世界各国教科网建设（四）

文 /安捷 刘莹 任罡 吴茜

12 日本教育科研学术网SINET和JGN

SINET

SINET是日本国立信息学研究中心（NII）以日本全国的大学和研究机构等为学术信息平台而构建、运营的学术信息网。SINET的建立旨在为教育研究相关机构、人员提供一个良好的学术信息交流的环境。因此SINET在全国设置了数量众多的节点，为各个地区的大学和研究机构提供最先进的网络服务。另外，为了达到国际间研究信息的无障碍交流，SINET还连接了美国的INTERNET2、欧洲的GÉANT2和亚太地区的TEIN3等很多海外学术研究网络。同时，SINET还提供连接商业互联网的服务。

2002年1月，SUPER SINET开始运营，同年9月SINET开始提供IPv6接入服务。2007年4月，SINET和SUPER SINET合并为SINET3开始运营。从2011年4月开始，支持IPv6协议的下一代学术信息网SINET4正式开始运营。

SINET3的主干网节点有12个，主干网节点间的连接速率为10Gbps～40Gbps。一般节点有62个，主节点到一般节点间的连接速率为1～20Gbps。非节点接入单位有630多个，一般节点到非节点接入单位的连接速率为10Mbps～1Gbps。网络接入范围覆盖全国1都（东京都）、1道（北海道）、2府（大阪、京都）和30个县（日本共有43个县）。国内线路主要租用自NTT Communications。SINET3主干网拓扑如图1所示。

图1 SINET3主干网拓扑

SINET4改善了固有网络的构成，主节点缩减为8个，地区节点尽量向附近的主节点靠拢，缩减为29个。在节点和接入机构间利用“暗光纤+波分复用”技术等更加经济的方式，实现网络连接的高速化。在主节点和地区节点上设置数据中心，保证连接的稳定性。提高各个层级的连接速率，主节点间的速率40Gbps起，主节点与地区节点间为2.4～40Gbps，节点到接入机构间为1～40Gbps。覆盖范围进一步扩大，覆盖全国1都、1道、2府和34个县。接入机构数量约700个。

国际连接部分，租用自SOFTBANK TELECOM的两条10Gbps的线路分别连接美国东西部的纽约和洛杉矶，连接新加坡和香港两个地区的两条国际线路为622Mbps，租用自KDDI。SINET3连接的海外学术网络主要有：CalREN、CA*net4、Internet2、ESnet、AARnet、TWAREN、TEIN4、NORDUnet、SURFnet、GÉANT2、RENATER等。

JGN（Japan Gigabit Network）

JGN1是1999年4月至1999年3月期间由电信发展组织（TAO）建设的日本千兆网络，是专为高速网络基础设施设计的、覆盖全国范围的研发网络。JGN2建设于2004年3月底，它是JGN1的继任者，JGN2拥有与JGN1同样的目标，不过，使用了不同的第2层技术。JGN1开发了一个覆盖全国范围的IPv6试验床，是最大规模的多供应商IPv6网络。JGN2试验床网络在日本的各个县都提供了全国性的接入点，超高速主干网的速率高达20Gbps，国际线路连接美国和亚洲（泰国和新加坡）。

此外，7个NICT（日本信息通信研究机构）的研究中心正与JGN2合作开展研究和开发工作。

JGN-X是一个新的网络试验床环境，用于实现新一代网络技术和部署。自2011年4月起，日本信息通信研究机构NICT与运营中的JGN-X组建了JGN-X。

日本信息通信研究机构NICT全面利用了JGN-X升级版的100Gbps虚拟网络，从2014年开展过的实验中获得了建设性的使用案例，2014年的实验内容是经由100Gbps电路传输8K未经压缩的视频流。NICT还于2015年2月6日在大阪的Grand Front Osaka商业区Knowledge Capital（知识之都）楼进行了一次有关此项目的开放性实验活动。

在科研支撑和应用上主要体现在以下几个方面：

一是利用JGN-X的100Gbps核心电路，日本信息通信研究机构NICT为流至东京－大阪－北陆之间多个地点的8K/4K未压缩IP多播流建立了一个网络系统。在札幌冰雪节会场以及札幌附近的地区播放了超高清视频。利用UHD视频，日本信息通信研究机构NICT与神奈川理工学院（KAIT）和其他研究机构开展了实验，通过向多个地点传输多种质量的视频，从高清压缩视频（30Mbps）到4K、8K未压缩视频（24Gbps）到多个位置，对准确的性能进行了验证。

二是为在100Gbps带宽上稳定运行多个虚拟电路，NICT建造了一个具有选择性高精度网络分析功能的网络监控系统。2014年，NICT成功进行了一次实验，对从整个100Gbps带宽中选定的10Gbps进行了分析。在该实验中，对系统架构做了进一步改善，NICT以选定的最大带宽40Gbps进行了选择性分析。从而能够对10Gbps以上的大数据流实施高精度监控，如8K未压缩流及其控制包。

