CERNET北京大學主節(jié)點成長記

文/ 張立云 劉賀湘

CERNET北京大學主節(jié)點成長記

文/ 張立云 劉賀湘

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

CERNET從1994年建立發(fā)展到今天，已建成3萬多公里光纖干線，主干網(wǎng)傳輸速率達到2.5～20Gbps，網(wǎng)絡覆蓋全國31個省(市)的200多座城市；聯(lián)網(wǎng)大學、教育機構(gòu)、科研單位超過2000個，用戶達到2000多萬。同時進行的國家下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI-CERNET2升級至100G主干網(wǎng)，CERNET已經(jīng)成為我國互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，是全國最大的公益性計算機互聯(lián)網(wǎng)絡，也是世界上規(guī)模最大的國家教育與科研計算機網(wǎng)絡。

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

北大主節(jié)點順利起步

1994年11月，由清華、北大等全國八大地區(qū)十所高校承擔建設的“全國教育科研網(wǎng)絡示范工程”開始實施，北大具體承擔CERNET華北地區(qū)網(wǎng)絡北大主節(jié)點的建設任務，主要負責河北省、天津市的高校及北京市高校與CERNET的連接。北京大學以原有的北京大學校園網(wǎng)為依托，充分利用建設校園網(wǎng)時培養(yǎng)的技術(shù)隊伍和經(jīng)驗，于1995年底完成了CERNET華北地區(qū)網(wǎng)絡北大主節(jié)點的建設任務，通過光纜以10M速率與CERNET網(wǎng)控中心相連。1996年1月8日教委組織了驗收和鑒定。鑒定小組認為網(wǎng)點建設采用的技術(shù)已經(jīng)達到九十年代國際先進水平，其中在中文信息資源建設、國外信息資源鏡像等方面，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。北京大學主節(jié)點至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，北京大學主節(jié)點作為CERNET主節(jié)點、CNGI-CERNET2核心節(jié)點和中國教育和科研計算機網(wǎng)華北地區(qū)主節(jié)點之一，承擔著華北地區(qū)部分教育單位和科研機構(gòu)通過教育網(wǎng)接入Internet的工作。經(jīng)過211工程和CNGI等國家重點項目的實施，以IPv4連接國家網(wǎng)絡中心的帶寬已經(jīng)達到100Gbps，以IPv6連接國家網(wǎng)絡中心的帶寬也達到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，共有三十二個單位使用IPv4接入CERNET，二十二個單位使用IPv6接入CNGI-CERNET2。

圖1 北京大學主節(jié)點連接圖（1995-2000）

發(fā)展備嘗艱難

北京大學主節(jié)點在建設初期遇到了很多困難。用戶連網(wǎng)常常受到網(wǎng)絡技術(shù)的局限，網(wǎng)絡應用沒有開展起來，網(wǎng)絡設備產(chǎn)品缺乏，設備進口受限制，技術(shù)力量不足，對新技術(shù)缺少了解，種種困難擺在我們面前。但是所有參加網(wǎng)絡建設的人員經(jīng)過不懈努力，邊干邊學，不斷地學習和探索，攻克了一個又一個的技術(shù)難關(guān)，完成了北大主節(jié)點的建設工作。此后，經(jīng)過不斷地改進和升級，使之逐漸發(fā)展壯大。

最早與北大實現(xiàn)網(wǎng)絡連接的是天津大學和南開大學，當時使用的是X.25公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)連接技術(shù)，以9.6Kbps的傳輸速率實現(xiàn)北京到天津的遠程連接。現(xiàn)在看來9.6K的網(wǎng)絡速度簡直微不足道，但在當時確實開了與北大主節(jié)點連接的先河，第一次使主節(jié)點發(fā)揮了作用。X.25的應用盡管速度慢且通信費用高，但卻使老師和同學們嘗到了上網(wǎng)的甜頭，并帶動了學校的網(wǎng)絡應用，同時也提高了其他院校連網(wǎng)的積極性。許多學校開始籌備資金，積極主動地聯(lián)系我們要求接入CERNET。從此北大主節(jié)點逐漸發(fā)展壯大起來，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)點的院校有33所，后來進一步發(fā)展到100所，擴大了網(wǎng)絡規(guī)模。在這期間逐漸形成兩個省級節(jié)點，即位于天津大學的天津主節(jié)點和位于河北師范大學的河北主節(jié)點。

