建設(shè)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支撐教育信息化發(fā)展和應(yīng)用*

文/劉 瑩 任 罡 李崇榮 吳建平

清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院北京100084

建設(shè)先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支撐教育信息化發(fā)展和應(yīng)用*

文/劉 瑩 任 罡 李崇榮 吳建平

清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院北京100084

建設(shè)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，對教育信息化的發(fā)展及應(yīng)用有著重要的支撐作用。文章首先概要分析了各國教育信息化規(guī)劃的制定情況，并以美國的Internet2和歐洲的GéANT2為例分析了國際教育和科研計算機網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀；分別介紹了CERNET網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況和支持的教育信息化應(yīng)用以及CNGI-CERNET2網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況與支持的應(yīng)用；最后闡述了教育和科研信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和機遇以及未來的發(fā)展設(shè)想。

教育信息化，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，應(yīng)用

DOI 10.3969/j.issn.1000-3045.2013.04.009

1 引言

2010年黨中央國務(wù)院頒布了《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020）》[1]，提出加快“教育信息化進(jìn)程”的總體部署，使我國教育信息化工作進(jìn)入了一個嶄新發(fā)展的階段。在這一大方針的指引下，2012年3月教育部出臺了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》[2]，2012年9月召開的全國教育信息化工作電視電話會議進(jìn)一步強調(diào)了教育信息化作為國家信息化的戰(zhàn)略重點的地位。加快教育信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，對教育信息化的發(fā)展及應(yīng)用有著重要的支撐作用。

世界上許多發(fā)達(dá)國家都制定了本國的教育信息化發(fā)展規(guī)劃，將教育信息化放在國家戰(zhàn)略的重要位置，而網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對教育信息化的發(fā)展具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，目前有100多個國家和地區(qū)建立了國家和地區(qū)教育科研網(wǎng)（NREN）,美國的Internet2[3]和歐洲的GéANT2[4]是其中的代表。中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET是始建于1994年的全國性學(xué)術(shù)計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是支撐我國教育信息化發(fā)展和應(yīng)用的重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。而2003年啟動的中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI示范網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)建設(shè)項目“CNGI－CERNET2/6IX”則對我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有重要示范作用，已經(jīng)成為我國研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開發(fā)重大應(yīng)用、推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施。

2 國際教育信息化規(guī)劃和教育信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國際教育信息化規(guī)劃情況

2010年3月，美國教育部教育技術(shù)辦公室（OET）發(fā)布了《變革美國教育：技術(shù)推動的學(xué)習(xí)》的國家教育技術(shù)計劃[5]。規(guī)劃中提出了一種技術(shù)推動的未來的學(xué)習(xí)模式，其目標(biāo)和建議涉及5個基本領(lǐng)域：學(xué)習(xí)、評價、教學(xué)、基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)力，這其中，綜合的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在教育信息化中具有重要的位置。同樣是在2010年3月，歐盟委員會公布了指引歐盟發(fā)展的“歐洲2020戰(zhàn)略”[6]，提出歐盟未來10年的發(fā)展重點和具體目標(biāo)，即促進(jìn)智能型增長、可持續(xù)增長和全面增長，為加快目標(biāo)的實現(xiàn)，歐盟委員會提出了7項旗艦計劃，其中“歐洲數(shù)字化議程”則重點關(guān)注推進(jìn)高速互聯(lián)網(wǎng)的全面普及。日本也在2010年發(fā)布了《教育信息化指南》以及教育信息化的展望大綱，在其中也強調(diào)了安全便捷的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要。

