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Internet2 进行时         ★★★
Internet2 进行时

作者:唐自华

文章来源:中国新通信 更新时间:2008-3-31 10:40:13

    尽管第一代互联网为美国以及世界经济、社会乃至军事带来的神话还在继续着,但是,有着无穷尽的IP地址,网络速度比现在提高1000倍,网络安全可控制的下一代互联网早已经成为全球关注的焦点。为了占据主动权,世界各国政府对下一代互联网的研究给予了高度的重视,日本及欧洲各国纷纷制定和推出了下一代互联网的计划。然而,下一代互联网的建设无疑是一场新的技术革命。那么,在第一代互联网方面没有太多发言权的中国,下一代互联网建设将如何冲到这场新技术革命的前沿呢?

   美国为了继续扮演领导者的角色,对下一代互联网早已经开始“行动”,特别是去年提出的“FIND和GENI”计划,引起了全球的高度关注。为了在新一轮的网络竞争中不再受制于人,面对国际新形势的挑战,中国下一代互联网的建设日益紧迫,在自主创新原则的指导下,中国下一代互联网的示范工程(CNGI,China Next Generation Internet)目前取得了实质进展,特别是多家高校、运营商、标准组织等各方的参与,积极推进了中国下一代互联网的研究开发、试验和应用示范项目的进展,为进一步的实施和商用做好了准备。不言而喻,下一代互联网为经济发展和社会生活所带来的完美前景和深刻影响,正在成为各国大力研究下一代互联网的持续动力。

日益变化的国际形势

  对于未来信息社会发展,网络是一个重要的基础元素,不能在未来网络发展的控制权上占有一席之地,将直接导致经济和社会其它方面的落后。作为第一代互联网全球化进程的推动者和受益者,美国不仅在第一代互联网带来的新经济中大获其利,而且牢牢地控制着从科研到经济,甚至从政治到军事各个关键领域。但在下一代互联网的建设方面,各国几乎站在同一起跑线上,就像中国有关专家呼吁的那样:我们一定要像其他国家一样,抓住这次机遇,把下一代互联网建设放到国家发展战略高度,制定整体的发展战略,整合各种力量,加快这方面的投入与技术研究。当然,有着这样想法的国家不仅只有中国,我们直面下一代互联网进展中国际新形势的挑战,并且美国依然是最不容忽视的部分。
  源于日本、韩国和新加坡三国在1998年发起建立的“亚太地区先进网络APAN”,加入下一代互联网的国际性研究,目前日本在国际IPv6的科学研究乃至产业化方面有着国际领先地位。欧共体2001年正式启动下一代互联网研究计划,建立了横跨31个国家的主干网GéANT,并以此为基础全面进行下一代互联网各项核心技术的研究和开发。然而,最能够引起各国关注的依然在下一代互联网发展中日渐彰显领导趋势的美国,为了在下一代互联网的发展中仍然扮演着领跑角色,早在1996年,美国政府就发起了下一代互联网NGI行动计划,之后,美国下一代互联网研究的大学联盟UCAID成立,启动Internet2计划。并且,美国Internet2正联合欧洲、亚洲各国发起“全球太比特学术研究网络GTRN”计划,积极推动下一代互联网研究和建设的升华和全球化。而继NGI计划结束之后,美国政府立即启动了旨在推动下一代互联网产业化进程的LSN计划。如今,美国在国际下一代互联网的各个科学研究领域和技术标准制定中都占据着重要地位。2003年10月,美国军方正式公布了他们300亿美元的IPv6计划。
  值得注意的是,去年8月,美国科学家召开了关于“GENI”(全球网络研究环境)的会议。“GENI”计划主要是发现和评估可以作为21世纪互联网基础的新的革命性概念、示范和技术,以建立一个支持新网络体系结构探索和评估的大规模试验环境。GENI包括两大部分,一个是研究计划;一个是全球实验设施,这个设施就是为了确保计划的完成设置的平台,主要是用来有规模性地开发新的网络体系结构。他们认为未来互联网应该值得社会信任,能够激发科学和工程革命,支持新技术融合,支持普适计算,成为物理世界和虚拟世界之间的桥梁,支持革命性服务和应用。另外,美国国家自然科学基金会还于2005年开始了FIND计划,在FIND这个计划里,主要研究面向端到端的网络体系结构和设计,这是一个整体结构的设计。可以看到,美国研究下一代互联网的目的是非常明确的,要经过不断的维持和创新,保持美国在至关重要领域的领导地位。
  关于下一代互联网的广阔前景,有关专家这样直接地描述:启用IPv6地址协议,几乎可以给你家庭中的每一个可能的东西分配一个自己的IP;网络传输速度比现在的网络传输速度提高1000倍以上,基础带宽可能会是40G 以上;并将在建设之初就从体系设计上充分考虑安全问题,使网络安全的可控性大大增强。支持大规模科学计算,实现网格之间大容量、高可靠性的数据传输,实现分布式高速安全交易和全网计费审计。并将给生活带来更加深刻的影响,当你在家看电视的时候,突然有电话打入,互联网将主动把电视调成静音,接完电话后,声音又将自动调回。

