29年前关于CERNET发展的构想：中国教育科研界接入全球互联网
2024年是中国全功能接入国际互联网30年，也是我国第一个覆盖全国的互联网主干网——中国教育和科研计算机网CERNET建设30年。1995年在夏威夷召开的INET95会议上，时任CERNET管委会主任梁猷能教授，CERNET专家委员会主任吴建平教授，CERNET网络中心副主任李星教授联合发表了这篇名为《中国教育科研界接入全球互联网》的英文文章，详细介绍了CERNET诞生的背景及未来发展构想。近30年过去，当时的设计理念，实施方案等在30年后的今天仍没有过时，具有很好的参考价值。
中国教育科研界接入全球互联网
——中国教育和科研计算机网项目
李星 吴建平 梁猷能
摘要
在许多国家，全球互联网已经成为越来越强大的信息载体。然而在中国，却只有非常少的区域连接了互联网。为了扭转这一局面，中国政府启动了“中国教育和科研计算机网CERNET示范工程”。CERNET由一个连接全球互联网的全国性的主干网、8个地区网和1000多个校园网组成。由于中国人口众多，CERNET将大幅增加互联网的用户数量。本文将探讨CERNET的设计理念和实施方案。CERNET项目的总目标是在中国建立互联网主干网，满足当前用户的需求，并迎合21世纪的发展。
一、简介
中国的经济增速非常快，对外开放的程度也越来越高。同时，全球信息基础设施建设已经成为了世界的趋势。中国政府正在推进中国信息基础设施（CII）的建设，互联网的连接成为重点关注对象。
中国的第一个对外合作网络，是成立于1988年的中国学术网CANET，CANET通过德国卡尔斯鲁厄大学的网关，利用X.25技术与互联网交换电子邮件。数十家中国的教育和科研单位加入了CANET。1990年，CANET在InterNic注册了顶级域名“.CN”。
1990年，中国科研网CRN成立，CRN使用X.25链路，通过RARE与外界交换信息，有十余家研究单位连接了CRN。
1993年，中国高能物理研究所IHEP与美国斯坦福大学建立了直接连接。到1994年，IHEP与互联网实现了全面连接。
1989年，原中华人民共和国国家计划委员会和世界银行开始支持名为中国国家计算机与网络设施（NCFC）的项目，这一项目包括一个超级计算机中心和三个院校网，即中国科学技术计算网CASnet、清华大学校园网TUnet和北京大学校园网PUnet。这三个独立的院校网的建设于1992年完成。1994年，NCFC建立了64Kbps的卫星链路，CASnet，TUnet和PUnet的用户可以全面接入互联网。
在过去的几年里，还有其他高校和研究单位建立了电子邮件甚至全面的互联网连接。可以肯定的是，中国和世界上的许多人都希望，中国的学术团体能够加入全球互联网。然而，几乎所有的中国网络专家都对缺乏协调的情况表示了担忧。造成这种情况的其中一个重要原因是，直到1993年，中国才开始规划全国性的教育和科研主干网，导致在这之前，各研究单位都不得不自行寻求互联网连接。然而现在，情况逐渐发生了改变。
1993年12月，中国开始规划CERNET项目。CERNET是中国第一个全国性的教育和科研计算机网络。CERNET项目由中国政府资助，由中华人民共和国教育部直接管理。在不久的将来，CERNET将连接中国所有的大学和研究机构，在本世纪末的最后几年，将连接高中、初中、小学和其他的教育和研究机构。CERNET将连接全球互联网，并成为中国互联网的重要组成部分。
近期，中国也正在发展一些商业互联网项目。中华人民共和国邮电部将提供商业互联网服务，一些中国的公司也考虑加入商业互联网市场。虽然经过了25年的增长，互联网已经进入了商业化阶段，但由于缺乏在中国本土的经验，CERNET在中国所有的互联网竞争者中具有独特的、不可替代的地位。我们相信，CERNET将极大地改善中国的教育和科研基础设施，培养网络专家和经验丰富的网络终端用户。简而言之，CERNET将有助于促进中国的教育、科研和经济的发展。
二、CERNET项目的目标
中国是世界上最大的国家之一，国土面积为960万平方公里，总人口为11亿，有28个省、517个市和1075所高等院校。