在我國，教育部發(fā)布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》，強調(diào)建設(shè)覆蓋城鄉(xiāng)各級各類學(xué)校的教育信息化體系，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，實現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新，以提高教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平、構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會和人力資源強國。在這一規(guī)劃中，教育信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)具有重要的位置。2012年召開的全國教育信息化工作電視電話會議進(jìn)一步強調(diào)了教育信息化作為國家信息化的戰(zhàn)略重點地位。國務(wù)委員劉延?xùn)|同志在講話中特別提到：教育信息基礎(chǔ)設(shè)施初具規(guī)模。中國教育科研網(wǎng)、教育衛(wèi)星寬帶傳輸網(wǎng)、部分省區(qū)市教育網(wǎng)相互補充，與公共網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，覆蓋全國、“天地合一”的教育信息骨干網(wǎng)絡(luò)基本形成（“天網(wǎng)”是教育衛(wèi)星數(shù)字專用頻道；“地網(wǎng)”主要依托互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)）。其中，中國教育科研網(wǎng)成為世界最大的國家級學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)，連接2 000多所教育科研機構(gòu)，用戶超過2 000萬人。百所高校承擔(dān)建設(shè)的國家下一代互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)建設(shè)取得重大進(jìn)展，成為世界上規(guī)模最大的純IPv6試驗網(wǎng)，突破了網(wǎng)絡(luò)地址資源瓶頸，為教育信息化長遠(yuǎn)發(fā)展開辟了廣闊空間。并強調(diào)應(yīng)多管齊下，進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)校教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施。

綜上所述，世界主要國家已將教育信息化放在重要的戰(zhàn)略位置。而教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)則是實現(xiàn)教育信息化戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)。

2.2 國際教育信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)統(tǒng)計，目前世界上有100多個國家和地區(qū)建立了自己國家和地區(qū)的教育科研計算機網(wǎng)（NREN），這些教育科研計算機網(wǎng)已經(jīng)成為各國教育信息化的重要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

2.2.1 美國的Internet2

Internet2成立于1996年，是由美國教育和科研機構(gòu)組成的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)聯(lián)盟，主要目的是開發(fā)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并研發(fā)未來的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新技術(shù)。Internet2目前有330多個正式會員，擁有先進(jìn)的主干網(wǎng)，主干網(wǎng)帶寬達(dá)到100G。目前Internet2已和50多個國家的學(xué)術(shù)網(wǎng)互聯(lián)。Internet2主干網(wǎng)為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，開發(fā)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，同時也為創(chuàng)新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的研究提供有力的網(wǎng)絡(luò)試驗平臺。

2011年Internet2得到了美國國家電信和信息管理局BTOP計劃的支持，啟動了美國聯(lián)合社區(qū)錨網(wǎng)計劃（U.S.UCAN）。U.S. UCAN項目的目標(biāo)是利用升級的Internet2等主干網(wǎng)，建立一個覆蓋全美國的高容量互聯(lián)網(wǎng)，為超過20萬家重要的組織提供先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。Internet2正在全面升級主干網(wǎng)帶寬至100G，主干網(wǎng)總帶寬可擴展到8.8T，升級后將擁有15 000多英里的光纖，以提供連接全美范圍超過20萬個社區(qū)錨網(wǎng)所需要的帶寬能力和范圍。圖1是In-ternet2主干網(wǎng)的拓?fù)洹?/p>

2.2.2 歐洲的GéANT2

GéANT是由歐盟和30個歐洲國家的學(xué)術(shù)網(wǎng)共同合作于2000年開始建設(shè)的泛歐洲學(xué)術(shù)主干網(wǎng)。GéANT由非盈利組織DANTE負(fù)責(zé)規(guī)劃、建設(shè)和運行。GéANT2是2004年開始建設(shè)的面向下一代互聯(lián)網(wǎng)研究的新一代GéANT主干網(wǎng)。GéANT2已連接40個歐洲國家的學(xué)術(shù)科研網(wǎng)絡(luò)和3 500多所主要大學(xué)和科研機構(gòu)，歐洲用戶數(shù)超過4 000萬。GéANT2主干網(wǎng)速率達(dá)10G，包括25個POP節(jié)點。主干網(wǎng)拓?fù)淙鐖D2所示，目前已實現(xiàn)與歐洲以外的50個國家的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。GéANT是在歐盟第五框架FP5下建立起來的，GéANT2是在歐盟第六框架FP6下建立起來的，目前，歐盟第七框架FP7正在支持第三代泛歐洲學(xué)術(shù)主干網(wǎng)GN3。GéANT2連接的各學(xué)術(shù)網(wǎng)支持開展先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和科學(xué)試驗。

