文/ 張立云 劉賀湘

CERNET北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)成長(zhǎng)記

文/ 張立云 劉賀湘

1994年11月北大主節(jié)點(diǎn)開始建設(shè),與天津大學(xué)、南開大學(xué)建立網(wǎng)絡(luò)連接，使用X.25公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)連接技術(shù)，以9.6Kbps的傳輸速率實(shí)現(xiàn)了北京到天津的遠(yuǎn)程連接，第一次使主節(jié)點(diǎn)發(fā)揮了作用。

CERNET從1994年建立發(fā)展到今天，已建成3萬(wàn)多公里光纖干線，主干網(wǎng)傳輸速率達(dá)到2.5～20Gbps，網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)31個(gè)省(市)的200多座城市；聯(lián)網(wǎng)大學(xué)、教育機(jī)構(gòu)、科研單位超過(guò)2000個(gè)，用戶達(dá)到2000多萬(wàn)。同時(shí)進(jìn)行的國(guó)家下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI-CERNET2升級(jí)至100G主干網(wǎng)，CERNET已經(jīng)成為我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是全國(guó)最大的公益性計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也是世界上規(guī)模最大的國(guó)家教育與科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

作為最早一批建設(shè)和使用互聯(lián)網(wǎng)的科技人員，我們有幸親眼見證了中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)與北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)的起步、發(fā)展與壯大。

北大主節(jié)點(diǎn)順利起步

1994年11月，由清華、北大等全國(guó)八大地區(qū)十所高校承擔(dān)建設(shè)的“全國(guó)教育科研網(wǎng)絡(luò)示范工程”開始實(shí)施，北大具體承擔(dān)CERNET華北地區(qū)網(wǎng)絡(luò)北大主節(jié)點(diǎn)的建設(shè)任務(wù)，主要負(fù)責(zé)河北省、天津市的高校及北京市高校與CERNET的連接。北京大學(xué)以原有的北京大學(xué)校園網(wǎng)為依托，充分利用建設(shè)校園網(wǎng)時(shí)培養(yǎng)的技術(shù)隊(duì)伍和經(jīng)驗(yàn)，于1995年底完成了CERNET華北地區(qū)網(wǎng)絡(luò)北大主節(jié)點(diǎn)的建設(shè)任務(wù)，通過(guò)光纜以10M速率與CERNET網(wǎng)控中心相連。1996年1月8日教委組織了驗(yàn)收和鑒定。鑒定小組認(rèn)為網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)采用的技術(shù)已經(jīng)達(dá)到九十年代國(guó)際先進(jìn)水平，其中在中文信息資源建設(shè)、國(guó)外信息資源鏡像等方面，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)至CERNET網(wǎng)控中心的連接線路從10M速率起步，經(jīng)歷了155M、1G 、2G、100G等發(fā)展階段。如今，北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)作為CERNET主節(jié)點(diǎn)、CNGI-CERNET2核心節(jié)點(diǎn)和中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)華北地區(qū)主節(jié)點(diǎn)之一，承擔(dān)著華北地區(qū)部分教育單位和科研機(jī)構(gòu)通過(guò)教育網(wǎng)接入Internet的工作。經(jīng)過(guò)211工程和CNGI等國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施，以IPv4連接國(guó)家網(wǎng)絡(luò)中心的帶寬已經(jīng)達(dá)到100Gbps，以IPv6連接國(guó)家網(wǎng)絡(luò)中心的帶寬也達(dá)到10Gbps。目前為北京、天津、河北等接入單位提供域名、IP地址等方面的支持和服務(wù)，共有三十二個(gè)單位使用IPv4接入CERNET，二十二個(gè)單位使用IPv6接入CNGI-CERNET2。

圖1 北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)連接圖（1995-2000）

發(fā)展備嘗艱難

北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)在建設(shè)初期遇到了很多困難。用戶連網(wǎng)常常受到網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的局限，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用沒有開展起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品缺乏，設(shè)備進(jìn)口受限制，技術(shù)力量不足，對(duì)新技術(shù)缺少了解，種種困難擺在我們面前。但是所有參加網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的人員經(jīng)過(guò)不懈努力，邊干邊學(xué)，不斷地學(xué)習(xí)和探索，攻克了一個(gè)又一個(gè)的技術(shù)難關(guān)，完成了北大主節(jié)點(diǎn)的建設(shè)工作。此后，經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn)和升級(jí)，使之逐漸發(fā)展壯大。

