一部CERNET发展史,也是一部中国互联网发展的历史。CERNET用三十年的峥嵘岁月,践行了“敢于走前人没走过的路”的时代命题:实现了从无到有、从小到大、从弱到强,从引进到跟踪、从突破到引领,从服务教育到服务科技创新、再到服务人才培养,从互联网到下一代互联网,再到网络空间安全和未来互联网。
第一代互联网
开创从无到有
1994年,CERNET以高校为节点,建成一张覆盖全国的互联网主干网,为中国高校的教育和科研未来发展提供了平台。
△中国第一个采用TCP/IP over X.25的全国性计算机互联网开通(1994)
中国互联网的先行者,为什么诞生于高校?
20世纪80年代,计算机教育在我国稳步推进,与此同时,中国学生走出国门,成为我国第一批“触网”的群体,以互联网为基础的网络信息技术成为我国学术界的关注热点,来自清华、中科院、北大等院校的诸多学者始终关注国际前沿学术动态,积极推进将互联网引进中国的工作。
90年代,美国提出“信息高速公路”的宏大构想,更是掀起各国竞相构建国家层面信息基础设施的热潮。
相关政府部门也敏锐地洞察到了互联网在提升综合国力、影响国际竞争格局中即将发挥的关键作用。
1993年,国家教委准备在即将启动的211工程中,规划建设一张覆盖全国的教育网。这一想法与国家计委不谋而合。
时不我待。1994年3月,清华大学等6所高校向国家计委提交了CERNET项目建议书。8月,国家计委批复了“CERNET示范工程”项目建议书,11月,国家计委紧急批复“中国教育和科研计算机网CERNET示范工程”项目可行性报告,中国互联网建设正式拉开了序幕。清华大学、北京大学、上海交通大学、西安交通大学、东南大学、华南理工大学、东北大学、北京邮电大学、华中理工大学(现华中科技大学)和电子科技大学等10所高校共同承建CERNET。
国家在批复中将CERNET确定为“示范网”,明确了CERNET的定位:这是一个服务于国家信息化发展与科技进步的网络,是中国信息社会的试验场和推进器。
1995年12月20日,“中国教育和科研计算机网CERNET示范工程”通过验收。这标志着中国自行设计、自行实施建设的第一个采用TCP/IP协议的全国性计算机互联网络正式开通。
这张采用了64Kbps DDN线路的网络,连接了全国8个城市的10所主干网节点高校,共接入108所高校,联网用户3万人。这108所高校的师生,成为中国最早一批的互联网用户,真正实现了与世界的接轨。互联网的火种从此撒向了全中国。
CERNET创造了很早期的“中国速度”,项目从正式启动到验收,仅用了一年的时间,比预期少了整整一年。不难想象,国家部委领导、高校领导和高校科研工作者,为了能让互联网这颗关系国家未来的种子早一天在中国生根,付出的心血和汗水。
当时参加CENRET项目鉴定的专家们给出了高度评价:“如此规模宏大、技术先进的大型项目,在如此短的时间内,高质量、高速度地提前一年完成了设计和建设任务,为其他大型项目的协作攻关,提供了宝贵的经验。”
1996年,国务院发布第195号令,将CERNET确定为全国四大计算机互联网之一。CERNET成为国家信息化的重要基础设施。
1997年,“CERNET示范工程”获得国家科技进步二等奖。2014年,纪念中国全功能接入国际互联网20年,“1995年CERNET开通”被列为中国互联网20年十大事件之一。
“进入21世纪,互联网成为影响国家发展的领域之一。CERNET的建设抓住了历史机遇,虽然承担的任务很重,但却真正带领我国走向了世界,为我国信息产业打下了良好基础,为国家发展做出了突出贡献。”CERNET项目启动的直接参与者和决策者、原国家计划委员会科技司司长姜均露表示。
作为中国首个互联网主干网,CERNET不仅见证了中国互联网从无到有、从小到大的发展奇迹,还培养了中国第一批互联网用户、第一批互联网研究者、第一批互联网建设者、第一批互联网创业者以及第一批互联网应用,创造了中国互联网历史上众多的第一:开通第一个电子杂志《神州学人》,建立大陆第一个大型BBS站点水木清华,研发大陆第一个互联网电话应用……
支撑教育和科研是CERNET的初心和使命。以211的建设为契机,CERNET支撑了中国高等教育文献保障系统、高等学校仪器设备和优质资源共享系统、重点学科信息资源系统等一批教育科研重大应用。
△ 1998年8月,依托CERNET,我国首次试行网上高校招生工作
高考网上录取是其中的典型应用,网上高招是教育领域影响最大的应用之一。从1999年起,CERNET开始支持网上高招录取的试点工作。从2002年起,全国招生录取工作全部在网上完成,CERNET就是支撑这项工作的网络。网上高招推动了“不出高校门,能招天下生”,让阳光照进高考录取全流程,实现了高招的公平公正。
同时,CERNET一开始就肩负着支撑中国互联网核心科技攻关的使命。
1996年,国家“九五”科技攻关重大项目启动,由CERNET承担的国家“九五”重点科技攻关项目“计算机信息网络及其应用关键技术研究”经国家计委批复立项。1998年12月,项目通过国家鉴定验收,这也是我国第一个互联网领域的国家重大科研项目通过验收。CERNET在核心路由器、互联网运行管理和安全防护系统、互联网中文信息处理和搜索引擎等方面进行深入探索,填补了国内空白。