目前，世界主要發(fā)達(dá)國家和中等發(fā)達(dá)國家都建設(shè)了自己的以公益性為主并以支持教育和科研為主要目的的教育科研網(wǎng)。大部分主干網(wǎng)帶寬都達(dá)到10Gbps，部分發(fā)達(dá)國家的學(xué)術(shù)網(wǎng)正在進(jìn)行到100Gbps的升級。主要的學(xué)術(shù)網(wǎng)都開展了IPv6的研究，支持應(yīng)用類型包括網(wǎng)絡(luò)基本應(yīng)用以及面向教育和科研的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和科學(xué)試驗。這些教育和科研計算機網(wǎng)已經(jīng)成為支持各國教育信息化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。

圖1 美國Internet2主干網(wǎng)拓?fù)?/p>

圖2 歐洲GéNAT2主干網(wǎng)拓?fù)?/p>

3 CERNET網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用

3.1 CERNET的建設(shè)和發(fā)展

中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET始建于1994年，是由國家投資建設(shè)，教育部負(fù)責(zé)管理，清華大學(xué)等高校承擔(dān)建設(shè)和管理運行的全國性學(xué)術(shù)計算機互聯(lián)網(wǎng)，是全國最大的公益性計算機互聯(lián)網(wǎng)。1996年被國務(wù)院批準(zhǔn)為4個具有獨立國際出口的全國互聯(lián)網(wǎng)單位之一，1998年建成主干網(wǎng)有38個主節(jié)點的運行管理體系。2003年開始建設(shè)中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI示范網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)，2004年建成主干網(wǎng)CNGI-CERNET2，2005年建成國際/國內(nèi)互聯(lián)中心CNGI-6IX。通過211工程、CNGI示范工程等一系列國家重大項目建設(shè)，CERNET已經(jīng)成為世界上最大規(guī)模的國家級學(xué)術(shù)網(wǎng)，在教育信息化中發(fā)揮了越來越重要的作用，成為國家教育信息化的基礎(chǔ)平臺，并推動我國下一代互聯(lián)網(wǎng)研究走在世界前列。

截至2012年12月底，CERNET擁有主干線光纖超過30 000公里，實際安裝傳輸網(wǎng)設(shè)備超過17 000公里，預(yù)計2013年擴展到22 000公里，已經(jīng)建成40×100G密集波分多路復(fù)用DWDM業(yè)務(wù)承載平臺。目前，CERNET高速傳輸網(wǎng)不僅為CERNET主干網(wǎng)提供單波可達(dá)100Gbps的通信基礎(chǔ)設(shè)施，同時也有力地支持了中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)CNGI-CERNET2等國家重大項目。

基于CERNET高速傳輸網(wǎng)提供的傳輸線路，CERNET主干網(wǎng)連接38個核心節(jié)點，覆蓋全國31個省、市自治區(qū)的36個城市，主干帶寬達(dá)到10G—100Gbps。CERNET在北京、上海和廣州各設(shè)立了1個與國內(nèi)其他網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)點，與中國科技網(wǎng)、國內(nèi)主要電信運營商的公眾互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了互聯(lián)，提高了國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的可靠性和網(wǎng)絡(luò)訪問性能。自1995年以來，CERNET在北京設(shè)立唯一的國際出口，與美國、歐洲、亞太地區(qū)的學(xué)術(shù)網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)。目前CERNET與國內(nèi)其他互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)帶寬超過59Gbps，與國外和港澳地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)帶寬超過35Gbps。據(jù)統(tǒng)計，CERNET擁有IPv4地址數(shù)約為1 701萬個，注冊EDU.CN域名數(shù)為4 026個。CERNET通達(dá)全國200多座城市，聯(lián)網(wǎng)的大學(xué)、教育機構(gòu)和科研等單位超過2 000個，用戶超過2 000萬人。CERNET已經(jīng)成為與世界同步、高效快捷的高等教育公共服務(wù)體系的重要組成部分，成為推動中國高等教育整體水平提升的重要支撐。

