科技创新时代 网络改变未来

CERNET2:领跑全球下一代互联网

●新闻中心记者 周襄楠

  启动3年的“中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网CNGI-CERNET2/6IX”(以下简称CERNET2)如今已“开花结果”:建成并稳定运行全球规模最大的纯IPv6互联网主干网,领跑全球下一代互联网建设;大规模使用了国产IPv6核心路由器,摆脱了下一代互联网主干网上依赖国外关键设备的被动局面;在国际上首次提出下一代互联网的新型寻址体系结构和两代互联网的独特过渡方式,向国际组织提交7项标准草案,申请国家发明专利8项,下一代互联网大厦的部分结构将按中国人设计的蓝图搭建。

  建设下一代互联网时不我待

  当你在网上浏览新闻,或悠闲地享受着网上直播音乐的时候,你可能不会想到,我国目前使用的基于IPv4协议的互联网地址资源正面临着枯竭的危险。  

  IPv4地址是32位编码,核心技术属于美国,目前分配给我国的IP地址不到五千万个,而现在我国互联网网民约有一亿,且正以惊人的速度增长着。此外,由于IPv4存在安全性能差、带宽不足、移动性不强等自身缺陷,越来越不能满足社会发展的需要。更为关键的是,以前我国基于IPv4的网络核心设备基本都是从国外引进的,没有自己的核心技术。  

  对此,中国第一代互联网的拓荒者、在上世纪90年代建成CERNET(中国教育和科研计算机网)的中国互联网建设者和研究者一天也没有停止过思考和行动。  

  在国家自然科学基金委和“985”、“211”工程的支持下,我校牵头首先在2000年构建了一个立足于北京地区的拥有6个节点的支持IPv6的互联网,这是中国第一个IPv6的试验床,它的名字叫做NSFCNET。  

  “我们当时定的发展战略就是面向下一代互联网。NSFCNET实际上是给现在的CERNET2(第二代中国教育和科研计算机网)奠定了很好的基础。同时它也让更多的人看到了下一代互联网的巨大效应和美好前景。”项目负责人、CERNET专家委员会主任、CERNET和我校网络中心主任吴建平教授说。  

  2002年1月,57名院士通过国家自然科学基金委致信国务院,呼吁建设我国第二代学术性高速主干网,至此中国的下一代互联网建设和研究走上了快车道: 

  2002年8月,原国家计委组织“中国下一代互联网发展战略研究”;同年10月,完成“下一代互联网发展战略研究报告”;2003年3月,完成“中国下一代互联网示范工程CNGI实施方案建议”;2003年8月,国务院批复同意国家发展和改革委员会等八部委“关于推动我国下一代互联网发展有关工作的请示”;2003年8月,国家发改委委托中国工程院对“中国下一代互联网示范工程”中的示范网络核心网络承担单位进行了招标;2004年7月,CNGI领导小组、协调小组、专家委员会成立,项目全面开始实施。

主干网示意图
  

  中国的IPv6网络勾画世界未来互联网的蓝图  

  10位中国工程院院士为主组成的鉴定委员认为, CERNET2有4个开创性的重要贡献:开创性地创建了世界上第一个纯IPv6主干网,加速了世界互联网发展的步伐;在国际上首次提出了一种真实IPv6源地址认证的寻址体系结构理论,为解决互联网安全隐患提供了重要保证;首次提出了第一代互联网到第二代互联网的过渡技术方案,为两代互联网的顺利过渡提供了保障;具有自有知识产权的IPv6路由器的大规模使用将使我国在以后互联网的建设中彻底摆脱对国外设备的依赖。  

  这4个开创性的贡献,使我国在IPv4互联网的落后局面在IPv6互联网当中彻底改变,成为IPv6互联网大厦的构建者之一。  

  “互联网越来越普及并且深入社会各个领域,变成重要信息基础设施,影响国家的安全和经济运行安全。对于互联网的关键设备我们自己是不是能做这个问题,不仅涉及重大的经济利益,还有重大的政治意义和战略意义。因此在整个项目的实施过程中,清华大学作为牵头单位和主要组织者,对这个项目的定位不是简单地达到国家要求,而是要考虑在这个过程中怎样去自主创新,怎样做出自己的关键设备和掌握自己的关键技术。在这3年当中,CERNET2的参与者都对此花了相当大的精力。”吴建平说。  

