IT現代化要選對管理工具，企業也應備戰量子破密危機

「到了2025年，全球會有7億500萬支新應用程式出現！」思科澳紐區技術長Carl Solder在去年12月的思科亞洲技術年會上說。他引用這個來自IDC的數字，既點出企業IT發展趨勢，也暗示企業面臨的應用程式現代化挑戰。

因為，要因應快速變化的市場快速，企業不得不靠技術創新取勝。將應用程式現代化，改為更彈性、靈活的模組化架構，正是其一，也是不少IT廠商押寶的重點。

從單體式架構過渡到微服務架構

Carl Solder在思科任職將近30年，他回憶，自己大學時受COBOL程式語言訓練，但40多年過去了，許多企業的核心系統仍採用這個老舊程式語言。這類老舊系統屬單體式架構，將所有邏輯、功能捆綁在一起，比如，一個單體式的訂貨系統，會將各種功能的程式碼，如客戶UI、目錄、庫存、出貨、客服和業務分析等寫在一個區塊。這種單體應用程式可獨立執行、不受其他應用程式影響，適合單純的用途，但時間一久，就會疊床架屋，變得難以維護和更新。

而應用程式的架構和開發方式，在2000年開始改變。Carl Solder描述，當時網際網路興起，Google、Amazon這類科技巨頭出現，為服務大量使用者，這些巨頭紛紛設置大規模又可擴充型的資料中心（MSDC），對應用程式的需求也轉為低延遲反應有能兼具快速擴展的能力，微服務架構便因運而生，成為新一代應用程式的主流作法。

有別於單體架構，微服務將一支應用中的功能拆分、模組化，透過API來彼此溝通，比如將訂單系統的庫存、出貨、客服等功能各自獨立開發為一個模組化的服務，再用API串接彼此。這麼做的好處是，這些模組可重複利用，且需要修改或更新時，能以模組為單位單獨處理，比起單體架構遇到問題、得整支應用程式重寫，還要有效率，迭代速度更快。

隨著基礎設施的成熟，Carl Solder表示，坊間出現了越來越多的開源容器平臺和雲服務，來支援微服務的彈性擴充。企業可將不同微服務部署在不同雲平臺，來讓整支應用程式更靈活。

微服務管理工具選擇：直覺性、拖拉式、支援卡夫卡

但是，微服務的好處，不是全然沒有代價，微服務也帶來了新的企業管理難題。Carl Solder表示，微服務的精神在於模組化，當企業將大量採用微服務，就有如一張成千上萬個節點組成的網格（Mesh），管理起來相當複雜。

這時，企業就得借助「可視化的服務網格工具，來確保微服務間的連接和安全。」他強調，市面上有許多開源和付費工具，但好的可視化工具並非單獨秀出流量、用量、微服務狀態等指標狀態，因為這麼做，只是將一堆數據視覺化擺在維運者眼前，難以找出執行環境中的問題。他認為，好的視覺化工具是要整合這些指標，來呈現關鍵洞察，讓維運者直覺掌握微服務效能。

比如，好工具可以一張拓撲圖，直覺式呈現微服務的關聯，再以顏色標示狀態，當鼠標滑至顏色異常的工作時，能秀出該工作與微服務的概況，如整體健康狀態、CPU用量、流量、延遲、記憶體用量等指標，方便使用者找出問題。這就是有效的視覺化工具特色之一。

再進一步，好的視覺化管理工具，還要能以拖拉方式，讓使用者來調配微服務流量。這麼做，使用者就不必手動編寫複雜的YAML檔案，就算不是Kubernetes專家，也能操作。這是好工具的另一個特點。

另一方面，Carl Solder認為，好工具還要能支援微服務常用的主流平臺，像是訊息串流平臺Apache Kafka。

不只連接性要顧好，微服務的安全性也是。坊間有不少雲原生微服務監控工具，來控管分散式微服務的安全性，讓使用者查看Kubernetes叢集的軟體、微服務API和無伺服器功能等狀態。好工具一樣要能直覺式呈現微服務概況，比如在儀表板顯示微服務的攻擊向量風險，並提供解釋和建議，來讓使用者一鍵修補。這麼做的好處是，就算是非領域專家，也能維護微服務的安全。