13 韩国高级研究网络KOREN

KOREN（韩国高级研究网络）是一个非营利性的测试平台网络，其目的是为了方便国内的研究发展以及促进国际间的科研合作。

KOREN的主干网连接韩国的六个城市（首尔、水原、大田、光州、大邱、釜山），传输速率为10～160Gbps。它也同时连接了亚欧科研网络TEIN4及BCN实验网等其他网络。在国际连接方面，通过APII和TEIN国际网络连接韩国、中国、日本、美国、欧洲（超过30个国家）、澳大利亚和东南亚（泰国、马来西亚、印尼、菲律宾、新加坡和越南）。 KOREN国际连接网络拓扑如图2所示。

图2 KOREN国际连接网络拓扑

KOREN项目的宏观政策是由韩国科学和信息通讯技术以及未来计划部负责，国家信息社会不负责KOREN项目的管理和运行。KT是KOREN主干网建设、接入网络建设和NOC运行等的具体承担单位。

主要应用类型包括构筑韩国移动测试平台和IPTV测试平台以及进行组播覆盖研究；基于IPv6的高品质电话视频会议；国际天气预报；韩美未来互联网网状接入研究；高清影像的远程医疗示范；韩欧高能物理数据网格研究等。

KREONET (Korea Research Environment Open NETwork) 是一个由韩国教育科学技术部投资创建的全国性研究开发网络。它创建于1988年，由KISTI (Korea Institute of Science and Technology Information)负责运行和管理， KREONET 高性能的网络基础设施为全国的工业、学术、经济部门的约200个关键节点提供研究开发资源，包括大量的科学技术信息、超级计算、 GRID和 e-science应用。KREONET由16个地区和16个地区网络中心（千兆PoP）组成，包括庆北国立大学、韩国光州科学技术院、济州国立大学等。其中首尔和大田为最主要节点，这两个节点间的传输速率为100Gbps，其他连接速率在2.5Gbps以上。

KREONET的主干网速率是10Gbps，与美国、中国、俄罗斯、加拿大和荷兰等科技先进国家相连接，以促进国际级的研发合作。

14 澳大利亚学术和研究网络AARNet

澳大利亚的学术和研究网络（AARNet）是一个全国性的研究和教育网络（NREN）。AARNet提供独特的信息通信技术能力，使澳大利亚的教育和研究机构之间以及与其国际同行之间能够相互开展协作。

AARNet被广泛认为是澳大利亚互联网的创始者，以及著名的、世界级研究和教育网络基础设施的架构师、建造者和经营者。该网络拥有100多万个用户，包括研究人员、教职员工和学生，覆盖澳大利亚的各机构，为科学和人文领域众多学科的终身学习、教育和研究提供支持，包括高能物理学、气候学、基因学、射电天文学和艺术。

主干网规模和建设模式

（1）AARNet拥有光传输网络：多达80波长的光纤传输容量，每个速率为100Gbps。

（2）IP路由主干网：100Gbps第3层路由器。

（3）国际连接：120Gbps的国际传输能力；在美国有6个网络接入点，在新加坡有1个网络接入点。

（4）终端用户服务：提供第1层光传输；第2层城市以太网VLAN；第2层和第3层基于MPLS的VPN服务，全球研究和教育网络以及公共互联网的高速路由接入。

（5）AARNet跨多个10Gbps、40Gbps和100Gbps链路。

在技术层面上，所建网络延迟小、拥堵少，拥有足够的净高容量以支持突发的集中使用。这些都是一些关键特性，使AARNet有别于其他网络。

AARNet国家网络横跨大陆，从Perth到Hobart、Cairns和Darwin，在地理分布上，澳大利亚的所有都市都有不同的网络接入点。网络还为农村、区域和偏远地区提供大量的容量。AARNet网络连接如图3所示。

图3 AARNet网络连接

组织机构和管理

AARNeT专有有限公司（APL）是一个非盈利公司，负责经营澳大利亚的国家研究和教育网络（NREN）。股东为38所澳大利亚的大学、联邦科学与工业研究组织（CSIRO）。

（1）董事会负责AARNet的总体发展方向，并根据AARNet章程要求，为各股东提供福利。

（2）首席执行官（CEO）负责公司的高效运转。

（3）AARNet咨询委员会（AAC）向首席执行官提供技术和政策建议，主要按区域来代表股东和客户。

此外，AARNet专有有限公司注册地在澳大利亚首都直辖区。

科研支撑和应用

AARNet为研究和教育提供强有力的通信技术，其高性能的网络和服务使澳大利亚最好和最聪明的头脑能够更好地来解决社会面临的最大挑战。AARNet在澳大利亚的创新体系中起着至关重要的作用。