△1998年,国家“九五”重点科技攻关项目“计算机信息网络及其应用关键技术研究”通过国家鉴定验收
以搜索引擎的研发为例,作为国家“九五”重点科技攻关项目“中文编码和分布式中英文信息发现”的研究成果,北大天网与清华指南针、华南理工木棉并列为CERNET三大搜索引擎。1997年,CERNET向广大用户提供Web信息搜索及导航服务,成为我国第一批搜索引擎。它们为商业搜索引擎的飞速发展扫清了障碍,更在此过程中培养了一大批技术人员,成为我国互联网人才培养基地。
在互联网管理方面,CERNET同样做了很多开创性的工作:制定了我国第一个全国性计算机互联网络管理办法,建立了我国第一个网络应急响应组CCERT……
开放互联是互联网的基因和灵魂,只有广泛参与国际合作,才能推动我国互联网技术的进步,才能培养出大批互联网高层次人才。CERNET的视野一开始就是国际化的,通过和国内外同行的交流与合作,一步步学习借鉴、发展壮大,同时也将取得的成果贡献给全球。
1994年11月,亚太网络工作组(APNG)会议在清华大学举办,这是亚太国际互联网社群首次在中国召开地区年会。世纪之交,在各种会议和国际组织中,CERNET就已经有了自己的声音,并成就了中国与国际互联网领域交流的很多“首个”。
此外,来自CERNET的多位专家在国际互联网组织中担任要职:2001年,李星教授当选为APNG主席;2007年,吴建平教授担任APAN主席;2019年之后,由CERNET推荐的王继龙教授连续两届担任APAN主席……
从这个角度来看,CERNET不仅是我国覆盖全国互联网通路的开辟者,更是服务教育科研、支撑高等教育高质量发展、推动中国互联网拥抱世界的领航者。第一个十年,CERNET开创从无到有,成为中国互联网的开拓者和策源地,带领中国互联网实现许多零的突破,成就了中国互联网历史上的诸多“第一”。
下一代互联网
突破创新领先
“CERNET不只是追随第一,而是成为第一。”在评价CERNET30年的工作时,韩国互联网之父全吉南(Kilnam Chon)说。
上世纪90年代末,互联网全面走向成熟,规模快速膨胀,IP地址以及安全等局限很快暴露出来,互联网发展走到了新的十字路口。1996年起,美国、日本、欧洲等国家投入到下一代互联网的研究中,提出了互联网协议第六版IPv6。
△2000年,CERNET与UCAID签署合作备忘录MoU,与美国Internet2连接百所以上高校的高速学术网络Abilene互连协议书,开通中美10M互联线路,与国际下一代互联网学术性网络实现互联
从IPv4到IPv6,互联网的格局面临重新洗牌。2000年期间,世界各国纷纷加快了对下一代互联网的研究步伐,大家都意识到,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。
早在1998年,CERNET就开通了中国第一个IPv6试验网CERNET-6Bone,获得中国第一批IPv6地址。随后,CERNET先后主导参与了我国第一个下一代互联网地区试验网NSFCNET和中日IPv6项目,为我国下一代互联网的建设做好了充分的技术储备。
在这之后,CERNET在IPv6的探索与建设上,势如破竹。
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再次充当了中国互联网发展的急先锋,承担建设其中的核心网之一CNGI-CERNET2,力争在下一代互联网的发展上取得先机。
△2006年,中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网CNGI-CERNET2/6IX项目通过验收
2004年,CERNET2主干网开通,是中国第一个采用纯IPv6技术的下一代互联网主干网,也是全球最大规模的纯IPv6下一代互联网主干网。
“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。”吴建平表示。
这个基本定位,决定了CERNET2在建设过程中面对一系列技术挑战时所采取的战略决策。
第一个是关于网络路线的战略选择。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CERNET2选择了建纯的IPv6网络,这意味着要抛弃IPv4上的一切积累,重新建立一个新世界。这是非常大胆的,无论在当时还是现在,都具有重重挑战。
CERNET网络中心副主任、清华大学教授李星认为:“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。”
中国工程院李国杰院士表示:“CERNET2采用的纯IPv6网,是大胆的创新。因为IPv6现在刚起步,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!”
