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面向智算场景的高性能网络白皮书(202502).pdf

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面向智算场景的

高性能网络白皮书

目录

1前言1

2术语和缩略语1

3高性能网络关键需求和挑战3

3.1高性能数据中心网络(HP-DCN)3

3.1.1支持超大规模组网是基础3

3.1.2超高稳定性是前提4

3.1.3极致高性能是核心5

3.1.4多维自动化运维体系是必需6

3.1.5可规模扩展的安全机制是保障7

3.2HP-WAN8

高性能广域网()

3.2.1有效高吞吐量是焦点8

3.2.2公平共享高带宽是关键8

4高性能网络技术架构9

4.1高性能网络技术现状和趋势9

4.2中兴高性能网络技术架构10

5高性能数据中心网络关键技术12

5.1超大规模组网关键技术12

5.1.1大规模组网交换机:硬件基础,容量速率双升12

5.1.2大规模组网路由协议:可扩展快速部署,组播能力提供13

5.2超高稳定性关键技术19

5.2.1故障无感恢复:硬件检测,多级保障19

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5.2.2链路级可靠:轻量级FEC,链路层重传21

5.2.3端网协同的路径控制:端侧传递需求网络精准控制22

5.2.4网络隔离与资源保障:网络拓扑隔离,资源合理分配23

5.3极致高性能关键技术24

5.3.1层次化负载均衡:整网规划,局部调优,多粒度负载均衡24

5.3.2拥塞控制:算法无关,迅捷智能25

5.3.3集合通信卸载:统一编排,轻量传输27

5.4多维自动化运维关键技术:层次化可观测体系,高精度感知29

5.5可规模扩展安全机制关键技术:零信任模型,轻量级加密,安全会话无关32

5.5.1零信任安全架构32

5.5.2可扩展安全协议33

6高性能广域网关键技术34

6.1主动拥塞避免34

6.2近源端反馈机制34

6.3端网协同速率协商34

6.4任务式传输及配额调度34

6.5基于流的网络监控35

7展望35

8参考文献37

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1前言

智算场景的普惠化正带来新一轮网络技术的革新浪潮。

随着生成式人工智能的发展,AI大模型参数量从GPT-3.5的1.75亿,到GPT-4的1.8万

亿,预计未来GPT-5将达到十万亿参数规模,迅速膨胀的AI模型需要更大规模的算力集群执

行训练。AI大模型以GPU集群分布式训练为基础,根据阿姆达定律,串行占比决定并行效

率上限,网络成为影响算力的重要因素。AI训练任务的高精度并行协同特性以及超大集群互

联吞吐量对网络性能提出了数量级的提升需求。AI大模型训练的时间往往长达数月,也使得

网络的长稳运行变得前所有未有的重要。从网络流量模型来看,AI大模型训练流量与通算流

量呈现出完全不同的特征,突发的稀疏大流成为网络常态,聚合流量具备波峰波谷效应明显、

周期性等特征,也使得很多通用数据中心的网络技术不再适用。HPC同样对网络提出高性能

需求,特别是在可扩展性以及分布式资源的高效利用方面,HPC与AI的需求趋同。一般来说

HPC对于时延更加敏感,但部分采用并行通信的计算模型,同样也关注长尾时延。

AI和HPC集群规模和服务范围的扩大对广域网传输也提出全新需求,包含数据协同和数

据快递两大应用场景。数据协同应用主要面向AI/HPC的分布式协同,例如在跨DC的AI训练

过程中的是训前模型和数据上

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