算力网络与交易风控_蒋昌俊.pdf

第 卷第 期重庆邮电大学学报（自然科学版）年 月 （）：算力网络与交易风控收稿日期：修订日期：通讯作者：蒋昌俊 基金项目：国家重点研发计划项目（）；中国工程院战略咨询项目（）：（）；（）蒋昌俊（同济大学，上海）摘 要：算力作为数字经济的核心生产力，已经成为全球战略竞争的新焦点。传统计算模式不足以满足网络环境下的业务对于自身敏捷构造需求和外部大数据应用需求。在对比分析了网格计算、云计算、边缘计算、多云与云际计算的优缺点后，提出了一种新型计算模式：方舱计算，并介绍了方舱计算系统的三大组成部分。在此基础上，进一步提出了基于方舱计算构建算网系统的设想。作为方舱计算的典型应用，介绍了当前网络交易风控遇到的难题，结合方舱计算模式，通过建立并发系统行为理论与流量计算方法，发明了业务流程网络横切并发的调度技术，提出网络交易风控的行为认证方法，设计并实现了系统高并发、高辨识、高时效的目标。关键词：方舱计算；算网系统；交易风控；金融安全中图分类号：文献标志码：文章编号：（）（，）：，：；引 言新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济结构。算力作为数字经济的核心生产力，成为全球战略竞争的新焦点。在当前的全球算力排名中，美国和中国分列前两位，处于领跑者位置。研究表明，当一个国家的计算力指数达到 分以上时，国家的计算力指数每提升 点，其对于 增长的推动力将增加到 倍，而当计算力指数达到 分以上时，国家的计算力指数每提升 点，其对于 增长的推动力将提高到 倍，算力指数越高，算力增长对经济的拉动作用变得越显著。计算模式从网格计算、云计算、边缘计算到多云与云际计算经历了漫长的过程，针对上述计算模式和技术出现的问题和不足，提出了一种新型网络计算模式 方舱计算。方舱计算是一种新的资源整体优化适配计算模型，其核心是“方舱专用机动、资源跨域伸缩、系统运维自治”，主要用于应急业务、高波动任务、混合计算、敏捷开发等场景。年初，网络交易开始兴起，网络交易的形式采用线上的方式，使得交易双方在不见面的情形下就能进行交易，极大地方便了交易的过程。但由于双方不能见面，网络交易鱼龙混杂，交易平台不能保证交易的安全性。其主要原因是缺乏网络交易风控的理论方法和核心技术，需要研究新的理论方法和技术。经过长时间研究，本文形成了一套网络交易风控的核心方法和共性技术。算力网络 算力演进）网格计算。网格是把地理位置上分散的资源聚合起来的一种基础设施。资源共享是网格的根本特征，并且网格提供了较高的可伸缩性。为了保护共享信息对特定资源的有效共享，在网格的基础上提出了虚拟组织。虚拟组织是由个人和自治域按照一定的资源共享的规则形成的集合，自治域或个人通过虚拟组织共享资源和进行问题求解。由于虚拟组织是在网格基础上构建的，因此虚拟组织内用户提交的执行作业需要网格中心进行调度。总体而言，网格计算和虚拟组织侧重于计算密集型的科学计算，针对特定领域和问题形成虚拟组织，强调资源聚合，将跨域分散的“小”资源聚合成为“大”的资源，以解决原先“小”资源无法解决的“大”计算问题。）云计算。虚拟组织实现了更强的信息共享，但在资源使用上缺乏通用性，云计算恰好提供了一个统一的使用平台。云计算是通过互联网访问各种基于 虚拟化资源的服务。云计算有三种形式：第一种形式是基础设施即服务（，），比如常见的阿里云、等；第二种形式是平台即服务（，），比如 、等；第三种形式是软件即服务（，），比如 的。云计算的出现，可以降低计算资源的使用成本、减少软件使用成本、提供按需的资源使用模式、实现高可用性和可扩展性等。综上，云计算侧重于数据密集型的企业计算，强调资源的划分和虚拟化，通过将“大”的物理资源虚拟化为“小”的虚拟机资源，在实现资源共享的同时，降低了资源的使用成本。）边缘计算。边缘计算是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务。边缘计算的应用如，也称微云，在网络边缘为用户提供服务，强调将云服务器上的功能下放到边缘服务器。边缘计算追求的目标是更快响应。边缘计算相比云计算有很多优点，比如在网络边缘处理大量临时数据，不再全部上传至云端，减少了网络泄露的风险，并且在靠近数据生产者处做数据处理，可以获得较快的响应。）多云与云际计算。多云是指组织在单个网格架构中使用来自、等全球主要云计算提供商的多个云计算和存储服务。多云能够采用不同的云中心处理用户请求，既可以确保计算能力，又可以获取较近的云资源。