到底什麼是“算力網絡”？

前幾天，小棗君和大家聊了一下“算力”（鏈接）。今天，我們再接再勵，聊聊“算力網絡”。

什麼是“算力網絡”

直奔主題，到底什麼是算力網絡？

算力網絡不是一項具體的技術，也不是一個具體的設備。從宏觀來看，它是一種思想，一種理念。從微觀來看，它仍然是一種網絡，一種架構與性質完全不同的網絡。

算力網絡的核心目的，是為用戶提供算力資源服務。但是它的實現方式，不同於“雲計算+通信網絡”的傳統方式，而是將算力資源徹底“融入”通信網絡，以一個更整體的形式，提供最符合用戶需求的算力資源服務。

因此，也有人將算力網絡叫做“Network As A Computer（網絡即計算機）”。

在你面前的，就像一台算力機。你不需要管它背後到底是什麼，你只需要知道，它一定能給你提供最符合你需求的算力資源。

計算與網絡的關系演進

單看前面那段話，會有點暈。接下來，我們還是從網絡的起源開始講起吧。

算力那期文章，我給大家講了算力的發展歷程，其實也就是計算機的發展歷程。

網絡的發展歷程，其實和計算機是密切相關的。（這裡所說的網絡，指的是數據通信網絡，不是語音電話網絡。下同。）

上世紀60年代，正是為了讓美國各大高校之間的大型計算機可以傳輸數據，才有ARPANET（也就是著名的“阿帕網”，互聯網的前身）。

連接了美國中西部4所高校的阿帕網（1969年）

70年代，同樣是為了服務高校和科研機構的計算機間通信，才有了早期的局域網技術（以太網、TCP/IP協議）。

網絡的出現，除了讓點對點（用戶對用戶）能夠進行信息交換之外，更重要的意義在於——它讓一些復雜的、高端的計算能力，能夠被普通用戶所觸達。

在那個時代裡，用戶PC的計算能力是很弱的，能做的事情很有限，內容資源也很少（硬盤存儲容量很小）。

有了網絡後，用戶可以與機房（數據中心）建立連接，可以訪問機房裡的服務器，共享服務器的CPU和存儲。

算力的集中與共享

對於復雜的高難度計算任務，也可以借助網絡，分配給不同的計算機，共同完成計算任務。這也就是網格計算，是分佈式計算的一種形式。

80年代後，網絡的數量越來越多，規模也越來越大。於是，人們建立了連接各大區域的骨幹網，最終形成了全球互聯網。

小網變大網，就是互聯網

有了全球互聯網，承載算力資源的機房，就可以變得更大、更強，為更多用戶提供算力服務。這個機房，也就變成了互聯網數據中心（IDC）。

進入21世紀後，基於互聯網數據中心，為了更好地管理海量的服務器（也是為了用廉價服務器實現高性能高可靠性的計算任務），亞馬遜和谷歌等公司就牽頭搞出了雲計算。

雲計算的核心是虛擬化技術。說白了，就是所有的CPU、內存、硬盤、顯卡等計算資源變成“資源池”，靈活進行分配，分配給用戶使用。

虛擬化技術，把物理資源打散，變成虛擬資源

在網絡這邊，巨變也在同步發生。

起初，網絡這邊關注的重點，是傳輸速率、容量、覆蓋的提升。畢竟，用戶多了，數據中心多了，互聯網廠商多了，帶寬需求就增加了。想要讓用戶訪問速度更快，體驗更好，就必須把“水管”加粗。

這期間，光通信和移動通信得到了快速發展。採用光纖，可以顯著拓展通信帶寬。採用移動通信，可以實現隨時隨地的通信接入。

到了2010年左右，我們的通信網絡，基本實現了人與人之間的物理連接，人與數據中心的物理連接。

棗君畫圖不易，轉載請註明來源

這時，伴隨著雲計算、大數據技術的出現與成熟，通信技術的核心任務開始發生變化——通信的連接對象開始從人拓展到物，互聯網開始從消費領域擴展到行業領域（工業製造、交通物流、銀行金融、教育醫療等）。

行業互聯網開始崛起，物聯網也開始崛起，於是，打開了整個人類社會數字化轉型的大門。

第一階段：雲網協同

在數字化時代，一切都是圍繞數據工作。

專家們大筆一揮，把所有的信息化、數字化、網絡化，都定性為：“挖掘數據價值”、“創造數字財富”、“發展數字經濟”。

以雲計算、大數據、人工智能為代表的IT技術，改名叫算力。以通信技術為代表的通信技術，改名叫聯接力。它們變成數字化轉型最重要的工具。（存儲資源也被稱為“存力”，不過一般歸於算力范疇。）

