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图文:清华大学网络研究中心研究员杨家海演讲

http://www.sina.com.cn 2007年11月15日 15:56  新浪科技
科技时代_图文:清华大学网络研究中心研究员杨家海演讲
图为清华大学网络研究中心研究员杨家海

  由国家教育行政学院、中国电子信息产业发展研究院主办,中国电脑教育报社、国家教育行政学院培训部承办的第五届中国电脑教育年会(EIS2007)在北京召开。新浪科技为本次年会提供网络直播支持。

  以下为清华大学信息网络工程研究中心研究员杨家海演讲全文:

  杨家海:各位老师、各位领导下午好,我也正在发愁把我今天的报告和咱们会议的主题关联起来。刚才我们的主持人实际上已经帮我做了这个工作。我们自己的工作主要在做铺路搭桥的工作,帮助前面网通的同事在应用、数字整个教育的信息化方面做了很多的工作。可能我们的工作会更基础一些。而我今天要讲的这个主题,又稍微有点阳春白雪,能够让大家知道整个网络当中发展的一些情况,我想基本也算达到目的。

  我先引领大家把我们整个这代互联网的发展,成功的经验、特点我们遇到的问题,我们为什么要发展下一代互联网,我们的国家下一代互联网的发展当中,做的哪些工作,给大家做一个简单的介绍。因为我看我们的时间安排非常紧,报告也安排得非常多,可能有些东西来不及讲,可能后面我会跳着讲,大概内容本身相对多一些。

  从计算机网络的发展历史来看,最早的计算机网络从上个世纪六十年代开始。当初分组交换理论的提出实际上为数据网络的发展是一个奠基性的工作。七十年代由电信运营部门,运行的X25的分组交换网为代表,还有一系列的专用的很多公司自己提出的专业网路体系结构的发展,是这十年的特点。

  在开放系统互联等等方面,试图从网络体系结构上面来进行统一的规范。第二个方面,我们随着大量的PC应用,局域网的发展也非常的蓬勃。从九十年代以后,可能才是我们现代今后一直在用的互联往的Internet,特别随着Web技术的推广应用,以及美国我把互联网商业化发展以后,我们认为九十年代是互联网大发展的时代。

  互联网的大发展,就我们国家来说,刚才前面老师提到,目前用户1.62亿。实际上从全球来说已经到了12亿用户了,连到整个互联网的计算机数量大概达到了2亿台,这个数据稍微老一点,也许现在还更多一些。可以说互联网的发展速度,从过去一百年来,发展最迅速的一种通信技术。我们可以从发展到五千万用户为例,作一个比较的说明,电视发展达到五千万用户的时候用了13年的时间,收音机用的时间更长,38年,电话整整用了一百年,才达到五千万用户。我们的互联网的发展到现在的情况只用了四年的时间。

  互联网的发展我们说是二十一世纪发展最迅速的信息技术,它发展有它成功的一些,我们说密集也好或者说我们从事下一步互联网研究的时候做的一些总结、反思。尤其这里面很多的成功模式,更多的是从美国这个角度来说,应该有这样几个方面。一个是政府的战略,还有它的经费资助的模式,还有它的研究方法,还有它的技术特点等等,几个方面都注定了互联网会成功的。

  当然我们说互联网成功,从现在来说,我们实际上也还遇到很多的问题。一方面是互联网技术本身的问题,比如它的扩展性的问题,从体系结构上来说,它的层次结构的问题。还有一个,我们最直接说,我们地质空间,IPV4的地址空间就要用完了。此外还有一些信息的安全、信用这些问题,所以我们电子银行经常密码被盗,或者帐户资金被移走,导致我们很多人不敢去用。不是说有时候说的不会有,而是有这样类似的问题。还有端到端的高性能通信和服务质量控制的问题,还有缺乏互联网数学模型的一些问题。

  当然互联网的运营和管理,我们说过去大概,几年以前,至少从我们的运营商,从我们的机构提供者的角度来说,运营的模式一直不清楚。就是几年前电信,可能有80%的资源在用于手机通信互联网通信,而它整个公司的80%盈利又是从20%的资源所获得的,就是我们整个盈利模式不是很清楚。但是现在我们有大量的B2B、B2C内容提供的服务,还有基于互联网的其他业务,可能这也许是我们整个发展的方向,这个当然是另当别论了。

