2024年是中國(guó)全功能(néng)接入國(guó)際互聯網30年，也是我國(guó)第一個覆蓋全國(guó)的互聯網主幹網——中國(guó)教育和科(kē)研計算機網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(néng)教授，CERNET專家委員會主任吳建平教授，CERNET網絡中心副主任李星教授聯合發表了這篇名為(wèi)《中國(guó)教育科(kē)研界接入全球互聯網》的英文(wén)文(wén)章，詳細介紹了CERNET誕生的背景及未來發展構想。近30年過去，當時的設計理(lǐ)念，實施方案等在30年後的今天仍沒有過時，具有很(hěn)好的參考價值。
中國(guó)教育科(kē)研界接入全球互聯網
——中國(guó)教育和科(kē)研計算機網項目
李星 吳建平 梁猷能(néng)
摘要
在許多(duō)國(guó)家，全球互聯網已經成為(wèi)越來越強大的信息載體(tǐ)。然而在中國(guó)，卻隻有非常少的區(qū)域連接了互聯網。為(wèi)了扭轉這一局面，中國(guó)政府啓動了“中國(guó)教育和科(kē)研計算機網CERNET示範工程”。CERNET由一個連接全球互聯網的全國(guó)性的主幹網、8個地區(qū)網和1000多(duō)個校園網組成。由于中國(guó)人口衆多(duō)，CERNET将大幅增加互聯網的用(yòng)戶數量。本文(wén)将探讨CERNET的設計理(lǐ)念和實施方案。CERNET項目的總目标是在中國(guó)建立互聯網主幹網，滿足當前用(yòng)戶的需求，并迎合21世紀的發展。
一、簡介
中國(guó)的經濟增速非常快，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成為(wèi)了世界的趨勢。中國(guó)政府正在推進中國(guó)信息基礎設施（CII）的建設，互聯網的連接成為(wèi)重點關注對象。
中國(guó)的第一個對外合作(zuò)網絡，是成立于1988年的中國(guó)學(xué)術網CANET，CANET通過德(dé)國(guó)卡爾斯魯厄大學(xué)的網關，利用(yòng)X.25技(jì )術與互聯網交換電(diàn)子郵件。數十家中國(guó)的教育和科(kē)研單位加入了CANET。1990年，CANET在InterNic注冊了頂級域名“.CN”。
1990年，中國(guó)科(kē)研網CRN成立，CRN使用(yòng)X.25鏈路，通過RARE與外界交換信息，有十餘家研究單位連接了CRN。
1993年，中國(guó)高能(néng)物(wù)理(lǐ)研究所IHEP與美國(guó)斯坦福大學(xué)建立了直接連接。到1994年，IHEP與互聯網實現了全面連接。
1989年，原中華人民(mín)共和國(guó)國(guó)家計劃委員會和世界銀行開始支持名為(wèi)中國(guó)國(guó)家計算機與網絡設施（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，即中國(guó)科(kē)學(xué)技(jì )術計算網CASnet、清華大學(xué)校園網TUnet和北京大學(xué)校園網PUnet。這三個獨立的院校網的建設于1992年完成。1994年，NCFC建立了64Kbps的衛星鏈路，CASnet，TUnet和PUnet的用(yòng)戶可(kě)以全面接入互聯網。
在過去的幾年裏，還有其他(tā)高校和研究單位建立了電(diàn)子郵件甚至全面的互聯網連接。可(kě)以肯定的是，中國(guó)和世界上的許多(duō)人都希望，中國(guó)的學(xué)術團體(tǐ)能(néng)夠加入全球互聯網。然而，幾乎所有的中國(guó)網絡專家都對缺乏協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(guó)才開始規劃全國(guó)性的教育和科(kē)研主幹網，導緻在這之前，各研究單位都不得不自行尋求互聯網連接。然而現在，情況逐漸發生了改變。