CERNET项目的主要目标，是建立一个全国性的教育和科研网络基础设施，利用最新的电信和计算机技术，支持中国的高校、科研单位和学校的教育和研究。其具体目标如下：
建立全国性的主干网，连接8个地区网，并将其与全球互联网连接起来。
建立全国网络中心。
建立10个地区网节点。
采用TCP/IP作为网络协议，建立网络管理系统。
提供互联网应用，发展中国的信息资源和应用。
三、组织结构
图1展示了CERNET的组织结构。
图1 组织结构
CERNET管理委员会是CERNET组织结构中的最高层级，由政府官员组成，负责制定政策。CERNET专家委员会负责规划、设计、实施和升级网络。CERNET网络中心负责主干网的建设、实施、维护、管理和运营，还负责建立CERNET信息资源。CERNET地区中心是地区网的服务节点，为将大学或科研单位的校园网连接到CERNET主干网提供必要的连接和服务。校园网是整个结构的基层，直接服务于终端用户。
CERNET网络中心包括网络信息中心（NIC），网络运营中心（NOC）、远程通信部、超级计算机部、研发部、用户服务部和培训部。CERNET地区网络节点也具有类似的结构。
四、规划策略
虽然对互联网连接的需求非常高，但校园网的建设仍然处于非常早期的阶段。诚然，个人电脑越来越受欢迎，但大多数电脑都运行DOS和Windows操作系统。相应地，IPX是占主导地位的网络协议。值得注意的是，一些发达国家是在校园网建设完成之后，才建立全国主干网。然而在中国，我们却先尝试建设全国主干网，来促进校园网的建设。由于经费有限，CERNET的规划策略如下：
集中规划，分散实施。在CERNET项目基础上，中国政府全力支持全国主干网和全球互联网连接，而地区网和校园网的建设将使用其他来源的资金。因此，整个网络结构由CERNET专家委员会设计，在资金允许的情况下逐步实现。
基于开放/标准原则，采用TCP/IP作为主要网络协议。因此，中国的所有教育和科研机构将实现互联网的全面连接。
战略性地支持地区网络节点的提升和校园网的建设。“早起的鸟儿有虫吃”，率先加入的大学可成为当地的连接点，获得收益。
主干网集中管理和运营，地区网分散管理和运营。由于CERNET规模庞大，全国主干网和所有主干网的路由器，由CERNET网络中心管理；地区网的管理，则由相应的CERNET地区中心负责。
开发中国的网络应用工具和网络资源。互联网文字的本地化对于中国社会而言一直是个大难题，因此，人们非常关注中文互联网环境的发展。为此，政府还制定了建设中国信息资源的长期规划。
五、CERNET架构
CERNET具有三层结构：全国主干网、地区网和校园网，如图2所示。
图2 CERNET架构
CERNET网络中心位于北京的清华大学，主干节点设置在北京、上海、广州、南京、西安、武汉、成都和沈阳等城市。每个节点将成为地区网络中心，服务多个省份，见表1。
表1 CERNET地区网络
网络采用多环拓扑结构，在任意两个主干节点之间提供冗余路径，如图3所示。
图3 CERNET主干网
邮电部和一些通信公司提供的数字数据网络（DDN）将被用作基本的通信载体。数据传输速率为64Kbps到2.048Mbps（E1）不等。公共数据网络（X.25）将用作备用通道。
将有1~3条与全球互联网相连的链路，每条链路的数据传输速率大于或等于64Kbps。第一个远程节点设置在美国，传输速度为128Kbps（不久的将来将达到256Kbps），其他的远程节点将位于亚太地区和欧洲。
主干节点通过路由器相互连接。主干网自身形成了一个自治域系统，选择了OSPF作为内部路由协议。8个地区网也形成了各自的自治系统，BGP-4被选为CERNET主干网和地区网之间的外部路由协议。每个地区网使用的都是CIDR技术，目前，大约有10个超级地址块保留给CERNET的大学和研究单位使用。
六、网络应用
CERNET是一个基于TCP/IP的网络，支持所有的互联网应用，包括人与人之间的通信，如电子邮件、新闻组（usenet news）、谈话（talk）、网络视频会议通讯软件（cu-seeme）、多点播送主干（MBone）等。可获取诸如匿名文件传输协议（Anonymous ftp）,自动索引互联网上匿名FTP网站文件程序（Archie），信息查找系统（Gopher）,www等。使用计算机Telnet协议，客户端/服务器系统等。