  下一代互联网,早在上个世纪九十年代初,那时候还是克林顿政府的戈尔提出的信息

高速公路的计划,这也是我们促进了对下一代互联网的研究。1995年,美国科学基金会NSF资助下一代互联网NGI研究计划,建立了NGI主干网vBNS。1998年,美国大学先进网络研究联盟UCAID成立,设立Internet2研究计划,建立主干网Abilene。

  我们认为下一代互联网应该要做到更大、更快、更安全可信,更及时,更方便,更可管理,则更有效等等。我们应该认为,从更通俗的层面说,需要有这样的特点才能称为下一代互联网。

  发展下一代互联网到底有什么样的意义,可能这些东西显得宏观一些,在座的有很多的领导,相信大家对这方面的认识可能更深一些,更有共鸣一些。

  我想第一个方面,以下一代互联网为代表的信息技术发展是各国高技术发展的首要战略性质。下一代互联网的发展,对全力提升国民教育素质和小康社会的建设有重要的意义。国防和国家安全以及未来高科技战争对下一代互联网的发展提出了很高的需求,下一代互联网的发展将带动包括应用、服务、产品、生产在内的信息产业的全面发展。

  我想对我们前面几条有一个深一点的注释,美国的《福布斯》杂志在2003年左右的时候,对二十一世纪互联网发展情况做了一个预测。他认为互联网在2020年左右,将会引发20万亿美元的市场。这个信息浪潮主要特点就是下一代互联网的发展。

  还有一点,从国防和军事方面来说,美军的战略分析和军事演习,实际上已经提出了这种网络中心战的概念,它们认为未来的战争将从平台中心战,转型为网络中心战。也就是过去以鼓励的武器平台为中心的传统战争模式,将转为由各个平台互联起来的平台之间协同作战的网络中心战争这样一种概念。

  这样的一种战略也就是对下一代互联网本身的发展提出了很重要的要求,包括我们这种可扩展性。因为未来战场上,可能每个战士头盔本身就是IPV6的结点,他可以和其他的战士通信,也可以和其他的武器平台通信,和总部的指挥中心通信等等。这对IP地址以及无线移动标志下一代互联网特色的技术提出了很高的要求。

  还有一点大家认为未来的竞争是人才的竞争,也就是说如何消除数字鸿沟是我们目前的当务之急,解决我们知道我们国家现在整个教育教学各方面发展还是由于区域经济发展的不平衡,导致了整个教育发展不平衡,如何将东部发达国家的优质教师教学资源共享到西部欠发达的地区等等,这些实际上都大大依赖于我们整个高速、高效的信息技术设施。美国有一个2061计划,提出了美国教育改革方面的事情,它认为美国的科学素养、基准,以及职业培训等等,都是非常重要的手段,要实现这些利用网络是一个非常有效的手段、重要手段。之所以2061也是有一个简单的典故,但当然这个计划早在1985、还是86年的时候,当时就是哈雷卫星光顾地球的这年,他让位下一次哈雷卫星光顾地球的应该是2061年,所以他用了2061这个定义。

  未来的信息技术研究大概可以分这么几个方面。这个世纪上美国有个跨部门的规划,包括和信息技术相关的几个部门,包括它的能源部、国防部,自然基金会等等,都认为这种高端的计算机研究和开发,人机交互、信息管理等等,都是未来信息技术研究的主要方向。

  下一代互联网整个技术体系结构,应该分成三个方面,我们说一个是基础设施,这就是高速的光传输网络,高速的IP网络,还有基础设施之上的基本网络工程服务,包括它的中间件、身份认证等等,还有应用,包括我们说一直谈到的远程教育、远程医疗等等。这些都是应用层面的东西,基本上下一代互联网的技术体系结构,实际上和我们这一代的基本层次结构上来说没有很重大的区别。