數據價值的挖掘過程

在這個時代，所有的計算機軟硬件都被抽象化了，變成了和水、電一樣的資源，叫“算力資源”。

所有的應用，例如看劇、玩游戲、辦公自動化、AR/VR，等等，也被統一稱為使用“算力應用”，享受“算力服務”。

算力變成了一種重要的生產力，整個社會都需要它。

不過，算力和電力存在很大的不同——電力就是能源，只要電網通了，你就能夠用。但是算力存在不同的屬性、類型。不同的用戶，不同的場景，對算力的需求不同。

換句話說，算力是存在多樣性的。

算力那期文章裡提到，算力有通用算力、超算算力、智能算力等不同類型。

例如，我玩吃雞游戲，需要的是游戲算法，圖形渲染。結果，你提供的是智能算力，合適嗎？

再例如，我搞路燈物聯網，控制路燈的開和關，非常簡單的操作，結果，你提供的是昂貴的超算算力，給我安排的是天河一號，這合適嗎？

再再例如，我挖礦搞比特幣，你給我提供x86 CPU通用算力，挖礦效率極低，這合適嗎？

顯然都不合適。

有人想要性能強勁的算力，有人想要響應速度快（時延低）的算力，有人想要價格便宜的算力……僅靠雲計算，根本無法靈活滿足用戶的差異性需求。

於是，算力這邊，想到了網絡的配合。

反觀網絡（通信運營商）這邊，也有強烈的合作意願。

原因如下：

1、傳統網絡過於封閉，設備商控制技術，一旦選型，就難以替換。而以雲計算為代表的IT技術，強調的是開源、池化、軟件化，軟件和硬件解耦。運營商作為甲方，可以掌握更多的主動權。

2、傳統網絡雖然是通信范疇，但也使用了算力。在路由和交換領域，在核心網領域，其實都是以算力為主，設備本身就是一台“類x86服務器”。想要提升設備的運行效率，就需要把通信網絡給IT化、軟件化，可以簡化網絡的運維，實現容量的彈性伸縮。

3、運營商是網絡運營的主體，但是鋪設了網絡，卻只能當個“管道”，碰不到用戶的數據，也碰不到用戶的業務。業務比流量包更賺錢，運營商不希望自己被邊緣化，所以，希望以網作為自己的資本，參與雲市場的競爭，分享蛋糕。

4、國內運營商左手有網，右手有雲。但是，運營商的雲，對設備商比較依賴。搞雲和網的合作，可以借雲賣網，借網賣雲，還可以邊賣邊學，增加對雲的掌控力，裡外不吃虧。

於是，2010年左右，雲和網開始打破隔閡，進行第一階段的合作。這時，雲和網屬於“初戀”，雙方還是強調各自的主體身份、合作關系，所以，叫做“雲網協同”階段。

大家所熟悉的SDN（軟件定義網絡）、NFV（網元功能虛擬化），就是雲網協同階段的典型代表技術。

當時，SDN主要針對承載網。把承載網路由器的管理功能和轉發功能剝離，將管理功能集中。這樣一來，相當於把網絡給軟件化了，可以隨時下達指令。

SDN，網絡被拆解了

NFV呢，主要針對核心網。它將雲的技術引入網絡，把通信網絡單元從專業設備變成通用x86設備，網絡功能由虛擬機實現，從而變得更加開放和靈活。

NFV，把網元功能從物理設備，遷移到虛擬設備（雲服務）

其實無線接入網（基站）那邊也有雲化。天線沒辦法雲化（總要收發信號吧），基帶運算處理是可以雲化的，於是，就有了Open RAN、vRAN、C-RAN等。限於篇幅，不多介紹。

SDN和NFV是在通信網絡裡引入雲的技術和理念，相當於用雲來改造網。

站在雲的角度，也從網這邊獲得了“好處”。這個重要的“好處”，就是MEC邊緣計算。

有了網之後，雲發現自己可以順著網“流動”了。它將中心雲的一部分算力下沉，放到通信網絡的各個層級，更加靠近用戶，能夠滿足用戶低時延算力的需求。

這個算力，可以在你家的路由器裡，可以在大樓的弱電機房裡，可以在基站機房裡，也可以在區、縣、市的各級機房裡。反正，無處不在。

邊緣計算=算力下沉

邊緣計算，徹底顛覆了非端即雲的傳統算力架構，使得算力資源變成了“雲、邊、端”三級模型，它們相互協作，為用戶提供所需的算力服務。

“泛在算力”的說法，也因此開始出現。

雲網協同時代，雲可以調動網絡（“雲調網”），網絡也可以配合雲。如前面SDN所說，網被軟件定義，網的功能成為了平台上的選項，在操作雲的時候，點點按鈕，就可以調用網的功能，對網進行配置。