1993年12月，中國(guó)開始規劃CERNET項目。CERNET是中國(guó)第一個全國(guó)性的教育和科(kē)研計算機網絡。CERNET項目由中國(guó)政府資助，由中華人民(mín)共和國(guó)教育部直接管理(lǐ)。在不久的将來，CERNET将連接中國(guó)所有的大學(xué)和研究機構，在本世紀末的最後幾年，将連接高中、初中、小(xiǎo)學(xué)和其他(tā)的教育和研究機構。CERNET将連接全球互聯網，并成為(wèi)中國(guó)互聯網的重要組成部分(fēn)。
近期，中國(guó)也正在發展一些商業互聯網項目。中華人民(mín)共和國(guó)郵電(diàn)部将提供商業互聯網服務(wù)，一些中國(guó)的公司也考慮加入商業互聯網市場。雖然經過了25年的增長(cháng)，互聯網已經進入了商業化階段，但由于缺乏在中國(guó)本土的經驗，CERNET在中國(guó)所有的互聯網競争者中具有獨特的、不可(kě)替代的地位。我們相信，CERNET将極大地改善中國(guó)的教育和科(kē)研基礎設施，培養網絡專家和經驗豐富的網絡終端用(yòng)戶。簡而言之，CERNET将有助于促進中國(guó)的教育、科(kē)研和經濟的發展。
二、CERNET項目的目标
中國(guó)是世界上最大的國(guó)家之一，國(guó)土面積為(wèi)960萬平方公裏，總人口為(wèi)11億，有28個省、517個市和1075所高等院校。
CERNET項目的主要目标，是建立一個全國(guó)性的教育和科(kē)研網絡基礎設施，利用(yòng)最新(xīn)的電(diàn)信和計算機技(jì )術，支持中國(guó)的高校、科(kē)研單位和學(xué)校的教育和研究。其具體(tǐ)目标如下：
建立全國(guó)性的主幹網，連接8個地區(qū)網，并将其與全球互聯網連接起來。
建立全國(guó)網絡中心。
建立10個地區(qū)網節點。
采用(yòng)TCP/IP作(zuò)為(wèi)網絡協議，建立網絡管理(lǐ)系統。
提供互聯網應用(yòng)，發展中國(guó)的信息資源和應用(yòng)。
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(lǐ)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專家委員會負責規劃、設計、實施和升級網絡。CERNET網絡中心負責主幹網的建設、實施、維護、管理(lǐ)和運營，還負責建立CERNET信息資源。CERNET地區(qū)中心是地區(qū)網的服務(wù)節點，為(wèi)将大學(xué)或科(kē)研單位的校園網連接到CERNET主幹網提供必要的連接和服務(wù)。校園網是整個結構的基層，直接服務(wù)于終端用(yòng)戶。
CERNET網絡中心包括網絡信息中心（NIC），網絡運營中心（NOC）、遠(yuǎn)程通信部、超級計算機部、研發部、用(yòng)戶服務(wù)部和培訓部。CERNET地區(qū)網絡節點也具有類似的結構。
四、規劃策略
雖然對互聯網連接的需求非常高，但校園網的建設仍然處于非常早期的階段。誠然，個人電(diàn)腦越來越受歡迎，但大多(duō)數電(diàn)腦都運行DOS和Windows操作(zuò)系統。相應地，IPX是占主導地位的網絡協議。值得注意的是，一些發達國(guó)家是在校園網建設完成之後，才建立全國(guó)主幹網。然而在中國(guó)，我們卻先嘗試建設全國(guó)主幹網，來促進校園網的建設。由于經費有限，CERNET的規劃策略如下：
集中規劃，分(fēn)散實施。在CERNET項目基礎上，中國(guó)政府全力支持全國(guó)主幹網和全球互聯網連接，而地區(qū)網和校園網的建設将使用(yòng)其他(tā)來源的資金。因此，整個網絡結構由CERNET專家委員會設計，在資金允許的情況下逐步實現。
