算力共享下的，分级路由转发报文协议与通告

网络双 SLA 约束

网络双SLA约束是指在网络服务中，存在两个或多个服务级别协议（SLA）同时对服务质量进行约束的情况。SLA是服务提供商与客户之间具有法律约束力的协议，它规定了服务提供商必须达到的服务质量标准。在网络环境中，特别是在复杂的网络架构和多样化的服务需求下，可能会引入双SLA或多重SLA约束，以确保不同层面或不同服务组件的性能和可靠性。

关于网络双SLA约束，可以从以下几个方面进行理解和分析：

一、双SLA约束的定义与背景

• 定义：双SLA约束指的是在同一网络环境中，存在两个独立的SLA，它们分别对不同的服务组件或性能指标进行约束。这些SLA可能由不同的服务提供商与客户之间签订，也可能在同一个服务提供商内部不同部门或团队之间制定。
• 背景：随着网络技术的不断发展和服务需求的日益复杂化，单一SLA已难以满足所有服务组件和性能指标的要求。因此，引入双SLA或多重SLA约束成为了一种趋势，以确保网络服务的整体质量和客户满意度。

二、双SLA约束的应用场景

1. 多服务提供商环境：在多个服务提供商共同提供网络服务的场景中，每个服务提供商都可能与客户签订独立的SLA。这些SLA分别对各自负责的服务组件进行约束，从而形成双SLA或多重SLA约束。
2. 内部服务组件划分：在一个大型服务提供商内部，可能会将网络服务划分为多个独立的组件或服务模块，并为每个组件或服务模块制定独立的SLA。这些SLA共同构成了对整体网络服务的双SLA或多重SLA约束。

三、双SLA约束的管理与实施

• SLA协商与制定：在引入双SLA或多重SLA约束之前，需要与服务提供商进行深入协商，明确各自的责任、义务和服务质量标准。同时，需要制定详细的SLA文档，明确各项性能指标、监测方法、补偿机制等内容。
• 性能监测与评估：为了确保SLA得到有效执行，需要建立全面的性能监测体系，对各项性能指标进行实时监测和评估。一旦发现性能指标偏离SLA规定的范围，需要及时采取措施进行调整和优化。
• 补偿与纠纷处理：如果服务提供商无法满足SLA规定的服务质量标准，需要根据SLA中的补偿机制进行相应的赔偿。同时，需要建立有效的纠纷处理机制，及时解决双方之间的争议和分歧。

四、双SLA约束的优势与挑战

• 优势：
  1. 提高服务质量：通过引入双SLA或多重SLA约束，可以更加全面地覆盖网络服务的各个方面，从而提高整体服务质量。
  2. 明确责任划分：明确的SLA文档有助于划分服务提供商与客户之间的责任和义务，减少因责任不清而导致的纠纷和争议。
  3. 促进服务创新：双SLA或多重SLA约束可以激励服务提供商不断创新和改进服务，以满足客户不断变化的需求。
• 挑战：
  1. 复杂性增加：引入双SLA或多重SLA约束会增加管理的复杂性和难度，需要投入更多的人力和物力资源进行维护和管理。
  2. 协调难度大：在多个服务提供商或内部多个团队之间协调双SLA或多重SLA约束可能存在一定的困难，需要建立良好的沟通和协调机制。
  3. 监测成本高昂：全面的性能监测体系需要投入大量的资金和技术支持，对于一些小型服务提供商来说可能难以承担。

算力共享下的，分级路由转发报文协议与通告

以 IP 网络为中心的算力网络架构，即在网络域创建云池算力资源和服务的状态，从而实现 网络层的算力编排和调度 。

算网一体 编排和路由 ，是该算力网络架构的核心特征。针对算力网络中的服务多实例应用场景，所提架构方案对 SRv6 或基于 SRv6 的业务功能链（SFC）做功能增强和扩展，以满足单服务对应动态多实例的算力路由需求。