  在4个创新点中,IPv6源地址认证互联新体系结构与IPv4 over IPv6的过渡技术就是由我校牵头和为主完成的。   

  在这3年中,我校计算机系青年教师崔勇将全部精力都花在了IPv4 over IPv6的过渡技术的钻研和推广上。  

  “我们的工作是找到IPv4 over IPv6存在的主要问题,创造新的技术去解决这个问题。在一定范围内实现之后,更重要的是在国际上做标准化的工作。”崔勇说。  

  互联网方面最重要的国际组织是IETF(互联网工程任务组),截至今年,这个组织已经建立了4000多项国际标准,但是除了一两项涉及汉语言文字传输的标准之外,几乎没有中国人提出的标准。要在激烈的国际竞争中得到IETF的认可,确实是一项非常艰巨的工作。  

  这3年中,只要IETF召开会议,不管是在北美还是在欧洲,都会在会上发现崔勇和课题组主要成员的身影:会上做报告,会下跟IETF的成员沟通,并把IETF的一些意见及时反馈给CERNET2进行改进。会议期间,崔勇还和参会的中国同行在每周的“Chinese party”上聚会,互相交流,取长补短,达成一致意见,与国外的著名大学和知名厂商代表进一步沟通,获得他们的支持。  

  “我们就是要让他们看到中国的技术确实有很大创新和优势,并具有不可替代性,对促进全球下一代互联网的发展能够起到很大的促进作用。在上一次的会议上,当他们的一位副主席在会上问在场的200余人对我们提出的草案有什么意见时,草案得到了广泛的支持。我清楚地记得当时激动的情景。”崔勇说。  

  IETF为此已成立了专门的工作组Softwire,由中国向IETF提交的3项标准草案已经在最后审理中。

  做下一代互联网的开放实验室  

  上世纪70年代发明了到现在都广泛采用的非对称加密算法。发明人在介绍算法的文章中列出了一段用此算法加密了的文字,发明者扬言这段密文一万年也无法破译。但是在第一代互联网诞生之后,全世界500台处理器联网计算了几个月就成功破译了密码。

  在比IPv4拥有多得多的IP地址和更加强大的功能的IPv6上,分布式计算机究竟蕴藏着多大的计算能力?  

  我校网络中心副主任李星教授主持的基于IPv6的“行星实验室”(Planet Lab)项目,就是考验IPv6协议所能支持的分布式的强大计算能力的。将一个庞大的计算问题分解为多个,发送给25个节点的处理器进行分布式计算,通过网络上虚拟的计算环境解决复杂的计算问题。  

  “现在这个实验正在进行,我们最初的设计规模是有50台处理器参与,不过因为IPv6的地址很多,将来参与计算的处理器可能是500台、5000台,甚至50000台。”李星说。  

  什么是IPv6超越IPv4的“绝活”?带着这样的疑问,加入CERNET2的各所高校和科研院所都在积极地进行相关研究。  

  我校网络中心杨家海教授认为:“很难说有一种单一的应用,但是大规模的高清网络组播视频会议、大规模移动的点对点的视频等肯定将是IPv6的一个主要应用方向。” 

  在9月23日的鉴定会现场,进行了通过互联网进行多点微创肿瘤切除手术视频转播的演示。通过大屏幕,大家可以清楚地看到笔管粗细的手术刀在肝脏旁游移,蛛网般密布的血管也清晰可见。这类转播使参加会诊的医生可以在各地进行讨论、指导、点评。而这种高清视频的转播利用这一代互联网几乎是不可能实现的。  

  “IPv6互联网带给中国科研方式的重大改变及进而带给整个社会的变革,现在怎么估计都不过分。”李星说。  

  现在,接入CERNET2的高校和研发单位已超过160个,并且都已经开展了相关研究。一个开放式的、强大的网上实验室已经形成。

  CERNET2与其它CNGI核心网一起,已经为我国开展下一代互联网及其应用研究提供了一个相当好的开放性试验环境,也已经成为我国研究下一代互联网技术、开发重大应用、推动下一代互联网产业发展的关键性基础设施。  

  “与CERNET不同,CERNET2是一个实验性网络,相当长一段时间内的主要任务都是为全国范围内的IPv6提供实验示范、自主开发,所以CERNET2在支持大家探索下一代互联网种种未知方面的贡献或许比CERNET2的建成本身更加有意义。”吴建平说。

  协同作战的典范  

  承接CERNET2项目的是CERNET网络中心和清华大学、北京大学、上海交通大学等我国25所高校,直接参与本项目的科研人员就有340多人,其中高级技术职称72人,中初级技术骨干144人,研究生124人,他们的平均年龄只有33岁。尽管有CERNET的大协作基础和精神,但是CERNET2无论在规模还是要求上,都比CERNET的难度要大得多。  