基于開放/标準原則，采用(yòng)TCP/IP作(zuò)為(wèi)主要網絡協議。因此，中國(guó)的所有教育和科(kē)研機構将實現互聯網的全面連接。
戰略性地支持地區(qū)網絡節點的提升和校園網的建設。“早起的鳥兒有蟲吃”，率先加入的大學(xué)可(kě)成為(wèi)當地的連接點，獲得收益。
主幹網集中管理(lǐ)和運營，地區(qū)網分(fēn)散管理(lǐ)和運營。由于CERNET規模龐大，全國(guó)主幹網和所有主幹網的路由器，由CERNET網絡中心管理(lǐ)；地區(qū)網的管理(lǐ)，則由相應的CERNET地區(qū)中心負責。
開發中國(guó)的網絡應用(yòng)工具和網絡資源。互聯網文(wén)字的本地化對于中國(guó)社會而言一直是個大難題，因此，人們非常關注中文(wén)互聯網環境的發展。為(wèi)此，政府還制定了建設中國(guó)信息資源的長(cháng)期規劃。
五、CERNET架構
CERNET具有三層結構：全國(guó)主幹網、地區(qū)網和校園網，如圖2所示。
圖2 CERNET架構
CERNET網絡中心位于北京的清華大學(xué)，主幹節點設置在北京、上海、廣州、南京、西安(ān)、武漢、成都和沈陽等城市。每個節點将成為(wèi)地區(qū)網絡中心，服務(wù)多(duō)個省份，見表1。
表1 CERNET地區(qū)網絡
網絡采用(yòng)多(duō)環拓撲結構，在任意兩個主幹節點之間提供冗餘路徑，如圖3所示。
圖3 CERNET主幹網
郵電(diàn)部和一些通信公司提供的數字數據網絡（DDN）将被用(yòng)作(zuò)基本的通信載體(tǐ)。數據傳輸速率為(wèi)64Kbps到2.048Mbps（E1）不等。公共數據網絡（X.25）将用(yòng)作(zuò)備用(yòng)通道。
将有1~3條與全球互聯網相連的鏈路，每條鏈路的數據傳輸速率大于或等于64Kbps。第一個遠(yuǎn)程節點設置在美國(guó)，傳輸速度為(wèi)128Kbps（不久的将來将達到256Kbps），其他(tā)的遠(yuǎn)程節點将位于亞太地區(qū)和歐洲。
主幹節點通過路由器相互連接。主幹網自身形成了一個自治域系統，選擇了OSPF作(zuò)為(wèi)内部路由協議。8個地區(qū)網也形成了各自的自治系統，BGP-4被選為(wèi)CERNET主幹網和地區(qū)網之間的外部路由協議。每個地區(qū)網使用(yòng)的都是CIDR技(jì )術，目前，大約有10個超級地址塊保留給CERNET的大學(xué)和研究單位使用(yòng)。
六、網絡應用(yòng)
CERNET是一個基于TCP/IP的網絡，支持所有的互聯網應用(yòng)，包括人與人之間的通信，如電(diàn)子郵件、新(xīn)聞組（usenet news）、談話（talk）、網絡視頻會議通訊軟件（cu-seeme）、多(duō)點播送主幹（MBone）等。可(kě)獲取諸如匿名文(wén)件傳輸協議（Anonymous ftp）,自動索引互聯網上匿名FTP網站文(wén)件程序（Archie），信息查找系統（Gopher）,www等。使用(yòng)計算機Telnet協議，客戶端/服務(wù)器系統等。
目前，CERNET擁有多(duō)個可(kě)被全球互聯網訪問的網絡資源。
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絡應用(yòng)。CERNET專家委員會收到了數百份建議，并進行了仔細審查。CERNET支持的研究和開發是以下領域：
開發中文(wén)網絡環境，包括針對不同平台的中文(wén)郵件和信息發現系統。有趣的是，全球互聯網使用(yòng)的是不同的漢字編碼系統。比如，中國(guó)大陸使用(yòng)的是GB碼，而中國(guó)的香港和台灣地區(qū)則使用(yòng)的是BIG5碼，一些其他(tā)群體(tǐ)也會使用(yòng)一些其他(tā)的漢字編碼系統。為(wèi)了制定漢字信息交換标準，成立了成員中包含CERNET專家的工作(zuò)組來制定RFC。
