郭小偉
懷柔實(shí)驗(yàn)室信息化部主任
2021年5月，國(guó)家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局等四部委聯(lián)合印發(fā)通知，啟動(dòng)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)建設(shè)，加快實(shí)施“東數(shù)西算”工程，算力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)步入關(guān)鍵時(shí)期。2022年底，《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于構(gòu)建數(shù)據(jù)基礎(chǔ)制度更好發(fā)揮數(shù)據(jù)要素作用的意見(jiàn)》對(duì)外發(fā)布，引領(lǐng)算力網(wǎng)絡(luò)持續(xù)匹配數(shù)據(jù)要素變革。算力網(wǎng)絡(luò)作為提供算力和網(wǎng)絡(luò)深度融合、一體化服務(wù)的新型基礎(chǔ)設(shè)施，已成為數(shù)字中國(guó)建設(shè)、支撐數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)縱深發(fā)展的生產(chǎn)力。
算力網(wǎng)絡(luò)為各行各業(yè)的業(yè)務(wù)需求融合5G、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，在云邊端等多形態(tài)算力節(jié)點(diǎn)之間按需分配、靈活調(diào)度計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源以及網(wǎng)絡(luò)資源，其建設(shè)模式正在從初級(jí)階段向高級(jí)階段轉(zhuǎn)變，即從算力與網(wǎng)絡(luò)融合推進(jìn)走向以數(shù)據(jù)為核心的多要素深度融合統(tǒng)一。算力網(wǎng)絡(luò)面臨泛在接入、異構(gòu)調(diào)度、存算分離和服務(wù)質(zhì)量保證等新特點(diǎn)下的安全挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)是用于網(wǎng)絡(luò)空間安全研究、評(píng)測(cè)和分析的新型網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施。推動(dòng)算力網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)深度結(jié)合，構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)，將為系統(tǒng)性應(yīng)對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)的安全挑戰(zhàn)提供一種全新的途徑。
算力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)及安全挑戰(zhàn)
在國(guó)家“東數(shù)西算”戰(zhàn)略背景下，算力網(wǎng)絡(luò)初期的建設(shè)目標(biāo)是促進(jìn)數(shù)據(jù)中心資源最大化共享和利用，通過(guò)系統(tǒng)化布局促進(jìn)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，算力網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐以初級(jí)階段模式為主，通過(guò)整合多級(jí)數(shù)據(jù)中心算力的方式為用戶按需提供服務(wù)，注重?cái)?shù)據(jù)中心容量、可靠性、安全性、可控性和節(jié)能性，尤其以能源效率為優(yōu)先，以實(shí)現(xiàn)更高經(jīng)濟(jì)效益和滿足“雙碳”戰(zhàn)略導(dǎo)向。然而，由于算力資源與需求方之間距離遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)跨網(wǎng)跨域傳輸造成的時(shí)延導(dǎo)致大量對(duì)算力有需求的業(yè)務(wù)無(wú)法使用遠(yuǎn)程算力，算力網(wǎng)絡(luò)只能承載時(shí)延要求低、存算要求高的業(yè)務(wù)，如離線分析、數(shù)據(jù)備份、影視渲染等。
為打破算力供給與需求難以匹配的困境，必須在算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中更多思考未來(lái)如何服務(wù)數(shù)據(jù)要素的問(wèn)題，如不同應(yīng)用場(chǎng)景下數(shù)據(jù)如何流通使用，算力遠(yuǎn)程化帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、抖動(dòng)、安全問(wèn)題如何解決等。在客戶需求的驅(qū)動(dòng)下，算力網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)模式須發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，即從初級(jí)階段向高級(jí)階段轉(zhuǎn)變。高級(jí)階段算力節(jié)點(diǎn)更豐富，不僅限于數(shù)據(jù)中心，還包括邊緣算力與終端算力的接入，個(gè)人與行業(yè)用戶可以同時(shí)輸出算力服務(wù)，成為算力提供者從而參與算力交易。同時(shí)，算力網(wǎng)絡(luò)資源編排調(diào)度更加智能，任務(wù)執(zhí)行更加高效安全。高級(jí)階段的算力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加注重資源協(xié)同、安全與服務(wù)質(zhì)量保證，以實(shí)現(xiàn)促進(jìn)數(shù)據(jù)要素價(jià)值最大化和算力資源效能最大化的目標(biāo)。需求驅(qū)動(dòng)的建設(shè)模式促進(jìn)算力供給與需求的匹配，有利于充分發(fā)揮算力效能，讓數(shù)據(jù)要素產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益，但建設(shè)模式的轉(zhuǎn)變也給算力網(wǎng)絡(luò)安全體系帶來(lái)新的挑戰(zhàn)（見(jiàn)圖1）。
圖1 算力網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)