  下一代互联网的核心技术之一应该是IPV6,大家知道我们这代互联网基本的互联协议是IPV4,最大的发展IPV6是最大的动机,就是因为我们IPV4的地址空间已经快耗尽了。如果做简单的对比,IPV4的地址空间是43亿就到头了,这当中还有很多的开销,不可能每个地址都用上了,而且有很多像美国早期申请的地址。我们说IPV6的地址空间大得多,基本上是3.4×10的38次方个IPV6个地址,可以给地球上的每一颗沙子都分配一个IP地址,实际上这只是一个形容,基本上说地址已经足够了。IPV6还有一个特点,它可以改善路由的性能,可以增强网络的安全,包括服务质量,以及可以支持大规模的移动IP计算设备等等。

  我简单向大家交待一下国内外下一代互联网研究所取得的新进展。整个互联网的研究,在九十年代中后期美国就已经启动了研究,现在目前研究比较活跃的,当然北美还在做,有Internet2,还有亚太地区,还有我们的近邻韩国、日本、新加坡等等,这几个大州,各自的研究逐渐趋于融合,形成一个全球互联网的主干网,把原来各个国家、地区洲际之间它们所形成的下一代互联网把它进一步用高速链路互联起来。

  在2003年的1月份的时候,美国国防部要宣布全面向IPV6过渡的计划。这个宣布某种意义上来说,有一定的象征意义。实际上早在1982年的时候也是美国国防部,当时是用NCP的协议,当时美国要求全部向IPV6过渡的计划。

  这边给出的是欧盟它连接了31个国家的美国国家的教育科研网,基本上是网中网,应该也是规模比较大的网络结构情况。

  我们刚才说,美国国防部对IPV6的时间表。它认为应该从明年开始,整个互联网会大规模的向IPV6过渡。当然现在看来情况没有那么乐观,因为整个学术界,特别是北美地区,对IPV4依赖性很大,投资也很多,而且对V6的需求还不像我们欧洲、亚太,像我们中国这些发展中地区这么紧迫,他们会千方百计想各种办法来延长IPV4的寿命。但总的来说,基于IPV6的下一代互联网的研究、发展和部署,在欧洲、在亚太基本上也还是非常积极、活跃的。

  我们早在1998年的时候,CERNET运行我们整个国家科研网络的团队,以清华大学网络中心为主,当然也联合了我们多所高校的,像北大,北邮,还有上海交大等等多所高校的网络中心。在基于CERNET的IPV4的环境下,IPV6隧道试验床的研究,此后也承担了国家包括863,国家自然基金等等资助的这些,下一代互联网研究的相关课题,先后建设了一系列的IPV6的试验床。这个就是在这些年当中积累起来的试验床的情况,基本上所有的这些网络基础设施,都还在。我们知道,互联网的研究基本遵循试验物理学规律的学科,它一定要有大量的试验,都基本依赖实验的环境,所有的计划都会建立相应的试验网络,包括我们刚才说的Internet2也好,欧盟的下一代互联网计划也好。包括连接北京城区范围内的城域网络的环境,这些试验床为我们互联网的研究,做出了很大的贡献。

  从2002年开始,我们国家也是认识到整个下一代互联网的研究,非常的急迫,从各个计划,零敲碎打的给几十万块钱,甚至几百万块钱,做一些小范围的研究,已经难以跟上我们整个下一代互联网研究的步伐,原来的国家纪委组织了中国的下一代互联网发展战略研究,专门成立的专家委员会,从这个时候开展了我们下一代互联网的正式研究。当年的十月份我们就出了一个发展战略研究报告,在转过年来的2003年3月份,在战略研究报告的基础上,提出了整个中国下一代互联网示范工程CNGI的实施方案。03年的8月份国务院批复同意,由国家发改委等八部委联合推出的关于有关启动我国下一代互联网发展工作的一个请示报告,正式启动了我们中国互联网示范工程CNGI。随后,国家发改委委托中国工程院对中国下一代互联网示范工程中的示范网络核心网络承担单位进行了招标。CERNET中标项目是CERNET2。