開發中國(guó)的信息資源和中文(wén)信息資源。中國(guó)有極其豐富的曆史、地理(lǐ)和人文(wén)積澱，其中，有許多(duō)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(wù)器将在不久的将來被開發出來，供全球互聯網訪問。
開發多(duō)媒體(tǐ)通信應用(yòng)、計算機協同等課題研究。
提出了分(fēn)布式圖書館、遠(yuǎn)程教育等大型項目，由不同的政府機構資助。
七、CERNET的規模
中國(guó)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(kē)生218.4萬人。8個地區(qū)網對應的高校和學(xué)生分(fēn)布情況見表2。
表2 高校和學(xué)生的分(fēn)布情況
2年後，将有100多(duō)個校園網接入CERNET，每個校園網平均由2000多(duō)台計算機組成。
如上所述，CERNET項目将使用(yòng)CIDR技(jì )術，如表3所示。
表3 超級地址塊的分(fēn)配
中國(guó)的頂級高校和研究機構申請了IP地址，這些高校已經獲得或即将獲得平均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(yòng)IP空間，這使得他(tā)們使用(yòng)更多(duō)的路由器。
其餘的900多(duō)所大學(xué)和研究機構也将在5年内接入CERNET。接着，有着5512萬名學(xué)生的39412所中學(xué)，和有着1.22億名學(xué)生的16萬所小(xiǎo)學(xué)，也将接入CERNET。由于中國(guó)是世界上人口最多(duō)的國(guó)家，CERNET也将成為(wèi)世界上最大的教育和科(kē)研網。
由于CERNET項目對IP地址的巨大需求，可(kě)能(néng)将促進下一代互聯網（IPNG）的建立進程。
八、CERNET建設階段
CERNET一共分(fēn)為(wèi)2個建設階段。在第一階段（1994-1995年），建立全國(guó)網絡中心、十個地區(qū)網絡節點、全國(guó)主幹網和全球互聯網連接。在這一階段，有100多(duō)所高校和研究單位接入CERNET。
在第二階段（1996~2000年），中國(guó)所有的高校、研究單位、數千所中學(xué)、小(xiǎo)學(xué)、其他(tā)教育和研究機構将接入CERNET。CERNET主幹網的傳輸速率将得到提高，并采用(yòng)新(xīn)技(jì )術和新(xīn)應用(yòng)，供教育和科(kē)研領域的大多(duō)數人使用(yòng)。
九、結論
CERNET是中國(guó)發展最迅速的項目之一。由于中國(guó)人口衆多(duō)，CERNET将大幅增加互聯網的用(yòng)戶數量。正如著名的圖4所示，預計到2001年，互聯網用(yòng)戶數量達到世界人口數量。然而，如果沒有中國(guó)，互聯網無法實現這一目标。CERNET希望為(wèi)互聯網做出自己的貢獻。
圖4 預測圖表
中國(guó)的計算機網和其他(tā)電(diàn)信項目前景廣闊，大有可(kě)為(wèi)。CERNET 是中國(guó)教育和科(kē)研的通信和資源基礎設施。它将培養中國(guó)未來的電(diàn)信、網絡和計算機專業人才以及各領域的專家，還将發揮展示前沿技(jì )術的作(zuò)用(yòng)。我們真誠地歡迎國(guó)内外的大學(xué)、組織、企業與 CERNET 合作(zuò)，共同建設地球上最大的教育和科(kē)研網。
附英文(wén)原文(wén)
作(zuò)者：李星、吳建平、梁猷能(néng)