CNGI全面铺开深入实施

  旨在探索基于IPv6构建的下一代互联网的网络特性、业务应用和安全保障等问题的CNGI工程备受瞩目,并将直接决定着中国的下一代互联网的商用。中国工程院副院长、国家CNGI项目专家委员会主任邬贺铨院士说,“现有互联网行至十字路口将被革命,需要有一个新的起点。在新一代互联网中,IPv6的潜力仍然是有待进一步开发的。为解决我国IP地址短缺的纯IPv6网络CNGI的建设已经全面铺开,工作已经进入了高潮期,并且有望在2008年借助奥运来实现其商用价值。”
  目前,我国的CNGI从试验示范走向商用取得了实质进展。邬贺铨院士说:“我们实现了CNGI六大主干网在北京中心的互联,中国向世界展示了全球最大的IPv6试验网。今年将要建成覆盖全国20个主要城市具有40个POP节点和300个驻地网的示范网。在继去年CNGI部署了69项研究开发、试验和应用示范项目之后,今年CNGI新的一批研究开发、试验和应用示范项目又即将部署,现在已收到137项申请书,近期将开展评审。从第一批已签署的项目任务书和第二批项目申请书来看,已经参加或有意参加CNGI项目的单位遍布大江南北和西部地区,IPv6的应用涉及交通、地震、煤矿、教育、奥运等多种行业。这些部署将加快我国对IPv6技术和应用的研究,也将为我国下一代互联网产业的发展打下基础。”
  同时,下一代互联网重大应用的实施,进入了一个新的阶段。由于国内CNGI项目在发展之初的定位就是不仅仅搭建物理平台,还要让相应的下一代研究和开发都在这一平台上进行试验,用下一代互联网的平台来支持科学实验。同时,应用将成为推动IPv6的核心,IPv6必须打造成产业链,成为业内共识。在IPv6上做什么应用,是在设计CNGI之初就确定要重点研究的。推动IPv6网络应用的产业群体还没有形成,IPv6的产业链中大多数是设备制造商,多种IPv6新业务的兴起,还需要大量的软件企业、终端设备商、增值服务提供商的介入,如IPv6网络的计费、移动IPv6服务的提供等等,这里蕴含着巨大的商机。因此,中国首个IPv6企业联盟成立,联盟将联想、京东方、首信科技、中国网通、中科院计算所等十多家IT企业、电信运营商、研究机构结合在一起,形成了上中下游的产业合作链。一些企业也开始部署面向IPv6的发展战略,康佳集团、四川长虹两大彩电巨头相继宣布进军基于IPv6的多功能网络终端产业和信息家电领域。

