計(jì)算機(jī)行業(yè)算力市場(chǎng)分析

一、算力需求高速增長(zhǎng)、算力供給陷入困局，算力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生

1.1、算力需求指數(shù)型增長(zhǎng)，需求多樣性凸顯

全球、中國(guó)算力需求或?qū)⒖焖偬嵘?，需求多元化?qū)動(dòng)算力多樣化c隨

著我們走進(jìn)數(shù)字時(shí)代，計(jì)算場(chǎng)景愈加豐富，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)

飛速發(fā)展、數(shù)據(jù)高速增長(zhǎng)，在中國(guó)乃至全球范圍內(nèi)算力需求也隨之提

高到了前所未有的高度。據(jù)中國(guó)信息通信研究院，2021年全球計(jì)算

設(shè)備算力總規(guī)模達(dá)到615EFIops,增速為44%；預(yù)計(jì)到2030年，全

球算力總規(guī)模將實(shí)現(xiàn)56ZFIops,平均年增速將達(dá)到65%。作為總規(guī)

模位居全球第二的國(guó)家，我國(guó)算力需求同樣處高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，工信部

數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)算力總規(guī)模達(dá)到135EFIops,占全球總規(guī)模

的31%,截至2022年6月底，我國(guó)算力總規(guī)模超過(guò)150EFIops,年

均增速超過(guò)35%。除了需求量的提升，隨著多樣化智能場(chǎng)景的出現(xiàn)，

需求的多元化也對(duì)算力的多樣化提出要求。

AI性能突破、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘需求提升，驅(qū)動(dòng)算力需求高速增

長(zhǎng)

數(shù)據(jù)、算法、算力三者已經(jīng)成為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，三

者相互促進(jìn)。其中，算力是支撐數(shù)字化時(shí)代發(fā)展的基礎(chǔ)與核心。隨著

我們走入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，數(shù)據(jù)、算法、算力已經(jīng)成為推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)

展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。數(shù)據(jù)、算法、算力缺一不可，相互驅(qū)動(dòng)。近日，

ChatGPT的誕生重新讓大家看到了AI算法的力量，而國(guó)家大力發(fā)展

數(shù)據(jù)要素，也凸顯了數(shù)據(jù)作為新時(shí)代石油的價(jià)值。算法的技術(shù)突破、

數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)以及對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘的需求，極大驅(qū)動(dòng)了社會(huì)對(duì)算力的需

求。未來(lái)已來(lái)，算力正是支撐數(shù)字化時(shí)代發(fā)展的基礎(chǔ)與核心。

通用大模型的性能依賴于大量參數(shù)和數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，需要大算力支撐。

以ChatGPT為代表的AI算法的突破將極大驅(qū)動(dòng)算力需求。ChatGPT

近日引爆市場(chǎng)，人工智能取得重大突破。GPT模型的發(fā)展印證了通

用大模型性能的提升依賴于大量參數(shù)和數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，需要大量算力支

撐。GPT系列模型經(jīng)歷了多次迭代：GPT-1、GPT-2和GPT-3,

ChatGPT是由GPT-3微調(diào)得到的一個(gè)聚焦于對(duì)話交互的過(guò)渡版本。

目前，ChatGPT的訓(xùn)練參數(shù)1750億、訓(xùn)練數(shù)據(jù)45TB,每天生成45

億字的內(nèi)容，支撐其算力至少需要上萬(wàn)顆英偉達(dá)的GPUA100,單次

模型訓(xùn)練成本超過(guò)1200萬(wàn)美元。另外，人工智能的算法呈指數(shù)增長(zhǎng)

的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)對(duì)算力的需求將隨著AI算法的發(fā)展持續(xù)增長(zhǎng)。

圖1:2020、2021、2030E全球算力總規(guī)模

■算力總規(guī)模(EFlops)

202020212030E

數(shù)據(jù)量的高速增長(zhǎng)、以及對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值需求的增長(zhǎng)將驅(qū)動(dòng)對(duì)算力的進(jìn)一

步需求。數(shù)字時(shí)代到來(lái)，數(shù)據(jù)是生產(chǎn)要素，而算力則是生產(chǎn)力，數(shù)據(jù)

價(jià)值的挖掘依賴于算力的支撐。近年來(lái)，5G網(wǎng)絡(luò)、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、

VR/AR等新興技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了數(shù)據(jù)的指數(shù)型增長(zhǎng)。據(jù)Statista統(tǒng)

計(jì),2020年，全球產(chǎn)生、采集或復(fù)制的數(shù)據(jù)量達(dá)到64.2zettabytes

(1zettabyte=1021bytes)。同時(shí)，Statista預(yù)測(cè)未來(lái)數(shù)據(jù)將持續(xù)高

速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2025年，全球數(shù)據(jù)產(chǎn)量將達(dá)到181zettabytes。其

中，中國(guó)在數(shù)據(jù)量以及相關(guān)技術(shù)上均保持領(lǐng)先。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2025

年，中國(guó)將產(chǎn)生全球最多的數(shù)據(jù)量，近全球數(shù)據(jù)產(chǎn)量的三分之一:同

時(shí)，我國(guó)越來(lái)越重視數(shù)據(jù)要素發(fā)展，從理論到實(shí)踐做了一系列探索，

發(fā)布多項(xiàng)重要文件支持?jǐn)?shù)據(jù)要素發(fā)展。我國(guó)數(shù)據(jù)量的指數(shù)增長(zhǎng)及對(duì)數(shù)

據(jù)價(jià)值挖掘需求的增長(zhǎng)將持續(xù)驅(qū)動(dòng)對(duì)算力的需求。

1.1.2.計(jì)算場(chǎng)景愈加豐富，需求多元化對(duì)算力多樣化提出新要求

計(jì)算場(chǎng)景愈發(fā)豐富，不同應(yīng)用對(duì)算力精度、延遲、帶寬等提出不同需

求。技術(shù)的發(fā)展催生了豐富的計(jì)算場(chǎng)景，不同的行業(yè)、應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)算

力提出的需求不同。例如，天體物理、氣象研究、航空航天等高精尖

科研領(lǐng)域需要能夠支持復(fù)雜運(yùn)算、性能高的雙精度算力，即超算算力。

而無(wú)人駕駛、智慧交通等AI主要用于處理語(yǔ)音、圖片或視頻等，單

精度、半精度、甚至整型的計(jì)算即可滿足應(yīng)用需要。而一些產(chǎn)業(yè)數(shù)字

化的場(chǎng)景對(duì)精度要求不高，通用算力(基礎(chǔ)算力)即可滿足需求c除

了算力精度，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)帶寬和延時(shí)也提出了不同的需求。例

如，需要實(shí)時(shí)渲染的游戲、自動(dòng)駕駛決策、遠(yuǎn)程手術(shù)、工業(yè)控制等領(lǐng)

域?qū)ρ舆t的要求非常高，而模型訓(xùn)練等場(chǎng)景則對(duì)延遲沒(méi)有很高要求。

同時(shí),基于AR、VR等渲染場(chǎng)景，模型訓(xùn)練、超算類等場(chǎng)景對(duì)大帶

寬的需求較高，工控、物聯(lián)網(wǎng)采集等則對(duì)帶寬要求不高。

1.2、算力供給眾多問(wèn)題亟待解決

1.2.1、芯片性能受限，算力網(wǎng)絡(luò)化是必經(jīng)之路

從技術(shù)發(fā)展角度來(lái)看，摩爾定律走向盡頭，算力向網(wǎng)絡(luò)化成為趨勢(shì)。

隨著摩爾定律逐漸走向盡頭，各界對(duì)MoreMoore和Morethan

Moore兩類技術(shù)路線爭(zhēng)論不休。不可否認(rèn)的是，單核硅基芯片的算力

以及多核堆疊帶來(lái)的算力提升逐漸走向盡頭。當(dāng)單點(diǎn)算力無(wú)法持續(xù)倍

增，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將算力資源整合到一起為算力不足提供了很好的解決方

案。

從國(guó)際爭(zhēng)端角度看，美國(guó)對(duì)中國(guó)進(jìn)行先進(jìn)計(jì)算全產(chǎn)業(yè)鏈封鎖。芯片產(chǎn)

