10.1.4　新型信息系统架构

随着未来卫星人工智能、云计算、大数据和物联网等技术的不断发展，网络流量、用户、数据均呈现飞速增长势头，将对海量数据的存储与处理提出更高要求。作为卫星互联网的重要组成部分，数据中心是提供大规模数据存储、处理和联网的信息基础设施，将成为基础设施和应用服务最重要的网络基础平台。数据中心是使用通信网络互连的资源池（计算、存储、网络），数据中心网络在数据中心中起着举足轻重的作用，将所有数据中心资源互连在一起，负责连接数十万甚至数百万台服务器，承载网络客户端到数据中心（南北向）、数据中心内部大规模节点间（东西向）、数据中心与数据中心之间的海量流量。数据中心网络必须具有可伸缩性和高效率，其扩展性、吞吐量、可靠性和时延等特性直接影响数据中心的功能和性能。

近年来，以数据平面可编程、控制平面开放化、无损网络传输和管理运维智能化等为代表的新一代数据中心网络技术引起了业界的广泛关注，一些具有革命性的新机制开始涌现，并开始在微软Azure、亚马逊AWS等数据中心中部署，Facebook也开始用MiniPack等新交换机来实现对F16数据中心网络的更新。

伴随着卫星数据中心网络的进一步发展，核心关键技术还将出现如下新的发展趋势：

（1）数据平面将往高性能、高密度、模块化、功能扩展、网算存融合和安全可信增强等方面深度发展。在高性能方面，网络接口将逐渐在数据中心网络中部署，更高速接口也将很快出现，端口密度也将进一步增加；在模块化可编程方面，将有更多报文处理功能被提取、组合成为灵活可编程模块，来满足多样性的需求；同时，网络设备中会集成更多的计算、存储甚至智能处理功能，彻底改变现有可编程网络设备计算能力单一、访存速度较慢的现状；人们将在网络设备中看到浮点计算单元、RDMA等新的功能，甚至还有分布式机器学习等功能。网算存融合将诞生新的“计算、通信、存储”协同工作范式，改变现有网络设备形态，这方面的典型工作包括华为算力网络等新思想。在安全可信方面，由于可编程带来设备的开放，用户可以在可编程设备上自由部署自己的网络功能，但是这些程序的安全可信性却没有保证。现在缺少可靠的程序检查工具来避免这些程序部署到网络中可能会引发的异常错误等；同时，由于开放设备暴露在网络中，网络如何保护这些设备不受攻击、保持稳定的工作状态，也是一个值得研究的问题。

（2）控制平面将往开放、开源、服务云化、集中编排和安全增强等方面进一步发展。随着以SoNIC等为代表的开源网络设备操作系统的进一步部署应用，设备厂商将日益采用开源操作系统和开放接口，采用开源、混源等方式进行开发，带来网络设备操作系统的新革命，以容器等为代表的轻量化虚拟技术将在网络设备中获得批量部署应用；在网络控制器操作系统方面，随着网络规模的扩大、测量能力的增强和分布式能力的扩展，精细化控制、微服务、智能控制和多控制器分布式并行协同将成为重要发展方向。路由机制方面，针对全光交换、无线交换和太赫兹交换的新型网络优化机制和算法将成为下一步研究的热点，融合集中式和分布式路由机制、多维优化和保证服务质量的路由协议将日益发展成熟。

（3）智能运维管理将往深度智能、意图驱动、网络安全融合等方向发展。在深度智能方向，依据多维指标体系进行深度挖掘的故障发现、定位和预测，融合监督学习、无监督学习、强化学习等智能方法的运维管理将成为重点发展方向；在意图驱动方面，网络策略在意图获取、意图分析转译、意图验证、意图下发执行和意图反馈等方面将进一步发展深化，形式化验证等新方法、新机制将日益成熟；在网络安全融合方向，通过网络精细测量、日志和流量的深度融合分析，基于网络数据的大数据分析将成为新一步的研究重点，进一步实现网络和安全功能的融合分析处理。