~~中国下一代互联网建设总体构想~~...

中国下一代互联网建设总体构想 日期 2002-4-24 12:25:54 作者 清华大学教授/吴建平 内容 　　当前，我国已经开始“中国高速互连研究试验网络NSFCNET”的研究项目，该项目由国家自然科学基金委资助，清华大学、中国科学院计算机信息网络中心、北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学等单位联合承担建设。项目的研究目标是，建设我国第一个基于密集波分多路复用DWDM光传输技术的高速计算机互连学术性试验网络，研究下一代互联网络关 键技术和基础理论，开发若干重大应用系统，为我国开展下一代互联网络技术研究提供实验环境。项目的研究内容包括，中国高速互联研究试验网总体设计；密集波分多路复用光纤传输系统；高速计算机互连网络；高速网络环境下重大应用研究和演示系统。 　　NSFCNET总体设计基本原则 　　1、先进性。本项目的目的是建设一个国家级的高速计算机互连试验网，并依托这个网络开展下一代高速计算机网络及其典型应用的科学研究。因此，这个高速试验网应该保持世界先进的技术水平。应该基本做到与世界先进高速网络试验床，例如：vBNS、NGI等的技术水平相当，研制和建设的高速网络试验系统及其光纤系统，典型网络应用技术应该达到世界先进水平，例如：支持Ipv6、广播路由协议、服务质量控制QoS等等。在可能的情况下，尽快争取成为世界先进高速网络试验网研究组织的成员单位， 　　2、开放性。计算机网络技术的一个重要特点是它应该具有很好的开放性，尽量做到符合国际标准、Internet RFC等工业标准。选择TCP／IP作为高速网络的协议体系结构。在研制下一代高速网络互连设备和开发典型应用的过程中，积极参与Internet IETF技术组织的相关活动，与国外同行进行广泛的技术交流，并参与相关标准的制定工作，确保在技术路线和标准化上与国际接轨。 　　3、创新性。高速计算机网络及其应用理论研究是目前世界计算机网络研究的热点。人们对目前Internet上存在着许多问题，都期望在下一代高速网络及其典型应用的研究中得到解决。因此，在我们基本具备研究条件的情况下，创新的机会是非常大的。例如：在目前高速交换及其路由技术研究中，完全有可能产生新的网络互连体系结构，以满足下一代高速计算机网络的应用需求；在网络安全的研究中，至今仍然没有提出一种完善的网络安全体系结构，及其有效的理论描述；大型网络的行为细节及其相互关系仍然是人们未知的，更缺乏有效的管理机制和手段。我们应该抓住目前世界高速计算机网络及其典型应用研究刚刚起步的有力时机，解放思想，勇于创新，争取我国在世界高速计算机网络及其应用研究中的一席之地。 　　4、试验性高速计算机网络试验床的重要作用是它的示范性。建成的“中国高速计算机互连研究试验网NSFCNET”将是我国未来高速信息基础设施的示范基地，也是世界上高速网络及其应用先进技术和产品的演示基地。 　　NSFCNET总体设计的学术思路、主要技术途径 　　NSFCNET的主要学术思路和主要技术途径是：首先要引进世界上先进的高速计算机网络互连设备，利用已有的条件，铺设通达北京地区6个高等学校和科研单位的城域光纤，迅速建成中国第一个国家级高速计算机互连网络试验床，为进一步的研究和开发提供较好的基础条件。同时，开始高速计算机网络及其应用理论的研究、和高速计算机网络典型应用的理论研究。经过近一年的努力，建成一个可与世界高速计算机网络相接轨的研究环境，在高速计算机互联网络关键技术理论研究和重大应用研究方面有所突破，有效的应用于建成的这个高速计算机网络试验床。开发出若干个对国民经济具有重大影响的应用演示系统，攻克其中的关键理论和技术，充分反映出高速计算机网络对这些应用的支持力度。 　　高速计算机互连试验网包括两个主要组成部分：光纤传输网络和高速计算机网络。其中光纤传输网络部分采用目前国际上先进的密集波分多路复用DWDM技术，使得主干网传输速率达到全双工2.5Gbps以上。经过公开招标，计算机网络选择目前在业界领先的的高性能交换路由器CISCO公司的GSR12008／GSR12012为核心路由设备。其中，GSR12008的路由交换能力为10-40Gbps，GSR12012的路由交换能力为15-60Gbps。 　　高速计算机互连试验网主干网拟连接六个主干结点：清华大学、北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学、中科院和国家自然科学基金委。 　　整个系统由四个层次组成。第一个层次是物理光纤；第二个层次是在物理光纤上构造的光纤传输网络；第三个城市是利用光纤传输系统和高性能核心路由器组成的高速计算机互连网络；第四个层次是在高速计算机网络上开发的典型应用系统及其网络关键技术的研究。 　　NSFCNET的总体结构为了与国际学术研究接轨，对照NGI和Internet2研究计划的组成和总体结构，“中国高速互连研究试验网络NSFCNET”的总体结构分为相互关联的三个层次。在NSFCNET的总体结构中，最底层为用传输线路和交换设备搭建的网络基础设施(Infrastructure)。