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多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)生安全

  我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略規(guī)劃,有的是演進(jìn)式的,有的是革命式的,還有的介于這兩者之間。網(wǎng)絡(luò)空間首先要解決好基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。能控制網(wǎng)絡(luò)的就是網(wǎng)絡(luò)的主人。從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),我們還不具有控制互聯(lián)網(wǎng)的能力,面臨著被人從網(wǎng)絡(luò)上抹掉的風(fēng)險(xiǎn)。所以,我國(guó)亟須自主創(chuàng)新開(kāi)啟新型網(wǎng)絡(luò)——多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)。

  網(wǎng)絡(luò)安全戰(zhàn)略剛需將開(kāi)啟多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代

  2017年12月14日,美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)宣布廢除網(wǎng)絡(luò)中立原則。這不止是運(yùn)營(yíng)商的事情,還是美國(guó)人在網(wǎng)絡(luò)空間方面戰(zhàn)略性的一步。而俄羅斯宣布要建立“獨(dú)立互聯(lián)網(wǎng)”,歐盟宣布實(shí)施“寬帶歐洲”戰(zhàn)略,自主建設(shè)“可管可控”高速寬帶網(wǎng)絡(luò),這表明各國(guó)對(duì)美國(guó)人和互聯(lián)網(wǎng)的信譽(yù)產(chǎn)生了懷疑。鑒于這種局面,我認(rèn)為多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代可能會(huì)來(lái)臨。

  面對(duì)這樣的形勢(shì),要兩條腿走路,一方面繼續(xù)建設(shè)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng),另一方面同時(shí)創(chuàng)新發(fā)展多邊共治網(wǎng)絡(luò),這是網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)時(shí)代國(guó)際政治博弈的必然要求,發(fā)展新的多邊共治網(wǎng)絡(luò)是成就強(qiáng)國(guó)夢(mèng)不可或缺的戰(zhàn)略性技術(shù)。

  目前全球有很多新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究者,出現(xiàn)了不少研究成果,例如云、可重構(gòu)、標(biāo)識(shí)映射、SDN、內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò),等等。如今的局面是滿(mǎn)地珍珠但沒(méi)有項(xiàng)鏈,所以新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)缺項(xiàng)鏈,不缺珍珠,急需主線(xiàn)串珠成鏈。因此要以自主創(chuàng)新的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和基線(xiàn)技術(shù)開(kāi)展“國(guó)家第二網(wǎng)絡(luò)”能力建設(shè),這是我們作為技術(shù)人員的歷史責(zé)任。

  多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展構(gòu)想

  多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系解讀。多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)體系是基于全維可定義平臺(tái)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),確定了新型網(wǎng)絡(luò)基線(xiàn)將由三部分組成:多模態(tài)尋址與路由技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)智慧化管理、廣義魯棒控制的內(nèi)生安全。在此基礎(chǔ)上有各種應(yīng)用,稱(chēng)之為多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)。這樣IP及其傳輸方式、傳輸協(xié)議、路由控制只是其中的案例之一。

  為什么要建設(shè)基于全維可定義平臺(tái)的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)很難適應(yīng)多樣化應(yīng)用。多樣化應(yīng)用需要多元化、專(zhuān)業(yè)化、智慧化的網(wǎng)絡(luò),必須發(fā)展顛覆性創(chuàng)新技術(shù),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全維可定義,使網(wǎng)絡(luò)世界獲得與現(xiàn)實(shí)世界可匹配的多模態(tài)融合活力。所以必須拋棄“盡力而為、縫縫補(bǔ)補(bǔ)”的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)。

  多模態(tài)尋址與路由技術(shù)。自然界的物種多元化,因?yàn)槠湎嗷パa(bǔ)充、相互制約、相互平衡而構(gòu)成一個(gè)和諧共存的發(fā)展格局,如果沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)性變異的累積和推陳出新的延續(xù),生物界會(huì)因?yàn)橥|(zhì)化而漸漸走向凋亡。

