2024年AI原生路由器白皮書

2024年07月I 智能原生作為“互聯(lián)網(wǎng)2030”的關(guān)鍵技術(shù)特征之一，將AI深一體化網(wǎng)絡(luò)智能能力，推動網(wǎng)絡(luò)向更高層級 1 3 3 42.2.1.智能主控板 52.2.2.智能線卡 62.2.3.智能算力卡 7 103.1.1.設(shè)備級可靠：快速感知隔離自愈 103.1.2.鏈路級可靠：微秒級鏈路倒換 3.1.3.網(wǎng)絡(luò)級可靠：秒級擁塞解除 3.1.4.協(xié)議級可靠：預(yù)測下一跳實現(xiàn)極速收斂 143.2.1.光纖故障智能定位 143.2.2.流量靜默故障識別 153.2.3.智能視頻質(zhì)差識別及故障定界 3.2.4.整網(wǎng)分鐘級環(huán)路探測和溯源 3.2.5.路由策略在線預(yù)驗證 18 203.3.1.設(shè)備安全：設(shè)備內(nèi)生安全 203.3.2.網(wǎng)絡(luò)安全：AI-DDoS 213.3.3.管控安全：全網(wǎng)安全檢測與自閉環(huán) 23 243.4.1.靜態(tài)節(jié)能 243.4.2.動態(tài)節(jié)能 25 -1-智能原生作為“互聯(lián)網(wǎng)2030”的關(guān)鍵特征之一，將AI深度和廣泛地集成-2--3-2.AI原生路由器能力特征與邏輯架構(gòu)2.1.AI原生路由器能力特征AI原生路由器將集成智能感知、智能轉(zhuǎn)發(fā)與智能控制三大核心能AI原生路由器可以準確地獲取網(wǎng)絡(luò)實時狀態(tài)與需求變動，進而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運營、智能感知體現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)流量的實時監(jiān)控與分析能力。AI原生路由器能夠?qū)嵵悄苻D(zhuǎn)發(fā)體現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)流量的智能預(yù)測和調(diào)度能力。AI原生路由器能夠根來一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)流量的變化趨勢。基于這些預(yù)測結(jié)果，AI原生路由智能控制體現(xiàn)在對網(wǎng)絡(luò)的自動故障排查和修復(fù)能力。AI原生路由器能夠通-4-2.2.AI原生路由器邏輯架構(gòu)AI原生路由器主要由智能主控板、智能線卡以及智能算力卡三大核心部件圖1AI原生路由器邏輯架構(gòu)-5--6-技術(shù)的演進，嵌入式AI技術(shù)將在路由器中提供更復(fù)雜的智能化功能，如自-7--8-響應(yīng)速度，SA卡采用多CPU架構(gòu)，可實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的并行處-9--10-AS邊界路由器中關(guān)鍵路由過濾規(guī)則被誤刪，致使核心路由器由于大規(guī)模（90萬+）超負荷互聯(lián)網(wǎng)路由條目而崩潰，繼而引發(fā)BGP鄰居大量中斷和路由信息并在線關(guān)聯(lián)分析CPU、內(nèi)存等性能數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提供全天-11-圖2設(shè)備級可靠方案時間所具有的局限性，即使借助雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（BFD）協(xié)議將倒換時間縮短至-12-體如圖3所示，若兩設(shè)備間的某光纖鏈路故障，AI原生路由器能主動識別該情況，并迅速將流量切換至其余正常的ECMP路徑上，確保了故障圖3微妙級鏈路倒換-13-圖4秒級擁塞解除-14-跳位置。通過預(yù)判，AI原生路由器預(yù)先優(yōu)化轉(zhuǎn)發(fā)策略，包括最佳路徑選擇與帶在接入環(huán)裸纖場景中，光路中斷問題較為突出，故障占比超過55%，嚴重-15-針對上述挑戰(zhàn)，AI原生路由器借助插入的智能光模塊具備實時監(jiān)測和反饋AI原生路由器引入智能面，并運用先進的學(xué)習(xí)與流量分析算法，通過持續(xù)-16-規(guī)變化時，將異常事件上報至監(jiān)控系統(tǒng)，進行更高維度的網(wǎng)絡(luò)級AI流量分析。網(wǎng)絡(luò)層的監(jiān)控系統(tǒng)，對匯聚層設(shè)備的端口流量信息進行監(jiān)測感知，借助網(wǎng)絡(luò)級AI算法進行深層次的分析，有效過濾掉由網(wǎng)絡(luò)割接、業(yè)務(wù)切換等引起的誤報，精準識別真正影響業(yè)務(wù)連續(xù)性的流量異常下降情況，如圖5所示。通過深度學(xué)精確掌握網(wǎng)絡(luò)流量的變化規(guī)律。當流量行為出現(xiàn)非預(yù)期的急劇變化時，AI原生圖5流量靜默故障識別AI原生路由器不僅能夠有效監(jiān)控明顯的流量異常，還可用于感知轉(zhuǎn)發(fā)層面成潛在影響。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑與狀態(tài)，AI原生路由器能夠及時識別障檢測及減少故障中斷時間等方面，AI原生路由器展現(xiàn)了其在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)管理中-17-總而言之，AI路由器通過智能視頻質(zhì)差識別及故障定界功能，從根本上提-18-其在涉及動態(tài)路由協(xié)議互引的場景下，問題發(fā)生率高達70%，進一步加劇了運-19-導(dǎo)致內(nèi)存超載、BGP連接中斷及系統(tǒng)運行異常；2024年1月，某地區(qū)用戶在AI原生路由器構(gòu)筑了創(chuàng)新的仿真平臺功能，賦能網(wǎng)絡(luò)管理人員在實施路由圖6路由策略在線預(yù)驗證-20-機制保障的統(tǒng)一診斷服務(wù)（UDS實現(xiàn)鏈式生成安全啟動流程中每一階段的獨特加密信息，如圖7所示。