多云通常具有多个身份识别基础设施，适用于多个环境，能够混合来自、和 的交付机制。多云还支持独立于用户访问这些服务应用程序编程接口（，）的多个云存储服务。云际计算（）是以多个云服务实体之间开放协作为基础，通过多方云资源深度融合，方便开发者通过软件定义方式定制云服务、创造云价值的新一代云计算模式。总体而言，多云的使用增加了应用程序的灵活性，提高了应用的可靠性，同时避免了被供应商锁定。方舱计算方舱计算是我们于 年提出的计算模式，重 庆 邮 电 大 学 学 报（自然科学版）第 卷是指通过网络访问的、面向 任务全生命周期的网络跨域资源配置和协同计算集成环境。方舱计算主要有三个特点：应 任务的需要而机动搭建、应 任务的执行而伸缩管理、应 任务的结束而动态消亡；从 任务全生命周期的纵向维度，完成“需求识别、资源配置、任务执行、结束任务”四大功能；从 任务所需资源的横向维度，实现数据资源和物理资源的统筹配置和协调运行。方舱计算与其他计算模式的区别如表 所示。方舱计算系统主要由方舱生成与管理系统、虚拟原位数据中心系统、跨域资源管理系统和若干网关组成，如图 所示。表 方舱计算与其他计算模式的区别 特征云计算边缘计算网格计算多云计算方舱计算伸缩是否否是是机动否否是否是业务相关否否是否是数据相关否是否否是资源相关是是是是是图 方舱计算系统组成示意图 ）方舱生成与管理系统。方舱生成与管理系统负责方舱的生成、组织与管理工作。其分为集中式和自治式两种模式：集中式方舱生成与管理系统是指由跨域资源管理系统统一向各资源域中心发出资源配置请求；自治式方舱生成与管理系统是自行根据分配方案直接向各资源域中心发起资源配置请求。方舱生成与管理系统解决了数据资源与物理资源的分配问题，在满足资源、数据约束和用户任务处理截止时间的约束下，求解了物理资源的分配方案，使得任务处理的总费用最小。为了测试在不同环境下资源分配的效率，设置了 组实验，实验规模如表 所示，实验结果如图 所示。由图 可知，方舱资源配置算法所选择的资源域及其资源数量动态变化和弹性伸缩管理的效益情况、基于遗传算法（，）的方舱资源配置方案的求解方法是有效且可行的。表 实验规模 序号求解方式数据块的个数 资源域中心的个数 第 期 蒋昌俊：算力网络与交易风控图 不同规模下的分配方案资源成本 ）虚拟原位数据中心系统。虚拟原位数据中心系统主要负责互联网大数据的注册、勘探、组织与对外访问。其核心是大数据的本真计算，本真计算是保证大数据的本原，是客观、可信的过程处理方法，具体包括数据资源勘探过程探真、增量演化计算求真、安全可信控制辨真等。虚拟原位数据中心系统实验床汇聚了京东、阿里、携程、滴滴等商贸、旅游、交通和出行数据，实现了事件演化分析、交易实时监控等。）跨域资源管理系统。跨域资源管理系统负责建立、管理和动态维护跨域资源目录。系统主要建立了资源构造层、资源目录层、资源视图层三层结构，具体如图 所示。提出了适用于跨域资源分类组织和管理的簇群结构，发明了物理资源与逻辑资源视图的实虚映射技术，发明了基于信任模型的用户资源视图构造方法，从而实现了跨域资源的主动发现和灵活管理。图 跨域资源管理系统结构图 算网系统 年冯诺依曼设计了第一台通用计算机，年网格计算的提出诞生了算力聚合和互操作系统，年云计算实现了算力分享和虚拟化系统，近年来又提出了算网系统。算网系统面临算力源聚合、算力实时调度、算力按需适配三大挑战。为了解决这三个重大挑战，提出了基于方舱计算的算网系统构建方法，设计了算力源聚合系统、算力调配系统与算力专配系统，可应对智能交通、天气预报、应急救援等业务需求，具体分布如图 所示，其中，（）为高性能计算机群。算网系统具有统筹布局、提升效能、降低 重 庆 邮 电 大 学 学 报（自然科学版）第 卷能耗、聚合求解、按需配置、弹性调度等优点。算网系统的核心技术有算力规划、实虚映射、弹性调度、负载预测、混合部署与异构计算等。交易风控网络金融对国民经济发展具有重大意义，文献提到，年中国数字经济占 比重达到。德国 平台发布的 提到 年全球最大数字支付市场是中国，支付规模达 亿美元，占比。文献提到数字人民币试点场景已超万个，累计交易金额约 亿元，建立健全数字人民币运营系统全流程安全管理体系刻不容缓。金融安全是国家安全的重要组成部分，金融犯罪包括金融欺诈、跨境洗钱、贸易逃税等。网络欺诈严重威胁网络金融安全，网络交易风险防控对遏制欺诈意义重大。