路由協(xié)議的演進(jìn)史：從靜態(tài)配置到AI時(shí)代的神經(jīng)網(wǎng)

一、路由協(xié)議的誕生：靜態(tài)路由時(shí)代（1960s—1970s）

互聯(lián)網(wǎng)的雛形ARPANET誕生時(shí)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模極小，節(jié)點(diǎn)間路徑固定。工程師手動(dòng)配置每一條路由表，如同在紙質(zhì)地圖上標(biāo)注每條街道的通行規(guī)則。這種“靜態(tài)路由”雖簡單可靠，卻完全依賴人工維護(hù)——任何鏈路中斷或新增節(jié)點(diǎn)都需要重新配置，無法適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。這種模式在小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中勉強(qiáng)可用，但隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，其脆弱性暴露無遺。

局限的本質(zhì)：網(wǎng)絡(luò)被視為靜態(tài)拓?fù)洌狈?dòng)態(tài)變化的感知與響應(yīng)能力。

二、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)學(xué)會(huì)“自我修復(fù)”（1980s—2000s）

1989年，OSPF（開放最短路徑優(yōu)先）和BGP（邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議）的發(fā)布，標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入動(dòng)態(tài)自治時(shí)代。動(dòng)態(tài)路由協(xié)議通過兩種核心能力徹底改變了網(wǎng)絡(luò)：

1. 拓?fù)涓兄篛SPF基于鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫（LSDB），實(shí)時(shí)計(jì)算最短路徑；BGP通過AS-PATH屬性在自治系統(tǒng)間傳遞路由信息。
2. 故障自愈：當(dāng)某條鏈路中斷，協(xié)議自動(dòng)重新計(jì)算路徑，保障連通性。

技術(shù)突破：網(wǎng)絡(luò)從“靜態(tài)地圖”升級為“實(shí)時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)”，但流量調(diào)度仍依賴固定策略（如ECMP均分流量），無法應(yīng)對復(fù)雜場景。

三、SDN革命：集中控制的理想與困境（2008年—2010s）

為追求更靈活的流量控制，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）橫空出世。其核心理念是將控制平面集中化，由中央控制器全局調(diào)度流量。理論上，SDN能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的流量工程，例如為關(guān)鍵業(yè)務(wù)預(yù)留帶寬、動(dòng)態(tài)規(guī)避擁塞鏈路。

但在實(shí)現(xiàn)過程中遇到瓶頸。感知延遲：控制器依賴秒級更新的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，面對AI流量的毫秒級波動(dòng)，決策嚴(yán)重滯后。協(xié)調(diào)成本：集中式架構(gòu)難以應(yīng)對大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，控制器成為性能瓶頸。

SDN未能取代動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，但啟發(fā)了后續(xù)技術(shù)對“集中與分布”平衡的探索。

四、協(xié)同進(jìn)化：動(dòng)態(tài)路由與控制器聯(lián)姻（2010s—2020s）

為彌補(bǔ)傳統(tǒng)路由的靈活性不足，技術(shù)社區(qū)提出“協(xié)議與控制協(xié)同”方案：

1. Segment Routing（SR）：通過源路由標(biāo)記路徑，結(jié)合控制器實(shí)現(xiàn)流量工程。
2. BGP EVPN：在數(shù)據(jù)中心多租戶場景中，動(dòng)態(tài)管理虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/li>

進(jìn)步與局限：這些技術(shù)提升了流量調(diào)度的靈活性，但仍依賴預(yù)定義策略，無法實(shí)時(shí)響應(yīng)突發(fā)流量。例如，ECMP均分流量時(shí)，一條“大象流”仍可能壓垮某條路徑，而控制器無法即時(shí)干預(yù)。

五、INT-based Routing：AI時(shí)代的“神經(jīng)感知路由”（2020s—）

當(dāng)AI驅(qū)動(dòng)的流量徹底顛覆傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型時(shí)，路由技術(shù)迎來質(zhì)變——INT-based Routing通過三項(xiàng)革新，讓網(wǎng)絡(luò)具備“自主神經(jīng)系統(tǒng)”：
1. 微秒級感知：數(shù)據(jù)包成為“偵察兵”

• INT（帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測）：在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包中嵌入元數(shù)據(jù)（如隊(duì)列深度、鏈路時(shí)延），逐跳收集路徑狀態(tài)，精度達(dá)微秒級。
• 分布式計(jì)算：每臺(tái)交換機(jī)實(shí)時(shí)分析本地INT數(shù)據(jù)，結(jié)合OSPF/BGP的全局拓?fù)湫畔ⅲ瑒?dòng)態(tài)計(jì)算最優(yōu)路徑。