業(yè)鏈壁壘較高，自主打造先進(jìn)計(jì)算芯片需要時(shí)間沉淀，算力網(wǎng)絡(luò)是打

造我國(guó)數(shù)字基石的另一重要方法。2022年10月，美國(guó)對(duì)華制裁政策

進(jìn)一步升級(jí)，對(duì)華禁售應(yīng)用在超算領(lǐng)域及人工智能領(lǐng)域的各類高性能

集成電路，并且開啟了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的全面打壓。先進(jìn)計(jì)算是軍工、生

物等多行業(yè)高科技發(fā)展的關(guān)鍵，是我國(guó)建設(shè)“數(shù)字基石”最重要的環(huán)節(jié)

之一。美國(guó)斬?cái)辔覈?guó)獲取先進(jìn)計(jì)算相關(guān)芯片的途徑，除了自主打造先

進(jìn)計(jì)算芯片，打造算力網(wǎng)絡(luò)也是我國(guó)建設(shè)數(shù)字基石的另一重要手段。

圖2:2016-2022H1中國(guó)算力總規(guī)模

中國(guó)算力總規(guī)模（EFlops）g%

16060.00%

14050.00%

120

10040.00%

8030.00%

6020.00%

40

2010.00%

00.00%

1.2.2,算力成本高，目前無(wú)法普惠大眾，依然是“奢侈品”

當(dāng)前算力成本高，無(wú)法普惠個(gè)人及中小企業(yè)，制約科學(xué)研究發(fā)展C在

數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力將成為水電一樣的，能夠普惠大眾的新型公共資

源。然而，昂貴的算力導(dǎo)致普羅大眾無(wú)法受益于人工智能發(fā)展和數(shù)字

化轉(zhuǎn)型，同時(shí)，算力因其高額成本也無(wú)法很好的支撐科學(xué)研發(fā)及暫時(shí)

無(wú)法商業(yè)化的企業(yè)研發(fā)。華為集群計(jì)算總經(jīng)理朱照群曾舉例：“在計(jì)

算流體力學(xué)領(lǐng)域中，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的仿真需要1000核計(jì)算1周的

時(shí)間”，當(dāng)前，很多機(jī)構(gòu)是無(wú)法承受如此高額的算力成本。算力貴的

主要在于高昂的電力及土地成木。電力成木以及土地成木在數(shù)據(jù)中心

建設(shè)運(yùn)營(yíng)支出中占比較高。

電力成本占數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本的60%-70%o數(shù)據(jù)中心需7x24小時(shí)

全天候運(yùn)營(yíng)，需要充足的電力供給保障IT設(shè)備及散熱設(shè)備運(yùn)營(yíng)，因

此數(shù)據(jù)中心的耗電量積極龐大。據(jù)中國(guó)信通院，數(shù)據(jù)中心的電力成本

占其運(yùn)營(yíng)總成本的60%-70%o而全國(guó)數(shù)據(jù)中心的能耗規(guī)模約等于兩

個(gè)三峽電站的發(fā)電量。截至2020年底，中國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電量占全

國(guó)總用電量的2.7%,預(yù)計(jì)2030年將占全國(guó)用電總量的4%。因此,

電價(jià)對(duì)算力成本的多少起到?jīng)Q定性作用。

數(shù)據(jù)中心占地面積大，土地成本高。數(shù)據(jù)中心占地面積大，需要部署

各類IT硬件、供配電系統(tǒng)、降溫散熱設(shè)備、安全監(jiān)控設(shè)備等。據(jù)華

為，單個(gè)數(shù)據(jù)中心的面積達(dá)到了60個(gè)足球場(chǎng)的面積。例如在貴州樞

紐中，騰訊投產(chǎn)的貴安七星數(shù)據(jù)中心，總占地面積約為47萬(wàn)平方米。

因此，土地價(jià)格對(duì)算力成本的影響非常大c供需存在錯(cuò)配：東部算力

需求大，西部算力供給便宜。我國(guó)上海等東部地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)高度發(fā)達(dá),

是計(jì)算需求最旺盛的地區(qū)，然而其較高的電費(fèi)和土地價(jià)格導(dǎo)致東部地

區(qū)算力成本高昂。貴州、內(nèi)蒙等中西部算力需求較低，但其較低的電

力成本和土地價(jià)格更適合算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

數(shù)據(jù)data

ImTm

algonthmcomputingpower

1.2.3、制冷散熱耗能高，不利于實(shí)現(xiàn)碳排放目標(biāo)

數(shù)據(jù)中心耗能高，不利于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心的用電量不斷

增長(zhǎng)，不利于碳排放目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)牛大量的熱量,

制冷和散熱是保障數(shù)據(jù)中心平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵，這個(gè)過(guò)程會(huì)消耗大量的

能量。據(jù)華為，數(shù)據(jù)中心在降溫過(guò)程中所消耗的能量占數(shù)據(jù)中心總耗

能的40%左右。

采取清潔能源供電、自然降溫等方法是數(shù)據(jù)中心減少碳排放的關(guān)鍵。

從供給側(cè)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心可以通過(guò)采用節(jié)能技術(shù)，使用清潔能源等方

式改善碳排放過(guò)量等問(wèn)題。另一方面，用自然方式降溫輔助制冷能夠

有效減少數(shù)據(jù)中心耗能。各大云廠商為了服務(wù)器降溫也各顯神通，如

騰訊在貴安的隧洞內(nèi)建立了一個(gè)綠色高效的災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，微軟曾在

將數(shù)據(jù)中心投放到蘇格蘭附近的北海中。

供需存在錯(cuò)配：東部算力需求大，西部建設(shè)數(shù)據(jù)中心更利于減少碳排

放。我國(guó)東部信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，算力需求大。而我國(guó)中西部地區(qū)具備豐

富的風(fēng)電、光伏、水電等清潔能源，顯著減少碳排放。同時(shí)，西部地

區(qū)適宜的氣候與地理?xiàng)l件還為散熱、制冷等環(huán)節(jié)提供了天然環(huán)境，以

烏蘭察布市為例，只有4.3攝氏度的年平均氣溫意味著每年有近10

個(gè)月可以不使用設(shè)備，而是利用環(huán)境實(shí)現(xiàn)自然冷卻，更加適合數(shù)據(jù)中

心的建設(shè)，利于達(dá)成'雙碳”目標(biāo)。

1.2.4.計(jì)算資源利用率有待提升

高時(shí)延、窄帶寬等問(wèn)題制約網(wǎng)絡(luò)傳輸效率y以目前的傳輸速度，中長(zhǎng)

距離傳輸仍會(huì)產(chǎn)生較大時(shí)延，網(wǎng)絡(luò)難以承載如電子交易、高清視頻直

播、虛擬現(xiàn)實(shí)、云支付等對(duì)低時(shí)延要求較高的業(yè)務(wù)。此外，面對(duì)復(fù)雜

多樣、要求不一的計(jì)算任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于高帶寬的需求也不斷增加，如

氣象預(yù)測(cè)就需要超大帶寬。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載超過(guò)網(wǎng)絡(luò)容量上限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)

生網(wǎng)絡(luò)擁塞，出現(xiàn)丟包等問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)效率成為算力提升瓶頸C在

算力供給側(cè)，數(shù)據(jù)中心存在“1+1遠(yuǎn)小于2'的業(yè)界難題。由于大規(guī)模

服務(wù)器集群依賴于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，因此，當(dāng)多臺(tái)服務(wù)器向一臺(tái)服務(wù)器