控制面架构方案采取一种 分级分层状态表的维护机制 ，将不同颗粒度的算力资源和服务状态在不同的网络域做 同步通告，并创建对应的分级路由表 ，从而压缩节点的状态表和边界网关协议（BGP）的通告频率。

转发面则执行 算力服务标识语义封装 ，承载网骨干节点仍然保持无状态转发。

基础设施即服务（IaaS）类 型算力资源

该类型算力资源属于裸资源，包 括中央处理器（CPU）、图形处理器 （GPU）、现场可编程门阵列（FPGA）、 专用集成电路（ASIC）等。当前这些 资源的度量颗粒度，比如核数，无法 满足算力网络精细颗粒度的资源调度。

因此，需要针对各类异构的计算裸资 源进行系统的标准度量。可服务计算资源的 标准量化数据 是网络对算力资源感知并创建状态的数量依据。

函数即服务（FaaS）类型算力服务

虚拟机、容器、微内核等更细颗粒度计算单元的出现，让一些 基础计算功能或服务的驻留和运行模式发生根本性的变化。

例如，分布式的微服务架构，将传统单一应用系统解耦成独立的微服务群组，应用层根据特定 的业务逻辑调用不同的微服务，完成特定的业务功能。在这种架构下，一些与业务无关的基础计算功能或算法可以实现分布式灵活部署，更加快速地满足新型业务需求，缩短新业务上线周期，大幅

降低部署成本。

基础计算功能是算力裸资源的一种可服务形态，而算力网络需要创建基于其状态的路由表，并在网络域完成对这种计算功能服务的

编排和调度。

软件即服务（SaaS）类型算力服务

相对于当前增值业务的单站点资源部署和服务模式，在算力网络目标架构下， 增值算力服务的驻留和服务将由单点变为全网虚拟 SaaS 池的模式 。同一类增值算力服务资源，在上层交

易系统的支撑下，可以在算力网络域

完成跨池编排和调度。

算力资源和服务的度量和标识

算力资源的标准化度量，需要针对上述 3 种颗粒度的资源和服务进行业务无关的通用度量，以及

CPU、GPU 等异构裸资源的度量。目前，学术界和信息技术（IT）界已经开始了一些有益的尝试。资源和服务标准化标识的实现，首先需要建立一个结构化的标识体系，对各种颗粒度的资源和服务进行收敛和标定。考虑到网络单元的存 储和处理容量限制， 网络域可感知、可编排、可调度的资源和服务标识需要优选数字化标识机制.

跨云池的算力资源和服务分布式路由协议，目前主要是基于边界网关协议（BGP）增强和扩展。BGP 在 现网通告 的对象主要是 节点端口、链路等拓扑资源的状态 。

这些资源的变化 周期通常为小时、天，甚至月的数量级， 网络的高并发拓扑变更会 造成路由震

荡等严重后果 。在算力资源和服务状态（尤其是 FaaS 级算力服务的状态）被通告的情景下， 其资源标识种类和通告频率均远大于网络拓扑资源及其通告频率 。

例如，在一些通用计算功实例中，一次服务执行的生命周期最短可达毫秒级。大规模的通告量和高通告频率，对算力路由表的稳定将造成严重的后果。因此，简单地扩展BGP 通告的资源种类，无法解决路由表高度不稳定的问题。