CERNET2创新赢得新机

  第二代中国教育和科研计算机网———CERNET2 是中国下一代互联网示范工程中最大的核心网和唯一的全国性学术网。CERNET2的目的是针对目前互联网存在的主要技术问题,在国际合作下设计和构造新一代互联网体系结构。CERNET2的正式开通,标志着世界上规模最大的纯IPv6互联网的诞生,并且全面拉开我国下一代互联网建设序幕,为中国下一代互联网的发展取得了先机。
  清华大学计算机科学与技术系教授、CERNET专家委员会主任吴建平表示,在建设交换中心过程中,国家鼓励CERNET2进行广泛的国际合作。为支持亚太地区发展中国家,欧盟建立了一个亚太地区的学术主干网TEIN2,原计划是连接六个国家,中国是其中最大的发展中国家。今年1月,中国科技部和欧盟签署正式协议,将把TEIN2从2.5G升级到10G,以支持中国和欧盟的大规模科学试验。TEIN2也是目前CNGI的一个大出口,该网络还与美国、欧洲进行直联,通往全世界。TEIN2网络运行之后,中国的CNGI主干网已经形成了与欧盟、美国同等规模的下一代互联网网络体系。可以说,在下一代互联网研究中,中国的网络基础设施方面已经走在世界的前列。2006年下半年,国家将对CNGI项目进行验收,下一步将进行大规模的下一代互联网技术试验和应用示范。
  同时,吴建平教授特别强调指出:“如果想在下一代互联网上能赢得机会,赢得尊重。我们就要把建设下一代互联网当作一个自主创新的过程,是一个彻底的发明与创造,而不像第一代互联网仅仅是跟进。在我们建设CER-NET2的时候,有几个技术特点是非常有创新性的。”接着他对CER-NET2的创新之处做了进一步解说。
  实现核心技术突破
  作为互联网的主要节点设备,路由器的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一。由于高端路由器技术难度极大,目前国际上只有极少数国家能研制开发。我国第一个下一代互联网核心技术———具有完全软、硬自主知识产权的IPv6核心路由器BE12016在2004年研制成功,可以提供IPv6/IPv4功能的双栈核心路由器,主要用于下一代互联网的核心主干网。目前,该路由器已成功地应用于国家863计划“新一代互联网技术综合试验环境”和我国第一个下一代互联网CERNET2试验网。BE12016的研制成功并达到国际同类产品的技术水平,标志着我国已基本掌握了下一代互联网的核心路由器关键技术,对于保障我国互联网的安全运行和服务水平,提高我国在下一代互联网技术中的国际竞争力,具有重要的战略意义。
  建设纯IPv6网络
  国外下一代互联网发展,多是走双栈发展的稳妥的保守线路。但实际上基本上是走IPv4的老路,IPv6的很多技术并没有真正使用。从一开始,以清华大学为代表的专家们就定位,我国下一代互联网首要重点就是重新设计规划互联网的体系结构,这一思路也得到了国家相关部门的高度重视。国家自然基金委及科技部先后拨专款支持该项目,并在973项目中设立新一代互联网体系设计研究。美国去年推出了一系列重新设计规划新一代互联网体系的FIND计划之时,中国在新一代互联网体系设计上的一些成就已经引起了国际上的关注,并申请了专利。全新的下一代互联网体系架构,共同搭建了一个完全、真实的IPv6的互联网环境,意味着我国在下一代互联网整体推进与创新上占得了先机。
真实地址构建安全网络
  互联网在给各行业带来天翻地覆的变化的同时,也带来了巨大的网络安全问题。现在的互联网在处理一条信息时,不管来源,只管送到哪里,没有真实地址。要解决这一问题,一是需要充足的IP地址,二是需要解决认证等技术。IPv6已经解决了IP地址的问题,剩下的就是原地址认证问题。正是基于这一分析,在CER-NET2的研究建设上提出了必须从技术上保证网络寻址结构的设计,以创建安全可信网络。原地址网络寻址体系的建立,将彻底改变互联网不可信的形象,对于提高互联网的管理水平,将产生颠覆性变化。这一创新思路已经引起了国际互联网界的重视,国际互联网组织IETF也成立了专门小组,来研究这一方向与实施。
  提出IPv6过渡新思路
  应用是互联网快速发展最根本的动力,如何从IPv4向IPv6稳妥移动,是一个无法回避的挑战。在下一代互联网的研究中,目前国外流行的做法是基于IPv4的网络实现IPv6的应用,即IPv6-over-IPv4。CERNET2大胆提出了IPv4-over-IPv6的新思路,即让IPv4的应用全部建立在IPv6的网络上,让大家在应用中,逐渐适应新的网络,彻底解决两个网络的过渡问题,不至于在走不动的时候,再重新返回来走老路。在IPv4-over-IPv6中,我们提出的是非显性隧道和AS关联的高效地址转换技术,这里解决了传输、映射、可管理、可扩展等技术难题,并产生了一系列的技术专利。