同時(shí)發(fā)送大量報(bào)文時(shí)，會(huì)導(dǎo)致報(bào)文數(shù)量超過(guò)交換機(jī)的緩存承受能力而

產(chǎn)生丟包。而丟包造成的數(shù)據(jù)重傳，乂將極大地影響計(jì)算和存儲(chǔ)的效

率。在近些年備受業(yè)界青睞的RoCE(RDMAoverConvergedEthernet)

網(wǎng)絡(luò)中，0.1%的丟包率就會(huì)導(dǎo)致50%的算力下降，造成服務(wù)器CPU

資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，成為算力提升的瓶頸。

圖4；GPT-3模型與其他語(yǔ)言模型的訓(xùn)練算力消耗叼比

1.3.算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)賦能算力作為基礎(chǔ)資源普惠大眾

算力應(yīng)該是水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源。早在

1961年，美國(guó)教授JohnMcCarthy就將算力類比為電話服務(wù)，可以

隨取隨用。到了1990年，美國(guó)IanFoster教授將算力與電力類比,

提出算力是一種公共服務(wù)。今天，我們來(lái)到了數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力將

成為水、電一樣普惠大眾、隨取隨用的公共基礎(chǔ)資源，為社會(huì)高效發(fā)

展賦能，最終實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)無(wú)所不達(dá)、算力無(wú)所不在、智能無(wú)所不及'的

社會(huì)愿景。

算力網(wǎng)絡(luò)是提供普惠算力的最優(yōu)解，或?qū)⒊蔀橹悄軙r(shí)代的標(biāo)志性基礎(chǔ)

設(shè)施。目前，算力對(duì)大部分公司、科研院所、個(gè)人來(lái)說(shuō)都是奢侈品，

沒(méi)有成為普惠大眾的基礎(chǔ)資源。像上述所討論的那樣，我國(guó)算力存在

著供需失衡、成本較高、魯棒性不足等問(wèn)題。急劇增長(zhǎng)的全行業(yè)計(jì)算

需求與相對(duì)較慢的迭代發(fā)展速度造成了算力供需失衡；同時(shí)，地理位

置上聚集于東部、行業(yè)上大量存在于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等分布特點(diǎn)也對(duì)算力

資源的合理分配構(gòu)成阻礙，算力流動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致成本不能有效滿足普惠

發(fā)展需求；此外，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)帶來(lái)了更加復(fù)雜的算力應(yīng)用場(chǎng)景,

隨之帶來(lái)的偶發(fā)性算力需求激增和隱私數(shù)據(jù)安全保護(hù)訴求對(duì)各節(jié)點(diǎn)

的魯棒性、安全性提出了更高的要求。為解決以上難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)跨地域

與跨行業(yè)共享、彈性按需調(diào)動(dòng)，算力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，成為算力資源健

康發(fā)展的最優(yōu)解。在不久的將來(lái)，算力網(wǎng)絡(luò)將成為這個(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代、

智能時(shí)代的標(biāo)志性基礎(chǔ)設(shè)施。

算力網(wǎng)絡(luò)：云邊端節(jié)點(diǎn)全連接，動(dòng)態(tài)感知、靈活調(diào)度。算力網(wǎng)絡(luò)是通

過(guò)新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將云、邊、端等分散的算力節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)

感知算力資源狀態(tài)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行統(tǒng)籌分配和調(diào)度。不同的業(yè)務(wù)

需要的算力種類、帶寬、延時(shí)不同，然而在算力網(wǎng)絡(luò)中用戶無(wú)需關(guān)心

網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算資源的位置和部署狀態(tài)。算力網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)時(shí)感知客戶的算

力需求，并根據(jù)算力資源池的情況，給客戶自動(dòng)調(diào)配符合其需求的最

優(yōu)算力，獲取算力將像獲取水、電一樣便捷、價(jià)低。

二、確定性網(wǎng)絡(luò)、算力調(diào)度、安全是算網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵

2.1.算、網(wǎng)、腦協(xié)同，共同構(gòu)建高效算力網(wǎng)絡(luò)

算、網(wǎng)、腦共筑算刀網(wǎng)絡(luò)。算力網(wǎng)絡(luò)的概念提出后，科研院所、三大

運(yùn)營(yíng)商、華為等各方紛紛對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)做出探索和實(shí)踐，目前還沒(méi)有形

成統(tǒng)一的定義以及標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。據(jù)華為對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成的討論，算力

網(wǎng)絡(luò)主要由算、網(wǎng)以及腦三部分組成。其中，計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)屬于基礎(chǔ)設(shè)

施，基礎(chǔ)計(jì)算設(shè)施負(fù)責(zé)提供計(jì)算資源，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施負(fù)責(zé)連接網(wǎng)絡(luò),

而腦負(fù)責(zé)全域動(dòng)態(tài)感知、跨域協(xié)調(diào)調(diào)度、多域融合編排以及智能計(jì)算

出最優(yōu)協(xié)同方案。

高效算力需要專業(yè)、彈性、以及協(xié)同?！吨袊?guó)聯(lián)通算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》

中對(duì)高效算力的三個(gè)關(guān)鍵因素作出解釋。第一，聚焦專用場(chǎng)景，用更

低的成本和功耗完成計(jì)算。第二，網(wǎng)絡(luò)為算力的需求和供給間提供敏

捷的連接和靈活調(diào)整能力。第三，應(yīng)該進(jìn)行資源的充分利用。處理器

內(nèi)部核之間的協(xié)作，到數(shù)據(jù)中心里多個(gè)服務(wù)器見的協(xié)同，到網(wǎng)絡(luò)邊緣

的隨選算力。算力協(xié)作可以使算力資源充分被使用。

2.2、超大帶寬、超低時(shí)延的確定性網(wǎng)絡(luò)是算力調(diào)度的基礎(chǔ)

目前網(wǎng)絡(luò)時(shí)延較高，應(yīng)用場(chǎng)景仍受限。目前，由于時(shí)延問(wèn)題，中長(zhǎng)距

離算力調(diào)度如“東數(shù)西算”中的應(yīng)用場(chǎng)景仍以網(wǎng)絡(luò)時(shí)效性較低的場(chǎng)景

如游戲影音制作、人工智能模型訓(xùn)練等冷、溫?cái)?shù)據(jù)為主。網(wǎng)絡(luò)連接延

遲主要由光纖延遲和路由、轉(zhuǎn)發(fā)延遲造成。其中光纖延遲是因?yàn)楣饫w

內(nèi)玻璃折射而降速為真空中光速的1/3,約5ns/m,即每200公里傳

輸距離產(chǎn)生1ms時(shí)延。國(guó)家發(fā)改委的制定《全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心

協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》中提出，樞紐節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)中心端到端

單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延原則上在20毫秒范圍內(nèi)，而城區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)中心作為算

力“邊緣”端，數(shù)據(jù)中心端到端單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延原則上在10毫秒范圍內(nèi)。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的下降需要網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)升級(jí)等多方面共同發(fā)力。針對(duì)目

前網(wǎng)絡(luò)時(shí)延問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)商們正在推進(jìn)“網(wǎng)絡(luò)骨干直連”建設(shè)，通

過(guò)加密樞紐之間光纜連接，建設(shè)直達(dá)光纜等手段，降低跨區(qū)域間的流

量繞轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)流量就地交換，從而降低時(shí)延。另一方面，業(yè)界也在對(duì)

未來(lái)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研發(fā)與測(cè)試，目前已通過(guò)RDMA等通信協(xié)議替代TCP

協(xié)議的確定性網(wǎng)絡(luò)方案大幅提升網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率等方式，降低傳輸時(shí)

延。

確定性網(wǎng)絡(luò)提供低延遲、高穩(wěn)定性，滿足新興業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)需求。許多新

興業(yè)務(wù)如智能駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)控制等，需要將端到

端的延時(shí)控制在時(shí)延抖動(dòng)控制在微秒級(jí)，同時(shí)將可靠性控

制在99.9999%以上。在此背景下，業(yè)界迫切需要建立一種可提供‘準(zhǔn)