提出一种分级 通告分级路由的机制 ，极大地压缩 BGP 通告的资源数据量和通告频率；还提出一种独立于 BGP 的全新算力路由协议雏形。

基于 BGP 的分级路由机制

将算力资源和服务划分为两 种颗粒度：

（1）边缘计算节点或数据中心的 粗颗粒度 （颗粒度记为 1）算力资源，包括但不限于：

• 计算及存储资源的种类，如 CPU、GPU、嵌入式神经网络处理器 （NPU）、ASIC 等；

• 上述资源种类的可用状态，包括但不限于量化空闲资源值，如使用 率、可用核数目等；

• 提供的算力服务种类，包括SaaS/FaaS 服务种类及标识，以及服务对应的忙闲状态属性，并且服务的忙 闲状态阀值可配置，如 90% 及以上为忙的状态；

（2）边缘计算节点或数据 中心的细颗粒度 （颗粒度记为 2）算力服务，

包括但不限于：

• 算力服务种类以及其所对应的可服务实例数；

• 每实例的处理容量；

• 算力服务与其实例之间的标识映射关系，如一个任播地址 Anycast 标识一个算力服务，关联的群组成员地址为实例地址。

粗颗粒的算力资源状态仅在边缘计算节点或数据中心节点之间通告，并维护对应的路由表项。首次上线的节点，通告上述粗颗粒度全集数据， 此后根据可配置的变更门限值来触发变量更新通告和同步。

通告可有两种

方案：BGP 扩展方案，即将上述 粗颗粒度算力资源信息，通过扩展 BGP 协议载荷，通告至邻居网络边缘节点；

集中式控制器方案，包括但不限于通过路径计算单元通信协议（PCEP）、 边界网关协议 - 链路状态（BGP-LS）等通告同步上述粗颗粒度算力资源相关信息。

细颗粒度算力服务状态，仅在 边缘计算或数据中心节点所归属的域内网络边缘节点进行维护 ，无须通告邻居网络边缘节点。首次上线的节点， 通告或发布上述全集信息，此后根据可配置的变更门限值，触发变量更新通告和同步。细颗粒度的算力服务通过如下可选方案通告网络边缘路由节

点：发布订阅的应用消息，并向网络边缘节点通告状态数据；通过 内部网关协议（IGP） 扩展通告，将上述细颗粒度算力服务信息通过扩展 IGP 协议载荷，向网络边缘节点通告。

基于 BGP 的地址路由和算力服务路由的两级路由表机制

用户接入网络边缘节点维护类型1 路由表，即路由节点仅感知边缘计算或数据中心节点的粗颗粒度算力资源信息，并以此创建、维护对应的算力路由表。类型 1 的算力资源颗粒度较粗，变更频率较低，因此网络边缘节点维护的类型 1 路由表的大小与联动的边缘路由和数据中心节点数目成正比，路由表规模可以得到数量级的压缩。

边缘计算或数据中心节点归属的域内网关或网络边缘节点维护类型 2 算力服务路由表，即上述域内网关或网络边缘节点可以感知本边缘计算或数据 中心节点内的算力服务状态 ，并以此创建、维护对应的算力服务路由表或映射表。类型 2 路由表的大小，与该网络边缘节点、网关归属的边缘计算或数据中心提供的算力服务规模成正比。

由于仅做本地的或有限归属 边缘计算的或数据中心节点的算力服务信息状态维护，类型 2 路由表规模得到极大的压缩。两级算力颗粒度类型路由及通告机制如图所示。

新型算力路由协议

云内算力资源和服务的种类以及状态变更 频率均与现网 IP 拓扑通告 有着显著区别。为了适应新型算网一体路由架构

提出一种全新的算力路由协议。该协议内生支持 算力资源和服务的跨域通告 ，并将与 BGP 解耦，从而规避算力资源的动态对现网路由收敛的负面影响。网络和算力资源的融合路由策略通过算法优化解决。

还提出了一种基于网络 L4 的新算力路由协议架构，其主要特征是 算力资源和服务在云内 直接发布，并由 服务商边缘路由器（PE） 为其创建算力路由表，如图所示。

两种可能的协议模式为：发布订阅机制和定向通告机制。

（1）发布订阅机制：作为发布主体，云池内算力网关对云内层次化算力资源进行发布，并对云池内算力资源状态信息进行结构化设计；支持增量发布，支持高频率动态更新；发布对象为网络边缘节点以及用户的接入网关。

（2）定向通告机制：云内算力网关向网络边缘节点以及用户接入网关主动发起面向连接的状态通告，网络边缘节点以及用户接入网关仅接收通告并据此创建和更新路由表；支持基于隧道的高频率更新通告。