  我们整个示范工程,刚才说了,大概从02年发起,03年开始实施落实。到现在为止,实际上基本建设已经完成了,现在当然进入了一些后续的技术研究的工作。整个示范建设的工程项目,包括了几大部分。一部分是核心网的建设,还有一部分是用户接入网,还有一部分国际互联中心等等这样几个部分。

  大概用整个CNGI后来的参与单位不仅仅是教育口的CERNET,还包括电信、网通,移动联通等等,所有的基本运营商都参与了,这个图给出了参与的单位所建设的网络情况。

  CERNET2实际上是一个最大的主干网,它基本的建设目标是连接全国二十个城市,二十五个节点,传输速率达到2.5—10G同时实现与北美、欧洲、亚太地区国际下一代互联网的互联,还要接入我国2110所重点学科的高校。

  CERNET有一个好处,现在自己有一个传输网络,主要分布在中东部地区,西部相对弱一点,有传输网之后,因为我们上头就要运行支持IPV4的这一代的CERNET,还要从多层这一级能够支持下一代互联网CERNET2。

  CERNET2基本上有这么几个特点。一个是我们要建成世界上规模最大的,纯IPV6的网络。这个可能有一点点需要说明。就是我们前面说的,有很多包括欧盟的,包括北美的,也有它们下一代互联网的实验网,大量采用双障的,它们的设备、路由器、交换机等等,既同期运行IPV4的协议,也运行IPV6的协议,双障网某种程度有时候会障碍IPV6本身的特点,所以我们在建设之初,希望能够做到完全排除干扰建设纯IPV6的网络。

  当然我们还有一个值得说明的,也是应该说很是骄傲的一件事情,就是我们整个CERNET2建设大量采用我们国产的设备,国产的支持IPV6的核心路由器的设备。

  还有其他的一些特点,就是我们试图建设的可信任的,下一代互联网。现在大家可能经常收到很多邮件,并不是你需要的,也不知道从哪发来的,就是我们通常所说的垃圾邮件。在IPV4现有的网络当中,我们底层网络在转发数据包的时候,基本上不验证特的源地址。我们希望在下一代互联网建设当中,能够做到源地址的认证,我们能够从源头上根除这种垃圾邮件,甚至还能解决其他的网络安全和信任的问题。

  现在实验网我们大概在2004年的12月25日圣诞节那天,基本上25个结点分布在二十个城市,这个主干网就正式开通了。当时是《人民日报》的头版给了一个报道。

  这里给出了一些图片,就是我们开通仪式的现场,有教育部的两位副部长,还有发改委的高新司的司长。这是整个互联中心的情况。这里面我们整个项目,在去年2006年的9月23日,通过了由10位工程院和科学院士领先的专家组的鉴定和验收,专家组也给了比较高的评价。大概有这么几个方面的评价。

  第一,认为国际上首次提出了建设出IPV6大型互联网主感觉的技术路线。

  第二,提出了并确定了主要采用国产IPV6核心路由器组建大型主干网的重大技术决策,设计和实现了我国第一个大规模使用国产核心路由器的主干网。

  第三,国际上首次提出了真实IPV6源地址网络寻址体系结构,设计实现了一种真实IPV6源地址网络寻址系统。

  整个互联网的建设,和我们教育

信息化有没有关系?好象刚才说了半天,看不出关系。我想应该从更高的层面上,一方面我们认为无论是CERNET还是CERNET2都是我国高校重点学科建设的重要基础环境。实际上在2002年的时候教育部批准的180余所高校,当时涉及了964个重点学科点,涉及文、理、工、农、管理、医等领域,整个CERNET2在下一代互联网建设当中发挥非常重要的作用。一方面高校科研力量集中,国际合作广泛,与科研院所有很大的合作。这个合作有几个方面的作用,我们培养了大量的人才,这些人才,他们是进一步去发展、发扬、推广我们互联网技术以及下一代互联网重要主力军。

  下一代互联网的建设,以一个新一代的高性能的网络,对我们整个实施新一代的这种远程教育等等,应该是起很重要的基础、支撑作用的。

  我要说的就这么多。谢谢!

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