思科澳紐區技術長Carl Solder指出，技術創新可分為4大等級，一是發展成熟的網路、資安、資料分析等領域，另一種正興起的現代化應用程式、邊緣維運/AI等技術，而現代化應用程式是目前企業IT主流發展。圖片來源／思科

IT能做的淨零碳排：從軟硬體下手

企業面臨的IT挑戰，不只有應用程式現代化，還包括這幾年熱議的關鍵字：淨零碳排。Carl Solder指出，一個資料中心最耗能的，就是伺服器和冷卻/電力系統，占了總耗能的86%。

要減少能源消耗，企業可從軟硬體下手。在硬體部分，企業容易忽視網路設備的碳排放長期累積下來也不低，因此他建議，有資料中心的企業，可採用功耗更有效率的網路交換器，來降低資料傳遞產生的碳排。比如採用低奈米製程晶片的交換器。

在軟體部分，企業可將碳排放數據整合至設備管理雲平臺，來彙整能源消耗數據。比如，企業用來管理設備的雲平臺，可整合設備能源使用狀態，讓使用者不只能查看各地OT設備，還能掌握能源用量。甚至，一些管理平臺還會產出報告，統計每日、每月等時間段內的設備能源用量、用量來源，以及預估的二氧化碳排放量等資訊，供使用者掌握能源使用趨勢。

或更進一步，不只納入設備數據，企業在辦公環境部署的感測器，也可透過雲平臺整合、管理，視覺化呈現不同辦公空間的能源使用狀況。甚至，好的辦公節能解決方案，還要能換算節省的成本，讓企業「看得到」成效。

應用程式現代化是企業擁抱的技術創新，也應選擇直覺式的服務網格工具，來管理大量微服務。──思科澳紐區技術長 Carl Solder

下一個關鍵技術：量子運算

話鋒一轉，Carl Solder說：「量子運算也是企業未來該關注的技術。」因為，量子電腦的強大運算能力和速度，將改變現有的IT文化，特別是安全性。他解釋，量子電腦和傳統電腦的運作方式大不同，傳統電腦以位元（Bit）為基本單位，在任何時間裡，只能代表0或1的一種狀態，而量子電腦以量子位元（Qbit）為運算單位，在同一時間不僅能代表0或1，還能同時表示0與1，等於兩種狀態可同時存在。

這就是量子疊加。也就是說，1個量子位元可同時擁有0、1兩個值，2個量子位元則有4個值，3個量子位元則是8個值，以此類推。因此，量子位元越多，就能將量子電腦效能指數型擴展，是傳統電腦難以比擬的程度。

而目前全球最大的量子電腦為IBM的Eagle，具127個量子位元；IBM也在去年發布量子電腦藍圖，去年推出433個量子位元的Osprey、今年要推出1,121個量子位元的Condor，2024年和2025年則預計要發布1,386量子位元的Flamingo和4,158量子位元的Kookaburra。「到了2030年，就會出現約1萬量子位元的量子電腦，」Carl Solder強調：「這很重要，請務必記住。」

因為，光是127量子位元的量子電腦，4分鐘就能解決傳統電腦1萬年才能做完的工作，等於快上1億5,800萬倍。而且，量子電腦還有量子糾纏的特性，等於一組粒子，不論相距多遠，彼此的狀態都會一樣。

因此，若要交換密鑰、傳遞訊息，靠量子糾纏就能完成，不需分享其中關聯給第三方。另一個好處是，使用者無法複製在量子狀態下加密的數據。這些是量子運算帶來的好處，但挑戰也不少。

量子運算挑戰：Y2Q破密危機得及早準備

比如，量子位元與外在環境互動，容易發生不可控的改變、影響量子狀態，導致資訊丟失，這就是量子去相干（Quantum decoherence）。Carl Solder點出，量子電腦得在嚴格控管的溫度和環境下執行，而思科近幾年也在研究光量子運算，要讓量子電腦在室溫環境中穩定運行，克服量子去相干挑戰。