基于 SRv6 的算力网络增强转发面技术

算力网络路由 是一种集网、云、算为一体的综合路由。在网络入口节点，算力网络路由根据用户业务的算力和网络双 SLA 约束，制定算网路由策略。

和当前 IP 拓扑路由显著不同的是: IP/ 多协议标签交换（MPLS）拓扑路由本质上解决的是“去哪里” ， 即明确路由的网络目的节点，在参数上体现为 IP 地址或标签。

在算力网络架构下，网、云、算综合路由本质上解决的是“去哪里”+“干什么（执行何种计算服务）”，即在 IP 路由的基 础上，叠加了算力服务路由。因此，转发面的报文头需要 执行 IP 路由 + 算力服务路由 双重封装。算力网络的 IP和算力服务双重路由机制网络流程图， 如图 所示。

在分级路由表的机制下，网络在入口和出口节点，维 护有两种不同颗粒度的算力路由表，这对应转发面的 IP 拓扑和算力服务 双重路由封装 。在用户接入网关 （如BRAS） 处，网络执行上述两级封装， 并由用户接入网关根据 2.2.2 节所述本地维护的类型 1 路由表，计算生成到选定的边缘计算或数据中心节点的路由

BRAS

接入网关BRAS（Broadband Remote Access Server，宽带远程接入服务器）是宽带接入网络中的核心设备，它位于骨干网的边缘，作为宽带接入网和骨干网之间的桥梁。以下是一段简单举例说明BRAS的话：

当用户通过家庭宽带、企业宽带或移动宽带等方式接入互联网时，BRAS设备扮演着至关重要的角色。它接收到用户的连接请求后，首先会对用户进行认证和授权，确保只有合法用户才能接入网络。随后，BRAS会为用户分配IP地址和网络资源，使用户设备能够成功连接到互联网。此外，BRAS还负责监控和管理用户的网络流量，实施流量控制和QoS（服务质量）策略，以确保网络资源的公平分配和高效利用。通过BRAS，用户可以享受到稳定、安全、高速的宽带接入服务。

BRAS设备不仅具有强大的认证、授权和计费功能，还具备高度的灵活性和可扩展性。随着网络技术的不断发展和用户需求的不断变化，BRAS设备也在不断演进和升级，以更好地适应宽带接入网络的发展需求。例如，近年来出现的vBRAS（虚拟宽带远程接入服务器）架构，就是将传统的硬件BRAS功能虚拟化，实现了网络功能的软件化，从而提高了网络的灵活性和可扩展性。

总的来说，BRAS作为宽带接入网络中的核心设备，对于保障用户接入网络的质量和安全、优化网络资源分配、提升网络性能等方面都发挥着重要作用。

执行 IP 拓扑地址封装封装方案：

（1）目的地址封装方 案，即将选定的边缘计算或数据中心节点归属的网络边缘节点或网关地址，

作为目的地址，封装在报文头对应的字段中，包括但不限于互联网协议第 4 版（IPv4）、互联网协议第 6 版（IPv6）、 MPLS 等网络数据平面；

（2）源路由 地址方案: 即以选定的边缘计算或数 据中心节点归属的网络边缘节点或网关作为出节点，编排源路由路径，并 封装在对应的报文头中，包括但不限 于 SR-MPLS、SRv6 等网络数据平面 。 用户接入网关（如 BRAS）根据用户算力服务请求执行算力服务标识封装，这包括：单一算力服务标识封装、基于 SRv6 的业务功能链（SFC）、多算力服务标识链封装。

算力服务标识的封装包括两种方案：

（1）增强 :SRv6 算力服务标识编程扩展方案， 即 在 片 段 识 别（SID） 的 Locator + Function（定位器 + 功能） 结构中， 算力服务标识作为 Function 封装在 SID 中，并可选择扩展 Argument 来作为算 力服务的必要输入参数；