時(shí)、準(zhǔn)確”數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)質(zhì)量的新一代網(wǎng)絡(luò)，這就是確定性網(wǎng)絡(luò)。確

定性網(wǎng)絡(luò)是相對(duì)于傳統(tǒng)的盡力而為網(wǎng)絡(luò)而言的，盡力而為網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題

在于數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性不夠，比如帶寬時(shí)高時(shí)低、時(shí)延時(shí)長(zhǎng)時(shí)短C以

互聯(lián)網(wǎng)為例，瀏覽網(wǎng)頁(yè)、看視頻等應(yīng)用對(duì)傳輸?shù)拇_定性要求并不高。

確定性網(wǎng)絡(luò)通過(guò)時(shí)鐘同步、頻率同步、流量整形、資源預(yù)留、時(shí)敏流

調(diào)度、靈活切片等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低時(shí)延、低抖動(dòng)、低丟包率、高帶寬、

高可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

確定性網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)確定性時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率、帶寬和

可靠性等。確定性時(shí)延主要通過(guò)時(shí)鐘同步、頻率同步、調(diào)度整形、資

源預(yù)留等機(jī)制實(shí)現(xiàn);確定性抖動(dòng)和丟包率通過(guò)優(yōu)先級(jí)劃分、抖動(dòng)消減、

緩沖吸收等機(jī)制實(shí)現(xiàn)；確定性帶寬通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算等技術(shù)實(shí)

現(xiàn)；確定性可靠性通過(guò)多路復(fù)用、包復(fù)制與消除、冗余備份等技術(shù)實(shí)

現(xiàn)。確定性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前主要包括靈活以太網(wǎng)(FlexE),時(shí)間敏感

網(wǎng)(TSN),確定網(wǎng)(DetNet),DIP(DeterministicIP)技術(shù),確

定性WiFi,以及5G確定性網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。

確定性網(wǎng)絡(luò)通過(guò)各類技術(shù)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)性能目標(biāo)。FlexE通過(guò)接口技術(shù)在

物理層和鏈路層之間插入中間層，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)速率和物理通道速率的解

耦，構(gòu)建智能端到端鏈路，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片，支撐帶寬資源彈性靈活的

分配和保障，從而提供確定性帶寬保障；TSN和DetNet則把數(shù)據(jù)分

為“時(shí)延敏感流”和“盡力而為流”并將其隔開，從而確保時(shí)間敏感型數(shù)

據(jù)傳輸?shù)母咝?；而確定性Wifi和5G確定性網(wǎng)絡(luò)則過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)現(xiàn)確

定性帶寬保證，借助低延遲技術(shù)和邊緣計(jì)算等實(shí)現(xiàn)端到端確定性控制。

目前各項(xiàng)技術(shù)均處于研發(fā)、試點(diǎn)或商業(yè)化階段，為將來(lái)的確定性網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)與升級(jí)打下良好基礎(chǔ)。

GlobalDataspher*byRegion

-Datasphere:產(chǎn)生、采集或復(fù)制的數(shù)據(jù)量

確定性網(wǎng)絡(luò)在多地多領(lǐng)域展開實(shí)踐性探索。目前，各地正針對(duì)全新的

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對(duì)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)施（CENI）展開成果驗(yàn)證。如山東已建

成并運(yùn)行覆蓋16個(gè)地市、5600公里的全球首張確定性網(wǎng)絡(luò)，其核心

節(jié)點(diǎn)時(shí)延抖動(dòng)控制在20微秒以內(nèi)，主要性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

如在南京到貴陽(yáng)途中進(jìn)行了確定性網(wǎng)絡(luò)和非確定網(wǎng)絡(luò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果

表明，在2450公里的100G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)中，非確定性網(wǎng)絡(luò)存在大量擁

塞，帶寬利用率不足10%,難以滿足數(shù)據(jù)中心跨廣域的無(wú)損數(shù)據(jù)傳

輸需求，而在確定性網(wǎng)絡(luò)下，峰值傳輸速率可提升至88%,達(dá)到數(shù)

據(jù)中心內(nèi)部無(wú)損網(wǎng)絡(luò)傳輸水平。如遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域，通過(guò)確定性網(wǎng)絡(luò)實(shí)

現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)控制。2022年2月，青島大學(xué)附屬醫(yī)院副院長(zhǎng)牛海濤團(tuán)

隊(duì)，在濟(jì)南操控一臺(tái)機(jī)器人，為遠(yuǎn)在青島動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)物豬進(jìn)行了

腎臟摘除術(shù)，整個(gè)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)時(shí)延不到6毫秒。在能源互聯(lián)網(wǎng)方面，確

定性網(wǎng)絡(luò)可精準(zhǔn)同步電力信息，最高可降低企業(yè)10-20%的能耗。

2.3、感知調(diào)度成算網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵，國(guó)重實(shí)驗(yàn)室積極牽頭試驗(yàn)

我們前面說(shuō)的“腦”，就是在算力網(wǎng)絡(luò)中起到感知全局、統(tǒng)籌彈性調(diào)度

全網(wǎng)資源的作用。當(dāng)前，算網(wǎng)建設(shè)在全網(wǎng)的感知和調(diào)度上還有一定的

困難。一方面，不同業(yè)務(wù)對(duì)算力精度、帶寬、延遲等關(guān)鍵能力有差異

化需求。另一方面，數(shù)據(jù)中心等算力提供方所在的區(qū)域、算力成本、

能夠提供的資源類型均不相同。如何將適合的計(jì)算資源分配給需求方

成為關(guān)鍵。另外，算力的多樣性、芯片和指令系統(tǒng)的異構(gòu)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直

聯(lián)通信、算力的統(tǒng)一調(diào)度提出挑戰(zhàn)。

“算腦”需要全域感知、跨域協(xié)同、多域融合編排以及智能輔助決策的

能力?！澳X”需要對(duì)算力資源和算力服務(wù)的部署位置、實(shí)時(shí)狀態(tài)以及負(fù)

載信息、業(yè)務(wù)需求具有全面感知，形成全域感知地圖。其次，要可以

實(shí)現(xiàn)跨域協(xié)同調(diào)度、多域融合編排。同時(shí).，能夠根據(jù)資源池分布、網(wǎng)

絡(luò)整體堵在、不同業(yè)務(wù)的需求，進(jìn)行智能輔助決策。算網(wǎng)的感知調(diào)度

涉及算力度量、算力標(biāo)識(shí)、算力感知、算力建模、算力編排調(diào)度等多

個(gè)環(huán)節(jié)及相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)。目前，我國(guó)多家科研機(jī)構(gòu)牽頭進(jìn)行算力網(wǎng)絡(luò)

感知調(diào)度的試驗(yàn)。華為、三大運(yùn)營(yíng)商等公司也積極參與部署。

2.3.1,中科院計(jì)算所牽頭、眾多企業(yè)參與，共同打造全國(guó)“信息高鐵”

中科院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任孫

凝輝院士是我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的主要學(xué)科帶頭人，開辟了中國(guó)用

機(jī)群架構(gòu)研制高性能計(jì)算機(jī)的新方向。孫院士提出了一種指向IT3.0

的新興基礎(chǔ)信息基礎(chǔ)設(shè)施——“信息高鐵”，也就是“算力網(wǎng)絡(luò)”。信息

高鐵由云、網(wǎng)、端的新型設(shè)備和一個(gè)控制中樞組成。而這個(gè)控制中樞

起到的就是“算腦”的作用，可以全局測(cè)調(diào)的作用。

圖7:計(jì)算場(chǎng)景愈加豐富

2.3.2.鵬城實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)頭、華為助力，打造“中國(guó)算力網(wǎng)”