图 算网系统示意图 为此，我们提出了一套网络交易风控的核心方法和共性技术，设计并实现了网络交易风险防控体系，其系统架构如图 所示。具体包括以下工作。）建立了并发系统行为理论与流量计算方法，为交易风控奠定了坚实的工程技术基础；）发明了业务流程网络横切并发调度技术，解决了系统运行效率不高的难题；）提出了网络交易风控的行为认证方法，解决了欺诈检测准确率不高的问题。并发系统行为理论与流量计算方法网络并发系统行为主要表现在多用户并发访问、多业务并发操作、多进程并发处理以及多消息并发交互等。经典计算机模型方法建构在顺序计算之上，难以分析网络并发系统行为，因此，迫切需要构建新的并发系统行为理论。我们从 机（即 机）、并发语言、矢量文法三方面构建了并发系统的行为能级体系，揭示了系统分解的行为相关性机理，包括一致相关性、受控相关性、交互相关性以及互斥相关性，提出了适用于任意分布的定量分析矩姆函数方法，发现了系统第 期 蒋昌俊：算力网络与交易风控性能最小上界，在完整参数空间上给出了最优解，为并发调度提供了优化指导。图 网络交易风险防控系统系统架构图 业务流程网络横切并发调度技术互联网应用业务瞬间巨量突增，容易导致系统瘫痪，谷歌、亚马逊等均发生过此类事件。然而，现有的资源管理技术，基于业务结构耦合系统，难以应对流量和负载的不确定性变化，导致业务实时性弱、系统可用性差。为了解决上述问题，我们提出了“以静制动”的策略，以静态业务横切分解、制导动态数据实时并发计算的思想。但最优横切分解为 难复杂性问题，工程上难以实施。我们利用业务语义信息和系统相关性机器分析方法，给出了多项式最优分解算法，增强了系统高并发。同时，提出了资源实虚映射和动态并发适配技术，实现了系统高时效，具体实现示意图如图 所示。交易风控识别时间从实施前的 降低到 ，较行业基准速度提升了 倍多，形成了中国流计算领域的自主创新技术方案。网络交易风控的行为认证方法合法用户通过用户名和密码登录交易平台开展交易。然而盗号者利用技术手段可能会骗取到用户名和密码，再将得到的用户名和密码发送给其同伙中的入侵者，入侵者登录用户账号，实施诈骗，再由其同伙中的销赃人员取现、销赃。显然，现有的身份认证、单域管控技术难以防范交易欺诈风险。其难点在于欺诈手段多变、隐蔽性强、团伙跨域作案。图 网络横切并发调度技术实现示意图 为了解决上述问题，我们提出了“以不变应万变”的策略，即从变化的行为数据中，求解获得不变的行为纹理。提出了网络交易风险防控的行为认证方法，其核心在于手段多变的欺诈行为，难以匹配合法用户不变的行为纹理，以此实现交易真伪辨识。进而，定性与定量结合、系统与专用结合，提出了交易风险的递归智能诊治方法，实现了系统高辨识。在此基础上，研发了多队列实时并发的风控系统与 重 庆 邮 电 大 学 学 报（自然科学版）第 卷专用设备。交易识别率由实施前的 提升到，引领了网络交易风控技术的发展。应 用我们联合某第三方支付公司，基于行为认证机制及其核心技术，为其网络交易支付平台打造全新的风险防范体系。该风险防控体系服务全球 余个国家和地区的 亿多实名用户的交易安全，年为公司减少资金损失达 亿元。相关研究成果在支付、银行、自贸区、保险、电商、交通、安防等多个行业 余家单位得到了成功应用。结束语方舱计算作为一种新型计算模型，实现了机动性与定制性的统一、数据资源与物理资源的统筹以及跨域资源的协同优化。基于方舱计算模式构建的算网系统将成为未来新基建，未来算力也将实现统筹聚合、应变适配、随需即用的目标。网络交易风控作为方舱技术的典型应用，我们已经建立了中国首个互联网交易风控体系及系统，取得网络交易强实时和高辨识的重大突破。未来将围绕数字经济的国家重大战略，为探寻反欺诈、反洗钱和数字人民币安全的高效新技术而不懈努力。参考文献：浪潮信息，国际数据公司（），清华大学 全球计算力指数评估报告 北京：浪潮信息，国际数据公司（），清华大学，（），：，（），蒋昌俊，丁志军，喻剑，等方舱计算中国科学：信息科学，（）：，（），（）：，（）：，（），：，：，：，（）：，（）：，（）：，（）：杨伊静打造包容性数字经济模式 推动中国经济高质量发展 中国信通院发布中国数字经济发展白皮书（年）中国科技产业，（）：（），（）：孙榕人民银行发布中国数字人民币的研发进展白皮书中国金融家，（）：，（）：作者简介：蒋昌俊（），男，安徽安庆人，中国工程院院士，博士，同济大学讲座教授，中国人工智能学会监事长，主要研究方向为网络金融安全。：。（编辑：王敏琦）第 期 蒋昌俊：算力网络与交易风控