（2）算力服务标识封装: 在 IP 与 L4 传输层之间的 overlay 层中，如 SFC 架构下的网络业 务报文头（NSH）、三层网络虚拟化 overlay（NVO3） 的 Geneve 等， 还 可 以在 IPv6 之上引入一个全新标识层， 用于封装算力服务标识，从而实现与 IP 层完全解耦。在这种 IP 拓扑和算力 服务双路由封装、点到点路由的机制 支持下，网络中间转发节点无须识别 算力服务标识，仅做普通路由转发， 即平滑继承当前网络中间节点无状态 的特征。

解释（2）算力服务标识封装:

算力服务标识封装是一种在网络架构中用于实现算力服务与IP层解耦的技术手段。这种封装机制允许在IP与L4传输层之间引入一个overlay层，通过在这个层中封装算力服务标识，从而实现算力服务的独立路由和管理。以下是对这一技术的详细解释：

随着云计算和边缘计算的快速发展，算力服务成为网络架构中的重要组成部分。然而，传统的网络架构往往将IP层作为数据转发的核心，这使得算力服务的部署和管理受到IP层限制。为了解决这一问题，算力服务标识封装技术应运而生，旨在实现算力服务与IP层的解耦，提升算力服务的灵活性和可扩展性。

封装机制

1. Overlay层引入：在IP与L4传输层之间引入一个overlay层，如SFC（服务功能链）架构下的网络业务报文头（NSH）或三层网络虚拟化overlay（NVO3）的Geneve等。这个overlay层用于封装算力服务标识，使得算力服务可以在不改变现有IP网络架构的情况下独立部署和管理。
2. 算力服务标识：在overlay层中封装的算力服务标识是区分不同算力服务的唯一标识。这个标识可以在网络中被用于路由决策、服务选择和服务质量保障等。
3. IP层解耦：通过算力服务标识封装，算力服务的路由和管理不再依赖于IP层。这意味着网络中间转发节点在转发数据时，无需识别算力服务标识，仅做普通路由转发即可。这种机制使得算力服务可以平滑地集成到现有网络中，而不会对现有网络架构造成冲击。

技术优势与应用场景

1. 技术优势：
   • 灵活性：算力服务可以独立于IP层部署和管理，提高了网络架构的灵活性。
   • 可扩展性：随着算力服务的发展，可以通过增加新的算力服务标识来扩展网络功能，而无需改变现有网络架构。
   • 兼容性：算力服务标识封装技术可以与现有网络架构兼容，实现平滑过渡。
2. 应用场景：
   • 云计算：在云计算环境中，算力服务标识封装技术可以用于实现云服务的灵活部署和管理。
   • 边缘计算：在边缘计算场景中，算力服务标识封装技术可以帮助实现边缘节点与中心云之间的算力协同和资源共享。
   • 数据中心网络：在数据中心网络中，算力服务标识封装技术可以提升数据中心的资源利用率和服务质量。

算力服务标识封装技术是一种实现算力服务与IP层解耦的有效手段。通过引入overlay层并封装算力服务标识，该技术可以提升算力服务的灵活性和可扩展性，同时保持与现有网络架构的兼容性。随着云计算和边缘计算的不断发展，算力服务标识封装技术将在未来网络架构中发挥越来越重要的作用。

IP ，L4传输层，overlay

即在网络架构中，位于IP层（第三层）和传输层（第四层，通常指TCP或UDP）之间的一个叠加（overlay）层。这个overlay层允许在不修改底层IP网络结构的情况下，增加额外的功能或协议，以实现更复杂的网络行为或服务。

简单举例说明

假设有一个企业网络，它使用标准的IP网络进行数据传输，但现在希望在网络中引入一种服务质量（QoS）保障机制，以确保某些关键业务（如视频会议）的流量能够获得更高的优先级和更低的延迟。由于直接在IP层或传输层修改网络配置可能会非常复杂且影响广泛，因此企业决定在IP和L4传输层之间引入一个overlay层来实现这一目标。

