务需求动态调整路径选择。
2. 可扩展性：支持MPLS和IPv6两种数据平面，能够兼容现有网络设备，并且易于扩展至新的网络场景。
3. 可靠性：通过SDN控制器计算主备转发路径，保证转发路径的可靠性，并且主备链路切换收敛时间为毫秒级。
4. 高效性：减少了传统网络中复杂的信令协议和标签分发协议的开销，提高了转发效率。

五、举例说明

假设有一个网络场景，包含节点A、B、C和D。节点A需要将数据报文发送到节点D。在Segment Routing中，节点A会首先计算一条从A到D的转发路径，并将该路径转换成一个有序的Segment List（例如：[SID1, SID2, SID3]），然后将其封装到报文头中。当报文到达节点B时，节点B会查找其转发表中SID1对应的转发指令，并按照该指令将报文转发到下一个节点（假设为节点C）。随后，报文在节点C和D之间继续按照Segment List中的SID进行转发，直到最终到达目的地节点D。

以上就是对Segment Routing的详细解释和举例说明。

网络抖动（Network Jitter）

是指在网络传输过程中，数据包的到达时间相对于其发送时间存在一定的波动和变化。这种波动和变化可能导致接收端在处理数据包时出现时间上的不确定性和不稳定性。以下是关于网络抖动的详细解释：

定义

网络抖动主要描述的是数据包在网络中传输时，其到达时间的不一致性。具体来说，它是指数据包的到达时间间隔与其理论或平均时间间隔之间的差异。这种差异可能由多种因素引起，如网络拥塞、网络设备性能不稳定、传输介质的物理特性等。

原因

• 网络拥塞：当网络发生拥塞时，数据包在队列中等待传输的时间可能变长，从而导致到达时间的不确定性增加。
• 网络设备性能不稳定：网络设备如路由器、交换机等的性能波动可能导致数据包的处理时间发生变化，从而引起网络抖动。
• 传输介质的物理特性：不同的传输介质（如光纤、铜线等）具有不同的传输特性和延迟，这也可能对数据包的到达时间产生影响。

影响

网络抖动对许多网络应用都有负面影响，尤其是那些对实时性要求较高的应用，如在线游戏、视频会议等。网络抖动可能导致数据包的到达顺序被打乱，使得接收端无法按照正确的顺序处理数据包，从而导致应用性能下降或出现异常情况。例如，在视频会议中，网络抖动可能导致视频画面出现卡顿、延迟或音画不同步等问题。

衡量标准

网络抖动通常通过计算最大延迟与最小延迟之间的时间差来衡量。例如，如果最大延迟是20毫秒，最小延迟是5毫秒，那么网络抖动就是15毫秒。这个时间差反映了数据包到达时间的不确定性程度。

解决方法

为了减小网络抖动对网络应用的影响，可以采取以下措施：

• 优化网络结构：通过合理的网络规划和设计，减少网络拥塞的发生，提高网络传输效率。
• 提升网络设备性能：选用高性能的网络设备，并定期进行维护和升级，确保设备性能稳定可靠。
• 使用抖动缓存：在接收端设置抖动缓存，用于缓存接收到的数据包，并根据数据包的时间戳进行排序和重排，以减小抖动对应用性能的影响。
• 配置队列调度算法：通过配置合理的队列调度算法，优化数据包的传输顺序和优先级，降低网络抖动发生的概率。

综上所述，网络抖动是网络传输过程中一个重要的性能指标，它反映了数据包到达时间的不确定性程度。了解和优化网络抖动对于提高网络应用的质量和效率具有重要意义。

算力应用层：承载泛在计算的各类服务及应用， 并 将 用 户 对 业 务SLA 的请求（包括算力请求等）参数传递给算力路由层。

算力管理层：完成算力运营、算力服务编排，以及对算力资源和网络资源的管理。该层的具体工作包括对算力资源的 感知、度量，以及 OAM 管 理等 ，实现对终端用户的算网运营以及对算力路由层和网络资源层的管理。

算力路由层：是 CAN 的核心。 基于抽象后的算网资源，并综合考虑网络状况和计算资源状况。该层可以将业务灵活按需调度到不同的计算资源节点中。

算力资源层：利用现有计算基础设施提供算力资源。计算基础设施包括单核中央处理器（CPU）、 多核 CPU，以及 CPU+ 图形处理器（GPU）+ 现场可编程门阵列（FPGA）等多种计算能力的组合 。为满足边缘计算领域多样性计算需求，该层能够提供 算力模型、算力应用程序编程接口（API）、算网资 源标识 等功能。

网络资源层：利用现有的网络基础设施为网络中的各个角落提供无处不在的网络连接，网络基础设施包 括接入网、城域网和骨干网。 其中， 算力资源层和网络资源层是 CAN 的基础设施层，算网管理层和算力路由层是实现算力感知功能体系的两大核心功能模块。