2017年P4中国峰会北京站会议小结

2017 P4 中国峰会北京

本次会议依然侧重介绍P4，并highlight P4的benifit，大致分为以下几类：

1.学术界 - 未来网络的发展，为何提出P4技术？

未来网络和实体经济、其他学科相结合
P4是可编程网络的助力器，其作用是将网络功能、协议设计交付给广大设计者而不是传统的网络设备厂商，从而
- 最大化地加速网络创新
- 缩短协议部署周期
- 开发者自顶向下网络设计，拥有完整的创新实验平台

2.互联网公司 - P4能为我们带来什么？

构建需求、业务驱动网络：

DC网络数据实时收集
承载大流量、多类型业务流
可编程带来的优势

3.解决方案供应商 - P4应用于DC解决方案的优势

客户需求定制网络，差异化服务
技术支撑产品创新、服务质量
可编程为生态注入新活力

4.芯片厂商 - P4体系架构及技术介绍

Tofino

Details

刘韵洁

1.未来网络技术的发展趋势
2.中国在未来网络领域的研究情况
3.结束语

Ch1.未来网络技术的发展趋势

互联网面临严重挑战，未来网络迎来发展机遇。

网络功能：科研型 => 消费型 => 生产型
- 第一代互联网：军事与科研网
- 第二代互联网：万维网电子商务
- 第三代互联网：与实体经济深度融合

未来网络已成为业界关注焦点

未来网络基础研究
未来网络试验网

全球未来网络发展的多个候选方向

SDN 软件
CCN 信息
Cloud 数据中心
MobilityFirst 泛在移动
XIA 内生安全
ChoiceNet 经济模式

技术发展趋势 - 软件定义网络

开放、软件为主、智能控制

技术发展趋势 - 基于数据中心云架构重构网络

以数据中心为中心组网

技术发展趋势 - 云

云计算 => 边缘计算/雾计算

技术发展趋势 - CP => open source

ODL
ONOS
开源网络操作系统成为全球制高点

技术发展趋势 - 数据平面向硬件开源方向转变

软件开源 => 软件开源、硬件开源

技术发展趋势 - 人工智能(AI)应用于未来网络

“傻瓜型网络” => 智能型网络

产品成熟度Gartner曲线

Ch2.研究现状

1.未来网络体系结构 - 服务定制网络(SCN)

简单、开放、可拓展
安全可靠
融合
高效、灵活调度网络及信息资源

交通运输体系带来的启示

按需
服务质量
差异化服务

服务定制网络SCN - 系统架构

服务可定制
服务可迁移
服务可感知

中国首个小型未来网络试验网

2.未来网络试验设施项目 - CENI: China Environment for Network Innovations

全面提升网络创新能力，增强网络产业核心竞争力，保证网络空间安全，确保网络可持续发展。

主要目标

具备验证新型网络架构、核心技术实验的能力
验证新型网络架构和系统适应新业务、需求的能力
具备针对现有网络问题解决方案的创新试验能力

基于SDN白牌设备的试验网组网方案

重要研究方向与突破：

运营商网络SDN平滑演进和部署实验验证
- 第一阶段：Underlay层不变，重点在Overlay层进行改造，优化网络性能；
- 第二阶段：Underlay逐步SDN/NFV化
超大规模数据中心网络实验验证
- 采用PI的P4交换机
基于P4的DB网络协议创新
- 自研协议验证
- 结合AI进行协议自动优化
光网和IP网融合
- 光层和IP层融合与协同组网
- 信息共享、链路保护、故障快速恢复、链路利用率优化
5G

问题：移动通信网络利用率低、无法定制化服务、不能支撑物联网场景
- 重构端局网络
- DP用白牌设备，厂商解耦
- CP的OS融合网络控制、云平台、业务编排
4K/8K视频、AR/VR业务分发实验验证

问题：网络流量冗余、带宽压力大
- SDN/NFV技术实现计算、存储、网络多维资源的统一管理，融入内容分发能力，实现云网一体化
基于云网一体化的产业互联网
- 为地方产业转型、制造业升级改造提供网络支撑
空天地海一体化网络实验验证
基于AI的网络优化学习实验验证

问题：指数级增长的网络状态数量，有限AI输入模型之间的错配，如何运用AI来优化网络管控、简化网络运维？

为我国网络领域的基础科研创新提供环境

支撑运营商、设备商、互联网公司面向新型应用的各类创新实验

未来网络在中国有巨大的前景

3.结束语

1.未来网络与实体经济结合，将有十分巨大的市场前景

2.未来网络与AI是时代双擎

3.CENI将成为网络领域的科研和产品研究的重要支撑

Nick McKeown - Programmable Forwarding

OSPF BGP ... VxLAN

Switch OS 

Driver ... specific driver

Hardware ... configuration

New Feature => several years => Deployed:

Enterprise Network <-> Network Equipment Vendor <-> Software Team | ASIC Team

When you need an upgrade

1.A switch vendor can't just send a software upgrade
2.It takes years to add new features
3.By then, you've figured out a kludge to work around it
4.Your network gets more complicated, more brittle
5.Eventually, when the upgrade is available, it either
- No longer solves your problem, or
- You need a fork-lift upgrade, at huge expense

Network systems are built "bottom-up"

Network systems will be programmed "top-down"

Why aren't all network systems built this way?

