CERNET北京大学主节点成长记

文/ 张立云 刘贺湘

CERNET北京大学主节点成长记

文/ 张立云 刘贺湘

1994年11月北大主节点开始建设,与天津大学、南开大学建立网络连接，使用X.25公用分组交换数据网连接技术，以9.6Kbps的传输速率实现了北京到天津的远程连接，第一次使主节点发挥了作用。

CERNET从1994年建立发展到今天，已建成3万多公里光纤干线，主干网传输速率达到2.5～20Gbps，网络覆盖全国31个省(市)的200多座城市；联网大学、教育机构、科研单位超过2000个，用户达到2000多万。同时进行的国家下一代互联网示范工程CNGI-CERNET2升级至100G主干网，CERNET已经成为我国互联网的重要组成部分，是全国最大的公益性计算机互联网络，也是世界上规模最大的国家教育与科研计算机网络。

作为最早一批建设和使用互联网的科技人员，我们有幸亲眼见证了中国教育和科研计算机网与北京大学主节点的起步、发展与壮大。

北大主节点顺利起步

1994年11月，由清华、北大等全国八大地区十所高校承担建设的“全国教育科研网络示范工程”开始实施，北大具体承担CERNET华北地区网络北大主节点的建设任务，主要负责河北省、天津市的高校及北京市高校与CERNET的连接。北京大学以原有的北京大学校园网为依托，充分利用建设校园网时培养的技术队伍和经验，于1995年底完成了CERNET华北地区网络北大主节点的建设任务，通过光缆以10M速率与CERNET网控中心相连。1996年1月8日教委组织了验收和鉴定。鉴定小组认为网点建设采用的技术已经达到九十年代国际先进水平，其中在中文信息资源建设、国外信息资源镜像等方面，处于国内领先地位。北京大学主节点至CERNET网控中心的连接线路从10M速率起步，经历了155M、1G 、2G、100G等发展阶段。如今，北京大学主节点作为CERNET主节点、CNGI-CERNET2核心节点和中国教育和科研计算机网华北地区主节点之一，承担着华北地区部分教育单位和科研机构通过教育网接入Internet的工作。经过211工程和CNGI等国家重点项目的实施，以IPv4连接国家网络中心的带宽已经达到100Gbps，以IPv6连接国家网络中心的带宽也达到10Gbps。目前为北京、天津、河北等接入单位提供域名、IP地址等方面的支持和服务，共有三十二个单位使用IPv4接入CERNET，二十二个单位使用IPv6接入CNGI-CERNET2。

图1 北京大学主节点连接图（1995-2000）

发展备尝艰难

北京大学主节点在建设初期遇到了很多困难。用户连网常常受到网络技术的局限，网络应用没有开展起来，网络设备产品缺乏，设备进口受限制，技术力量不足，对新技术缺少了解，种种困难摆在我们面前。但是所有参加网络建设的人员经过不懈努力，边干边学，不断地学习和探索，攻克了一个又一个的技术难关，完成了北大主节点的建设工作。此后，经过不断地改进和升级，使之逐渐发展壮大。

最早与北大实现网络连接的是天津大学和南开大学，当时使用的是X.25公用分组交换数据网连接技术，以9.6Kbps的传输速率实现北京到天津的远程连接。现在看来9.6K的网络速度简直微不足道，但在当时确实开了与北大主节点连接的先河，第一次使主节点发挥了作用。X.25的应用尽管速度慢且通信费用高，但却使老师和同学们尝到了上网的甜头，并带动了学校的网络应用，同时也提高了其他院校连网的积极性。许多学校开始筹备资金，积极主动地联系我们要求接入CERNET。从此北大主节点逐渐发展壮大起来，开始全面展开北京地区、天津地区和河北地区院校的校园网接入工作。到1999年已经接入北大主节点的院校有33所，后来进一步发展到100所，扩大了网络规模。在这期间逐渐形成两个省级节点，即位于天津大学的天津主节点和位于河北师范大学的河北主节点。