目前，CERNET拥有多个可被全球互联网访问的网络资源。
ftp://ftp.cernet.edu.cn
gopher://gopher.cernet.edu.cn
http://www.cernet.edu.cn
news://news.cernet.edu.cn
telnet: lib00.tsinghua.edu.cn, login name: public (Tsinghua University Library Chinese and English Catalog)
listserv: iic-l@cernet.edu.cn (Internet in China discussion group)
listserv: chisa-cm@chisa.edu.cn (China’s Scholars Abroad Chinese Magazine)
cu-seeme reflector: cernet.edu.cn (ID 0)
近期，政府设立了专项基金支持网络应用。CERNET专家委员会收到了数百份建议，并进行了仔细审查。CERNET支持的研究和开发是以下领域：
开发中文网络环境，包括针对不同平台的中文邮件和信息发现系统。有趣的是，全球互联网使用的是不同的汉字编码系统。比如，中国大陆使用的是GB码，而中国的香港和台湾地区则使用的是BIG5码，一些其他群体也会使用一些其他的汉字编码系统。为了制定汉字信息交换标准，成立了成员中包含CERNET专家的工作组来制定RFC。
开发中国的信息资源和中文信息资源。中国有极其丰富的历史、地理和人文积淀，其中，有许多有趣的话题，如京剧、三峡工程、集邮、武术、中医等等，有关这些主题的信息服务器将在不久的将来被开发出来，供全球互联网访问。
开发多媒体通信应用、计算机协同等课题研究。
提出了分布式图书馆、远程教育等大型项目，由不同的政府机构资助。
七、CERNET的规模
中国大陆有1075所高校，39万名教授和教职工，研究生9.42万人，本科生218.4万人。8个地区网对应的高校和学生分布情况见表2。
表2 高校和学生的分布情况
2年后，将有100多个校园网接入CERNET，每个校园网平均由2000多台计算机组成。
如上所述，CERNET项目将使用CIDR技术，如表3所示。
表3 超级地址块的分配
中国的顶级高校和研究机构申请了IP地址，这些高校已经获得或即将获得平均8~32个C类地址空间。由于IP地址是宝贵资源，我们要求这些高校和研究机构尽量高效地利用IP空间，这使得他们使用更多的路由器。
其余的900多所大学和研究机构也将在5年内接入CERNET。接着，有着5512万名学生的39412所中学，和有着1.22亿名学生的16万所小学，也将接入CERNET。由于中国是世界上人口最多的国家，CERNET也将成为世界上最大的教育和科研网。
由于CERNET项目对IP地址的巨大需求，可能将促进下一代互联网（IPNG）的建立进程。
八、CERNET建设阶段
CERNET一共分为2个建设阶段。在第一阶段（1994-1995年），建立全国网络中心、十个地区网络节点、全国主干网和全球互联网连接。在这一阶段，有100多所高校和研究单位接入CERNET。
在第二阶段（1996~2000年），中国所有的高校、研究单位、数千所中学、小学、其他教育和研究机构将接入CERNET。CERNET主干网的传输速率将得到提高，并采用新技术和新应用，供教育和科研领域的大多数人使用。
九、结论
CERNET是中国发展最迅速的项目之一。由于中国人口众多，CERNET将大幅增加互联网的用户数量。正如著名的图4所示，预计到2001年，互联网用户数量达到世界人口数量。然而，如果没有中国，互联网无法实现这一目标。CERNET希望为互联网做出自己的贡献。
图4 预测图表
中国的计算机网和其他电信项目前景广阔，大有可为。CERNET 是中国教育和科研的通信和资源基础设施。它将培养中国未来的电信、网络和计算机专业人才以及各领域的专家，还将发挥展示前沿技术的作用。我们真诚地欢迎国内外的大学、组织、企业与 CERNET 合作，共同建设地球上最大的教育和科研网。
附英文原文
作者：李星、吴建平、梁猷能