CERNET主干網(wǎng)拓?fù)鋱D如圖3所示。

圖3 中國CERNET主干網(wǎng)拓?fù)?/p>

3.2 CERNET支持教育信息化應(yīng)用

CERNET為我國高校師生提供全面的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，為高校重點學(xué)科建設(shè)提供先進(jìn)的科研與教學(xué)環(huán)境，支持了國家大型教育信息化工程，包括：中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)、高等學(xué)校儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)、高等學(xué)校招生網(wǎng)上錄取系統(tǒng)、中國教育科研網(wǎng)格、大學(xué)數(shù)字博物館、遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)等，成為我國重要的互聯(lián)網(wǎng)研究平臺與人才培養(yǎng)基地，為我國教育信息化提供公共支撐環(huán)境。CERNET支持教育科研重大應(yīng)用具體情況如下：

“中國高等教育文獻(xiàn)保障系統(tǒng)”（CALIS）是“211工程”高等學(xué)校公共服務(wù)體系的重要組成部分，已建成由全國管理中心和4個全國文獻(xiàn)中心、7個地區(qū)中心及東北地區(qū)國防文獻(xiàn)服務(wù)中心、1個聯(lián)機編目中心、3個技術(shù)中心、15個省中心、22個數(shù)字圖書館基地、加上800多個成員館共同組成的三級全國高校文獻(xiàn)保障和服務(wù)體系，實現(xiàn)了高校信息資源的共建共享。CALIS建成了分布式“中國高等教育數(shù)字圖書館（CADLIS）”支撐和服務(wù)平臺，有800個用戶館的全國聯(lián)機編目系統(tǒng)和聯(lián)合目錄數(shù)據(jù)庫（書目數(shù)據(jù)量達(dá)270萬，館藏數(shù)據(jù)量達(dá)2 000萬）、100多個高校館參建的全國高校學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫中心平臺（包含20多萬篇學(xué)位論文）、70個高校館參建的全國重點學(xué)科特色數(shù)據(jù)庫平臺（包含75個重點學(xué)科特色數(shù)據(jù)庫）、40多個高校館參建的全國教學(xué)參考信息資源管理平臺（包含11萬種）、50多個高校館參建的全國重點學(xué)科網(wǎng)絡(luò)資源導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫平臺（包含77個一級學(xué)科和14萬個網(wǎng)站）、200多個用戶館的全國中外文現(xiàn)刊目次數(shù)據(jù)庫（包含2.3萬種刊和2 400萬條數(shù)據(jù)）、50多個提供服務(wù)的高校館組成的全國館際互借與文獻(xiàn)傳遞網(wǎng)、全國高校聯(lián)合參考咨詢服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

“高等學(xué)校儀器設(shè)備和優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)”（CERS）也是“211工程”高等學(xué)校公共服務(wù)體系的重要組成部分，已經(jīng)建成了1個位于北京的全國優(yōu)質(zhì)資源項目管理中心，2個分別位于上海、武漢的區(qū)域中心以及10余所重點高校建設(shè)的校級平臺，入網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)資源包括33所高校超過1 200余臺（單價超過80萬元）的大型儀器設(shè)備，217門的國家級精品課程資源以及200余個國家級實驗示范中心信息。

“高等學(xué)校招生網(wǎng)上錄取系統(tǒng)”從2001年起依托CERNET正式投入使用，已在全國30個省市（廣東省除外）、全部普通高等學(xué)校，香港地區(qū)6所高校運行，每年處理的考生人數(shù)超過1 000萬人，錄取高校新生數(shù)超過500萬人，是世界上規(guī)模最大的網(wǎng)上招生錄取應(yīng)用系統(tǒng)。

“中國教育科研網(wǎng)格”（ChinaGrid）是“211工程”高等教育公共服務(wù)體系的建設(shè)內(nèi)容，自主研發(fā)了網(wǎng)格公共支撐平臺CGSP，集成了分布于全國13個省市20所重點高校的計算、存儲、數(shù)據(jù)、軟件等信息資源，建立了聚合計算能力達(dá)到16萬億次、存儲能力達(dá)到180TB的網(wǎng)格環(huán)境，并開發(fā)部署了一系列具有重要影響的典型網(wǎng)格應(yīng)用，為重大科學(xué)研究和學(xué)科建設(shè)提供了先進(jìn)技術(shù)手段和重要基礎(chǔ)平臺。