多方助力加速商用进程

  与美国GENI所不同,我国CN-GI项目的特点在于吸引了多家高校、电信运营商、许多标准组织以及许多设备厂商的共同参与,商用目标十分明确。邬贺铨院士对此表示:“中国的CNGI项目因为有运营商参与,所以更加重视支持QoS的体系和技术的研究,在意对无线和移动业务的支持,以走向商业应用为目标,关注网络和业务的可控可管。并将使CNGI能够形成复杂的测试环境,这种多方参与的局面不仅统一了各个厂家的产品标准,并且为以后CNGI的互联互通打下了良好的基础,产业链上下游的合作也加速了我国IPv6产品的迅速成熟。”
  在CNGI项目中,我国也吸取了国外发展IPv6的一些经验,由高校等非商业主体承担了主要网络的建设和开发。其中CERNET2的意义自然非常重大,它实际上是在下一代互联网基础上设计新的互联网体系结构,不仅要启用IPv6,还要解决可扩展问题。CNGI的核心目标是连接分布在20个主要城市的核心节点,25个高校成为主要的核心节点,要和其他核心主干网实现高速互联,与北美、欧洲、亚太地区国际下一代互联网实现高速互联,高速连接全国100余所研究型大学以及有条件的科研单位和企业研发中心,要求最低是1G速率,成为我国研究下一代互联网技术、开发重大应用的基础网络设计。
  与国外对下一代互联网进行的试验不同,我国下一代互联网建设有电信运营商的集体参与,并在其中发挥了重要的作用。因此CNGI网络上面更注意基础网络建设、移动和电信业务、QoS体系等研究。在CNGI工程项目规划中,由中国五大运营商和学术科研网分别建设6张网,构成6个全国性的IPv6骨干网络,这一网络覆盖全国39个重要城市。目前四家基础电信运营商CNGI网络的招投标工作已经结束,开始进入网络实施阶段。其中,中国电信下一代承载网CN2的建设引人注意。CN2是在硬件上具有支持IPv6能力的IP核心主干网,这一网络具有多业务的承载能力,同时支持MPLS和流量工程。CN2建成后,共有600多台路由器,覆盖约200个城市。中国网通则负责承担7个核心节点的CNGI核心网建设工作,同时也参与了国家CNGI研究开发、产业化及应用示范项目,承担国家发改委组织实施的IPv6视频监控网络,面向数字奥运应用的名为IMIS多媒体综合信息服务系统。
  除此之外,信息产业部也组织协调了中日韩三国下一代互联网合作,从产品、科研、应用等方面推进IPv6产业化。CNGI的参与各方也在积极营造上游核心技术、设备、应用研发及运营环节的良性价值链,这些工作将有效地搭建一个国内企业自主创新的良好平台,并且积极有效地推进下一代互联网的演进。

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