  在协同作战、集体攻关和集体决策、充分交流等方面,CERNET2的团队都堪称典范。  

  “我很庆幸我们有这样一支优秀的团队,大家能够一起把这件事情做好。有些学校确实是克服了非常大的困难,我对于这个团队的每一个人都充满了感激。”吴建平说。  

  在沟通机制上,除了每年2~3次的全体会议,CERNET2大多采用视频会议的形式,通过25个节点的网络视频直播进行讨论、汇总意见,在鉴定会召开之前,这样的网络视频会议直播几乎天天都有。

  在决策机制上,鼓励各个成员发挥聪明才智,有什么好的想法都可以提出来与大家分享,很多科研课题都定期召开联合讨论会,每个重大决策都要通过专家委员会的集体讨论,最大限度地发挥每个科研人员的潜力。  

  CERNET2的每次技术联调都能够充分体现25所高校以及相关设备厂商的协同作战精神。在2004年CERNET2主干网基本建成开通的时候,因为25个节点中的20个节点采用的都是国产设备,再加上介入这样的大规模IPv6网络实验对于网络设备厂商也是第一次,互连互通的难度相当大。为了将所有的节点和网路调通,整整两周的时间里,大家通宵达旦,互相配合调试,成为中国建设史上的一个创举。而这次鉴定会召开之前的某些技术的调试也历时一周,没有各个节点的通力配合是不可能完成整个验收的。  

  每个在网络上进行的课题都需要各个节点的配合才能成功完成。以崔勇所在团队的IPv4 over IPv6的技术实验来说,由于要在8个节点开展,项目人员不能亲自到每个节点去,只能够提前根据对方提供的情况做好网络配置并绘出示意图,把设备给对方发送过去,再由对方安装,共同进行调试。  

  “一开始上海那边的网络我们没有调通,最后还是在我们两边的共同努力下一起找出了问题,最后调通了整个系统。”崔勇说。

  在这样大的项目背后,有很多无名英雄。  

  “清华参加这个项目攻关的总共有五六十人,最后只有很少一部分能够上项目的排名,这里面有中青年教师,也有辅助技术人员、研究生等等。但是大家心里都只想着一件事,就是要共同把这件大事做好。”吴建平说。  

  “不能够直接出现名字的同志是大多数,包括我们实验室的很多年轻人和研究生,也包括在远程给我们提供了很大支持的其他高校的很多师生。但是大家关注的是做出的到底是不是一个很好的成果。”崔勇说。 

  这里面还有很多感人的故事。  

  CERNET2重庆大学的子项目负责人王康教授在验收会举行的前两天重病住院手术。尽管如此,他在病榻上一直密切关注验收情况,其精神和毅力令人感动。他带领的团队在CERNET2建设当中取得了优异的成绩。  

  为推动本地CERNET2接入工作,CERNET2西南地区网络中心的同志们每次只要有机会见到四川省、重庆市高校的网络中心主任,都会为CERNET2进行推广,并自觉担负起当地接入单位的培训等工作。

  位于合肥的中国科技大学网络中心主任杨寿保教授一直带病工作,不仅在团队建设上高标准、严要求,在IPv6网络的应用开发方面也达到或者是超过整个项目的要求。  

  在此次验收会之前,我校很多科研人员都是“连轴转”,每天工作到半夜两三点,第二天又早早起来继续工作。李星因此患上了严重的咽炎,一直剧烈地咳嗽。我校网络中心的郑志延也在验收的前两天因为过度劳累而生病。  

  为保证整个CERNET2网络的安全运行,负责CERNET2主干网运行的王继龙老师等人24小时监测网络运行,各个节点负责老师的手机都是24小时开机,一有问题无论多晚都会及时赶到机房进行维护。  

  “25所高校能够在一个项目上团结得这么紧密,我是没有想到的,团队的向心力、无私的精神以及大家的亲切感都给我留下了很深的印象。”CERNET2西南地区网络中心主任、电子科技大学教授汪文勇说。  

  CERNET2的成功经验表明:作为科技工作者,只要树立实现国家战略决策的历史使命感,和坚持自主创新、增强攻克下一代互联网中重大技术难关的信心,经过不懈努力,就一定可以取得成效。此外,只有坚持国际合作,与国际下一代互联网同步合作研究,才能在下一代互联网关键技术研究上出奇制胜。  

  IPv6的故事才刚刚开始,我们拭目以待。

2006年09月30日 12:46:26  清华新闻网

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