下一代互联网研究与CNGI-CERNET2

发布时间: 2012-03-26     浏览次数: 437

    下一代互联网NGI的提出主要针对目前互联网技术体系中存在的诸多先天缺陷。这些缺陷已经导致了互联网高速发展中的一系列严峻问题,并且很难在现有技术体系下通过有限的改良得到解决。因此,NGI的实质是通过一些革命性的技术发展,解决目前互联网在管理、安全、服务质量以及规模和性能可扩展性方面存在的问题。

    下一代互联网的提出

    现在的互联网是建立在IPv4协议基础上的,下一代互联网的核心将是IPv6协议。经过多年发展后,第一代互联网在全面成熟的同时,一些不足逐渐显露,其中最紧迫的就是地址空间问题。上世纪90年代初,人们就开始讨论新的互联网络协议。IETF的IPng工作组在1994年9月提出了一个正式的草案“The Recommendation for the IP Next Generation Protocol”,1995年底确定了IPng的协议规范,并称为“IP版本6”(IPv6),以次与现在使用的版本4相区别(1998年又作了较大的改动)。尽管设计IPv6的最初的动机主要是解决地址空间日益紧张的问题,但是人们希望它同时能够解决目前Internet上存在的、IPv4难以解决的一些重大课题,包括安全、服务质量(QoS)、移动计算等。
    到1998年年初,IPv6协议的基本框架已经逐步成熟,并在越来越广泛的范围内得到实践。有关IPv6的所有讨论和建议,被称为IP-the next generation (IPng)。由于IPv4向IPv6过渡的重要性,IETF成立了专门的工作组——ngtrans研究从现有的IPv4网络向IPv6网络的过渡策略和必要的技术。国际的IPv6试验网——6bone也于1996年成立。现在,6bone已经扩展到全球50多个国家和地区。

    国际下一代互联网研究与发展

    美国不仅是第一代互联网全球化进程的推动者和受益者,而且在下一代互联网的发展中仍然扮演着领跑角色。1996年,美国政府发起下一代互联网NGI行动计划,建立了下一代互联网主干网vBNS;1998年,美国下一代互联网研究的大学联盟UCAID成立,启动Internet2计划。而继NGI计划结束之后,美国政府立即启动了旨在推动下一代互联网产业化进程的LSN计划。如今,美国在国际下一代互联网的各个科学研究领域和技术标准制定中都占据着主导地位。作为美国的重要战略盟友,加拿大政府也支持了CANET发展计划,目前已经历4次大规模的升级。由于政府的高度重视和大力支持,目前以美加为主的北美地区代表了全球下一代互联网的最高水平。
    美国在下一代互联网发展中日渐彰显的垄断趋势已经引起许多发达国家的关注。2001年,欧共体正式启动下一代互联网研究计划,建立了横跨31个国家的主干网GéANT,并以此为基础全面进行下一代互联网各项核心技术的研究和开发。
    日本、韩国和新加坡三国在1998年发起建立“亚太地区先进网络APAN”,加入下一代互联网的国际性研究。日本目前在国际IPv6的科学研究乃至产业化方面占据国际领先地位。
    目前,美国Internet2正联合欧洲、亚洲各国发起“全球太比特学术研究网络GTRN”计划,积极推动下一代互联网研究和建设的升华和全球化。
    2003年10月,作为世界互联网最早的驱动者,美国军方正式公布了他们300亿美元的IPv6计划,计划在2010年前后,完成从IPv4到IPv6的迁移。2004年1月,在布鲁塞尔欧盟总部,包括CERNET在内的全球8大下一代互联网学术组织共同宣布,正式向社会各界提供IPv6服务。