鵬城實(shí)驗(yàn)室打造“中國(guó)算力網(wǎng)(ChinaComputingNET,C2NET)M,已

接入全國(guó)多個(gè)算力節(jié)點(diǎn)。早在2019年，鵬城實(shí)驗(yàn)室就在發(fā)改委的部

署下開始了中國(guó)智算網(wǎng)建設(shè)預(yù)研項(xiàng)目，研發(fā)了兼容多種異構(gòu)AI芯片

的核心軟件棧與分布式調(diào)度平臺(tái)。集合的算力總量為超過(guò)2.3E半浮

點(diǎn)精度的運(yùn)算能力，算力資源包括華為的NPU、寒武紀(jì)的MLU、英

偉達(dá)的GPU等，該預(yù)研項(xiàng)目已經(jīng)于2022年6月完成驗(yàn)收。

2022年5月29日，鵬城實(shí)驗(yàn)室主任高文院士公布“中國(guó)算力網(wǎng)(China

ComputingNET,C2NET)”研究計(jì)劃，其目標(biāo)是像建設(shè)電網(wǎng)一樣建設(shè)

國(guó)家算力網(wǎng)，像運(yùn)營(yíng)互聯(lián)網(wǎng)一樣運(yùn)營(yíng)算力網(wǎng)，讓用戶像用電一樣方便

地使用算力。2022年6月15日，鵬城實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合華為共同打造的“中

國(guó)算力網(wǎng).智算網(wǎng)絡(luò)一期”正式上線。目前，已有鵬城云腦、西安、武

漢、青島、濟(jì)南、沈陽(yáng)、廣州、重慶、昆明、福州、長(zhǎng)沙、河北(廊

坊)等20多個(gè)節(jié)點(diǎn)接入中國(guó)算力網(wǎng)，包括人工智能計(jì)算中心、超算

中心、一體化大數(shù)據(jù)中心等。未來(lái)，中國(guó)算力網(wǎng)計(jì)劃接入更多節(jié)點(diǎn),

建立全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)。

華為發(fā)布跨區(qū)域算力調(diào)度IP網(wǎng)絡(luò)解決方案，智能云圖算法可將算力

運(yùn)輸效率提高30%以上。經(jīng)過(guò)三十年的技術(shù)積累，華為依托于自主

研發(fā)的智能無(wú)損算法和智能云圖算法，發(fā)布了業(yè)界領(lǐng)先的跨IX域算力

調(diào)度IP網(wǎng)絡(luò)解決方案。華為開發(fā)了智能云圖算法（智能云圖

Edge-DisjointKSP算法）以解決傳統(tǒng)廣域網(wǎng)采用的最短路徑調(diào)度造

成的鏈路利用率不均衡、多路負(fù)載分擔(dān)的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的差異化需求問(wèn)

題以及過(guò)往對(duì)云池因素（如算力負(fù)載、成本、存儲(chǔ)）的忽視等問(wèn)題。

該算法基于云因子與網(wǎng)因子的一體化調(diào)度，可根據(jù)企業(yè)的需求選擇最

佳云池，實(shí)現(xiàn)多源到多宿的云網(wǎng)資源平衡，提高算力運(yùn)輸效率30%

以上。2022年12月，面向分布式云場(chǎng)景下的新一代云原生產(chǎn)品華為

云UCS正式商用。UCS基于華為云貢獻(xiàn)至CNCF的開源項(xiàng)目

Karmada,結(jié)合分布式調(diào)度器可實(shí)現(xiàn)算力跨云跨地域統(tǒng)一調(diào)度。

2.3.3、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究院攜手浪潮，助力算網(wǎng)資源協(xié)同調(diào)度

浪潮攜手山東未來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究院，實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。在浪潮和山東未

來(lái)網(wǎng)絡(luò)研究院的共同助力之下，云網(wǎng)數(shù)協(xié)同聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)運(yùn)而生，在

數(shù)字政府建設(shè)引領(lǐng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型時(shí)代呼喚下，依托浪潮在分布式云計(jì)

算領(lǐng)域區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)分發(fā)、資源調(diào)配等技術(shù)積累，建設(shè)一體化大數(shù)據(jù)

平臺(tái)并研發(fā)浪潮云洲算網(wǎng)一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)算力、數(shù)據(jù)、技術(shù)、系統(tǒng)等資

源的一體化管理和協(xié)同調(diào)度。一體化大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)閑散算力、超算資

源和智算資源三種類型的算力均有高度兼容性，算力以私有云、公有

云和邊緣云三種可選方式接入平臺(tái)后，通過(guò)算力納管、算力調(diào)度和算

力應(yīng)用三種算網(wǎng)一體機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速部署和算網(wǎng)資源高效調(diào)度，在網(wǎng)

絡(luò)控制層次實(shí)現(xiàn)資源協(xié)同，進(jìn)行“云?邊一端”間的算力合理調(diào)配，從根

本上打通了當(dāng)前算力與網(wǎng)絡(luò)之間難以融合的痛點(diǎn)堵點(diǎn)，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)

企業(yè)提供性能、安全、成本兼?zhèn)涞乃懔Ψ?wù)。浪潮深耕算網(wǎng)發(fā)展領(lǐng)域

多年，秉持分布式云概念來(lái)建設(shè)算網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，目前已成功構(gòu)建了覆蓋全

國(guó)的算力網(wǎng)絡(luò)生態(tài)體系，滿足政府和不同領(lǐng)域的企業(yè)的計(jì)算需求，催

化中國(guó)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

圖11:2018-2030E,中國(guó)散據(jù)中心耗電?

■耗電■/千瓦時(shí)

2.3.4.電信在甘肅節(jié)點(diǎn)打造一體化算力平臺(tái)，“東數(shù)西渲”成功落地

“東數(shù)西渲”創(chuàng)新嘗試，甘肅電信爭(zhēng)做算網(wǎng)建設(shè)排頭兵。響應(yīng)國(guó)家“東數(shù)

西算”工程號(hào)召，廿肅于2021年底拉開了全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞

紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)的帷幕，中國(guó)電信云網(wǎng)融合的發(fā)展思路與國(guó)家政策不謀而

合，于甘肅打造云網(wǎng)融合、綠色低碳的一體化算力調(diào)度平臺(tái)，通過(guò)建

設(shè)新型智慧城市來(lái)上承“數(shù)字甘肅”，下連“數(shù)字鄉(xiāng)村”，目前甘肅算力

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)依照“2+14+X”的規(guī)劃布局，已建成2個(gè)省級(jí)、14個(gè)市州大

數(shù)據(jù)中心和52個(gè)縣級(jí)IDC數(shù)據(jù)中心，云資源能力提高至45萬(wàn)VCPU,

存儲(chǔ)量達(dá)到30PB。甘肅電信使用天翼云4.0技術(shù)底座，集成5G+、

行業(yè)云和A等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)算力、存儲(chǔ)量、傳輸效率等多方面性

能提升。不僅如此，作為算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的試點(diǎn)地，甘肅電信目前已完

成凍數(shù)西渲”的落地與驗(yàn)證?！皷|數(shù)西渲”著眼三維重建業(yè)務(wù)，將東部

采集的圖像音頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿鞑抗?jié)點(diǎn)，利用甘肅清潔廉價(jià)的高質(zhì)量算

力進(jìn)行計(jì)算與模型渲染，目前已經(jīng)覆蓋600多個(gè)商業(yè)綜合體、30多

個(gè)景區(qū)與博物館，作為“東數(shù)西算”的創(chuàng)新嘗試探索，“東數(shù)西渲”的成

功充分驗(yàn)證了算力網(wǎng)絡(luò)落地的技術(shù)可行性。

2.4、筑牢安全底座，打造可靠算力網(wǎng)絡(luò)

算網(wǎng)被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)明顯增大，攻擊手段也在升級(jí)。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)空間已

經(jīng)成為繼陸、海、空、天之后的第5大國(guó)家主權(quán)領(lǐng)域空間，算力是轉(zhuǎn)

換數(shù)據(jù)價(jià)值的生產(chǎn)要素，算力網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)楫a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新提供高質(zhì)量、低時(shí)