“百萬冊數(shù)字圖書服務(wù)系統(tǒng)”（CADAL）是“中英文圖書數(shù)字化國際合作計劃”的重要內(nèi)容，也是“211工程”高等教育公共服務(wù)體系的建設(shè)內(nèi)容。目前數(shù)字化保存了100余萬冊圖書文獻(xiàn)，其中中文圖書文獻(xiàn)資源87余萬冊，英文圖書文獻(xiàn)資源15余萬冊，多媒體資源8余萬件,存儲容量約10TB。已吸引全球80多個國家的用戶，日均點擊量達(dá)30萬次，日均瀏覽圖書近4 000冊，服務(wù)人數(shù)100萬人以上。

“大學(xué)數(shù)字博物館”建設(shè)工程以30所高等院校10萬余件優(yōu)質(zhì)教學(xué)標(biāo)本和特色藏品為基礎(chǔ)資源，涵蓋地球科學(xué)、人文科學(xué)、生命科學(xué)和科學(xué)技術(shù)4大領(lǐng)域，建成了以圖片、動畫、音視頻等多媒體信息和科學(xué)規(guī)范的專業(yè)描述為主體的28個大學(xué)數(shù)字博物館，以藏品為知識節(jié)點構(gòu)建了跨學(xué)科的立體知識網(wǎng)絡(luò)，形成多學(xué)科融合的數(shù)字博物館體系。

“遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)”是教育部實施“現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程”的重要建設(shè)內(nèi)容，全國共有67所高校被批準(zhǔn)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)學(xué)院，設(shè)置了3 000多個校外學(xué)習(xí)中心，實現(xiàn)了東部優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源向西部輸送，成為我國終身學(xué)習(xí)體系的重要組成部分。

“中國教育和科研計算機網(wǎng)門戶系統(tǒng)”（www. edu.cn）面向全球互聯(lián)網(wǎng)用戶提供豐富的中國教育信息資源與服務(wù)。目前，系統(tǒng)的日均頁面訪問量達(dá)970萬次，最高達(dá)2 500萬次；日均獨立訪問IP地址數(shù)達(dá)60萬個；日均流量達(dá)150Mbps。

4 CNGI-CERNET2網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用

4.1 CNGI-CERNET2的建設(shè)和發(fā)展

從1998年起，CERNET在我國率先開展了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究與試驗。2003年啟動的“中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI示范網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)建設(shè)項目CNGI－CERNET2/6IX”是由國家發(fā)改委批復(fù)立項，中國工程院組織協(xié)調(diào)，教育部主管，中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET網(wǎng)絡(luò)中心與清華大學(xué)等25所高校承擔(dān)建設(shè)的國家重大項目，是中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI的重要組成部分，對我國下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有重要示范作用。建成的CNGI-CERNET2主干網(wǎng)全面支持IPv6協(xié)議，已經(jīng)成為我國研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開發(fā)重大應(yīng)用、推動下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施。

2006年9月，CNGICERNET2/6IX通過國家鑒定驗收。鑒定委員會一致認(rèn)為，CNGI-CERNET2/6IX是目前世界上規(guī)模最大的純IPv6大型互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)。該項目立足于國產(chǎn)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和自行研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計和建設(shè)了以國產(chǎn)設(shè)備為主的大型下一代互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)。該項目技術(shù)起點高，實現(xiàn)難度大，已在國內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響。該項目有多項重大創(chuàng)新，特別是“建設(shè)純IPv6大型互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)”、“基于真實IPv6源地址的網(wǎng)絡(luò)尋址體系結(jié)構(gòu)”和“IPv4 over IPv6網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)過渡技術(shù)”屬國際首創(chuàng)，總體上達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

截至2012年12月底，CNGI-CERNET2主干網(wǎng)共有34個IPv6自治域，IPv6地址總數(shù)達(dá)到18個/32，IPv6域名總計188個。CNGI-CERNET2的接入單位達(dá)到300多個，其中包括100個CNGI高校駐地網(wǎng)還有200多所學(xué)校、科研院所和研發(fā)機構(gòu)，這些單位通過專線或隧道方式接入CNGI-CERNET2，IPv6用戶總數(shù)超過200萬。CNGI-CERENT2主干網(wǎng)拓?fù)湟妶D4。