  現(xiàn)實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)形式也很豐富。有基于街道名、門(mén)牌號(hào)、郵政編碼的尋址方式,有基于空間物理坐標(biāo)的尋址方式,有基于內(nèi)容的尋址方式。而網(wǎng)絡(luò)尋址與路由技術(shù)方面:以IP地址為中心的尋址模式已經(jīng)成熟,正由IPv4向IPv6發(fā)展;以標(biāo)識(shí)分離為中心的尋址模式已經(jīng)在專(zhuān)用網(wǎng)上得到應(yīng)用;以服務(wù)內(nèi)容為中心的尋址模式已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的服務(wù)中有所體現(xiàn);以空間坐標(biāo)為中心的尋址模式已經(jīng)在生活中普遍存在了。然而在網(wǎng)絡(luò)中,恰恰沒(méi)有這些豐富的尋址模式。而SDN/NFV、SDC、SDH、SDI、DSAs等都可以提供多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持。而現(xiàn)有的IP架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)不能接納這些技術(shù)。

  多模態(tài)網(wǎng)元架構(gòu)設(shè)想如下:最下層是全維可定義的路由/交換平臺(tái)(SDXp),中間是多協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)控制器(MMSc),最上層是IP、NDN、Sinet、Ednet、ICN等規(guī)程作為應(yīng)用功能。

  網(wǎng)絡(luò)智慧化管理。人類(lèi)正在步入智慧時(shí)代,號(hào)稱(chēng)“智能革命”。機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展很快,人工智能如火如荼。這些技術(shù)如果用于網(wǎng)絡(luò)控制,將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)智慧。然而,當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)世界既沒(méi)有現(xiàn)實(shí)世界的多樣化,也沒(méi)有可資比擬的智慧程度。

  自然界的群體運(yùn)動(dòng)中,生物群體所呈現(xiàn)出的各種協(xié)調(diào)有序的大規(guī)模集體運(yùn)動(dòng)模式,實(shí)際上是由分布式個(gè)體之間相對(duì)簡(jiǎn)單的協(xié)同交互產(chǎn)生的群體行為。現(xiàn)在基于云的無(wú)人駕駛技術(shù)將狀態(tài)感知、分析控制、動(dòng)作調(diào)整匯集到云端,進(jìn)行全局優(yōu)化與決策,而不是讓每一輛汽車(chē)都具有決策功能。這是用云技術(shù)建立“感知-決策-執(zhí)行”一體的智能控制系統(tǒng),自動(dòng)感知運(yùn)行態(tài)勢(shì)、規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)和路由、管理與調(diào)配資源,形成“自動(dòng)駕駛”的智慧網(wǎng)絡(luò)。

  網(wǎng)絡(luò)智慧化,就是引入人工智能技術(shù),建立“感知-決策-執(zhí)行”一體的網(wǎng)絡(luò)智慧化管理、傳輸與控制,實(shí)現(xiàn)智能感知、自主決策、自動(dòng)執(zhí)行。人工智能與網(wǎng)絡(luò)融合的根本目的是:構(gòu)建智能閉環(huán),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源與上層服務(wù)的實(shí)時(shí)適配和擬合。而領(lǐng)域?qū)S肈SAs架構(gòu)和軟硬件協(xié)同計(jì)算語(yǔ)言、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等能為此提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

  多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全思考

  體系架構(gòu)成為解決安全問(wèn)題的新方向。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的進(jìn)步是多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中最重要的進(jìn)步之一?,F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)針對(duì)服務(wù)性設(shè)計(jì),有可靠性,但沒(méi)有內(nèi)生安全性,沒(méi)有抗攻擊的能力。