延、低成本的算力，算網(wǎng)信息基礎(chǔ)設(shè)施及其衍生數(shù)據(jù)的價(jià)值大幅提升。

但是，算網(wǎng)終端的泛在接入導(dǎo)致的攻擊暴露面增加、算網(wǎng)全網(wǎng)安全的

高效閉環(huán)管控復(fù)雜度提升、因數(shù)據(jù)交易新商業(yè)引入的端到端數(shù)據(jù)安全

風(fēng)險(xiǎn)和管理復(fù)雜度雙提升等等都增大了算網(wǎng)被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題危及國(guó)家安全。2022年初的俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)中，烏克蘭的外

交部、教育部、農(nóng)業(yè)部、國(guó)防部等網(wǎng)站遭到了嚴(yán)重的攻擊，很多重要

信息遭到泄露，俄羅斯的新聞網(wǎng)站也無(wú)法訪問(wèn)，這種大規(guī)模的DDoS

攻擊嚴(yán)重破壞了國(guó)家安全。東數(shù)西算作為我國(guó)的戰(zhàn)略性工程，需要構(gòu)

建數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡(luò)體系。奇安信的

韓永剛指出，東數(shù)西算工程面臨三大挑戰(zhàn)：首先，八大樞紐、十大集

群是算力和數(shù)據(jù)匯聚點(diǎn)，會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的重點(diǎn)對(duì)象，面臨定向勒索

攻擊、DDoS攻擊、數(shù)據(jù)竊取與數(shù)據(jù)破壞的風(fēng)險(xiǎn)激增；第二，在云網(wǎng)

一體化過(guò)程中，各類針對(duì)混合云計(jì)算環(huán)境、應(yīng)用API的安全問(wèn)題會(huì)持

續(xù)出現(xiàn)；第三，在整個(gè)算力工程中，無(wú)論是面向業(yè)務(wù)、算力調(diào)度，還

是基礎(chǔ)設(shè)施，都面臨著不同的安全威脅，需要重視。因此，網(wǎng)絡(luò)安全

建設(shè)刻不容緩。

■服務(wù)部冷卻系統(tǒng)儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

3%

2.4.1、用可信計(jì)算筑牢網(wǎng)絡(luò)安全防線

沈昌祥院士提出構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全主動(dòng)免疫新系統(tǒng)。主動(dòng)免疫可信計(jì)算是

一種運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行安全保護(hù)的新計(jì)算模式，以密碼為基因抗體實(shí)施身

份識(shí)別、狀態(tài)度量、保密存儲(chǔ)等功能，及時(shí)識(shí)別“自己”和“非己”成分，

從而破壞與排斥進(jìn)入機(jī)體的有害物質(zhì)。左力的計(jì)算部件是典型馮?諾

依曼的體系結(jié)構(gòu)；左邊是防護(hù)部件；下面的可信密碼模塊相當(dāng)于基因,

TPCM控制模塊是抗體，產(chǎn)生白細(xì)胞循環(huán)相當(dāng)于可信軟件基，保證左

邊的計(jì)算部件、應(yīng)用軟件能準(zhǔn)確按照原定設(shè)計(jì)的計(jì)算目標(biāo)工作，這樣

的系統(tǒng)才是主動(dòng)免疫的。此外，還要保證人機(jī)可信交互和基礎(chǔ)設(shè)施體

系架構(gòu)的安全，對(duì)人的操作進(jìn)行識(shí)別和控制，用可信密碼的技術(shù)檢查

基礎(chǔ)設(shè)施，確保各環(huán)節(jié)安全可信。

2.4.2,可信計(jì)算體系技術(shù)創(chuàng)新仍在繼續(xù)

可信計(jì)算密碼技術(shù)創(chuàng)新。首創(chuàng)用對(duì)稱和非對(duì)稱密碼相結(jié)合可信計(jì)算密

碼混合體制，使得可信密碼機(jī)制更為科學(xué)合理，提升了系統(tǒng)的安全性

能。同時(shí)采用雙證書的平臺(tái)證書認(rèn)證系統(tǒng)，用加密證書保護(hù)密鑰，并

且將加密功能和認(rèn)證功能分離管理，簡(jiǎn)化了證書管理，增強(qiáng)了安全性。

可信平臺(tái)控制模塊的創(chuàng)新?？尚牌脚_(tái)控制模塊作為可信根連接主機(jī)的

計(jì)算部件，TPCM在連接TCM模塊的基礎(chǔ)上增添對(duì)計(jì)算部件和外設(shè)

的總線級(jí)控制功能。同時(shí)通過(guò)密碼機(jī)制與控制機(jī)制相結(jié)合，保證系統(tǒng)

初始啟動(dòng)過(guò)程的可信性，主機(jī)啟動(dòng)后繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)軟硬件執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行

動(dòng)態(tài)控制，達(dá)到全方位平行可信的驗(yàn)證控制。

可信軟件基的創(chuàng)新。在原宿主軟件系統(tǒng)不變的條件下，構(gòu)建基TPCM

對(duì)宿主系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)可信驗(yàn)證的可信軟件基，形成雙軟件架構(gòu)，通過(guò)

可信軟件基對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境實(shí)施可信保障。可信軟件基在TPCM的

支撐下解釋可信策略，通過(guò)在宿主操作系統(tǒng)代理主動(dòng)攔截獲取的有關(guān)

參數(shù)進(jìn)行度量驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)判定和執(zhí)行等安全機(jī)制。可信網(wǎng)絡(luò)連接的創(chuàng)

新。針對(duì)集中控管的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全需求提出三元三層對(duì)等可信網(wǎng)絡(luò)連

接架構(gòu)，通過(guò)安全管理中心集中管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信連接的雙方資源實(shí)

施可信度量和判決，有效防范內(nèi)外合謀攻擊。

三、全國(guó)一張網(wǎng)，算力網(wǎng)絡(luò)迎來(lái)黃金時(shí)代

3.1＞國(guó)家政策持續(xù)推動(dòng)，全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)

利好政策助力算力網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展。算力網(wǎng)絡(luò)已成為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域

之一，利好政策持續(xù)出臺(tái)，未來(lái)行業(yè)發(fā)展前景廣闊。2020年12月，

《關(guān)于加快構(gòu)建全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》首

次提出全國(guó)范圍內(nèi)數(shù)據(jù)中心形成布局合理、綠色集約的一體化格局。

2021年7月，工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展二年行動(dòng)計(jì)劃

(2021-2023年)》，計(jì)劃建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)。2022年2月，

發(fā)改委發(fā)布《國(guó)家發(fā)展改革委等部門關(guān)于同意京津冀地區(qū)啟動(dòng)建設(shè)全

國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)的復(fù)函》，標(biāo)志著“東數(shù)西算”工程正

式啟動(dòng)，我國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展揚(yáng)帆起航。

3.2、“東數(shù)西算”拉開全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)序幕

2022年2月，“東數(shù)西算”正式啟動(dòng)。2022年2月17日，國(guó)家發(fā)改

委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，同意

在京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧

夏等8地啟動(dòng)建設(shè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國(guó)家數(shù)據(jù)中心

集群。至此，全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設(shè)計(jì)，“東數(shù)

西算”工程正式全面啟動(dòng)。

“東數(shù)西算”工程主要利用西部地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)提供算力支撐。從資源

潛力和需求分布的角度，“東數(shù)西算”工程與“南水北調(diào)”、“西電東送”、

“西氣東輸”等國(guó)家重大工程類似。如第一章所論述，數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展和

數(shù)據(jù)資源的產(chǎn)生主要集聚在我國(guó)的東部地區(qū)，而西部地區(qū)則有著較為

充沛的土地、能源資源，通過(guò)“東數(shù)西算”工程的實(shí)施，可以將東部地

區(qū)算力需求有序引導(dǎo)到西部，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局、推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)

發(fā)展，同時(shí)也是擴(kuò)大有效投資的手段。

8大算力樞紐、10大數(shù)據(jù)中心集群構(gòu)成“東數(shù)西算”整體構(gòu)架。按照全

國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心體系布局，8個(gè)國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)將作為我國(guó)算