最早與北大實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接的是天津大學(xué)和南開大學(xué)，當(dāng)時(shí)使用的是X.25公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)連接技術(shù)，以9.6Kbps的傳輸速率實(shí)現(xiàn)北京到天津的遠(yuǎn)程連接?，F(xiàn)在看來(lái)9.6K的網(wǎng)絡(luò)速度簡(jiǎn)直微不足道，但在當(dāng)時(shí)確實(shí)開了與北大主節(jié)點(diǎn)連接的先河，第一次使主節(jié)點(diǎn)發(fā)揮了作用。X.25的應(yīng)用盡管速度慢且通信費(fèi)用高，但卻使老師和同學(xué)們嘗到了上網(wǎng)的甜頭，并帶動(dòng)了學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，同時(shí)也提高了其他院校連網(wǎng)的積極性。許多學(xué)校開始籌備資金，積極主動(dòng)地聯(lián)系我們要求接入CERNET。從此北大主節(jié)點(diǎn)逐漸發(fā)展壯大起來(lái)，開始全面展開北京地區(qū)、天津地區(qū)和河北地區(qū)院校的校園網(wǎng)接入工作。到1999年已經(jīng)接入北大主節(jié)點(diǎn)的院校有33所，后來(lái)進(jìn)一步發(fā)展到100所，擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。在這期間逐漸形成兩個(gè)省級(jí)節(jié)點(diǎn)，即位于天津大學(xué)的天津主節(jié)點(diǎn)和位于河北師范大學(xué)的河北主節(jié)點(diǎn)。

1996年至2000年期間，北大主節(jié)點(diǎn)連接的院校如圖1所示。CERNET華北地區(qū)主干網(wǎng)由北大、北郵和清華三個(gè)主節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。當(dāng)時(shí)華北地區(qū)主干網(wǎng)的帶寬很低，北大到北郵是通過(guò)64Kbps的DDN專線連接，而北大主節(jié)點(diǎn)到清華CERNET中心的傳輸速率也只有10Mbps。接入CERNET的大多數(shù)院校與主節(jié)點(diǎn)的連接速率也都很低，其主要原因是受到當(dāng)時(shí)廣域網(wǎng)連接技術(shù)水平的限制，光纖資源短缺，以及各單位的經(jīng)費(fèi)不足。由于上述原因，那時(shí)絕大多數(shù)院校采用的都是傳輸速率較低的廣域網(wǎng)連接技術(shù)，這些技術(shù)需要借助一些公用網(wǎng)絡(luò)。各院校采用的廣域網(wǎng)連接技術(shù)主要有幀中繼（FR-Frame Relay）、公共數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN和微波無(wú)線網(wǎng)，其傳輸速率在64Kbps～2Mbps之間?？窟@些技術(shù)連接的網(wǎng)絡(luò)只能提供很低的帶寬，而且也不穩(wěn)定，給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)帶來(lái)很多困難。比如微波無(wú)線網(wǎng)對(duì)連接雙方的可視性要求很高，而各地的城市建設(shè)發(fā)展迅速，不斷建起的樓宇影響了無(wú)線信號(hào)的傳播，使連網(wǎng)雙方不能正常通信，這是微波無(wú)線網(wǎng)無(wú)法解決的問題。比如DDN專線，在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，從而造成網(wǎng)絡(luò)無(wú)法連通等問題。而在與電信部門聯(lián)系專線維修時(shí)，需要與電信的各個(gè)部門打交道，這給檢查恢復(fù)線路帶來(lái)很大的困難。北大主節(jié)點(diǎn)的技術(shù)人員為了讓兄弟院校的網(wǎng)絡(luò)盡快恢復(fù)正常，減少他們不能上網(wǎng)的損失，采取的不是等待的態(tài)度，而是積極主動(dòng)、“窮追猛打”，不辭辛苦地一段線路一段線路地追查，特別是長(zhǎng)途線路，有時(shí)甚至需要追查到對(duì)端的長(zhǎng)途局和電話局。當(dāng)時(shí)為了維修一條專線，解決斷線問題，需要與不同的電話局、專線班（非話班）、專線中心、國(guó)傳一室、國(guó)傳二室、長(zhǎng)話局維護(hù)部、傳輸網(wǎng)管、DDN2網(wǎng)工程師，以及對(duì)端的長(zhǎng)話機(jī)構(gòu)等多個(gè)部門打交道，僅聯(lián)系電話就有近40個(gè)。但是為了主節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，在大家的不懈努力下最終克服了困難，使校園網(wǎng)盡快地恢復(fù)正常運(yùn)行。

