2024年是中國全功能接入國際互聯(lián)網(wǎng)30年，也是我國第一個(gè)覆蓋全國的互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)——中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET建設(shè)30年。1995年在夏威夷召開的INET95會(huì)議上，時(shí)任CERNET管委會(huì)主任梁猷能教授，CERNET專家委員會(huì)主任吳建平教授，CERNET網(wǎng)絡(luò)中心副主任李星教授聯(lián)合發(fā)表了這篇名為《中國教育科研界接入全球互聯(lián)網(wǎng)》的英文文章，詳細(xì)介紹了CERNET誕生的背景及未來發(fā)展構(gòu)想。近30年過去，當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)理念，實(shí)施方案等在30年后的今天仍沒有過時(shí)，具有很好的參考價(jià)值。
中國教育科研界接入全球互聯(lián)網(wǎng)
——中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)項(xiàng)目
李星 吳建平 梁猷能
摘要
在許多國家，全球互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為越來越強(qiáng)大的信息載體。然而在中國，卻只有非常少的區(qū)域連接了互聯(lián)網(wǎng)。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，中國政府啟動(dòng)了“中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET示范工程”。CERNET由一個(gè)連接全球互聯(lián)網(wǎng)的全國性的主干網(wǎng)、8個(gè)地區(qū)網(wǎng)和1000多個(gè)校園網(wǎng)組成。由于中國人口眾多，CERNET將大幅增加互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量。本文將探討CERNET的設(shè)計(jì)理念和實(shí)施方案。CERNET項(xiàng)目的總目標(biāo)是在中國建立互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)，滿足當(dāng)前用戶的需求，并迎合21世紀(jì)的發(fā)展。
一、簡介
中國的經(jīng)濟(jì)增速非常快，對(duì)外開放的程度也越來越高。同時(shí)，全球信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)成為了世界的趨勢(shì)。中國政府正在推進(jìn)中國信息基礎(chǔ)設(shè)施（CII）的建設(shè)，互聯(lián)網(wǎng)的連接成為重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。
中國的第一個(gè)對(duì)外合作網(wǎng)絡(luò)，是成立于1988年的中國學(xué)術(shù)網(wǎng)CANET，CANET通過德國卡爾斯魯厄大學(xué)的網(wǎng)關(guān)，利用X.25技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)交換電子郵件。數(shù)十家中國的教育和科研單位加入了CANET。1990年，CANET在InterNic注冊(cè)了頂級(jí)域名“.CN”。
1990年，中國科研網(wǎng)CRN成立，CRN使用X.25鏈路，通過RARE與外界交換信息，有十余家研究單位連接了CRN。
1993年，中國高能物理研究所IHEP與美國斯坦福大學(xué)建立了直接連接。到1994年，IHEP與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了全面連接。
1989年，原中華人民共和國國家計(jì)劃委員會(huì)和世界銀行開始支持名為中國國家計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（NCFC）的項(xiàng)目，這一項(xiàng)目包括一個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)中心和三個(gè)院校網(wǎng)，即中國科學(xué)技術(shù)計(jì)算網(wǎng)CASnet、清華大學(xué)校園網(wǎng)TUnet和北京大學(xué)校園網(wǎng)PUnet。這三個(gè)獨(dú)立的院校網(wǎng)的建設(shè)于1992年完成。1994年，NCFC建立了64Kbps的衛(wèi)星鏈路，CASnet，TUnet和PUnet的用戶可以全面接入互聯(lián)網(wǎng)。
在過去的幾年里，還有其他高校和研究單位建立了電子郵件甚至全面的互聯(lián)網(wǎng)連接。可以肯定的是，中國和世界上的許多人都希望，中國的學(xué)術(shù)團(tuán)體能夠加入全球互聯(lián)網(wǎng)。然而，幾乎所有的中國網(wǎng)絡(luò)專家都對(duì)缺乏協(xié)調(diào)的情況表示了擔(dān)憂。造成這種情況的其中一個(gè)重要原因是，直到1993年，中國才開始規(guī)劃全國性的教育和科研主干網(wǎng)，導(dǎo)致在這之前，各研究單位都不得不自行尋求互聯(lián)網(wǎng)連接。然而現(xiàn)在，情況逐漸發(fā)生了改變。
1993年12月，中國開始規(guī)劃CERNET項(xiàng)目。CERNET是中國第一個(gè)全國性的教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。CERNET項(xiàng)目由中國政府資助，由中華人民共和國教育部直接管理。在不久的將來，CERNET將連接中國所有的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，在本世紀(jì)末的最后幾年，將連接高中、初中、小學(xué)和其他的教育和研究機(jī)構(gòu)。CERNET將連接全球互聯(lián)網(wǎng)，并成為中國互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