力網(wǎng)絡(luò)的骨干連接點(diǎn)，開展數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)之間的

協(xié)同建設(shè)，并作為國(guó)家“東數(shù)西算”工程的戰(zhàn)略支點(diǎn)。每個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)將

發(fā)展1?2個(gè)數(shù)據(jù)中心集群，算力樞紐和集群的關(guān)系，類似于交通樞紐

和客運(yùn)車站，數(shù)據(jù)中心集群將匯聚大型、超大型數(shù)據(jù)中心，具體承接

數(shù)據(jù)流量。同時(shí)?,為了避免數(shù)據(jù)中心的盲.目發(fā)展，國(guó)家對(duì)8個(gè)算力樞

紐、10個(gè)數(shù)據(jù)中心集群的物理邊界進(jìn)行劃定，同時(shí)要求集群內(nèi)數(shù)據(jù)

中心的平均上架率至少要達(dá)到65%以上，該限制措施可以有效提升

算力設(shè)備的利用率，減少設(shè)備與能源的浪費(fèi)，順應(yīng)國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)綠色化

發(fā)展的要求。截至目前，“東數(shù)西算”工程穩(wěn)步推進(jìn)，8大算力樞紐中

新開工數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目60余個(gè)，新建數(shù)據(jù)中心規(guī)模超110萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架,

項(xiàng)目總投資超4000億元。

作為鏈接“貴州?粵港澳”與“貴州?長(zhǎng)三角”兩線需求的數(shù)據(jù)中心走廊，貴

州具備承接全國(guó)算力服務(wù)建設(shè)的基礎(chǔ)。貴州于2017年建成國(guó)家級(jí)互

聯(lián)網(wǎng)骨干直聯(lián)點(diǎn)，2019年成為國(guó)家根服務(wù)器鏡像節(jié)點(diǎn)和國(guó)家頂級(jí)域

名節(jié)點(diǎn)，2020年建成國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)專用通道，數(shù)據(jù)中心和算力樞

紐的超前規(guī)劃賦予貴州在“東數(shù)西算”工程中的“先行者”身份。同時(shí)，

貴州擁有數(shù)量位居全國(guó)榜首的超大型數(shù)據(jù)中心，是處理、計(jì)算冷數(shù)據(jù)

和溫?cái)?shù)據(jù)的適宜沃土，適宜氣候和綠色電力優(yōu)勢(shì)也為降低能耗和減少

運(yùn)行成本提供良好條件。秉持著適度超前布局有利于國(guó)家發(fā)展和引領(lǐng)

產(chǎn)業(yè)升級(jí)的算力設(shè)施的理念，近期發(fā)布的《貴州省新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

三年行動(dòng)方案（2022-2024年）》中提出，貴州將加快推進(jìn)“東數(shù)西

算”工程，到2024年基本建成面向全國(guó)的算力保障基地，計(jì)劃在2025

年全省數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架達(dá)到80萬(wàn)架、服務(wù)器達(dá)到400萬(wàn)臺(tái)，累計(jì)

建成5G基站16萬(wàn)個(gè)以上，云服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)700億元以上。

圖32：算網(wǎng)一體化服務(wù)體系圖

算網(wǎng)一體化服務(wù)體系

M網(wǎng)應(yīng)用！|分布或?力?舒

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成都千萬(wàn)級(jí)'算力券”提供配置資源新解法。成都近日印發(fā)《成都市圍

繞超算智算加快算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策措施》，推動(dòng)成都算力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)

量發(fā)展。作為全國(guó)首個(gè)算力產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)政策，致力建設(shè)算力調(diào)度平臺(tái)與

超低時(shí)延算力網(wǎng)絡(luò)、創(chuàng)新提出從完善算力要素保障向全產(chǎn)業(yè)鏈要素集

聚的發(fā)展路徑、算力招商、算力引才等舉措?！八懔θ钡奶岢鰟t是這

項(xiàng)政策最大亮點(diǎn)所在。為解決中小微企業(yè)算力匹配難、應(yīng)用少的痛點(diǎn)

問(wèn)題，成都市推出每年發(fā)放總額不超過(guò)1000萬(wàn)元的、針對(duì)算力資源

消費(fèi)免費(fèi)發(fā)放的權(quán)益憑證，即“算力券”，可以“隨取隨用”地使用算力

資源，使用政府補(bǔ)貼的方式幫助中小微企業(yè)。同時(shí)為算力供給方通過(guò)

建立備用金制度將市場(chǎng)交易轉(zhuǎn)換為財(cái)政補(bǔ)貼，提供資金保障的同時(shí)也

可為供給方拓展企業(yè)客戶。

立足國(guó)內(nèi)，放眼國(guó)際，上海探索建設(shè)構(gòu)建r+1+N”算力供給體系。上

海市發(fā)布的《新型數(shù)據(jù)中心“算力浦江”行動(dòng)計(jì)劃(2022-2024年)》

中提出，將致力于建設(shè)支撐上海市構(gòu)建公共服務(wù)、政務(wù)支撐、商業(yè)服

務(wù)“1+1+N”的算力供給體系，探索建設(shè)全國(guó)首個(gè)算力交易集中平臺(tái)，

將上海建設(shè)為國(guó)際數(shù)字經(jīng)濟(jì)標(biāo)桿城市。計(jì)劃確定了三個(gè)重點(diǎn)任務(wù)：首

先，加快信息數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)，提升存量數(shù)據(jù)中心平均利用率，同

時(shí)要求數(shù)據(jù)中心單體機(jī)柜功率不低于6kw,意味著低功率密度機(jī)柜開

始徹底退出算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，預(yù)示后續(xù)幾年間功率密度將保持更大幅度

提升，數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜朝著高密度發(fā)展方向持續(xù)推進(jìn)，從而有效降低

PUE,推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色化進(jìn)程；其次，布局邊緣數(shù)據(jù)中心，規(guī)劃布

局3個(gè)以上數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建邊緣算力供給體系；最后，探索布局國(guó)際

數(shù)據(jù)中心，建設(shè)臨港國(guó)際數(shù)據(jù)港綠色數(shù)智樞紐。

綠色低碳和快速發(fā)展并重，青海著眼算力網(wǎng)絡(luò)合理布局。與貴州相同,

青海同樣對(duì)未來(lái)算力產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了超前布局?！肚嗪＞G色零碳算力網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)行動(dòng)計(jì)劃(2023-2025年)》中，明確了未來(lái)三年間的算力網(wǎng)絡(luò)建

設(shè)目標(biāo)與任務(wù)，因地制宜發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)綠色零碳，推進(jìn)“西北

數(shù)谷”建設(shè)。政策設(shè)定了算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)目標(biāo)：到2025年，青海算力規(guī)

模與數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)相適應(yīng)的算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展格局基本形成，大數(shù)據(jù)中心

機(jī)架規(guī)模超過(guò)10萬(wàn)架，總算力超過(guò)2.06EFIopso青海將數(shù)據(jù)中心高

速擴(kuò)張與注重綠色節(jié)能、致力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并重，嚴(yán)格規(guī)定新建數(shù)

據(jù)中心PUE值(能源使用效率)嚴(yán)格控制在1.2以下，同時(shí)通過(guò)打造1

個(gè)算力資源調(diào)度核心和1個(gè)存儲(chǔ)資源調(diào)度核心、嚴(yán)格要求整體投運(yùn)后

利用率不低于65%來(lái)減少資源浪費(fèi)、避免數(shù)據(jù)中心的無(wú)序擴(kuò)張，體

現(xiàn)了布局合理、綠色低碳、集約高效的建沒(méi)理念。

算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展長(zhǎng)坡厚雪，相關(guān)設(shè)施建設(shè)如火如荼。目前全國(guó)各地正積

極推動(dòng)相關(guān)算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，從而讓數(shù)據(jù)中心發(fā)揮更強(qiáng)大的功效。整體