第二階段：雲網融合

雲網協同的出現，揭示了整個ICT行業的變革方向。它所取得的初步成果，也鼓勵了運營商、設備商以及雲計算服務商。

若干年後，大家一致認為，雲和網僅僅協同是不夠的，應該全面走向融合。就這樣，“雲網融合”閃亮登場了。

這次變化的根本原因，其實還是數字化轉型的浪潮。數字化不斷深入，數據變得越來越龐大。尤其是以數據為中心的人工智能業務，廣泛落地，加劇了全社會對算力的需求。

為了滿足緊迫的算力需求，雲和網的融合必須提速。

在這一階段，因為邊緣計算的出現，雲計算已經不能單獨代表算力了，所以，和“雲”有關的詞，逐漸變成了“算”。（智算和超算的強勢崛起，也使“算”這個字眼更有力量，更有逼格，更具代表性。）

而網絡這邊，徹底失去了和算力平起平坐的資格，開始加速與算力的“融合”。其實，坦率地說，是被算力“融合”。

融合是現階段的動作，融合的最終目的，當然是算和網完全合為一體。也就是，將來，要實現“算網一體”。

一體後的“算網”，也就是——“算力網絡”。

整個過程，大家有沒有搞明白？之所以網上的概念特別雜，其實主要是因為三大運營商加上華為等設備商，特別喜歡取名字，炒概念，而且互相還不肯承認、不肯統一。所以，媒體上的叫法有很多種。事實上，很多名詞，都是同一個意思。

那些“1+2+3”的，還有ABCDE啥的，更讓人頭大。運營商在造詞方面，實在是太拼了。

算力網絡的英文名，也有好幾個。例如：

CPN（Computing Power Network，計算能力網絡）

CFN（Computing First Networking，計算優先網絡）

CFN（Computing Force Networking，計算力量網絡）

CAN（Computing-aware Networking，算力感知網絡）

目前使用比較普遍的，是CFN（First那個）。

在本文開頭，小棗君就說過，算力網絡的存在意義，就是為了給用戶提供最適合的算力資源服務。

這個適合，指的是算力類型匹配，算力規模合適，算力性價比最優。

算力網絡要解決的核心問題，是算力需求急劇膨脹下，全網算力供給不足的問題。

目前，摩爾定律逐漸進入瓶頸，單芯片的算力提升空間越來越窄，成本越來越高。在單點算力無法持續倍增的情況下，盤活現有的算力資源，是解決算力不足問題的唯一辦法。

算力已經趕不上數據的增長（圖片來自馭數科技）

換句話說，讓算力流動起來，精準服務用戶，提升算力的利用率，比單純堆砌算力、死磕芯片製程更有價值。

今年很火的“東數西算”，就是算力網絡理念的一次落地實踐。

東部地區對算力的需求高，西部地區的算力成本低（氣溫低，製冷成本低，且能源便宜）。所以，借助強大的通信網絡基礎設施，將時延要求低的算力，遷移到西部地區，就可以實現更完美的算力性價比。

那麼，算力網絡究竟是一個怎樣的架構？它基於了哪些底層技術？它的三大特性——算力路由、算力調度、算力交易，到底是如何實現的呢？目前，算力網絡的標准進展如何？

且看下集：算力網絡的深度技術分析

謝謝大家！

參考文獻：

1、《中國算力發展指數白皮書》，信通院；

2、《算力網絡技術白皮書》，中國移動；

3、《算力網絡（CAN、CFN、CPN）、東數西算是怎麼回事》，QianLing，知乎；

4、《中國聯通算力網絡白皮書》，中國聯通；

5、《算力網絡發展介紹與展望》，曹暢；

6、《什麼是算力網絡》，吳卓然；

7、《關於“算力網絡”底層技術的思考》，鄢貴海；

8、《AI算力需求快增長，平台化基礎設施成焦點》，廣發證券，劉雪峰、李傲遠、吳祖鵬。

本文來自微信公眾號“鮮棗課堂”（ID:xzclasscom），作者：小棗君，36氪經授權發布。

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