近期，中國也正在發(fā)展一些商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。中華人民共和國郵電部將提供商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，一些中國的公司也考慮加入商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。雖然經(jīng)過了25年的增長，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了商業(yè)化階段，但由于缺乏在中國本土的經(jīng)驗(yàn)，CERNET在中國所有的互聯(lián)網(wǎng)競(jìng)爭(zhēng)者中具有獨(dú)特的、不可替代的地位。我們相信，CERNET將極大地改善中國的教育和科研基礎(chǔ)設(shè)施，培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的網(wǎng)絡(luò)終端用戶。簡而言之，CERNET將有助于促進(jìn)中國的教育、科研和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
二、CERNET項(xiàng)目的目標(biāo)
中國是世界上最大的國家之一，國土面積為960萬平方公里，總?cè)丝跒?1億，有28個(gè)省、517個(gè)市和1075所高等院校。
CERNET項(xiàng)目的主要目標(biāo)，是建立一個(gè)全國性的教育和科研網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，利用最新的電信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，支持中國的高校、科研單位和學(xué)校的教育和研究。其具體目標(biāo)如下：
建立全國性的主干網(wǎng)，連接8個(gè)地區(qū)網(wǎng)，并將其與全球互聯(lián)網(wǎng)連接起來。
建立全國網(wǎng)絡(luò)中心。
建立10個(gè)地區(qū)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。
采用TCP/IP作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，建立網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。
提供互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，發(fā)展中國的信息資源和應(yīng)用。
三、組織結(jié)構(gòu)
圖1展示了CERNET的組織結(jié)構(gòu)。
圖1 組織結(jié)構(gòu)
CERNET管理委員會(huì)是CERNET組織結(jié)構(gòu)中的最高層級(jí)，由政府官員組成，負(fù)責(zé)制定政策。CERNET專家委員會(huì)負(fù)責(zé)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施和升級(jí)網(wǎng)絡(luò)。CERNET網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé)主干網(wǎng)的建設(shè)、實(shí)施、維護(hù)、管理和運(yùn)營，還負(fù)責(zé)建立CERNET信息資源。CERNET地區(qū)中心是地區(qū)網(wǎng)的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，為將大學(xué)或科研單位的校園網(wǎng)連接到CERNET主干網(wǎng)提供必要的連接和服務(wù)。校園網(wǎng)是整個(gè)結(jié)構(gòu)的基層，直接服務(wù)于終端用戶。
CERNET網(wǎng)絡(luò)中心包括網(wǎng)絡(luò)信息中心（NIC），網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中心（NOC）、遠(yuǎn)程通信部、超級(jí)計(jì)算機(jī)部、研發(fā)部、用戶服務(wù)部和培訓(xùn)部。CERNET地區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)也具有類似的結(jié)構(gòu)。
四、規(guī)劃策略
雖然對(duì)互聯(lián)網(wǎng)連接的需求非常高，但校園網(wǎng)的建設(shè)仍然處于非常早期的階段。誠然，個(gè)人電腦越來越受歡迎，但大多數(shù)電腦都運(yùn)行DOS和Windows操作系統(tǒng)。相應(yīng)地，IPX是占主導(dǎo)地位的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。值得注意的是，一些發(fā)達(dá)國家是在校園網(wǎng)建設(shè)完成之后，才建立全國主干網(wǎng)。然而在中國，我們卻先嘗試建設(shè)全國主干網(wǎng)，來促進(jìn)校園網(wǎng)的建設(shè)。由于經(jīng)費(fèi)有限，CERNET的規(guī)劃策略如下：
集中規(guī)劃，分散實(shí)施。在CERNET項(xiàng)目基礎(chǔ)上，中國政府全力支持全國主干網(wǎng)和全球互聯(lián)網(wǎng)連接，而地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)的建設(shè)將使用其他來源的資金。因此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由CERNET專家委員會(huì)設(shè)計(jì)，在資金允許的情況下逐步實(shí)現(xiàn)。