在这个overlay层中，可以定义一种特殊的封装协议，该协议能够识别并标记出关键业务的流量。当数据包经过overlay层时，它会被检查并根据业务类型进行标记。随后，这些被标记的数据包会被送到支持QoS功能的网络设备（如路由器或交换机），这些设备会根据标记来优先处理关键业务流量。

通过这种方式，企业能够在不改变现有IP网络结构的情况下，实现对关键业务流量的QoS保障。这就是IP L4传输层overlay的一个简单应用实例。

overlay层的作用

1. 功能增强：在overlay层中可以引入新的协议或功能，以扩展网络的能力，如QoS、安全加密、网络虚拟化等。
2. 灵活性：overlay层允许在不改变底层网络结构的情况下进行网络功能的添加或修改，提高了网络的灵活性和可扩展性。
3. 业务隔离：通过overlay层可以实现不同业务之间的逻辑隔离，确保业务之间的安全性和独立性。

常见的overlay技术

• MPLS（多协议标签交换）：一种在IP网络中实现流量工程和资源预留的overlay技术。
• NVO3（三层网络虚拟化overlay）：使用如Geneve等封装协议在IP网络上构建虚拟的三层网络。
• VXLAN（虚拟可扩展局域网）：一种在IP网络上实现虚拟局域网（VLAN）扩展的overlay技术。

这些技术都允许在IP网络之上构建一个逻辑上独立的网络层，以实现更复杂的网络功能和业务需求。

片段识别（SID，Segment Identifier）

在网络技术中，特别是分段路由（Segment Routing）的上下文中，是指用于标识网络路径中特定段或节点的唯一标识符。以下是一个简单的例子来说明片段识别（SID）的作用：

假设你正在规划一条从城市A到城市D的快递路线，这条路线需要经过城市B和城市C。在分段路由的类比中，每个城市（A、B、C、D）可以被视为网络中的一个节点，而连接这些城市的道路则代表网络链路。为了确保快递能够正确且高效地送达，你会给每个城市（或路段）分配一个唯一的标识符，这就是SID。

在这个例子中，SID1可能代表从A到B的路段，SID2代表从B到C的路段，而SID3则代表从C到D的路段。当快递从A出发时，它会携带一个包含SID1、SID2和SID3的列表（即Segment List），这个列表告诉快递在每个城市（节点）应该如何继续前行。当快递到达B时，它会查看列表中的下一个SID（即SID2），并按照SID2的指示前往C。这个过程会一直持续到快递最终到达D。

通过这种方式，片段识别（SID）帮助确保了数据包或快递能够按照预定的路径在网络中传输，从而实现高效、可靠的网络通信。

类型 1 路由的出节点执行算力服务标识解封装，并查找节点维护的所属边缘计算或数据中心算力服务的路由表或映射表，从而将用户数据路由至对应的服务实例，并终结全部端到端算网路由。 特别地，为了保持流粘性，即确保同一应用的数据流被路由至同一个 算力服务实例，出节点维护应用数据流标识与算力服务实例的映射关系， 并将后续应用数据流路由至同一算力 服务实例。

这种映射关系的维护方法 包括但不限于 5 元组方案（源 IP 地址、 目的 IP 地址、源端口、目的端口、传输层协议类型）。

在 IP 拓扑和算力服务双重封装的机制下，算力服务标识仅仅体现了服务类型的抽象语义，而实际服务实例节点的映射关系被维护在 2.2.2 节所述的类型 2 路由表中。由于路由表具有与业务无关的中性特征，算力业务流粘性的维护保证，需要在出入口节点维护业务相关的状态。

在 两级路由、两级封装的全流程下 ，流粘性也需要维护对应的两个颗粒度的状态，即

在 入口节点维护业务标识和算力服务标识的状态 ，业务标识可通过类似前述 5 元组的模式实现。

在出口节点维护业务标识、算力服务标识和服务标识实例的状态 ，服务标识实例可以是虚拟局域网（VLAN）/ 虚拟扩展局域网（VxLAN）号、端口号、IP 地址等