第一，算與網(wǎng)深度融合，網(wǎng)絡(luò)邊界模糊，傳統(tǒng)安全機(jī)制面臨挑戰(zhàn)。
在初級(jí)階段的建設(shè)模式下，建設(shè)重點(diǎn)主要在多級(jí)數(shù)據(jù)中心，關(guān)注算力生產(chǎn)網(wǎng)的安全。隨著建設(shè)模式、建設(shè)重點(diǎn)的變化，算力網(wǎng)絡(luò)的邊界從算力生產(chǎn)網(wǎng)擴(kuò)大到算力配給網(wǎng)，又進(jìn)一步包含邊緣算力和多源終端算力節(jié)點(diǎn)，算力與網(wǎng)絡(luò)深度融合，安全的關(guān)注范圍也隨之?dāng)U大。泛在化、多元異構(gòu)的算力節(jié)點(diǎn)使暴露面增多，不同類型的計(jì)算資源面臨不同的安全風(fēng)險(xiǎn)，使得整個(gè)算力網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)急劇增加。傳統(tǒng)的面向有邊界網(wǎng)絡(luò)安全守護(hù)模式面臨挑戰(zhàn)，需要構(gòu)建新的安全機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)算力網(wǎng)絡(luò)全程、長(zhǎng)效安全。
第二，數(shù)據(jù)存算分離，數(shù)據(jù)守護(hù)責(zé)任更加復(fù)雜。
用戶在使用算力網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，數(shù)據(jù)和計(jì)算模型要部分或全部“搬家”到算力中心，運(yùn)算結(jié)果又要回傳數(shù)據(jù)擁有方或提供給有需求的第三方。對(duì)于復(fù)雜任務(wù)，算力網(wǎng)絡(luò)可能協(xié)同多方算力資源共同執(zhí)行，那么數(shù)據(jù)將在多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間流轉(zhuǎn)。用戶使用公共算力最大的顧慮是數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過(guò)程中的泄露風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)閿?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)路徑、目標(biāo)算力節(jié)點(diǎn)安全狀態(tài)均不受自己控制，是一個(gè)多方共同守護(hù)數(shù)據(jù)安全的復(fù)雜局面，需要更好的方式系統(tǒng)分析、評(píng)估和改進(jìn)數(shù)據(jù)的全生命周期安全。
第三，服務(wù)等級(jí)差異化、智能化，跨網(wǎng)效果難驗(yàn)證。
算力網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目標(biāo)針對(duì)的是對(duì)算力要求高的業(yè)務(wù)，而這些業(yè)務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延、抖動(dòng)性、隔離性的需求各不相同。算力網(wǎng)絡(luò)可采用網(wǎng)絡(luò)切片等多種技術(shù)來(lái)滿足服務(wù)等級(jí)差異化、智能化的需求，但用戶可能仍然對(duì)服務(wù)效果存疑，難以下決心使用公共算力運(yùn)行其關(guān)鍵業(yè)務(wù)。例如，工業(yè)控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、抖動(dòng)性具有確定性的指標(biāo)，究竟能否使用公共算力運(yùn)行這類應(yīng)用，取決于算力網(wǎng)絡(luò)提供的面向低時(shí)延業(yè)務(wù)的服務(wù)是否達(dá)到指標(biāo)要求。算力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方迫切需要跨網(wǎng)跨域的服務(wù)效果驗(yàn)證方法，才能“以驗(yàn)促用”。
構(gòu)建強(qiáng)大的算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)平臺(tái)
算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)是為了系統(tǒng)化應(yīng)對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)而構(gòu)建的數(shù)字底座，需要做到環(huán)境可配置、任務(wù)可編排、過(guò)程可追溯、資源可共享，并支持廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，才能充分發(fā)揮其作為安全基礎(chǔ)設(shè)施的價(jià)值，匹配算力網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展。
第一，自底向上構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)。
網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)在技術(shù)架構(gòu)和構(gòu)建模式上分為兩類：自頂向下和自底向上。其中，自底向上搭建的網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)以強(qiáng)大的平臺(tái)為核心，具有更強(qiáng)的擴(kuò)展性和包容性，更加符合算力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、場(chǎng)景復(fù)雜、多任務(wù)并發(fā)、多資源協(xié)同、業(yè)務(wù)需求多樣的情況，因此推薦算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)采用以平臺(tái)為核心、自底向上的構(gòu)建模式。