看，工信部在《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023)》中

提出，到2023年底，全國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架規(guī)模增速應(yīng)保持在20%左右，

平均利用率提升至60%以上，總算力超過(guò)200EFLOPS。國(guó)家樞紐節(jié)

點(diǎn)數(shù)據(jù)中心端到端網(wǎng)絡(luò)時(shí)延降低至20毫秒以下。從各省來(lái)看，以山

東省為例，目前山東已開通建成5G基站超16萬(wàn)個(gè)，物聯(lián)網(wǎng)終端超

1.53億戶；棗莊、濟(jì)寧、威海等12個(gè)城市入選國(guó)家，千兆城市”，將

全省數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)時(shí)延降低到50ms以下；并建成首張5600公里確

定性網(wǎng)絡(luò)，完成2.0版建設(shè)升級(jí)，將時(shí)延、抖動(dòng)性能提升至國(guó)際先進(jìn)

水平。未來(lái)，山東計(jì)劃用3年時(shí)間建成45萬(wàn)個(gè)5G基站，并加快新

型數(shù)據(jù)中心建設(shè)，推動(dòng)算力應(yīng)用于更廣泛的生產(chǎn)生活場(chǎng)景。

3.3、“東數(shù)西算”只是開端，算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將持續(xù)推進(jìn)

算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)程劃分為初步協(xié)同、共同調(diào)度和融合一體三個(gè)階段。

在初步協(xié)同階段，算力和網(wǎng)絡(luò)仍然各自為戰(zhàn)，編排調(diào)度并不融通，但

開始向協(xié)同運(yùn)營(yíng)發(fā)展轉(zhuǎn)變，算力基礎(chǔ)設(shè)施布局由集中式走向分布式，

逐漸實(shí)現(xiàn)資源按需調(diào)配、寬地域多行業(yè)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)布局。緊接著進(jìn)行

的是算力和網(wǎng)絡(luò)的共同調(diào)度，雖然算力和網(wǎng)絡(luò)仍然為獨(dú)立的個(gè)體，但

共享的調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)算網(wǎng)資源的統(tǒng)一管理、靈活編排，大大提高所有

時(shí)空下的算力資源利用率。最后進(jìn)行的融合一體階段同時(shí)也是整個(gè)算

網(wǎng)發(fā)展的最終愿景，即建成算網(wǎng)一體化基礎(chǔ)設(shè)施，用戶在完全無(wú)感的

情況下使用最佳調(diào)度分配的低成本算力。

“東數(shù)西算”是我國(guó)建設(shè)算力網(wǎng)絡(luò)的初步探索，節(jié)點(diǎn)互聯(lián)與算力統(tǒng)籌調(diào)

度是接下來(lái)的關(guān)鍵。當(dāng)前“東數(shù)西算”工程正有條不紊地持續(xù)推進(jìn)，數(shù)

據(jù)中心猶如雨后春筍般在全國(guó)各地快速建立。然而部署算力只完成工

程的第一步，隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度不斷推進(jìn)，接下來(lái)要進(jìn)行的是各

節(jié)點(diǎn)之間的互聯(lián)互通、實(shí)現(xiàn)算力統(tǒng)籌調(diào)度，將全國(guó)算力資源納入總體

布局，實(shí)現(xiàn)需求供給間的精準(zhǔn)對(duì)接。實(shí)現(xiàn)算力一體化，完成各節(jié)點(diǎn)之

間的互聯(lián)互通成為接下來(lái)工作的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

各地嘗試打造區(qū)域性算力網(wǎng)絡(luò)、東西部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，爭(zhēng)先實(shí)現(xiàn)高效互聯(lián)

與算力調(diào)度。甘肅、寧夏等多個(gè)樞紐節(jié)點(diǎn)發(fā)布文件，旨在建成省內(nèi)統(tǒng)

一的算力供給體系，建立算力調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)算力資源的統(tǒng)一調(diào)

配，同時(shí)，這些地區(qū)也對(duì)與長(zhǎng)三角、京津冀等地的互聯(lián)互通做出探索。

另外，清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系高性能計(jì)算研究所與東數(shù)西算（貴州）產(chǎn)業(yè)

有限公司成立“東數(shù)西算”算力實(shí)驗(yàn)室，旨在共同建設(shè)樞紐節(jié)點(diǎn)間的算

力網(wǎng)絡(luò)、新型算力中心及算力調(diào)度服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)貴州樞紐與長(zhǎng)三角

樞紐間東西部互聯(lián)的算力網(wǎng)絡(luò)與新型算力中心試驗(yàn)示范工程，實(shí)現(xiàn)東

西部算力的高效互聯(lián)與調(diào)度。

2023年2月，國(guó)內(nèi)首個(gè)一體化算力交易調(diào)度平臺(tái)——東數(shù)西算一體

化算力服務(wù)平臺(tái)止式上線，首先在寧夏實(shí)現(xiàn)零散算力資源整合，并為

包含智算、超算、通用等多種算力提供包括供需匹配、調(diào)度使用在內(nèi)

的豐富綜合服務(wù)，助力實(shí)現(xiàn)東西部算力自由流動(dòng)，有效環(huán)節(jié)算力地域

供需不平衡問(wèn)題。在可預(yù)見的未來(lái)中，在算力調(diào)度中心建設(shè)的推動(dòng)作

用下，八大樞紐節(jié)點(diǎn)與重點(diǎn)城市的算力高速傳輸即將實(shí)現(xiàn)，打通不同

行業(yè)、地域、層次間存在的算力壁壘，推動(dòng)全國(guó)一體化算力建設(shè)c另

外，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如火如荼。

■PUE

棗莊、濟(jì)寧、威海等12個(gè)城市入選國(guó)家，千兆城市”，將全省數(shù)據(jù)中

心跨網(wǎng)時(shí)延降低到50ms以下；并建成首張5600公里確定性網(wǎng)絡(luò),

完成2.0版建設(shè)升級(jí)，將時(shí)延、抖動(dòng)性能提升至國(guó)際先進(jìn)水平。近日，

廣東電信與華為攜手打造粵港澳大灣區(qū)首張400G全光運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)，部

署先進(jìn)的全光交叉OXC、超高速400G等解決方案，為韶關(guān)、廣州

以及深圳提供“超低時(shí)延、超大帶寬、超高可靠”的運(yùn)力網(wǎng)絡(luò)。

3.4、企業(yè)積極推動(dòng)建立算力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，打造健康生態(tài)

運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商積極推動(dòng)國(guó)內(nèi)外算力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建立，明確算力網(wǎng)

絡(luò)發(fā)展路線。為進(jìn)一步明確算力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展路線，確定算網(wǎng)發(fā)展方

向，相關(guān)運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商持續(xù)在國(guó)際與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織中推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)落地。

國(guó)際方面，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）發(fā)布了中國(guó)運(yùn)營(yíng)商牽頭制定的算

力網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)Y.2501；同時(shí)中國(guó)運(yùn)營(yíng)商牽頭立項(xiàng)了

Y,IMT2020-CNC-req>Y.ARA-CPN>Y.NGNe-O-CPN-reqts>Y.CSO.

Y.SASO等11項(xiàng)算力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn);在IETF（國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組），

華為及三大運(yùn)營(yíng)商開展了ComputingFirstNetwork（CFN）架構(gòu)研

究，并在IETF第113次會(huì)議上牽頭發(fā)起了算力感知網(wǎng)絡(luò)（CAN）的

BoF,推動(dòng)算力感知和算力路由在需求、場(chǎng)景等方面達(dá)成共識(shí)。國(guó)內(nèi)

方面,中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)能力技術(shù)工作委員

會(huì)（TC3）中，三大運(yùn)營(yíng)商牽頭開展了算力網(wǎng)絡(luò)總體技術(shù)要求、標(biāo)識(shí)

解析技術(shù)要求、算力網(wǎng)關(guān)設(shè)備技術(shù)要求等10余項(xiàng)算力網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)制定,

現(xiàn)已