圖4 中國CNGI-CERNET2主干網(wǎng)拓?fù)?/p>

4.2 CNGI-CERNET2的技術(shù)創(chuàng)新和支持的應(yīng)用示范

依托已經(jīng)建成的CNGI-CERNET2/6IX，應(yīng)用已經(jīng)取得重大突破的下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，上百所高校在教育部的領(lǐng)導(dǎo)下開展了下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用示范，2012年圓滿完成了國家科技支撐計劃重大項目“可信任互聯(lián)網(wǎng)”和列入中央拉動內(nèi)需計劃的CNGI重大項目“教育科研基礎(chǔ)設(shè)施IPv6技術(shù)升級與應(yīng)用示范”，并通過了國家項目驗收。取得的標(biāo)志性成果如下：

（1）建成100個完成升級改造并實現(xiàn)IPv6普遍覆蓋的校園網(wǎng)，IPv6用戶規(guī)模超過200萬。實現(xiàn)了100所學(xué)校校園網(wǎng)IPv6全面升級和普遍覆蓋，百校IPv4/IPv6雙棧覆蓋率平均為97%，達(dá)到了IPv6在校園網(wǎng)上的普遍覆蓋。IPv6網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)增長，接入CNGI-CERNET2主干網(wǎng)的IPv6總流量超過50G，達(dá)到接入CERNET主干網(wǎng)的IPv4總流量的1/3。培育了我國首批IPv6用戶，百校IPv6用戶總計超過200萬人，為園區(qū)網(wǎng)IPv6升級及培育IPv6用戶提供了寶貴的經(jīng)驗。

（2）研制完成IPv6網(wǎng)絡(luò)運行管理與服務(wù)支撐系統(tǒng)，在100個校園網(wǎng)及CNGI-CERNET2/6IX規(guī)模應(yīng)用。在全球率先實現(xiàn)了自主研發(fā)的IPv6網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)在100個校園網(wǎng)以及CNGI-CERNET2主干網(wǎng)的大規(guī)模聯(lián)合部署與應(yīng)用。形成了較為完整的IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)在基礎(chǔ)設(shè)施、運行管理和重大應(yīng)用等方面所需的網(wǎng)絡(luò)支撐與服務(wù)平臺。在IPv6管控、IPv6過渡、IPv6網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等方面試驗驗證了網(wǎng)絡(luò)的可管理性、可控制性和安全性。成套的IPv6網(wǎng)絡(luò)運行管理與服務(wù)支撐系統(tǒng)部署在100個正常運行的校園網(wǎng)上，為公眾互聯(lián)網(wǎng)IPv6升級改造及規(guī)模商用進(jìn)行了必要的技術(shù)準(zhǔn)備。

（3）2008年開通了IPv6奧運官方網(wǎng)站鏡像站點，成為我國面向全球的IPv6重要應(yīng)用示范，在國際上引起了很大反響。在此基礎(chǔ)上，升級改造和開發(fā)了一批重要的教育科研IPv6網(wǎng)絡(luò)信息資源與應(yīng)用。綜合運用IPv4/IPv6雙協(xié)議棧、IPv4/IPv6反向代理以及翻譯技術(shù)三種技術(shù)路線和方法，實現(xiàn)了教育科研門戶網(wǎng)站、重點學(xué)科信息資源、大學(xué)數(shù)字博物館、高等學(xué)校網(wǎng)上招生等10項重要教育科研網(wǎng)絡(luò)信息資源和應(yīng)用的IPv6升級；開發(fā)了基于IPv6的視頻直播點播、高清視頻會議、無線寬帶通信等10項新的下一代互聯(lián)網(wǎng)教育科研重大應(yīng)用示范；帶動了1 300多個校園信息資源和應(yīng)用系統(tǒng)IPv6升級，在100個校園網(wǎng)上提供了上千個IPv6信息資源與應(yīng)用服務(wù)。對網(wǎng)站系統(tǒng)IPv6升級改造及IPv6應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行了有益嘗試。截至2012年12月23日統(tǒng)計，全球IPv6 Enable認(rèn)證的網(wǎng)站總計1 918個，中國有523個，排名第一。其中高校獲認(rèn)證網(wǎng)站473個，占國內(nèi)總量的90%。