算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)是將網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)的通用能力與算力網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)相結(jié)合構(gòu)建而成的，其技術(shù)框架包括靶場(chǎng)應(yīng)用層和靶場(chǎng)平臺(tái)層兩大部分（見(jiàn)圖2）。靶場(chǎng)應(yīng)用層負(fù)責(zé)應(yīng)用適配，基于算力網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)進(jìn)行靶標(biāo)配置、應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置，以及對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)安全效能、使用效能等進(jìn)行評(píng)估展示。靶場(chǎng)平臺(tái)層集成網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)的通用能力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速構(gòu)建、業(yè)務(wù)系統(tǒng)仿真、任務(wù)流程導(dǎo)調(diào)、數(shù)據(jù)采集分析以及資源綜合管理等功能。
圖2 算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)架構(gòu)
第二，五大關(guān)鍵能力匹配算力網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展。
在構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)時(shí)須充分考慮如何實(shí)現(xiàn)資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同、仿真模型構(gòu)建、多任務(wù)安全隔離、復(fù)雜任務(wù)編排導(dǎo)調(diào)等問(wèn)題；由于其公共服務(wù)屬性，需要考慮如何進(jìn)行業(yè)務(wù)評(píng)估展示、責(zé)任邊界劃分、問(wèn)題審計(jì)溯源等問(wèn)題。
突破關(guān)鍵技術(shù)難題、形成關(guān)鍵能力，才能構(gòu)建起一個(gè)環(huán)境可配置、任務(wù)可編排、過(guò)程可追溯、資源可共享的強(qiáng)大的算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)平臺(tái)，支持開(kāi)展安全檢測(cè)、技術(shù)驗(yàn)證、審計(jì)溯源等網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)業(yè)務(wù)及未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新。
大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)仿真能力。對(duì)于復(fù)雜的運(yùn)算任務(wù)，算力網(wǎng)絡(luò)可能需要調(diào)度多個(gè)算力中心的資源，并與數(shù)據(jù)擁有方的自有計(jì)算資源協(xié)同，因此，出現(xiàn)異構(gòu)算力資源跨網(wǎng)跨域統(tǒng)一調(diào)度的需求。仿真環(huán)境需要模擬算力配給網(wǎng)與算力生產(chǎn)網(wǎng)的主要網(wǎng)元設(shè)備，根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活組網(wǎng)。因此，算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)應(yīng)能夠支持萬(wàn)級(jí)節(jié)點(diǎn)大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的靈活構(gòu)建，并按需實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下的節(jié)點(diǎn)仿真和虛實(shí)互聯(lián)。
細(xì)粒度任務(wù)編排和場(chǎng)景導(dǎo)調(diào)能力。不同于私有靶場(chǎng)使用場(chǎng)景相對(duì)固定的情況，算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)因其公共服務(wù)屬性，它的業(yè)務(wù)場(chǎng)景是多變的，網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)應(yīng)支持場(chǎng)景的靈活重構(gòu)，并支持面向人員、環(huán)境、任務(wù)、過(guò)程的靈活編排和導(dǎo)調(diào)，使測(cè)試、驗(yàn)證等網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)業(yè)務(wù)的方案可定義、過(guò)程可調(diào)度、流程可優(yōu)化。
多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集能力。完備的數(shù)據(jù)是一切分析、審計(jì)工作的基礎(chǔ)。算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)必須具備對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)全量采集的能力，包括狀態(tài)數(shù)據(jù)、流量數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)，才能做到操作可追蹤、結(jié)果可回溯，從而能夠支持精準(zhǔn)的攻防事件檢測(cè)、威脅鑒定、態(tài)勢(shì)分析，以及對(duì)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、算力交易等資源利用行為的審計(jì)追溯。
多維量化評(píng)估和可視化展示能力。在算力網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行中，運(yùn)營(yíng)管理人員需要及時(shí)準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)的安全動(dòng)態(tài)；在開(kāi)展安全檢測(cè)、技術(shù)驗(yàn)證等活動(dòng)時(shí)，需要多維度呈現(xiàn)評(píng)估結(jié)果，因此，算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)需要具備多維量化評(píng)估和可視化展示能力。該功能還可用于向客戶全方位展示算力網(wǎng)絡(luò)安全能力，提升客戶將業(yè)務(wù)遷移到算力網(wǎng)絡(luò)的信心。
