2024年是中國全功能接入國際互聯(lián)網(wǎng)30年，也是我國第一個覆蓋全國的互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)——中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET建設30年。1995年在夏威夷召開的INET95會議上，時任CERNET管委會主任梁猷能教授，CERNET專家委員會主任吳建平教授，CERNET網(wǎng)絡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，詳細介紹了CERNET誕生的背景及未來發(fā)展構想。近30年過去，當時的設計理念，實施方案等在30年后的今天仍沒有過時，具有很好的參考價值。
中國教育科研界接入全球互聯(lián)網(wǎng)
——中國教育和科研計算機網(wǎng)項目
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)。為了扭轉這一局面，中國政府啟動了“中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET示范工程”。CERNET由一個連接全球互聯(lián)網(wǎng)的全國性的主干網(wǎng)、8個地區(qū)網(wǎng)和1000多個校園網(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的設計理念和實施方案。CERNET項目的總目標是在中國建立互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)，滿足當前用戶的需求，并迎合21世紀的發(fā)展。
一、簡介
中國的經(jīng)濟增速非?？?，對外開放的程度也越來越高。同時，全球信息基礎設施建設已經(jīng)成為了世界的趨勢。中國政府正在推進中國信息基礎設施（CII）的建設，互聯(lián)網(wǎng)的連接成為重點關注對象。
中國的第一個對外合作網(wǎng)絡，是成立于1988年的中國學術網(wǎng)CANET，CANET通過德國卡爾斯魯厄大學的網(wǎng)關，利用X.25技術與互聯(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注冊了頂級域名“.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與美國斯坦福大學建立了直接連接。到1994年，IHEP與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了全面連接。
1989年，原中華人民共和國國家計劃委員會和世界銀行開始支持名為中國國家計算機與網(wǎng)絡設施（NCFC）的項目，這一項目包括一個超級計算機中心和三個院校網(wǎng)，即中國科學技術計算網(wǎng)CASnet、清華大學校園網(wǎng)TUnet和北京大學校園網(wǎng)PUnet。這三個獨立的院校網(wǎng)的建設于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?？梢钥隙ǖ氖?，中國和世界上的許多人都希望，中國的學術團體能夠加入全球互聯(lián)網(wǎng)。然而，幾乎所有的中國網(wǎng)絡專家都對缺乏協(xié)調的情況表示了擔憂。造成這種情況的其中一個重要原因是，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項目。CERNET是中國第一個全國性的教育和科研計算機網(wǎng)絡。CERNET項目由中國政府資助，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和研究機構，在本世紀末的最后幾年，將連接高中、初中、小學和其他的教育和研究機構。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)項目。中華人民共和國郵電部將提供商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務，一些中國的公司也考慮加入商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場。雖然經(jīng)過了25年的增長，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入了商業(yè)化階段，但由于缺乏在中國本土的經(jīng)驗，CERNET在中國所有的互聯(lián)網(wǎng)競爭者中具有獨特的、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設施，培養(yǎng)網(wǎng)絡專家和經(jīng)驗豐富的網(wǎng)絡終端用戶。簡而言之，CERNET將有助于促進中國的教育、科研和經(jīng)濟的發(fā)展。
二、CERNET項目的目標
中國是世界上最大的國家之一，國土面積為960萬平方公里，總人口為11億，有28個省、517個市和1075所高等院校。
CERNET項目的主要目標，是建立一個全國性的教育和科研網(wǎng)絡基礎設施，利用最新的電信和計算機技術，支持中國的高校、科研單位和學校的教育和研究。其具體目標如下：
建立全國性的主干網(wǎng)，連接8個地區(qū)網(wǎng)，并將其與全球互聯(lián)網(wǎng)連接起來。
建立全國網(wǎng)絡中心。
建立10個地區(qū)網(wǎng)節(jié)點。
采用TCP/IP作為網(wǎng)絡協(xié)議，建立網(wǎng)絡管理系統(tǒng)。
提供互聯(lián)網(wǎng)應用，發(fā)展中國的信息資源和應用。
三、組織結構
圖1展示了CERNET的組織結構。
圖1 組織結構
CERNET管理委員會是CERNET組織結構中的最高層級，由政府官員組成，負責制定政策。CERNET專家委員會負責規(guī)劃、設計、實施和升級網(wǎng)絡。CERNET網(wǎng)絡中心負責主干網(wǎng)的建設、實施、維護、管理和運營，還負責建立CERNET信息資源。CERNET地區(qū)中心是地區(qū)網(wǎng)的服務節(jié)點，為將大學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。校園網(wǎng)是整個結構的基層，直接服務于終端用戶。
CERNET網(wǎng)絡中心包括網(wǎng)絡信息中心（NIC），網(wǎng)絡運營中心（NOC）、遠程通信部、超級計算機部、研發(fā)部、用戶服務部和培訓部。CERNET地區(qū)網(wǎng)絡節(jié)點也具有類似的結構。
四、規(guī)劃策略
雖然對互聯(lián)網(wǎng)連接的需求非常高，但校園網(wǎng)的建設仍然處于非常早期的階段。誠然，個人電腦越來越受歡迎，但大多數(shù)電腦都運行DOS和Windows操作系統(tǒng)。相應地，IPX是占主導地位的網(wǎng)絡協(xié)議。值得注意的是，一些發(fā)達國家是在校園網(wǎng)建設完成之后，才建立全國主干網(wǎng)。然而在中國，我們卻先嘗試建設全國主干網(wǎng)，來促進校園網(wǎng)的建設。由于經(jīng)費有限，CERNET的規(guī)劃策略如下：
集中規(guī)劃，分散實施。在CERNET項目基礎上，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)的建設將使用其他來源的資金。因此，整個網(wǎng)絡結構由CERNET專家委員會設計，在資金允許的情況下逐步實現(xiàn)。