    中国的下一代互联网研究与CNGI

    1998年,清华大学依托CERNET,建设了中国第一个IPv6试验床,应该说,这是中国开始下一代互联网最有标志性意义的事件。1999年,即开始试验分配IPv6地址。
    在“九五”期间,中国政府即对下一代互联网研究给予大力支持,启动了一系列科研乃至产业发展计划。
    2000年底,在国家自然基金委的支持下,“中国高速互联研究实验网络(NSFCnet)”项目启动,建设了我国第一个地区性下一代互联网试验网络。该项目连接了清华大学、北京大学、北京航空航天大学、中科院、国家自然基金委等6个节点,并与世界上下一代互联网连接。2001年该项目通过鉴定验收,下一代互联网研究引起了社会各界的高度关注。与此同时,国家“863计划”资助了CAINONET项目,依托中国教育和科研计算机网CERNET,由清华大学等单位建设和运行的大规模IPv6实验网络。
    “十五”期间,下一代互联网的研究和开发被推上一个新的战略高度。国家自然科学基金、国家863计划均设立了大量相关的基础研究项目和关键技术开发项目。尤其是在国家计委的支持下,以“下一代互联网中日IPv6合作项目”为先导,开始了中国下一代互联网的工业性示范工程时代。

    CNGI与CERNET2

    在这些研究与建设项目中,需要特别介绍的是CNGI项目。
中国下一代互联网示范工程CNGI是实施我国下一代互联网发展战略的起步工程,由国家发展和改革委员会、科技部、信息产业部、国务院信息化工作办公室、教育部、中国科学院、中国工程院、国家自然基金会等八部委联合领导。2003年8月,国家发改委批复了中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网建设项目可行性研究报告,该项目正式启动。
    CNGI的启动是我国政府高度重视下一代互联网研究的标志性事件、标志性项目,是从政府层面推动下一代互联网研究与建设的基础项目,对全面推动我国下一代互联网研究及建设有重要意义。
    在这个项目启动的背后,有着一段故事。
    2001年底2002年初,当下一代互联网研究在中国掀起第一个热潮的时候,杨家樨等57名院士联名上书国务院,呼吁重视下一代互联网研究,并“建设我国第二代互联网的学术性高速主干网”,满足全国科学研究的需要。2002年两会期间,国务院领导对此进行了专门批示。
    根据国务院领导的批示精神,为抓住互联网技术发展机遇,加速我国信息技术、信息产业发展和信息化建设,国家发展和改革委员会(原国家计委)会同有关部门组织于2003年8月成立了由国内知名专家、学者和产业界代表参加的“中国下一代互联网发展战略研究”专家委员会,对中国发展下一代互联网的必要性、重大意义以及具体战略部署进行了深入的研究,提出了我国发展下一代互联网的总体方案建议。
    在此基础上,国家发改委与国务院信息办、教育部、科技部、信息产业部、中国科学院、国家自然科学基金委员会等八部委多次讨论研究,基本对推动我国下一代互联网的发展战略和总体方案形成了一致意见。2003年5月,由国家发改委组织,联合上报国务院。2003年8月,国务院批复了同意八部委“关于推动我国下一代互联网有关工作的请示”。同意启动“中国下一代互联网示范工程CNGI(China Next Generation Internet)”,由中国工程院负责项目的组织和协调,并作为CNGI项目专家委员会挂靠单位。国家同意投入14亿元经费建设中国下一代互联网示范工程CNGI。
    2003年8月5日,中国工程院组织进行了“中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网”邀请招标工作。在教育部的领导和精心组织下,经过激烈的竞争,中国教育和科研计算机网CERNET网络中心以第一名中标,其他五家均为国内著名的电信运营商。国家同意由CERNET建设中国下一代互联网示范工程中最大的、也是唯一学术的核心网CERNET2。CERNET筹划多年的下一代互联网研究建设项目CERNET2终于在国家的大力支持下启动了。
    2004年3月19日,CERNET2试验网正式开通,为CNGI-CERNET2的建设做好了充分的前期准备。2004年12月25日,CNGI核心网CERNET2正式开通。这也是目前世界上规模最大的纯IPv6互联网,引起了世界各国的高度关注。