"Programmable switches are 10-100x slower than fixed-function switches. They cost more and consume more power"

This is changing...

Performance
Cost and power
Easy to program

Domain Specific Processors

Computers: Java -> Compiler -> CPU
Graphics: OpenCL -> Compiler -> GPU
Signal Processing: Matlab -> Compiler -> DSP
Machine Learning: TensorFlow -> Compiler -> TPU
Networking: P4 -> Compiler -> PISA(Tofino)

Fixed-Function Switch -> PISA: Protocol Independent Swicth Architecture

My super secret Source-Routing -> P4 Program -> P4 Compiler -> Programmbale Switch

Protocols and table complexity 20 years ago => Datacenter ToR today(public switch.p4)

P4 Program Demo

An example: Telemetry

The network should answer these questions

"Which path dide my packet take?"
"Which rules did my packet follow?"
"How long did my packet queue at each switch?"
"Who did my packet share the queue with?"

INT can answer all four questions for the first time. At full line rate. Without generating any additional packets!

Alibaba - Build the Ecosystem for Hyper scale DC Network Visibility

11.11 Global Shopping Festival

Big traffic, lots of kinds

Alibaba Network Infrastructure Overview

Mobile | Wire -> CDN -> WAN -> MAN -> IDC -> Application | Virtual OS | NIC

The size does matter!

Self-driving Network: You can't manage what you can't see!

DC Network Visibility - the System Requirements

Layer1: Data Present

Layer2: Data Analyze

Layer3: Data Collect

DC Network Visibility - The Ecosystem

Low-level => High-level

Chip capability => Swicth Software capability => Channel/API => Network Monitoring System

Benifits of a Programmable Forwarding Plane

Programmability:

Easily Add New Features - New protocols and Apps
Increase Network Reliability - Remove unused protocols
Efficient use of Resources - Flexiable use of tables
Greater Visibility - New diagnostics telemetry, OAM
- Critical for Self-driving DC Networke => what P4 can bring

H3C - 数据中心解决方案生态建设

数据中心网络面临的挑战是什么？ - 解决根本问题需要新思路

客户需求
- 应用策略驱动组网 => 云部署/迁移
- 零配置部署/自动化变更
技术
- 快速市场投资/最佳端口密度 => 带宽大爆炸
- 芯片方案多元化/光互联创新 => 最近产品创新
- 业务流量分析/可视化 => 统计分析
商业模型
- 全面虚拟化 => 开放式解决方案
- 高可用基础设备/ISSU => 网络 = 业务收入

老思路是什么？ - 芯片迭代 + 热点跟随

未来能否持续？ - 摩尔定律褪色

芯片技术成本
晶体管数量/单位成本
半导体行业市场份额整合趋势

可编程价值是什么？ - 生态合作新内涵

资源灵活分配？ - 交付优化，定制领先
新转发功能？ - 投资保护，运营优化
新业务场景？ - 成熟可靠，稳定创造价值

可编程方向是什么？ - 专业化+标准化

可维护
安全
高可用
标准化

H3C理念是什么？

专业 Professional
可靠 dePendability
开放 Platform oPen

H3C新思路新行动是什么？ - 应用驱动云领未来

云化
软件定义同质化硬件
场景化应用驱动
开放解决方案

构建自主创新+OEM+转售生态体系，提供最完整的新IT生态解决方案

Barefoot - Barefoot Technology Intro

The Barefoot Solution

New OpenSource Ecosystem + Barefoot Software + Barefoot Hardware = New NF + Differentiation + Network Analytics + Rapid Innovation

"Programmability without Compromise"

PISA: Protocol Independent Switch Architechture

All stages are identical - makes PISA a good "compiler target"

Barefoot Tofino - 6.5T Tofino Block Diagram

Each pipe has 16x100G MACs Packet Generator, CPU

Programmability without compromises

same power, same cost, same or better performance of a fixed-function switch chip

Barefoot and Switch OS Integration Model

switch.p4 & switchAPI Features

Programmability with P4 Advanced Apps

Security & Compliance
Scalable LB
Real-Time Telemetry
Enhanced Routing
Enhanced Switching
Physical to Virtual

Benifits of a Programmable Forwarding Plane - same with ali

2017.5.9