基于開放/標準原則，采用TCP/IP作為主要網(wǎng)絡協(xié)議。因此，中國的所有教育和科研機構將實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的全面連接。
戰(zhàn)略性地支持地區(qū)網(wǎng)絡節(jié)點的提升和校園網(wǎng)的建設?！霸缙鸬镍B兒有蟲吃”，率先加入的大學可成為當?shù)氐倪B接點，獲得收益。
主干網(wǎng)集中管理和運營，地區(qū)網(wǎng)分散管理和運營。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)絡中心管理；地區(qū)網(wǎng)的管理，則由相應的CERNET地區(qū)中心負責。
開發(fā)中國的網(wǎng)絡應用工具和網(wǎng)絡資源?；ヂ?lián)網(wǎng)文字的本地化對于中國社會而言一直是個大難題，因此，人們非常關注中文互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的發(fā)展。為此，政府還制定了建設中國信息資源的長期規(guī)劃。
五、CERNET架構
CERNET具有三層結構：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
CERNET網(wǎng)絡中心位于北京的清華大學，主干節(jié)點設置在北京、上海、廣州、南京、西安、武漢、成都和沈陽等城市。每個節(jié)點將成為地區(qū)網(wǎng)絡中心，服務多個省份，見表1。
表1 CERNET地區(qū)網(wǎng)絡
網(wǎng)絡采用多環(huán)拓撲結構，在任意兩個主干節(jié)點之間提供冗余路徑，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)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（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（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。第一個遠程節(jié)點設置在美國，傳輸速度為128Kbps（不久的將來將達到256Kbps），其他的遠程節(jié)點將位于亞太地區(qū)和歐洲。
主干節(jié)點通過路由器相互連接。主干網(wǎng)自身形成了一個自治域系統(tǒng)，選擇了OSPF作為內部路由協(xié)議。8個地區(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。每個地區(qū)網(wǎng)使用的都是CIDR技術，目前，大約有10個超級地址塊保留給CERNET的大學和研究單位使用。
六、網(wǎng)絡應用
CERNET是一個基于TCP/IP的網(wǎng)絡，支持所有的互聯(lián)網(wǎng)應用，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)絡視頻會議通訊軟件（cu-seeme）、多點播送主干（MBone）等?？色@取諸如匿名文件傳輸協(xié)議（Anonymous ftp）,自動索引互聯(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。使用計算機Telnet協(xié)議，客戶端/服務器系統(tǒng)等。
目前，CERNET擁有多個可被全球互聯(lián)網(wǎng)訪問的網(wǎng)絡資源。
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，政府設立了專項基金支持網(wǎng)絡應用。CERNET專家委員會收到了數(shù)百份建議，并進行了仔細審查。CERNET支持的研究和開發(fā)是以下領域：
開發(fā)中文網(wǎng)絡環(huán)境，包括針對不同平臺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，而中國的香港和臺灣地區(qū)則使用的是BIG5碼，一些其他群體也會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準，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、中醫(yī)等等，有關這些主題的信息服務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)多媒體通信應用、計算機協(xié)同等課題研究。
提出了分布式圖書館、遠程教育等大型項目，由不同的政府機構資助。
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個地區(qū)網(wǎng)對應的高校和學生分布情況見表2。
表2 高校和學生的分布情況
2年后，將有100多個校園網(wǎng)接入CERNET，每個校園網(wǎng)平均由2000多臺計算機組成。
如上所述，CERNET項目將使用CIDR技術，如表3所示。
表3 超級地址塊的分配
中國的頂級高校和研究機構申請了IP地址，這些高校已經(jīng)獲得或即將獲得平均8~32個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構盡量高效地利用IP空間，這使得他們使用更多的路由器。
其余的900多所大學和研究機構也將在5年內接入CERNET。接著，有著5512萬名學生的39412所中學，和有著1.22億名學生的16萬所小學，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項目對IP地址的巨大需求，可能將促進下一代互聯(lián)網(wǎng)（IPNG）的建立進程。
八、CERNET建設階段
CERNET一共分為2個建設階段。在第一階段（1994-1995年），建立全國網(wǎng)絡中心、十個地區(qū)網(wǎng)絡節(jié)點、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、小學、其他教育和研究機構將接入CERNET。CERNET主干網(wǎng)的傳輸速率將得到提高，并采用新技術和新應用，供教育和科研領域的大多數(shù)人使用。
九、結論
CERNET是中國發(fā)展最迅速的項目之一。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，預計到2001年，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量達到世界人口數(shù)量。然而，如果沒有中國，互聯(lián)網(wǎng)無法實現(xiàn)這一目標。CERNET希望為互聯(lián)網(wǎng)做出自己的貢獻。
圖4 預測圖表
中國的計算機網(wǎng)和其他電信項目前景廣闊，大有可為。CERNET 是中國教育和科研的通信和資源基礎設施。它將培養(yǎng)中國未來的電信、網(wǎng)絡和計算機專業(yè)人才以及各領域的專家，還將發(fā)揮展示前沿技術的作用。我們真誠地歡迎國內外的大學、組織、企業(yè)與 CERNET 合作，共同建設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