基于開放/標(biāo)準(zhǔn)原則，采用TCP/IP作為主要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。因此，中國的所有教育和科研機(jī)構(gòu)將實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的全面連接。
戰(zhàn)略性地支持地區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的提升和校園網(wǎng)的建設(shè)。“早起的鳥兒有蟲吃”，率先加入的大學(xué)可成為當(dāng)?shù)氐倪B接點(diǎn)，獲得收益。
主干網(wǎng)集中管理和運(yùn)營，地區(qū)網(wǎng)分散管理和運(yùn)營。由于CERNET規(guī)模龐大，全國主干網(wǎng)和所有主干網(wǎng)的路由器，由CERNET網(wǎng)絡(luò)中心管理；地區(qū)網(wǎng)的管理，則由相應(yīng)的CERNET地區(qū)中心負(fù)責(zé)。
開發(fā)中國的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具和網(wǎng)絡(luò)資源。互聯(lián)網(wǎng)文字的本地化對(duì)于中國社會(huì)而言一直是個(gè)大難題，因此，人們非常關(guān)注中文互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的發(fā)展。為此，政府還制定了建設(shè)中國信息資源的長期規(guī)劃。
五、CERNET架構(gòu)
CERNET具有三層結(jié)構(gòu)：全國主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)，如圖2所示。
圖2 CERNET架構(gòu)
CERNET網(wǎng)絡(luò)中心位于北京的清華大學(xué)，主干節(jié)點(diǎn)設(shè)置在北京、上海、廣州、南京、西安、武漢、成都和沈陽等城市。每個(gè)節(jié)點(diǎn)將成為地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心，服務(wù)多個(gè)省份，見表1。
表1 CERNET地區(qū)網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)采用多環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在任意兩個(gè)主干節(jié)點(diǎn)之間提供冗余路徑，如圖3所示。
圖3 CERNET主干網(wǎng)
郵電部和一些通信公司提供的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（DDN）將被用作基本的通信載體。數(shù)據(jù)傳輸速率為64Kbps到2.048Mbps（E1）不等。公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（X.25）將用作備用通道。
將有1~3條與全球互聯(lián)網(wǎng)相連的鏈路，每條鏈路的數(shù)據(jù)傳輸速率大于或等于64Kbps。第一個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)設(shè)置在美國，傳輸速度為128Kbps（不久的將來將達(dá)到256Kbps），其他的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)將位于亞太地區(qū)和歐洲。
主干節(jié)點(diǎn)通過路由器相互連接。主干網(wǎng)自身形成了一個(gè)自治域系統(tǒng)，選擇了OSPF作為內(nèi)部路由協(xié)議。8個(gè)地區(qū)網(wǎng)也形成了各自的自治系統(tǒng)，BGP-4被選為CERNET主干網(wǎng)和地區(qū)網(wǎng)之間的外部路由協(xié)議。每個(gè)地區(qū)網(wǎng)使用的都是CIDR技術(shù)，目前，大約有10個(gè)超級(jí)地址塊保留給CERNET的大學(xué)和研究單位使用。
六、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
CERNET是一個(gè)基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)，支持所有的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括人與人之間的通信，如電子郵件、新聞組（usenet news）、談話（talk）、網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議通訊軟件（cu-seeme）、多點(diǎn)播送主干（MBone）等。可獲取諸如匿名文件傳輸協(xié)議（Anonymous ftp）,自動(dòng)索引互聯(lián)網(wǎng)上匿名FTP網(wǎng)站文件程序（Archie），信息查找系統(tǒng)（Gopher）,www等。使用計(jì)算機(jī)Telnet協(xié)議，客戶端/服務(wù)器系統(tǒng)等。
目前，CERNET擁有多個(gè)可被全球互聯(lián)網(wǎng)訪問的網(wǎng)絡(luò)資源。
ftp://ftp.cernet.edu.cn
gopher://gopher.cernet.edu.cn
http://www.cernet.edu.cn
news://news.cernet.edu.cn