1996年至2000年期間，北大主節(jié)點連接的院校如圖1所示。CERNET華北地區(qū)主干網(wǎng)由北大、北郵和清華三個主節(jié)點構(gòu)成。當時華北地區(qū)主干網(wǎng)的帶寬很低，北大到北郵是通過64Kbps的DDN專線連接，而北大主節(jié)點到清華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)點的連接速率也都很低，其主要原因是受到當時廣域網(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)費不足。由于上述原因，那時絕大多數(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。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)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN和微波無線網(wǎng)，其傳輸速率在64Kbps～2Mbps之間。靠這些技術(shù)連接的網(wǎng)絡只能提供很低的帶寬，而且也不穩(wěn)定，給網(wǎng)絡的運行和維護帶來很多困難。比如微波無線網(wǎng)對連接雙方的可視性要求很高，而各地的城市建設發(fā)展迅速，不斷建起的樓宇影響了無線信號的傳播，使連網(wǎng)雙方不能正常通信，這是微波無線網(wǎng)無法解決的問題。比如DDN專線，在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)斷線現(xiàn)象，從而造成網(wǎng)絡無法連通等問題。而在與電信部門聯(lián)系專線維修時，需要與電信的各個部門打交道，這給檢查恢復線路帶來很大的困難。北大主節(jié)點的技術(shù)人員為了讓兄弟院校的網(wǎng)絡盡快恢復正常，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、“窮追猛打”，不辭辛苦地一段線路一段線路地追查，特別是長途線路，有時甚至需要追查到對端的長途局和電話局。當時為了維修一條專線，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、國傳一室、國傳二室、長話局維護部、傳輸網(wǎng)管、DDN2網(wǎng)工程師，以及對端的長話機構(gòu)等多個部門打交道，僅聯(lián)系電話就有近40個。但是為了主節(jié)點的建設，在大家的不懈努力下最終克服了困難，使校園網(wǎng)盡快地恢復正常運行。

走過春華秋實

圖2 北京大學主節(jié)點連接圖（2014）

隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大，各校網(wǎng)絡應用對高帶寬連接的需求越來越強烈，在北大主節(jié)點和CERNET網(wǎng)絡中心一起積極努力地提升上連速率的同時，北大主節(jié)點的技術(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，讓更多的院校通過光纖高速接入CERNET。欲實現(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。為此我們進行了認真研究，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一些光纜，路經(jīng)的院校可以廉價租用，比如人民大學、首都師范大學等院校就是租用這些光纜實現(xiàn)光纖連接的。第二種方法由北大牽頭組織幾個院校聯(lián)合鋪設多芯光纜，鋪設的光纜由參與學校共享，費用也由參與學校共同承擔，這樣每個學校只需負擔一部分光纜鋪設的經(jīng)費，大大節(jié)省了開支，每個學校都有能力支付這部分費用，使這些學校實現(xiàn)高帶寬的光纖連網(wǎng)成為可能。比如化工大學、北京醫(yī)科大學（現(xiàn)在的北大醫(yī)學部）、北京語言大學、教育部留學生服務中心等就是通過公用光纜和北大主節(jié)點實現(xiàn)連接的。第三種方法是與光纖資源豐富的北京有線臺（歌華）合作，使院校通過歌華的光纖和高速網(wǎng)與北大主節(jié)點連接，從而實現(xiàn)高帶寬的接入，比如北京工業(yè)大學、首都師范大學、北京理工大學、人民大學等都是通過這種方式實現(xiàn)高速連接的。現(xiàn)在，光纖資源越來越豐富，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)點相連。

目前北大主節(jié)點與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)的另一個主節(jié)點北京郵電大學的連接已經(jīng)從64Kbps 提升為10Gbps，CERNET到北京郵電大學也已經(jīng)提升為100Gbps，如圖2所示。而天津地區(qū)和河北地區(qū)的省級節(jié)點已轉(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院等也都與北大主節(jié)點實現(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)時代，每天感受著互聯(lián)網(wǎng)帶給我們的便利。回顧中國教育科研網(wǎng)和北京大學主節(jié)點建設的點點滴滴，往事歷歷在目。看到成長起來的年輕一代，以更大的勇氣和智慧迎接互聯(lián)網(wǎng)時代的新挑戰(zhàn)，心中充滿了喜悅。

今天，中國教育科研網(wǎng)仍在迅猛發(fā)展，CERNET 100G主干網(wǎng)不僅從網(wǎng)絡容量和帶寬，也在網(wǎng)絡安全和管理方面上了一個大臺階，為我國高校教學、科研發(fā)展提供了重要支撐。讓我們共同努力，進一步提高CERNET的運行質(zhì)量和服務水平，進一步擴大CERNET的網(wǎng)絡規(guī)模，為我國的教育和科學技術(shù)的發(fā)展做出更大的貢獻。

（作者單位為北京大學計算中心）