    CNGI核心网CERNET2建设内容

    第二代中国教育和科研计算机网CERNET2是中国下一代互联网示范工程CNGI最大的核心网和唯一的全国性学术网,也是目前所知世界上规模最大的采用纯IPv6技术的下一代互联网主干网。CERNET2主干网采用纯IPV6协议,为基于IPv6的下一代互联网技术提供了广阔的试验环境。CERNET2还将部分采用我国自主研制具有自主知识产权的世界上先进的IPv6核心路由器,将成为我国研究下一代互联网技术、开发基于下一代互联网的重大应用、推动下一代互联网产业发展的关键性基础设施。
    CNGI-CERNET2的主要建设内容包含三个方面:
    CERNET2主干网和用户网
    CERNET2采用主干网和用户网二级结构,主干网采用纯IPv6协议。
    CERNET2主干网基于CERNET高速传输网,用2.5~10 Gbps的传输速率,连接分布在北京、上海、广州等20个城市的CERNET2核心节点。CERNET2全国网络中心位于北京清华大学。
    用户网主要是全国高校或科研单位的研究试验网。用户网通过IPv6协议,采用高速城域网,直连光纤或高速长途线路等多种方式接入CERNET2核心节点。北京大学、清华大学等著名高校将成为CERNET2的第一批用户。
    CERNET2核心节点
    在北京、上海、广州等20个城市建立CERNET2核心节点(GigaPoP)。每个核心节点为10个以上用户网提供1~10Gbps的IPv6高速接入服务,北京核心节点为30个以上用户网提供1~10Gbps的IPv6高速接入服务。
    国内/国际互联中心CNGI-6IX
    在北京清华大学建成中国下一代互联网国内/国际交换中心CNGI-IX,为国内其他下一代互联网提供1~10Gbps的互联;与北美、欧洲、亚太等国际下一代互联网实现45~155 Mbps的互联。

    为什么研究下一代互联网?

    很多人经常问我这个问题:我们为什么要发展下一代互联网?这个问题很常规,但很实际。2003年,在国家发改委的领导下,我国组织了很多优秀的专家就我国发展下一代互联网的课题进行了专题研究。在最后形成的研究报告中,专家们就这个问题做了较为完整的回答。一方面是大势所趋,另一方面也是我国社会经济、军事等各个方面发展的需要。
    国民经济发展的需要
    通过启动下一代互联网的研究、开发和建设,可以推动国家信息基础设施的建设,给网络设备制造业带来新的发展机遇,给信息服务产业带来巨大的发展空间。
    1.国家信息基础设施对下一代互联网技术的需求。
    电信网、广播电视网和计算机互联网是未来国家信息基础设施的重要组成部分。三种网络对下一代互联网技术都有巨大需求。
    2.下一代互联网给网络设备制造业带来新的发展机遇。
    下一代互联网关键技术的研究,可以加速具有自主知识产权的核心高端设备的开发和生产,使我国在国际竞争中处于有利地位。下一代互联网将使网络规模不断扩大,网络设备数量急剧增加,将为国产设备提供巨大的市场空间。
    3.给我国信息产业带来跨越式发展的机遇。
    我国正在大力推进国民经济和社会信息化,实现社会生产力的跨越式发展。
    社会发展的需要
    1.电子政务对下一代互联网的需求。
电子政务对安全、可靠和可信性网络基础设施,大规模组播,信息资源共享和检索等技术提出了非常高的要求。下一代互联网可以实现这些要求。
    2.“科教兴国”战略对下一代互联网的需求。
    二十一世纪是知识的社会、学习的社会、创新的社会。我国政府高度重视教育和科研事业,把“科教兴国”作为国家发展的基本战略。互联网技术在教育和科研事业中得到了广泛的应用,并产生了深刻的影响。下一代互联网的重大应用,例如:远程教育、电子学习、数字图书馆以及协同科研等,将对我国的教育和科研事业的发展产生深远的影响,对落实我国的“科教兴国”战略发挥巨大的作用。
    3.社会公共基本保障系统的需要。
    下一代互联网技术在社会公共保障系统和社会服务业方面有非常广阔的应用空间,例如:远程医疗保健、诊断甚至手术,地球大气环境监测、预警和保护,家庭和社区电子化服务等。
    国防和国家安全的需要
    1.国防对下一代互联网发展的需求。
    未来战场上主要涉及大量互相连接的,处于动态移动过程中的,各种速率的传感器、自动武器、战场机器人等;也涉及远程网络支撑的战场综合情报分析和实时智能决策系统。安全和高可靠性、容错和生存性、动态无线快速组网和服务质量保障是这类系统对下一代互联网提出的新挑战。
    2.国家信息安全保障的需要。
    大量信息系统和网络基础设施对网络安全提出了极高的要求,下一代互联网必须从协议和体系结构上保障网络系统和信息的安全。
    3.国家重大基础设施的需求。
    网络和软件系统是几乎所有国家重大基础设施,包括电力、能源等领域的神经系统,下一代互联网技术必须支持构建高可靠、可信赖的复杂网络系统。
    4.国家危机处理系统的需求。
    对紧急事故的响应能力和响应速度是一个国家综合实力的体现,国家危机处理系统作为紧急事故处理的支撑系统涉及许多目前的互联网不能满足的技术要求,如异构传感器网络以及与现有网络的互联能力、新的网络管理、自动动态网络重构能力等。