第二个是关于组网方式上的战略选择。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,多个自治域,全面支持组播应用等。李星教授总结说:“CERNET是生产网,因此从设计上来说,要尽量的简单、干净。但CERNET2是试验网,所以要复杂,要不干净。”他认为,只有这样才能最大程度地暴露问题,才会在解决问题中进步。
“我国第一个下一代互联网主干网开通”被两院院士评选为2004年中国十大科技进展。2006年,“下一代互联网技术获重大成果”入选中国十大科技进展第一名。2008年,“下一代互联网研究与产业化获得重大突破”入选中国十大科技进展。
△“我国第一个下一代互联网主干网开通”被评为2004年中国十大科技进展
△“下一代互联网技术获重大成果”被评为2006年中国十大科技进展新闻
“CERNET2不仅拉开了中国互联网的技术创新序幕,还为中国在全球互联网治理和技术标准制定等方面赢得了更多的话语权。”中国工程院院士、CERNET专家委员会主任、清华大学教授吴建平说。
关键路线确定后,CERNET开始攻关下一代互联网核心技术,并相继在源地址验证、两代网过渡等关键核心技术方面取得突破性成就。
在两代网过渡领域,由于语法、语义和时序不同,IPv4和IPv6不能兼容,两代网之间的过渡非常具有挑战性。CERNET研究团队先后研究了IPv4 over IPv6的隧道过渡技术和基于无状态的IVI翻译技术。
为了使用户在不知不觉中实现两代网的过渡,CERNET团队创造性地解决了IPv4向IPv6平滑过渡的技术挑战,在引领全球互联网向IPv6单栈演进中发挥了重要作用。
IVI成为当前公认的向IPv6过渡最可靠的方式,并发布了9个RFC。IVI的出现标志着清华大学CERNET2团队的研究成果整体达到国际领先水平,使无状态翻译技术首次在全球互联网上规模使用,对于引领全球向IPv6下一代互联网过渡具有重要意义。
在网络安全方面,针对互联网长期缺乏有效的真实源地址验证,使得假冒源地址横行的重大安全隐患,CERNET研究团队于2005年在国际上首次提出真实源地址验证体系结构SAVA,技术针对当前互联网体系结构源地址缺乏可信保障的全球重大技术难题,支持互联网真实源地址的精确定位和地址溯源,不仅解决数据包“到哪里去”,还解决数据包“从哪里来”的问题,对于网络空间安全发展具有重大意义。
SAVA产生了重要的国内外学术影响,提高了我国在互联网核心技术标准制定上的话语权。
2024年6月,SAVA项目获2023年国家科学技术进步奖一等奖。这是我国互联网核心技术领域的第一个国家科学技术进步奖一等奖,也是中国科研人员在全球互联网核心技术领域的重要突破。
△ 2024年,SAVA关键技术及规模化应用获国家科学技术进步奖一等奖
2008年底,中国开启了IPv6试商用的行动,CERNET再次勇挑重担,联合多家单位,在下一代互联网上先行先试,成为我国IPv6部署的领头羊。
“实验性的网络在每个国家都有,但像CERNET2一样的IPv6生产网络却是全球第一个。CERNET2是史无前例的,领先其他国家很多年,这是非常令人钦佩的。”全吉南说。
他还表示:“吴建平教授和李星教授他们无所畏惧、敢于尝试。在IPv6探索方面,全世界有很多人都尝试了,但在生产网络部署方面很快就打退堂鼓了。而CERNET有人才、有目标、有资源、有承诺,最重要的是,在困难和障碍面前,他们绝不退缩。”
“CERNET靠的是一批年轻人的拼搏。现在他们已不再年轻,非常感谢这批专家,他们把最好的研究成果、才华都奉献给了CERNET,CERNET最大的成功就在于他们。”总结CERNET走过的历程,原国家教委副主任、CERNET领导小组组长韦钰表示,“如果没有CERNET和这批骨干,根本谈不上现代信息社会的建设。”
未来互联网络
筑牢安全屏障