  網(wǎng)絡(luò)空間安全威脅的本源性技術(shù)問(wèn)題如下:第一,軟硬件設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的漏洞問(wèn)題。第二,全球化時(shí)代軟硬件中存在后門(mén)。第三,現(xiàn)有理論與技術(shù)沒(méi)有手段徹查給定信息系統(tǒng)。這些問(wèn)題是不可避免的。網(wǎng)絡(luò)陷入了數(shù)字經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá),網(wǎng)絡(luò)空間安全威脅越嚴(yán)重的困境。這表明:任何安全管理規(guī)則的有效性都需要建立在技術(shù)安全的基礎(chǔ)上。

  基于廣義魯棒控制的技術(shù)架構(gòu)。借鑒量子力學(xué)中的測(cè)不準(zhǔn)原理,形成基于多模裁決的動(dòng)態(tài)可重構(gòu)負(fù)反饋控制構(gòu)造。任何的“探測(cè)”或“試錯(cuò)”攻擊都可能導(dǎo)致當(dāng)前防御場(chǎng)景改變,在機(jī)理上與測(cè)不準(zhǔn)原理等價(jià),使得“暴力破解”方法無(wú)效。也叫廣義魯棒控制構(gòu)造,它既不依賴(lài)攻擊者先驗(yàn)知識(shí)和行為特征信息,也不懼怕任何基于未知的異構(gòu)漏洞后門(mén)的攻擊。擬態(tài)防御實(shí)際上是一種內(nèi)生安全效應(yīng)。

  內(nèi)生安全效應(yīng)在多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)基于廣義魯棒控制的技術(shù)架構(gòu)體現(xiàn)。應(yīng)用層面采用廣義魯棒控制的可信服務(wù),網(wǎng)絡(luò)層面采用廣義魯棒控制的分布式網(wǎng)絡(luò),下層采用廣義魯棒控制的網(wǎng)元設(shè)備,管理體系也采用廣義魯棒控制??傊脧V義魯棒控制構(gòu)造形成軟硬件系統(tǒng)的內(nèi)生安全效應(yīng)。

  技術(shù)與產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。安全分為兩個(gè)層面,管理安全和支持管理安全的技術(shù)。所以“有管理”和“可管理”是不同的概念,前者是管理規(guī)定,后者既有規(guī)定又有支撐技術(shù)?,F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)安全很多都是“有管理”而非“可管理”,擬態(tài)安全能夠?qū)崿F(xiàn)“可管理”的狀態(tài)。

  多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)智慧化、多元化、個(gè)性化、高魯棒、高效能等發(fā)展需求,以顛覆性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng),以全維可定義的開(kāi)放架構(gòu)為支撐,以多模態(tài)尋址、智慧化管理與傳輸、廣義魯棒控制等新一代網(wǎng)絡(luò)基線(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新為抓手,推動(dòng)可增量部署的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

  多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)技術(shù)路線(xiàn)。以“全維可定義”確定多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)“開(kāi)放基因”;以“多模態(tài)尋址”確定多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)“融合基因”;以“網(wǎng)絡(luò)智慧化”確定多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)“效能基因”;以“廣義魯棒性”確定多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)“安全基因”。

  加快推進(jìn)顛覆性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí),以全維可定義的開(kāi)放架構(gòu)為基礎(chǔ),以新一代基線(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新為切入點(diǎn),創(chuàng)建可增量部署的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展模式,切實(shí)推動(dòng)我國(guó)信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由“跟跑”到“領(lǐng)跑”,實(shí)現(xiàn)由“網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品大國(guó)”到“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變。要始終以國(guó)家重大戰(zhàn)略需求為牽引,研發(fā)“自主技術(shù)、安全可信”的“開(kāi)放架構(gòu)的多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)”,為建設(shè)“國(guó)家第二網(wǎng)絡(luò)”提供可靠的技術(shù)支撐。

 ?。ū疚母鶕?jù)鄔江興院士公開(kāi)演講整理而成,未經(jīng)本人確認(rèn)。)

  中國(guó)工程院院士 鄔江興

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