6月，紫金山實驗室不斷傳來好消息，CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片完成封裝測試，“新基建”核心裝備及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成功抵擋280萬次全球網(wǎng)絡(luò)攻擊。
中國工程院院士劉韻潔和鄔江興近日接受《科技周刊》記者采訪，他們透露，互聯(lián)網(wǎng)下半場，新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在布局；以新型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、毫米波芯片及網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗場為“命門”技術(shù)，紫金山實驗室正不斷突破創(chuàng)新。
5G召喚，
新型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)運而生
由于起步較晚，我國在計算機、手機操作系統(tǒng)等領(lǐng)域一直處于相對被動地位，這給網(wǎng)絡(luò)安全和產(chǎn)業(yè)安全帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著5G時代的到來，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)也越來越不能滿足5G的歷史使命，新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在被時代召喚。
“我國在新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所需要的大網(wǎng)級網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行，今年也將發(fā)布全球首個確定性骨干網(wǎng)絡(luò)?！敝袊こ淘涸菏?、紫金山實驗室主任、江蘇省未來網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院院長劉韻潔在接受《科技周刊》記者采訪時表示，他眼中互聯(lián)網(wǎng)的未來：“我們需要的帶寬（一秒內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量）和時延（數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時間）可以個性化定制，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)個人需求服務(wù)，每個人都可擁有自己的網(wǎng)絡(luò)?！?/p>
2018年紫金山實驗室在南京揭牌至今，以劉韻潔院士團隊、鄔江興院士團隊、東南大學(xué)尤肖虎教授團隊為主的1000多人的科研隊伍，牽頭建設(shè)我國信息領(lǐng)域唯一國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——“未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施（CENI）”，并已開通北京、南京、廣州等首批12個城市的未來試驗網(wǎng)絡(luò)?！皶r間回到一年前，那瞬間依舊激動人心。”劉韻潔說，2019年5月20日，全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)CNOS在南京開通，現(xiàn)在已能支持300多個城市1000多個節(jié)點，具有微服務(wù)架構(gòu)、全維度協(xié)同、確定性可控、高容災(zāi)抗毀、毫秒級倒換等特點。
互聯(lián)網(wǎng)上半場，中國是追隨者?；ヂ?lián)網(wǎng)下半場，中國要做引領(lǐng)者。怎樣成為引領(lǐng)者？劉韻潔表示，“今年我們將發(fā)布與華為合作的全球第一個確定性骨干網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過13個節(jié)點，跨越2000多公里，目前網(wǎng)絡(luò)確定性時延的抖動小于100微秒，大幅低于互聯(lián)網(wǎng)毫秒級延時和抖動。下一步還將攻關(guān)多云交換共享，現(xiàn)在大家需要上多個云共享數(shù)據(jù)，預(yù)計明年，我們可以做到上一個云就能共享所有云數(shù)據(jù)。”目前，科研團隊正在針對實體經(jīng)濟進行新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)布局，包括交換設(shè)備的透明化、開放化、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)正在風(fēng)口之上，但其面臨協(xié)同制造、時延敏感、按需定制、安全可靠等重大挑戰(zhàn)，急需突破服務(wù)工業(yè)企業(yè)的云網(wǎng)一體化新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。劉韻潔介紹，依托未來網(wǎng)絡(luò)試驗設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、時延敏感網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)，團隊聯(lián)合航天科工、富士康等大型制造企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合揚子江城市群8城市整體工業(yè)布局，他們還開展了區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用。
毫米波芯片成功研發(fā)，
打破國外壟斷
毫米波具有通信頻譜資源豐富、傳輸速率快、波束較窄等優(yōu)勢，毫米波芯片是高容量5G移動通信的核心，是新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)要素，但其長期被國外壟斷，是我國短板中的短板?！氨仨氄莆蘸诵募夹g(shù)自主可控，研發(fā)出國產(chǎn)芯片，才能在全球構(gòu)建5G標(biāo)桿。”劉韻潔說。