各層級通過繼承上級傳遞的加密信息圖7設(shè)備內(nèi)生安全DICE機制通過在安全設(shè)備各啟動層級應(yīng)用動態(tài)-21-于2分鐘以內(nèi)突發(fā)的大規(guī)模流量攻擊反應(yīng)滯后，因此亟需更為高效、即時的防將受攻擊流量引流至專門的DDoS清洗設(shè)備進行清洗動作，以此高效應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)集和DDoS攻擊流分析，DDoS清洗設(shè)備的主要功能為過濾攻擊流量和回注業(yè)-22-圖8AI-DDoS秒級“閃防”夠在2秒內(nèi)即刻發(fā)現(xiàn)攻擊行為，并在短短5秒內(nèi)完成流量清洗作業(yè)，極大縮短了從檢測到響應(yīng)的時間差，確保了業(yè)務(wù)運營的連續(xù)性和穩(wěn)定性，如圖9所示。這一方案不僅大幅提升了網(wǎng)絡(luò)對抗DDoS攻擊的效率，更為維護網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的高圖9DDOS瞬時攻擊秒級實現(xiàn)閉環(huán)處理-23-圖10管控安全檢測機制-24-以及實現(xiàn)嚴格的主設(shè)備功耗控制，旨在將整體功耗壓制在20KW以下，進而簡為解決這一難題，AI原生路由器在優(yōu)化設(shè)備熱管理的靜態(tài)節(jié)能方面取得了單元（CDU）實現(xiàn)標準化接口對接，不僅簡化了部署復(fù)雜度，還顯著提升了能源使用效率（PUE最大改善幅度可達30%，有力地推動了數(shù)據(jù)中心的綠色-25-能耗管理的透明與即時調(diào)控；智能風(fēng)扇技術(shù)，依據(jù)芯片溫度動態(tài)理與SERDES鏈路的智能啟閉，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實時需求精細調(diào)整，深度挖掘節(jié)能空-26--27-4.總結(jié)與展望4.1.AI原生路由器部署建議AI原生路由器會展現(xiàn)出各異的具體能力特征，以適應(yīng)其在整體網(wǎng)絡(luò)中的特定角圖11AI原生路由器部署建議集群AI原生路由器在骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)核心及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中-28-4.2.AI原生路由器應(yīng)用趨勢方面展現(xiàn)了顯著優(yōu)勢。在提升用戶體驗方面，AI原生路由器實現(xiàn)了對用規(guī)避潛在的網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險。具體應(yīng)用中，AI原生路由器能夠智能識別如高清視實時視頻通信提供無縫、流暢的體驗環(huán)境。對于追求極低延遲的游戲用戶，AI定性，極大提升了游戲體驗品質(zhì)。在故障預(yù)防與維護方面，AI原生路由器利用-29-性能。具體應(yīng)用中，在主動通知方面，當遭遇網(wǎng)絡(luò)故障或性能下降情況時，AI工介入的需求，同步增強了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和持續(xù)可用性。在配置調(diào)整方面，AI賴于靜態(tài)或預(yù)定義的規(guī)則，AI原生路由器則利用深度學(xué)習(xí)算法，綜合分析網(wǎng)絡(luò)成高級加密技術(shù)與安全協(xié)議，AI原生路由器確保了數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性，AI原生路由器能夠迅速識別異常行為，及時攔截潛在的網(wǎng)絡(luò)侵襲與數(shù)據(jù)外泄行為，有效提升防御能力。此外，AI原生路由器還承擔(dān)起定期評估網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢AI原生路由器在網(wǎng)絡(luò)安全維護方面的應(yīng)用，不僅提升了當前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全韌-30-與組件休眠機制，AI原生路由器能夠在網(wǎng)絡(luò)輕載狀態(tài)下自動調(diào)節(jié)加速推進與市場需求的持續(xù)增長，AI原生路由器正逐步成為電信運營商與企業(yè)-31-5.縮略語列表ASBGPBFDCRCPUDICEECMPKPISAServiceAwarenessPUEPowerUsageEffectiveness2BToBusiness-32-6.參考文獻[1].2024年國務(wù)院政府工作報告[Z].中共中央國務(wù)院.2024.[2].國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知:國發(fā)〔2017〕35號中共中央國務(wù)院.2017.[3].互聯(lián)網(wǎng)2030白皮書[R].中國聯(lián)通.2024.[4].新一代人工智能基礎(chǔ)設(shè)施白皮書[R].中國信通院.2024.[5].智能世界2030[R].華為