其中包括：基于DWDM的光纤基础传输网络和架构在其上的高速计算机互连网络；中间层为服务(Service)层，利用高速网络的基础环境为网络应用提供组播(Multicast)、服务质量控制(QoS)、IPv6网络编址以及网络管理等网络服务；最上层为应用(Application)层，高速网络的典型应用包括基于数字化视频技术(包括视频会议和视频流)的远程教育、高性能的科学计算、多媒体海量数据查询等。 　　根据NSFCNET的总体设计，NSFCNET研究划分为三个重大项目，即：密集波分多路复用光纤传输系统、高速计算机互连网络(包括网络服务)、高速网络环境下典型示范系统及其关键技术。这三个重大项目既相对独立，又有着相互之间的有机联系。密集波分多路复用光纤传输系统是整个高速互联网络的基础通信传输平台，为高速互联网络提供高带宽保证；高速计算机互连网络是架构在通信传输平台之上的网络服务平台，实现带宽管理、路由选择、网络传输服务质量控制等功能。密集波分多路复用光纤传输系统和高速计算机互连网络之间建立起有效的信息通道，共同完成IP?DWDM高速互连网络的网络自愈保护、链路管理、网络管理等任务，为高速互联网络的重大应用系统提供快速、稳定、安全的网络支撑环境，从而实现非高速网络环境下所难以实现的重大网络应用。第三个重大项目包括若干个目前具有较好基础的重大网络应用：实时交互远程多媒体教学和学术研讨系统；用于远程教育的高速互联网络交互式VOD点播试验系统；高速互联网数字地球试验系统；高速互联网科学数据库应用系统。 　　在项目承担单位的共同努力下，项目按计划完成了全部研究内容，达到了预期目标。项目还实现了与国际下一代互联网络的连接，各项性能指标均已达到目前世界上最先进的下一代高速互联网络实验环境，并取得了以下重大研究成果： 　　?1?建成了我国第一个基于密集波分多路复用DWDM光传输技术的下一代高速互联研究试验网络NSFCNET，提出了包含网络基础设施、网络服务和网络应用三个层次的高速互联网络总体设计框架，为我国下一代互联网络理论和应用的研究建立了具有世界领先水平的网络实验环境，为我国参与国际下一代互联网络研究、开展学术合作和交流打下良好基础。 　　?2?研制成功了1.6×１0Gbps铌酸锂调制器多波长光发射端机，波长复用能力达到16波、100GHz间隔。 　　?3?建成传输容量为200Gbps、传输距离为400公里的DWDM光传输系统，传输性能达到功率代价小于2dB＠BER＝10-10。 　　?4?开发一种基于二纤双向环网的波长通道保护(BWLSR／2)的光子层自愈保护技术，系统的自愈恢复时间在50毫秒以内。 　　?5?研制了10Gbps和2.5Gbps的“光-电-光”(O-E-O)光波长转换设备；利用半导体光放大器非线性效应实现了10Gbps的全光波长转换。 　　?6?在我国首次建成了传输速率为2.5Gbps-10Gbps的高速计算机互联研究试验网络，实现了高速路由器OC-192(10Gbps)POS板与DWDM系统的连接，开通了传输速率达10Gbps的高速路由器IP链路。 　　?7?首次实现了我国学术网络与国际下一代互联网络的连接。自主研制成功中国第一个下一代互连网络交换中心DRAGONTAP，通过DRAGONTAP，分别以1Gbps速率连接我国的学术网络CERNET和CSTNET，同时连接到国际下一代互连网络交换中心STARTAP和亚太地区高速网APAN交换中心Tokyo-XP，完成了与国际下一代互联主干网Abilene和vBNS的互连，为我国下一代互联网研究与世界接轨建立了基础条件。 　　?8?在国内首次完成了一批高水平的高速计算机互联网络服务实验。主要包括：IPv6试验网络，并与国际IPv6试验网连接；支持Native Multicast网络服务试验；开放式高速网络运行管理服务系统实验；多协议标记交换系统MPLS流量控制工程试验。 　　?9?为高速互联网络基础理论研究提供了实验环境。提出了基于多视图的高速互连网络安全体系结构，面向性能的高速互连网络网络行为理论框架以及基于IP数据流分类的QoS控制方法，在网络安全、网络行为和服务质量控制等方面都获得了一批理论研究成果。 　　?10?研制完成了实时交互远程多媒体教学和学术研讨系统。设计并实现了一套基于IETF的Mmusic会议框架的通用高速网络大规模多媒体实时交互系统结构框架，在国内首次实现同时支持50～100路多媒体流的大规模多媒体实时协同应用，并与美国阿贡国家实验室的AccessGrid系统通过Internet2实现了互通。 　　?11?研制完成了用于远程教育的高速互联网络交互式VOD点播试验系统，支持传送MPEG1、MPEG2等高质量全动态的视频图象及话音和课件数据，通过多种信息终端实现流式媒体播放。 　　作者简介 　　吴建平，历任中国教育和科研计算机网?CERNET?专家委员会主任、网络中心主任；中国互联网协会副理事长；国家信息化专家咨询委员会委员；国家863计划信息领域专家委员会委员；清华大学信息网络工程研究中心主任；清华大学计算机科学与技术系教授、博士生导师；公安部“金盾工程”特邀顾问。 　　 来源 通信信息报