2014年,中央网络安全和信息化领导小组成立,习近平总书记指出“建设网络强国,要有自己的技术,有过硬的技术,要有良好的信息基础设施”,网络强国建设拉开序幕。
国家优先启动了信息领域首个国家重大科技基础设施“未来网络试验设施”建设项目。CERNET再次承担重任,清华大学等40所高校承担建设其中“未来互联网试验设施FITI(CERNET3)”项目。
2021年4月,FITI高性能主干网开通,最高带宽达到200G,实现了与国内外现网(IPv4/IPv6)及试验设施的互联互通,支持4096个独立网络的并行试验,使FITI成为世界上规模最大的互联网试验设施,具备支持大规模网络体系结构创新试验的能力。
△2021年4月,FITI高性能主干网开通
“下一代互联网体系结构的创新发展面临很多挑战,比如扩展性、安全性、实时性、移动性和高性能等技术挑战。在这样的创新背景下,怎么去发展新一代互联网,是全球互联网界都在认真思考的问题,也是我们建设未来互联网试验设施FITI的初衷。”吴建平说。
作为CERNET的第三代网络,FITI肩负重任:构建不可替代的国际化、开放式、大规模互联网体系结构试验设施,为突破互联网关键核心技术、建设网络强国提供强有力的支撑。
2023年11月,FITI开通了世界上第一条1.2T下一代互联网主干通路,成为全球互联网基础设施发展的一块重要里程碑。被评为2023年中国高校十大科技进展。
CERNET的30年,是从无到有、从小到大、从弱到强;从引进到跟踪、从突破到引领;从服务教育到服务科技创新、再到服务人才培养;从互联网到下一代互联网,再到网络空间安全和未来互联网的30年。
CERNET的成功是大团结、大协作的成功。30年来,通过承担国家一大批重大科研项目,团结全国各省市自治区的40多所高校组成三代网络的CERNET建设、运行和服务体系;团结全国100多所高校形成技术创新试验基地;与全国运营商、设备制造商和领军产学研企业合作,形成互联网科技产业融合发展联合体,是国家教育领域有组织科研的典型范例。
“CERNET的成功离不开强强联合路线的选择。强强联合,确保了教育网稳步健康发展。当初,有些人并不看好这种联合,说‘这是把10只老虎关在一个笼子里,你们互相去咬吧,长久不了’。结果恰恰是CERNET发展越来越好,越来越旺!”清华大学原常务副校长、CERNET第一届管委会主任梁猷能表示。
2024年,在中国全功能接入国际互联网30年纪念座谈会上,为中国互联网做出杰出贡献的6名专家入选“互联网30年致敬人物”,吴建平院士、李星教授是其中两位。他们也是迄今为止仅有的2位获得国际互联网界最高荣誉“波斯塔尔奖”的中国科学家,同时也是“国际互联网名人堂”4名中国入选者中的两位。
△2024年4月19日,为纪念中国全功能接入国际互联网30年,中国科学院计算机网络信息中心邀请“世界互联网名人堂”4位中国入选者共同参加,吴建平院士、李星教授是其中两位
△2024年4月20日,在中国全功能接入国际互联网30年发展座谈会上,为中国互联网做出杰出贡献的6名专家入选“互联网30年致敬人物”,吴建平院士、李星教授是其中两位
14年前,国际互联网协会将代表互联网界最高荣誉的“波斯塔尔奖”授予吴建平教授,今年,恰逢CERNET建设30周年,国际互联网协会再次将波斯塔尔奖授予李星老师,意义非凡。这意味着三十年来,以CERNET为代表的中国科研人员已经成为国际互联网发展的一支重要力量,他们始终坚持攻坚互联网核心技术,坚持互联网技术的国际合作,成为全球互联网技术的重要贡献者,为互联网的发展做出了中国贡献!
时间是最客观的见证者,也是最伟大的书写者。我们看到,CERNET三十年砥砺前行,三代网不辱使命,始终站位国家需要,始终坚持聚焦高校教育、科研和人才培养,围绕关键核心技术拼搏奋进。
“我们不预测未来,我们创造未来。网络强国的梦,我坚信一定会实现。”吴建平表示。
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