2. 動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡：從“均分”到“自適應(yīng)”

• WCMP（加權(quán)多路徑）：根據(jù)實(shí)時(shí)鏈路負(fù)載（而非靜態(tài)權(quán)重）分配流量。例如，某路徑因“大象流”導(dǎo)致時(shí)延上升，新流量立即切換至低負(fù)載路徑。
• Flowlet級調(diào)度：將長連接流劃分為片段（flowlet），按路徑狀態(tài)動(dòng)態(tài)分發(fā)，避免傳輸層亂序問題。

3. 故障自愈：從“分鐘級”到“毫秒級”

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，鏈路故障需數(shù)秒至分鐘才能恢復(fù)；而INT-based Routing通過實(shí)時(shí)感知與分布式?jīng)Q策，可在10ms內(nèi)切換備用路徑，業(yè)務(wù)完全無感。

案例：AI數(shù)據(jù)中心的性能躍遷

以一個(gè)典型的Spine-Leaf拓?fù)涞臄?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)為例。

如上圖所示，Server0和Server1分別連接到兩個(gè)Leaf交換機(jī)，這一對Leaf交換機(jī)間存在4個(gè)路徑。

在Server側(cè)看不到這4個(gè)路徑，因此智能網(wǎng)卡無法實(shí)現(xiàn)流量調(diào)度。

在Leaf交換機(jī)上，如果僅依賴OSPF，能看到4條靜態(tài)的等價(jià)路徑，但它們的負(fù)載實(shí)際上是不同的。

如果借助INT的感知能力，Leaf1交換機(jī)上現(xiàn)在就能夠知道去往Server0有4條時(shí)延不相等的路徑。這樣Leaf1交換將能夠選擇更優(yōu)的策略將流量分配到這4條路徑上，如最小時(shí)延路徑或者WCMP(Weighted Cost Multiple Path)，從而實(shí)現(xiàn)完全自適應(yīng)的路由，讓網(wǎng)絡(luò)流量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載完全匹配，最大化網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、最小化尾部延遲，最大化網(wǎng)絡(luò)利用率。

INT-Based Routing可以與Packet Spray和flowlet結(jié)合，實(shí)現(xiàn)逐包級別或逐flowlet級別的流量調(diào)度。借助OSPF和BGP的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)能力，它能夠在任意拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用。

相比傳統(tǒng)的ECMP技術(shù)，INT-Based Routing可將網(wǎng)絡(luò)利用率提升到90%以上，網(wǎng)絡(luò)吞吐量提升20~45%， P99 tail latency 降低50%以上，從而顯著提高AI訓(xùn)練的作業(yè)完成時(shí)間（JCT）。

OSPF擅長在鏈路級別感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌珺GP則擅長在AS級別感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌琁NT通過逐跳嵌入元數(shù)據(jù)，徹底解決了原來單個(gè)交換機(jī)無法動(dòng)態(tài)感知整個(gè)路徑上流量和負(fù)載的問題。它們的結(jié)合釋放出強(qiáng)大的流量調(diào)度能力。

新路由范式將帶來新一輪網(wǎng)絡(luò)設(shè)備升級

AI的發(fā)展告訴我們，當(dāng)我們做更多更有效率的分布式計(jì)算，就可以改變世界。網(wǎng)絡(luò)本身又何嘗不是如此。當(dāng)我們在交換機(jī)中對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)流量和設(shè)備負(fù)載進(jìn)行實(shí)時(shí)分布式計(jì)算后，我們就能大幅改善網(wǎng)絡(luò)的性能。

Smart Switch的基本構(gòu)成是“可編程的ASIC數(shù)據(jù)平面 + DPU化的控制平面 + 控制平面到控制平面的高速數(shù)據(jù)通道”。

關(guān)于CX864E-N：51.2T 800G AI智算交換機(jī)軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)全揭秘

Smart Switch 是“網(wǎng)絡(luò)智能化”的結(jié)構(gòu)性演進(jìn)。它不再依賴主機(jī)上的智能網(wǎng)卡、也不依賴集中控制器，而是將 “實(shí)時(shí)感知 + 智能調(diào)度” 嵌入網(wǎng)絡(luò)最核心的物理單元Switch中，使網(wǎng)絡(luò)成為分布式計(jì)算平臺(tái)，具備自感知、自調(diào)度能力，從而自適應(yīng)處理毫秒級的流量變化，是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對AI時(shí)代的關(guān)鍵變革。

在此基礎(chǔ)上，INT-Based Routing應(yīng)運(yùn)而生，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制面進(jìn)一步走向智能化，是路由技術(shù)的最新范式。可以說，INT-Based Routing 是為AI而生的智能路由！