    下一代互联网将给我们带来什么?

    根据“中国下一代互联网发展研究报告”的研究结果,我国发展下一代互联网的重大战略意义表现在:
    1.将对国家经济竞争力产生巨大影响。
    20世纪90年代以来,互联网的迅速发展和广泛应用,在技术、产业、资本市场等方面极大带动了以美国为代表的西方工业化国家经济持续增长。随着社会信息化程度的提高,电子政务、电子商务、远程教育、远程医疗乃至社会生活的各个层面对互联网的依赖将日益增强。互联网不仅是国家、经济和社会运转的重要支撑环境,也对国家安全产生重要影响。可以预见,技术上有了新突破的下一代互联网将是未来网络经济的重要基石,将极大地影响国家经济竞争力。
    2.将对走新型工业化道路发挥重要作用。
    今后十几年,是我国经济和社会发展的重要阶段,是进行经济结构战略性调整的重要时期。大力推进国民经济和社会信息化,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走新型工业化道路,是带动现代化建设全局的战略举措。在我国走新型工业化道路的过程中,下一代互联网及相关技术在改造和提升传统产业,培育和形成新兴产业,构建我国未来信息社会形态等方面将发挥重要作用。
    3.将对我国经济增长带来直接贡献。
    据美国《福布斯》杂志预测,到2010年,下一代互联网技术及其应用的发展将使目前几万亿美元的互联网市场成长为20万亿美元的大市场。通过启动下一代互联网的研究、开发和建设,可以推动国家信息基础设施建设,带动社会信息化投资,给网络设备制造业、软件业和信息服务业带来巨大的发展空间。预计到下一个五年计划中期,互联网服务、软件和设备的市场规模将达到数千亿元,还将带动电子商务等产业的快速发展,这些新的经济增长点的形成将对我国国民经济发展带来直接贡献。
    下一代互联网将直接带动国民经济的发展,对国民经济的带动作用(对GDP的贡献率)将由2002年的不足0.4%增加到2005年的1.3%,2010年将达到2.6%。
    另外,下一代互联网的建成也将对国家科技进步和社会生活的改善产生深远的影响。
    4.是我国实现跨越式发展的战略机遇。
    由于这一代互联网的核心技术已被美国等发达国家和跨国公司所控制,我国难有较大作为。但在下一代互联网研究开发方面,我国与发达国家的差距并不大,这是难得的机遇。
    以新技术的出现为契机,实现跨越式发展,形成具有自主知识产权的核心技术,并力求在国际标准上占有一席之地,在产业上掌握先机,在安全上占据主动,这是我国实现新的跨越式发展的必由之路。
    5.有利于全面促进社会进步和提高人民生活质量。
    依托下一代互联网,可以实现基于高质量视频通信的远程教育,提高各级教育水平;可以实现高可靠的远程医疗,提高人民健康保障条件;可以利用交互式网络技术扩大政府宣传力度,丰富文化娱乐生活,建设社会主义精神文明;可以建立超大容量共享资源库,完善社会保障机制,提高公共服务水平。
    总之,实施下一代互联网发展战略,将是我国跻身于全球发展前列的一个重要机会,将从最广泛基础设施层面推动科技的全面进步,形成一个巨大的市场、在较大程度上带动内需,促进我国信息产业和服务的发展,使人民的生活在方式和质量上都有明显的改变与提高,将为我国在二十一世纪中叶跨入中等发达国家行列打下必要的基础。

(摘自:中国教育网络)