（1）先进的网络服务：AARNet提供一系列点对点和多点服务，以连接分布于不同地理位置上的站点，如校园、数据中心和服务提供商。AARNet还提供一种服务，将监控客户内部网络的服务外包给7×24小时网络运营中心（NOC）。直接从光纤网络或网络接入点（NAP）站点到网络终端单元（NTU）提供至AARNet的连接，可工作于1Gbps或10Gbps的倍数的速率。而后这种“干线”可用于在任何给定时间提供多种服务，包括专用网络、连接数据中心和互联网服务。

（2）云服务和应用：AARNet与其全球研究网络合作伙伴以及众多的内容提供商和服务提供商开展合作，提供基于云的资源接入服务。一是与同行合作，包括微软公司、YouTube公司、谷歌公司、Akamai公司和亚马逊公司等，从这些实体生成网上内容；二是直接与技术公司连接，如Blackboard公司、Desire2Learn公司和Netspot（Moodle）公司等，这样其客户可接入主要的学习管理系统；三是与供应商合作，如Box公司、Amcom公司和Zoom公司等，为澳大利亚研究和教育社群定制产品和服务，使之便于信息技术管理者进行部署和管理；四是构建服务，如AARNet Mirror、CloudStor、CloudStor+ 和Eduroam等，以满足全球研究和教育社群的特定需求。

（3）企业服务和咨询：与信息技术（IT）部门合作开发解决方案，以满足云、数据中心及其他信息技术服务和网络基础设施的需求。

AARNet为100多万用户提供服务，它们出于研究、教育、健康和访问全球研究网络之目的而接入AARNet网络。

第一，研究领域：AARNet代表38所澳大利亚的大学和CSIRO（联邦科学与工业研究组织）经营澳大利亚国家研究和教育网络（NREN）。独特的研究基础设施将研究人员、数据密集型资源联接起来，如存储和计算设备以及全球的研究社群。通过提供这种使能基础设施，AARNet在澳大利亚的创新体系中起着至关重要的作用。eResearch小组协助团队也参与了无数的、跨越诸多学科的研究计划，如科学和人文，从而发挥网络的全部潜力、实现信息的共享，并最终达成项目目标。

第二，教育领域：AARNet教育社群成员的跨度跨越终身学习。整个国家的大学、K-12学校，以及职业培训机构和众多的数字内容提供商，包括博物馆、文化与科学组织、图书馆、公共档案馆和其他教育资源专家，现在都连接到了AARNet上。AARNet通过多种方式连接该社群的成员，为教育工作者和学生提供了丰富的教学经验选择。

第三，健康领域：AARNet连接整个澳大利亚的健康研究和教育机构——促成高等教育和健康部门之间的协作，并在因距离而隔开的人与组织机构间推进卫生研究和教育。

（4）全球研究网络：AARNet提供高容量全球研究和教育（R&E）网络中的澳大利亚部分，以及与全球网络中北美（Internet2）、欧洲（GÉANT2）和亚洲（TEIN）部分的互联。

基本结论

1.世界上所有的发达国家和中等发达国家都建设了自己的教育科研网。其性质基本上都是公益性网络，主要是以支持教育和科研为主要目的。联网单位主要是大学、研究机构、地区学术网以及部分中小学（通过地区学术网连接）。在网络规模方面，大部分主干网带宽都达到10Gbps，部分发达国家的学术网已经升级到100Gbps。

2.关于主干网建设和网络的运维模式，主干网的建设基本上都是由国家投资。网络运维基本是两种模式:一种是联网单位和政府分担运维费用，比如欧洲GÉANT2是由各国网络和欧盟共同分担网络建设和运维费用。英国JANET是由政府和各联网单位分担运维费用。美国Internet2是由会员费支付运维费用；另外一种是由政府支付运维费用，比如日本SINET是政府承担主干网建设和运维费用。多数国家教科网，用户方接入网络的线路和设备费用由各接入单位自行承担。

3.发达国家和部分人口多的国家学术网基本上都开展了IPv6的研究，并且基本上都支持IPv6协议。支持应用类型包括网络基本应用以及面向教育和科研的先进网络应用和科学试验：包括下一代互联网、身份认证与授权、视频会议、流媒体服务、网格服务、网络性能测量和测试、其他中间件等。同时还支持大的科研项目和新应用的开展。

4.教育网的服务提供有明显的阶段性。第一阶段重点解决主要高校的接入和主干网的形成；第二阶段重点解决带宽问题和普遍接入问题，表现为网络向高校外延伸，带宽不断升级，最终拥有自己的光纤网并提供光通路服务；第三阶段重点解决服务问题，表现为可信体系的建立，漫游访问的支持，公共服务的提供。