4至5年后，中國手機通信將進入毫米波頻段，為搶占機遇，紫金山實驗室已經(jīng)攻克關(guān)鍵技術(shù)。今年1月，紫金山實驗室宣布完全自主可控且成本超低的毫米波相控陣芯片問世。時隔不到半年，芯片研制又取得重大進展——CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片完成了芯片封裝和測試，每通道成本由1000元降至20元，成本大降98%。
每通道成本是如何由1000元降至20元的？劉韻潔表示，這歸功于毫米波芯片以CMOS工藝研制。他介紹，CMOS硅基工藝是實現(xiàn)低成本全集成毫米波芯片的重要途徑，雖然工藝成本低，但技術(shù)門檻高，屬于技術(shù)與資金密集型產(chǎn)業(yè)，設(shè)計、封裝與測試面臨重大挑戰(zhàn)，核心電路、多通道集成、可測試性、一體化高封裝等方面存在諸多難題。可喜的是，紫金山實驗室尤肖虎、趙滌燹研究團隊基于東南大學(xué)前期積累，聯(lián)合天銳星通和深南電路等優(yōu)勢單位，歷經(jīng)數(shù)年打破技術(shù)門檻，已然突破低成本可擴展芯片及天線一體化封裝等問題。與此同時，研究團隊還封裝集成了1024通道天線單元的毫米波大規(guī)模有源天線陣列。芯片與天線陣列力爭2022年規(guī)模商用于5G系統(tǒng)。
毫米波對5G發(fā)展的重要性不可言喻。在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，移動行業(yè)可以利用毫米波無線電頻譜為5G網(wǎng)絡(luò)提供所需要的帶寬，以滿足高速的移動網(wǎng)絡(luò)需求。中國移動研究院首席科學(xué)家易芝玲表示，毫米波在未來可能會帶來室內(nèi)超高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃@樣也可能會帶來一些上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的創(chuàng)新，“包括基于XR的教育、電影、游戲等業(yè)務(wù)，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)相應(yīng)的也會有很大的收益。”
內(nèi)生安全技術(shù)，
中國原創(chuàng)賦能新基建
與傳統(tǒng)信息基礎(chǔ)設(shè)施相比，“新基建”與社會生產(chǎn)、實體經(jīng)濟、人民生活等融合更加緊密，網(wǎng)絡(luò)安全問題也更加凸顯，迫切需要從建設(shè)之初就筑牢安全基石，根植內(nèi)生安全屬性。
“新基建呼喚新安全，中國原創(chuàng)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全理論和技術(shù)完全可以擔(dān)負(fù)起賦能新基建的歷史使命?！本W(wǎng)絡(luò)空間擬態(tài)防御理論的創(chuàng)立者，中國工程院院士、國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任鄔江興說。
“人類現(xiàn)有的科技水平和工程經(jīng)驗，尚無法徹底避免設(shè)計缺陷導(dǎo)致的漏洞，以及人為惡意植入的‘后門’問題。”鄔江興表示，在此背景下，網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全技術(shù)應(yīng)運而生，可有效感知、抑制和管控傳統(tǒng)及非傳統(tǒng)安全威脅，能使傳統(tǒng)的基于軟硬件脆弱性或漏洞“后門”的攻擊理論和方法完全失去效能，為風(fēng)口上的“新基建”提供安全可信的新解決方案。
鄔江興解釋，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護都是“外掛式”的，立足于邊界防護，相當(dāng)于戴個口罩，有一定效果但無法根本解決問題。而“內(nèi)生”安全就是提高網(wǎng)絡(luò)生命體的非特異性免疫能力。
據(jù)介紹，全球首個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗場由紫金山實驗室建設(shè)，2019年5月在全球上線以來，共接受全球上萬個人或團隊的攻擊挑戰(zhàn)達(dá)400萬次，固若金湯，無一次被攻破。
“金身不破”的秘訣是什么？鄔江興透露，秘訣在于“擬態(tài)”，擬態(tài)是自然界中一種生物偽裝成另一種生物，或偽裝成環(huán)境中其它物體以獲取生存優(yōu)勢的現(xiàn)象。如果讓信息網(wǎng)絡(luò)設(shè)備像生物學(xué)的內(nèi)生安全一樣，能夠靠先天免疫來獲得對自然界體內(nèi)體外細(xì)菌病毒的對抗能力，就能有效抑制隱藏在系統(tǒng)內(nèi)部已知或未知的漏洞后門、病毒木馬等引起的安全威脅。
鄔江興自信地表示，從全世界已公開的研究資料來看，還沒有發(fā)現(xiàn)與擬態(tài)防御類似的新型防御理論、方法和工程實踐。6月剛剛落幕的第三次擬態(tài)防御國際精英挑戰(zhàn)賽繼續(xù)刷新挑戰(zhàn)難度，成功抵擋全球白帽黑客數(shù)百萬次攻擊，充分展示了中國在網(wǎng)信領(lǐng)域的技術(shù)自信。
比賽雖已落幕，但試驗場永久在線，鄔江興表示，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗場將繼續(xù)永久向全球網(wǎng)友開放。目前基于內(nèi)生安全理論和擬態(tài)防御技術(shù)設(shè)計開發(fā)的成套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)成熟并上線使用，下一步，將開啟大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，打造賦能新基建所需的中國原創(chuàng)新安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)！
記者 張 宣 王 甜