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教育科研 
CERNET2:下一代互联网的新世界―高校科技―中国教育和科研计算
作者:上江小学 文章来源:本站原创 浏览次数: 更新时间:2019-02-09 12:03

  2007年3月1日,互联网创始人Vint Cerf访问清华大学,在参观了CNGI-CERNET2后,他惊讶地说,在下一代互联网的建设上,中国已经走在了美国的前面。第二天在国家会议中心举行的互联网技术大会上,Vint Cerf又说,“在此我想提醒诸位,中国在IPv6方面已经走得比世界上任何一个国家都要远了。”

  一个试验床的诞生

  20世纪80年代初,IPv4协议通过。在设计之初,它被要求能承载一千万用户就可以,事实上,它支持了40亿数量的接入。而在互联网高速发展10多年后,研究学者们意识到,照这么发展下去,40亿的地址马上要逼近极限。

  美国最早做出反应。它意识到,要在IT领域保持竞争优势,必须设计新一代IP协议。因此,从1992年开始到1997年,IETF经过不断的试错、纠正、结合,在各国研究人员的共同努力下,IPv6协议被最终确认--拥有2的128次方个地址,相当于地球上每一个平方米可以获得10的26次方个地址。

  IPv6出来以后,基于未来战略视角,从1997年以后,全球主要发达国家纷纷开始IPv6的研究和部署。欧洲建立GENAT2,美国建成Internet2,亚太建成APAN。

  在中国,1994年合作建CERNET中国教育和科研计算机网的清华大学计算机系吴建平教授和电子工程系李星教授一起开始了对IPv6的研究和部署。

CERNET2:下一代互联网的新世界―高校科技―中国教育和科研计算

  2004年1月,在布鲁塞尔,CNGI-CERNET2作为全球8大下一代互联网之一,与其他7个下一代互联网同时宣布开通并提供服务。

  他们做的第一件事是建立试验平台,这就是CERNET-6BONE,也就是我国最早的IPv6实验床。项目于1998年发起,在国家自然基金委支持下,投资金额2500万,联合6所高校,在广州、上海、北京建成广域IPv6网络。

  这张实验床的诞生,催生了一系列针对下一代互联网体系结构的研究,带动了基于下一代互联网的应用部署,培育了一批年轻的互联网研究人员。

  反其道而行之

  2000年期间,世界各国纷纷加快对下一代互联网的研究步伐,全球意识到,网络已成为一国的关键基础设施,下一代互联网是互联网演进过程中的一次重大升级,是各国重新定位互联网话语权的历史机遇。

  2003年,在57位院士的建议下,经国务院批复,8个部委正式联合启动中国下一代互联网示范工程CNGI。CERNET承担建设其中的核心网之一CNGI-CERNET2。

  2004年,CNGI-CERNET2主干网开通,即便在今天,它也是世界上规模最大的纯IPv6大型互联网主干网。它全面支持IPv6协议,连接了我国20个城市的25个核心节点。

CERNET2:下一代互联网的新世界―高校科技―中国教育和科研计算


CNGI-CERNET2开通仪式现场

  2005年,建成了北京国内/国际互联中心CNGI-6IX,分别实现了和其他CNGI示范核心网、美国Internet2、欧洲GEANT2和亚太地区APAN的高速互联。

  CNGI-CERNET2仅是一个项目吗?当然不是。吴建平当时认为,互联网越来越普及并且深入社会各个领域,它不仅涉及重大的经济利益,更具重大的政治意义和战略意义。他说,“在这个项目中,清华大学作为牵头单位和主要组织者,应当对项目有清晰的认识:我们肯定不是只是简单地达到国家对项目的要求,而要考虑到,在这个过程中如何自主创新,如何做出自己的关键设备和掌握自己的核心技术。”

  这个基本定位决定了CNGI-CERNET2在建设中面临一系列技术挑战时的决策选择。

  第一个战略选择,在网络路线上,CNGI-CERNET2选择了建纯的IPv6网络。建设纯的IPv6网,是一个非常大胆的选择,无论在当时还是现在,都具有重重挑战。因为几乎所有的资源都在IPv4上,这样做如同抛弃一切成就,重新建立一个新世界。

  当时国际上通行的做法都是采用双栈模式,既支持IPv4,又支持IPv6,但清华的研究团队认识到,这实际上仍将矛盾转化到IPv4上。吴建平和李星认为,要完成互联网架构本质的创新,就需要在纯IPv6的网络环境下进行研究。“要创新一定要不同,必须有一点新的想法,如果循规蹈矩按照现有思路一定不能成功。”李星说。

  中国工程院院士李国杰在2007年提到这一决策时说,CNGI-CERNET2 采用的纯IPv6网,是大胆的创新。因为IPv6现在刚开始起步,应用还很少,世界上现行的一般做法是采用IPv6overIPv4的方式,让IPv6上的用户访问IPv4上的资源,但CERNET2反其道而行之。它采用IPv4overIPv6的方式,让IPv4的用户访问IPv6的资源,看似很反常,但是其实也很合情理,我们的目的不是要推IPv6吗?那就从现在开始强制培养应用,让未来用户转到IPv6上来。“

  第二个战略选择,在组网方式上,CNGI-CERNET2选择了复杂的组网方式:三分之二国产设备、三分之一国外设备。李星总结说,”要复杂,要混合,要不干净。“

  为什么要这样?因为只有复杂的网络才能最大程度地暴露问题,暴露出问题,才会在解决中进步。其中也蕴含着一个培养人才的思路,清华教授考学生有一个理念,叫”教一练二考三“,考试题目一定是平时作业中没有见过的才能把水平考出来。网络环境也是如此,只有复杂的环境才能培养人。同时,还有一个重要的考虑:“在基础设备上,不能简单强调国内、国外设备,我们的产品和设备一定要参与国际大竞争,互联网是一定要国际化的。”李星说。

  攻坚核心技术

  在关键路线确定后,吴建平和李星遇到的首要挑战是:两代网如何过渡。

  IPv4和IPv6由于其语法、语义和时序不同,不能兼容,使得IPv4和IPv6之间的过渡非常具有挑战。在如何与IPv4打通这一问题上,他们先后研究了IPv4overIPv6的隧道过渡技术和基于无状态IPv4/IPv6的翻译技术。

  2005年,研究团队在国际上首次提出“IPv4overIPv6隧道过渡技术”,采用路由寻址变换的方式穿透IPv6主干网实现过渡。技术出来之后,取得了重要的进展,并形成了国际互联网标准化组织IETF的若干RFC标准。

  但到2007年,团队认识到,隧道技术还是不能使IPv4和IPv6互联互通。所谓互联互通,就是IPv6的服务器要能被纯IPv4访问,IPv4的服务器要能被IPv6访问。有了互联互通的技术,就可以通过这一技术逐步从IPv4往IPv6上转移,既可以实现服务,也可以与IPv4完全互通,从而新建纯IPv6网络,并逐渐将现有的IPv4用户转移到IPv6上,用户在不知不觉中就可以过渡。

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