6月，紫金山實(shí)驗(yàn)室不斷傳來(lái)好消息，CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片完成封裝測(cè)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(wàn)次全球網(wǎng)絡(luò)攻擊。
中國(guó)工程院院士劉韻潔和鄔江興近日接受《科技周刊》記者采訪(fǎng)，他們透露，互聯(lián)網(wǎng)下半場(chǎng)，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(yàn)場(chǎng)為“命門(mén)”技術(shù)，紫金山實(shí)驗(yàn)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(yùn)而生
由于起步較晚，我國(guó)在計(jì)算機(jī)、手機(jī)操作系統(tǒng)等領(lǐng)域一直處于相對(duì)被動(dòng)地位，這給網(wǎng)絡(luò)安全和產(chǎn)業(yè)安全帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著5G時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)也越來(lái)越不能滿(mǎn)足5G的歷史使命，新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正在被時(shí)代召喚。
“我國(guó)在新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所需要的大網(wǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行，今年也將發(fā)布全球首個(gè)確定性骨干網(wǎng)絡(luò)。”中國(guó)工程院院士、紫金山實(shí)驗(yàn)室主任、江蘇省未來(lái)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)劉韻潔在接受《科技周刊》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，他眼中互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)：“我們需要的帶寬（一秒內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量）和時(shí)延（數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時(shí)間）可以個(gè)性化定制，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)個(gè)人需求服務(wù)，每個(gè)人都可擁有自己的網(wǎng)絡(luò)?！?/p>
2018年紫金山實(shí)驗(yàn)室在南京揭牌至今，以劉韻潔院士團(tuán)隊(duì)、鄔江興院士團(tuán)隊(duì)、東南大學(xué)尤肖虎教授團(tuán)隊(duì)為主的1000多人的科研隊(duì)伍，牽頭建設(shè)我國(guó)信息領(lǐng)域唯一國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——“未來(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施（CENI）”，并已開(kāi)通北京、南京、廣州等首批12個(gè)城市的未來(lái)試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)?！皶r(shí)間回到一年前，那瞬間依舊激動(dòng)人心?！眲㈨崫嵳f(shuō)，2019年5月20日，全球首個(gè)大網(wǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)CNOS在南京開(kāi)通，現(xiàn)在已能支持300多個(gè)城市1000多個(gè)節(jié)點(diǎn)，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(jí)倒換等特點(diǎn)。
互聯(lián)網(wǎng)上半場(chǎng)，中國(guó)是追隨者?；ヂ?lián)網(wǎng)下半場(chǎng)，中國(guó)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(gè)確定性骨干網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)13個(gè)節(jié)點(diǎn)，跨越2000多公里，目前網(wǎng)絡(luò)確定性時(shí)延的抖動(dòng)小于100微秒，大幅低于互聯(lián)網(wǎng)毫秒級(jí)延時(shí)和抖動(dòng)。下一步還將攻關(guān)多云交換共享，現(xiàn)在大家需要上多個(gè)云共享數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)明年，我們可以做到上一個(gè)云就能共享所有云數(shù)據(jù)。”目前，科研團(tuán)隊(duì)正在針對(duì)實(shí)體經(jīng)濟(jì)進(jìn)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(kāi)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(shí)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(lái)網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、時(shí)延敏感網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合航天科工、富士康等大型制造企業(yè)開(kāi)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合揚(yáng)子江城市群8城市整體工業(yè)布局，他們還開(kāi)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(guó)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(shì)，毫米波芯片是高容量5G移動(dòng)通信的核心，是新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)要素，但其長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，是我國(guó)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(guó)產(chǎn)芯片，才能在全球構(gòu)建5G標(biāo)桿?！眲㈨崫嵳f(shuō)。
4至5年后，中國(guó)手機(jī)通信將進(jìn)入毫米波頻段，為搶占機(jī)遇，紫金山實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)攻克關(guān)鍵技術(shù)。今年1月，紫金山實(shí)驗(yàn)室宣布完全自主可控且成本超低的毫米波相控陣芯片問(wèn)世。時(shí)隔不到半年，芯片研制又取得重大進(jìn)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(cè)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(shí)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(mén)檻高，屬于技術(shù)與資金密集型產(chǎn)業(yè)，設(shè)計(jì)、封裝與測(cè)試面臨重大挑戰(zhàn)，核心電路、多通道集成、可測(cè)試性、一體化高封裝等方面存在諸多難題?？上驳氖?，紫金山實(shí)驗(yàn)室尤肖虎、趙滌燹研究團(tuán)隊(duì)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(shì)單位，歷經(jīng)數(shù)年打破技術(shù)門(mén)檻，已然突破低成本可擴(kuò)展芯片及天線(xiàn)一體化封裝等問(wèn)題。與此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還封裝集成了1024通道天線(xiàn)單元的毫米波大規(guī)模有源天線(xiàn)陣列。芯片與天線(xiàn)陣列力爭(zhēng)2022年規(guī)模商用于5G系統(tǒng)。
毫米波對(duì)5G發(fā)展的重要性不可言喻。在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，移動(dòng)行業(yè)可以利用毫米波無(wú)線(xiàn)電頻譜為5G網(wǎng)絡(luò)提供所需要的帶寬，以滿(mǎn)足高速的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求。中國(guó)移動(dòng)研究院首席科學(xué)家易芝玲表示，毫米波在未來(lái)可能會(huì)帶來(lái)室內(nèi)超高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)景，這樣也可能會(huì)帶來(lái)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(huì)有很大的收益。”
內(nèi)生安全技術(shù)，
中國(guó)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(huì)生產(chǎn)、實(shí)體經(jīng)濟(jì)、人民生活等融合更加緊密，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)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(guó)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(guó)工程院院士、國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任鄔江興說(shuō)。
“人類(lèi)現(xiàn)有的科技水平和工程經(jīng)驗(yàn)，尚無(wú)法徹底避免設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的漏洞，以及人為惡意植入的‘后門(mén)’問(wèn)題?！编w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(yùn)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(mén)”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?zhuān)瑐鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)都是“外掛式”的，立足于邊界防護(hù)，相當(dāng)于戴個(gè)口罩，有一定效果但無(wú)法根本解決問(wèn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗(yàn)場(chǎng)由紫金山實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，2019年5月在全球上線(xiàn)以來(lái)，共接受全球上萬(wàn)個(gè)人或團(tuán)隊(duì)的攻擊挑戰(zhàn)達(dá)400萬(wàn)次，固若金湯，無(wú)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(shì)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(lái)獲得對(duì)自然界體內(nèi)體外細(xì)菌病毒的對(duì)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(mén)、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(kāi)的研究資料來(lái)看，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與擬態(tài)防御類(lèi)似的新型防御理論、方法和工程實(shí)踐。6月剛剛落幕的第三次擬態(tài)防御國(guó)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(wàn)次攻擊，充分展示了中國(guó)在網(wǎng)信領(lǐng)域的技術(shù)自信。
比賽雖已落幕，但試驗(yàn)場(chǎng)永久在線(xiàn)，鄔江興表示，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗(yàn)場(chǎng)將繼續(xù)永久向全球網(wǎng)友開(kāi)放。目前基于內(nèi)生安全理論和擬態(tài)防御技術(shù)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的成套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)成熟并上線(xiàn)使用，下一步，將開(kāi)啟大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，打造賦能新基建所需的中國(guó)原創(chuàng)新安全產(chǎn)業(yè)生態(tài)！
記者 張 宣 王 甜