telnet: lib00.tsinghua.edu.cn, login name: public (Tsinghua University Library Chinese and English Catalog)
listserv: iic-l@cernet.edu.cn (Internet in China discussion group)
listserv: chisa-cm@chisa.edu.cn (China’s Scholars Abroad Chinese Magazine)
cu-seeme reflector: cernet.edu.cn (ID 0)
近期，政府設(shè)立了專項(xiàng)基金支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。CERNET專家委員會(huì)收到了數(shù)百份建議，并進(jìn)行了仔細(xì)審查。CERNET支持的研究和開發(fā)是以下領(lǐng)域：
開發(fā)中文網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括針對(duì)不同平臺(tái)的中文郵件和信息發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。有趣的是，全球互聯(lián)網(wǎng)使用的是不同的漢字編碼系統(tǒng)。比如，中國大陸使用的是GB碼，而中國的香港和臺(tái)灣地區(qū)則使用的是BIG5碼，一些其他群體也會(huì)使用一些其他的漢字編碼系統(tǒng)。為了制定漢字信息交換標(biāo)準(zhǔn)，成立了成員中包含CERNET專家的工作組來制定RFC。
開發(fā)中國的信息資源和中文信息資源。中國有極其豐富的歷史、地理和人文積淀，其中，有許多有趣的話題，如京劇、三峽工程、集郵、武術(shù)、中醫(yī)等等，有關(guān)這些主題的信息服務(wù)器將在不久的將來被開發(fā)出來，供全球互聯(lián)網(wǎng)訪問。
開發(fā)多媒體通信應(yīng)用、計(jì)算機(jī)協(xié)同等課題研究。
提出了分布式圖書館、遠(yuǎn)程教育等大型項(xiàng)目，由不同的政府機(jī)構(gòu)資助。
七、CERNET的規(guī)模
中國大陸有1075所高校，39萬名教授和教職工，研究生9.42萬人，本科生218.4萬人。8個(gè)地區(qū)網(wǎng)對(duì)應(yīng)的高校和學(xué)生分布情況見表2。
表2 高校和學(xué)生的分布情況
2年后，將有100多個(gè)校園網(wǎng)接入CERNET，每個(gè)校園網(wǎng)平均由2000多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成。
如上所述，CERNET項(xiàng)目將使用CIDR技術(shù)，如表3所示。
表3 超級(jí)地址塊的分配
中國的頂級(jí)高校和研究機(jī)構(gòu)申請(qǐng)了IP地址，這些高校已經(jīng)獲得或即將獲得平均8~32個(gè)C類地址空間。由于IP地址是寶貴資源，我們要求這些高校和研究機(jī)構(gòu)盡量高效地利用IP空間，這使得他們使用更多的路由器。
其余的900多所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也將在5年內(nèi)接入CERNET。接著，有著5512萬名學(xué)生的39412所中學(xué)，和有著1.22億名學(xué)生的16萬所小學(xué)，也將接入CERNET。由于中國是世界上人口最多的國家，CERNET也將成為世界上最大的教育和科研網(wǎng)。
由于CERNET項(xiàng)目對(duì)IP地址的巨大需求，可能將促進(jìn)下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPNG）的建立進(jìn)程。
八、CERNET建設(shè)階段
CERNET一共分為2個(gè)建設(shè)階段。在第一階段（1994-1995年），建立全國網(wǎng)絡(luò)中心、十個(gè)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、全國主干網(wǎng)和全球互聯(lián)網(wǎng)連接。在這一階段，有100多所高校和研究單位接入CERNET。
在第二階段（1996~2000年），中國所有的高校、研究單位、數(shù)千所中學(xué)、小學(xué)、其他教育和研究機(jī)構(gòu)將接入CERNET。CERNET主干網(wǎng)的傳輸速率將得到提高，并采用新技術(shù)和新應(yīng)用，供教育和科研領(lǐng)域的大多數(shù)人使用。
九、結(jié)論
CERNET是中國發(fā)展最迅速的項(xiàng)目之一。由于中國人口眾多，CERNET將大幅增加互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)量。正如著名的圖4所示，預(yù)計(jì)到2001年，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量達(dá)到世界人口數(shù)量。然而，如果沒有中國，互聯(lián)網(wǎng)無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。CERNET希望為互聯(lián)網(wǎng)做出自己的貢獻(xiàn)。
圖4 預(yù)測(cè)圖表
中國的計(jì)算機(jī)網(wǎng)和其他電信項(xiàng)目前景廣闊，大有可為。CERNET 是中國教育和科研的通信和資源基礎(chǔ)設(shè)施。它將培養(yǎng)中國未來的電信、網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)專業(yè)人才以及各領(lǐng)域的專家，還將發(fā)揮展示前沿技術(shù)的作用。我們真誠地歡迎國內(nèi)外的大學(xué)、組織、企業(yè)與 CERNET 合作，共同建設(shè)地球上最大的教育和科研網(wǎng)。
附英文原文
作者：李星、吳建平、梁猷能