另一個難題則是，量子運算所需的量子糾纏持續時間短暫，約400奈秒，影響量子運算效能。這也是各國研究單位想突破的領域。

還有一個挑戰是量子破密危機（Y2Q）。有別於傳統電腦系統因時間設計而引發的千禧蟲危機（Y2K），Y2Q指量子電腦成熟發展時，因運算能力強大，將破壞現有的公鑰加密系統。

「這是美國政府相當擔心的問題！」Carl Solder舉例，對於現行的AES-256位元高階加密標準，量子電腦只需6,600個量子位元就能即時破解。於是，對應到IBM先前公布的量子電腦發展藍圖，不難看出，Y2Q可能在2030年左右發生，「這也是美國政府憂慮的原因。」他透露，美國政府找來多家科技大廠，共同研究Y2Q破密危機的解法，思科也是其中之一。

而目前主流的因應方式有2種，一是從硬體下手，也就是在收發兩端產出共有的密鑰，以量子密鑰分發（QKD）來避免密碼在傳遞時被竊取。

另一種則是透過後量子密碼學（PQC）演算法，以更複雜的加密方式來應對量子破密。美國國家標準暨技術研究院（NIST）在2016年時，向全球發出PQC標準提案，喚起各界對量子破密的重視；歷經6年、三輪競賽，終於在去年公布5個獲認可的PQC演算法，第二批預計在今年公布，而2024年則要發布PQC標準。

NIST發布PQC標準後，廠商、企業的公鑰加密系統得全面汰換，改用PQC加密系統，來確保資訊傳遞的安全。不過，安裝PQC加密系統比傳統系統複雜許多，得依照企業應用場景，分別設計新通訊協定。美國網路安全暨基礎設施安全局（CISA）也提出6大建議，像是先找出使用公鑰密碼系統的系統、先在實驗環境測試PQC系統、制定系統轉換計畫，以及提高企業員工的系統轉換意識，並適時提供教育訓練等，來供企業參考、及早因應新挑戰。

 CTO小檔案 

思科澳紐區技術長 Carl Solder

學歷：科廷大學學士畢業

經歷：1984年大學畢業後，隔年於IBM擔任系統工程師，11年後進入思科澳洲，同樣任職系統工程師。在後續幾年裡，他先後擔任思科首席架構師、思科資料中心暨企業交換器資深總監，2018年則轉任企業網路業務部門副總，2022年開始擔任思科澳洲及紐西蘭區CTO

 公司檔案 

思科系統

公司名稱：Cisco Systems, Inc.

總部：美國加州聖荷西

成立時間：1984年

主要業務：研發和銷售企業級網路設備、資安、混合辦公、視訊會議和雲端管理等產品

員工數：8萬3,300人

年營收：515億美元

執行長：Chuck Robbins

 公司大事紀 

1984年：思科成立

1986年：推出首款先進閘道器伺服器（AGS）

1994年：開始推出企業級Catalyst系列交換器

2007年：收購商用視訊公司Webex

2012年：收購雲端網路管理平臺Meraki，為日後主打產品

2015年：與微軟、英特爾、戴爾、普林斯頓大學等單位組成霧運算聯盟OpenFog Consortium，推動霧運算發展

2017年：收購AppDynamics，推出同名應用程式效能監控服務

2019年：進軍電信業，發表Silicon One晶片平臺和採用該晶片的交換器

2020年：收購SaaS網路效能監控業者ThousandEyes；Webex新添AI功能；思科臺灣與工業局打造5G企業專網實驗平臺

2021年：推出混合辦公解決方案、推出新SASE產品組合

2022年：分別針對Catalyst、Meraki、Nexus推出雲端管理平臺；推出AppDynamics雲原生可視化平臺；預告推出ThousandEyes

2023年：Webex Control Hub新添碳排放洞察功能，推出Full-Stack Observability一站式可觀測平臺