分布式互聯(lián)與資源管理能力。算力網(wǎng)絡(luò)是類似互聯(lián)網(wǎng)的大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，存在多算力中心、邊緣算力節(jié)點(diǎn)、終端算力節(jié)點(diǎn)分布式互聯(lián)，相應(yīng)地，網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)也應(yīng)具備多級(jí)分布式互聯(lián)與資源管理能力。多算力中心應(yīng)通過(guò)共建共享模式來(lái)建設(shè)和使用網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)，以滿足更大規(guī)模的資源需求，并實(shí)現(xiàn)多算力中心間的安全能力共享。
應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，創(chuàng)新空間無(wú)限
算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，其關(guān)鍵價(jià)值在于：面對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊界模糊，數(shù)據(jù)存算分離，服務(wù)等級(jí)差異化、智能化帶來(lái)的全新挑戰(zhàn)，能夠守護(hù)算力網(wǎng)絡(luò)數(shù)字安全，為客戶提供確定性的服務(wù)保證?；诰W(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)平臺(tái)構(gòu)建的仿真世界，還可不斷賦能應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)新。
第一，突破傳統(tǒng)模式，以長(zhǎng)效驗(yàn)證機(jī)制應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全驗(yàn)證做法是由網(wǎng)絡(luò)安全人員在真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境下發(fā)起深度測(cè)試，為了降低對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成的影響，測(cè)試活動(dòng)一般是在約定的時(shí)間一次性完成。這種模式存在先天局限性，導(dǎo)致傳統(tǒng)測(cè)試模式難以得出全面、準(zhǔn)確、長(zhǎng)效的安全驗(yàn)證結(jié)果。
算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)針對(duì)傳統(tǒng)安全機(jī)制的挑戰(zhàn)、數(shù)據(jù)守護(hù)責(zé)任的復(fù)雜、跨網(wǎng)效果的驗(yàn)證等核心問(wèn)題，可開(kāi)展全面的測(cè)試評(píng)估，通過(guò)單次測(cè)試向持續(xù)性測(cè)試、傳統(tǒng)安全測(cè)評(píng)模式向眾測(cè)模式和自動(dòng)測(cè)試模式的轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)暴露面安全威脅，識(shí)別數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，診斷網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量等，為算力網(wǎng)絡(luò)安全提供長(zhǎng)效驗(yàn)證機(jī)制。
基于網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)的大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)逼真構(gòu)建能力，能夠快速在網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)內(nèi)構(gòu)建算力網(wǎng)絡(luò)的仿真環(huán)境，并有針對(duì)性地結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)，靈活調(diào)度，進(jìn)行不影響生產(chǎn)系統(tǒng)的持續(xù)性測(cè)評(píng)活動(dòng)。
第二，拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，讓算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)發(fā)揮最大價(jià)值。
網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)雖然為安全而生，但事實(shí)上，當(dāng)基于網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)平臺(tái)構(gòu)建起一個(gè)仿真世界，它的功能和價(jià)值遠(yuǎn)不止于應(yīng)對(duì)安全問(wèn)題。在安全之外，還可以用于各種系統(tǒng)功能、效能的驗(yàn)證。
針對(duì)算力網(wǎng)絡(luò)資源分布不均、使用不均、效率不均等情況，可利用算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)虛實(shí)結(jié)合、靈活配置導(dǎo)調(diào)任務(wù)，按需調(diào)用算力節(jié)點(diǎn)資源，分析評(píng)估算力節(jié)點(diǎn)的使用效能，優(yōu)化算力資源調(diào)用機(jī)制，為用戶提供最優(yōu)的算力節(jié)點(diǎn)的選擇，同時(shí)讓監(jiān)管機(jī)構(gòu)了解算力資源的整體使用效能。
針對(duì)算力交易復(fù)雜以及不誠(chéng)實(shí)的交易參與方可能會(huì)篡改交易結(jié)果、逃避計(jì)費(fèi)等問(wèn)題，可利用算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)自動(dòng)化的流量和業(yè)務(wù)導(dǎo)入能力以及過(guò)程復(fù)現(xiàn)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)算力交易合規(guī)性的審計(jì)和追溯，以便出現(xiàn)糾紛時(shí)能夠及時(shí)做出公平處理，確保算力交易公平公正。
未來(lái)，結(jié)合行業(yè)應(yīng)用的獨(dú)特需求，可以不斷拓寬應(yīng)用場(chǎng)景，讓算力網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)發(fā)揮最大價(jià)值。