走過(guò)春華秋實(shí)

圖2 北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)連接圖（2014）

隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，各校網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)高帶寬連接的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，在北大主節(jié)點(diǎn)和CERNET網(wǎng)絡(luò)中心一起積極努力地提升上連速率的同時(shí)，北大主節(jié)點(diǎn)的技術(shù)人員在張興華主任的帶領(lǐng)下想盡一切辦法改變廣域網(wǎng)連接方式，讓更多的院校通過(guò)光纖高速接入CERNET。欲實(shí)現(xiàn)使用光纖高帶寬連網(wǎng)，最關(guān)鍵的就是要解決光纖線路的問題。為此我們進(jìn)行了認(rèn)真研究，決定采用以下三種方法。第一種方法是由北大出資自主鋪設(shè)一些光纜，路經(jīng)的院校可以廉價(jià)租用，比如人民大學(xué)、首都師范大學(xué)等院校就是租用這些光纜實(shí)現(xiàn)光纖連接的。第二種方法由北大牽頭組織幾個(gè)院校聯(lián)合鋪設(shè)多芯光纜，鋪設(shè)的光纜由參與學(xué)校共享，費(fèi)用也由參與學(xué)校共同承擔(dān)，這樣每個(gè)學(xué)校只需負(fù)擔(dān)一部分光纜鋪設(shè)的經(jīng)費(fèi)，大大節(jié)省了開支，每個(gè)學(xué)校都有能力支付這部分費(fèi)用，使這些學(xué)校實(shí)現(xiàn)高帶寬的光纖連網(wǎng)成為可能。比如化工大學(xué)、北京醫(yī)科大學(xué)（現(xiàn)在的北大醫(yī)學(xué)部）、北京語(yǔ)言大學(xué)、教育部留學(xué)生服務(wù)中心等就是通過(guò)公用光纜和北大主節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連接的。第三種方法是與光纖資源豐富的北京有線臺(tái)（歌華）合作，使院校通過(guò)歌華的光纖和高速網(wǎng)與北大主節(jié)點(diǎn)連接，從而實(shí)現(xiàn)高帶寬的接入，比如北京工業(yè)大學(xué)、首都師范大學(xué)、北京理工大學(xué)、人民大學(xué)等都是通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)高速連接的?，F(xiàn)在，光纖資源越來(lái)越豐富，光纖問題已經(jīng)基本解決，以上這些院校都已使用專用光纖以1Gbps的傳輸速率與北大主節(jié)點(diǎn)相連。

目前北大主節(jié)點(diǎn)與CERNET的連接速率已在2013年10月提升為100Gbps，與華北地區(qū)主干網(wǎng)的另一個(gè)主節(jié)點(diǎn)北京郵電大學(xué)的連接已經(jīng)從64Kbps 提升為10Gbps，CERNET到北京郵電大學(xué)也已經(jīng)提升為100Gbps，如圖2所示。而天津地區(qū)和河北地區(qū)的省級(jí)節(jié)點(diǎn)已轉(zhuǎn)為以100Gbps的速率與CERNET直接相連。北京地區(qū)的所有院校包括大興的印刷學(xué)院等也都與北大主節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了1Gbps的光纖連接。

曾經(jīng)為教育科研網(wǎng)拼搏奮斗的我們，如今退休多年，但仍然生活在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，每天感受著互聯(lián)網(wǎng)帶給我們的便利。回顧中國(guó)教育科研網(wǎng)和北京大學(xué)主節(jié)點(diǎn)建設(shè)的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，往事歷歷在目?？吹匠砷L(zhǎng)起來(lái)的年輕一代，以更大的勇氣和智慧迎接互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新挑戰(zhàn)，心中充滿了喜悅。

今天，中國(guó)教育科研網(wǎng)仍在迅猛發(fā)展，CERNET 100G主干網(wǎng)不僅從網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬，也在網(wǎng)絡(luò)安全和管理方面上了一個(gè)大臺(tái)階，為我國(guó)高校教學(xué)、科研發(fā)展提供了重要支撐。讓我們共同努力，進(jìn)一步提高CERNET的運(yùn)行質(zhì)量和服務(wù)水平，進(jìn)一步擴(kuò)大CERNET的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，為我國(guó)的教育和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

（作者單位為北京大學(xué)計(jì)算中心）