1996年至2000年期间，北大主节点连接的院校如图1所示。CERNET华北地区主干网由北大、北邮和清华三个主节点构成。当时华北地区主干网的带宽很低，北大到北邮是通过64Kbps的DDN专线连接，而北大主节点到清华CERNET中心的传输速率也只有10Mbps。接入CERNET的大多数院校与主节点的连接速率也都很低，其主要原因是受到当时广域网连接技术水平的限制，光纤资源短缺，以及各单位的经费不足。由于上述原因，那时绝大多数院校采用的都是传输速率较低的广域网连接技术，这些技术需要借助一些公用网络。各院校采用的广域网连接技术主要有帧中继（FR-Frame Relay）、公共数字数据网DDN和微波无线网，其传输速率在64Kbps～2Mbps之间。靠这些技术连接的网络只能提供很低的带宽，而且也不稳定，给网络的运行和维护带来很多困难。比如微波无线网对连接双方的可视性要求很高，而各地的城市建设发展迅速，不断建起的楼宇影响了无线信号的传播，使连网双方不能正常通信，这是微波无线网无法解决的问题。比如DDN专线，在使用过程中经常会出现断线现象，从而造成网络无法连通等问题。而在与电信部门联系专线维修时，需要与电信的各个部门打交道，这给检查恢复线路带来很大的困难。北大主节点的技术人员为了让兄弟院校的网络尽快恢复正常，减少他们不能上网的损失，采取的不是等待的态度，而是积极主动、“穷追猛打”，不辞辛苦地一段线路一段线路地追查，特别是长途线路，有时甚至需要追查到对端的长途局和电话局。当时为了维修一条专线，解决断线问题，需要与不同的电话局、专线班（非话班）、专线中心、国传一室、国传二室、长话局维护部、传输网管、DDN2网工程师，以及对端的长话机构等多个部门打交道，仅联系电话就有近40个。但是为了主节点的建设，在大家的不懈努力下最终克服了困难，使校园网尽快地恢复正常运行。

走过春华秋实

图2 北京大学主节点连接图（2014）

随着网络规模的扩大，各校网络应用对高带宽连接的需求越来越强烈，在北大主节点和CERNET网络中心一起积极努力地提升上连速率的同时，北大主节点的技术人员在张兴华主任的带领下想尽一切办法改变广域网连接方式，让更多的院校通过光纤高速接入CERNET。欲实现使用光纤高带宽连网，最关键的就是要解决光纤线路的问题。为此我们进行了认真研究，决定采用以下三种方法。第一种方法是由北大出资自主铺设一些光缆，路经的院校可以廉价租用，比如人民大学、首都师范大学等院校就是租用这些光缆实现光纤连接的。第二种方法由北大牵头组织几个院校联合铺设多芯光缆，铺设的光缆由参与学校共享，费用也由参与学校共同承担，这样每个学校只需负担一部分光缆铺设的经费，大大节省了开支，每个学校都有能力支付这部分费用，使这些学校实现高带宽的光纤连网成为可能。比如化工大学、北京医科大学（现在的北大医学部）、北京语言大学、教育部留学生服务中心等就是通过公用光缆和北大主节点实现连接的。第三种方法是与光纤资源丰富的北京有线台（歌华）合作，使院校通过歌华的光纤和高速网与北大主节点连接，从而实现高带宽的接入，比如北京工业大学、首都师范大学、北京理工大学、人民大学等都是通过这种方式实现高速连接的。现在，光纤资源越来越丰富，光纤问题已经基本解决，以上这些院校都已使用专用光纤以1Gbps的传输速率与北大主节点相连。

目前北大主节点与CERNET的连接速率已在2013年10月提升为100Gbps，与华北地区主干网的另一个主节点北京邮电大学的连接已经从64Kbps 提升为10Gbps，CERNET到北京邮电大学也已经提升为100Gbps，如图2所示。而天津地区和河北地区的省级节点已转为以100Gbps的速率与CERNET直接相连。北京地区的所有院校包括大兴的印刷学院等也都与北大主节点实现了1Gbps的光纤连接。

曾经为教育科研网拼搏奋斗的我们，如今退休多年，但仍然生活在互联网时代，每天感受着互联网带给我们的便利。回顾中国教育科研网和北京大学主节点建设的点点滴滴，往事历历在目。看到成长起来的年轻一代，以更大的勇气和智慧迎接互联网时代的新挑战，心中充满了喜悦。

今天，中国教育科研网仍在迅猛发展，CERNET 100G主干网不仅从网络容量和带宽，也在网络安全和管理方面上了一个大台阶，为我国高校教学、科研发展提供了重要支撑。让我们共同努力，进一步提高CERNET的运行质量和服务水平，进一步扩大CERNET的网络规模，为我国的教育和科学技术的发展做出更大的贡献。

（作者单位为北京大学计算中心）