（4）開通了IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)國際高速互聯(lián)。升級了CNGI示范網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)CNGI-CERNET2/6IX的接入能力和互聯(lián)能力，支持100所學(xué)校1G以上帶寬接入，實現(xiàn)了中美下一代互聯(lián)網(wǎng)10G高速互聯(lián)。升級后的100個IPv6校園網(wǎng)和CNGI-CERNET2/6IX構(gòu)成了全球范圍的下一代互聯(lián)網(wǎng)科技創(chuàng)新試驗平臺，有力地支持了科技支撐計劃“可信任互聯(lián)網(wǎng)”等一批國家項目的研究與試驗。

（5）實現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，推動了下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。向華為、中興等著名網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造企業(yè)提供了形成國際標(biāo)準(zhǔn)的自主創(chuàng)新技術(shù)，并積極向中國電信等著名電信運營企業(yè)推廣應(yīng)用技術(shù)，基本形成了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式，推動了我國下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)了大批下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)、網(wǎng)絡(luò)運行等方面的人才，為我國實現(xiàn)下一代互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模商用奠定了重要基礎(chǔ)。

5 挑戰(zhàn)與機遇

我國教育信息化已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，但與人民群眾的需求和世界發(fā)達(dá)國家水平相比還有明顯差距。目前我國整體信息化發(fā)展總體水平與發(fā)達(dá)國家相比差距較大，根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的最新報告《衡量信息社會發(fā)展：2012年》[7]，其評價指數(shù)IDIITU的比較結(jié)果顯示，2011年中國的IDIITU指數(shù)水平在155個國家和地區(qū)中位于第78位。中國信息化發(fā)展的突出問題是信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度還亟待加強，信息化發(fā)展環(huán)境和效果仍存在比較大的改善空間，信息消費水平也有待進(jìn)一步提升。此外，我國信息基礎(chǔ)設(shè)施明顯落后，在寬帶基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，截至2010年底，盡管我國的寬帶用戶數(shù)已經(jīng)是全球第一，但寬帶人均普及率不到10%，低于OECD國家平均水平約15個百分點，遠(yuǎn)未達(dá)到發(fā)達(dá)國家30%—40%的水平，且仍處于“低速寬帶”階段，寬帶平均下載速率為1.77Mbps，全球排名第71位，不足全球平均水平的1/3。盡管帶寬速率偏低，但我國寬帶價格卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于OECD各先進(jìn)國家水平。

我國把教育信息化作為國家信息化的戰(zhàn)略重點和優(yōu)先領(lǐng)域全面部署、加快實施?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》要求：加快教育信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視。把教育信息化納入國家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，超前部署教育信息網(wǎng)絡(luò)。《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》將完善教育信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施列為教育信息化的主要發(fā)展任務(wù)之一，指出“加快中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNET）、中國教育衛(wèi)星寬帶傳輸網(wǎng)（CEB-Sat）升級換代，不斷提升技術(shù)和服務(wù)水平。充分利用現(xiàn)有公共通信傳輸資源，實現(xiàn)全國所有學(xué)校和教育機構(gòu)寬帶接入。根據(jù)國家互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略要求率先實現(xiàn)向下一代互聯(lián)網(wǎng)的過渡。探索國家公益性網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展機制?！?/p>

黨的“十八大”提出“新四化”，教育信息化責(zé)任非常重大。2013年3月習(xí)總書記指出，世界科技發(fā)展有4個趨勢，第一就是移動互聯(lián)網(wǎng)、智能終端、大數(shù)據(jù)、云計算、高端芯片等新一代信息技術(shù)發(fā)展將帶動眾多產(chǎn)業(yè)革命和創(chuàng)新。習(xí)總書記的重要講話，對加快推進(jìn)教育信息化工作有很強的指導(dǎo)意義。世界科技發(fā)展的新趨勢以及信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的加速創(chuàng)新和發(fā)展，為我們加快教育科研信息化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，強化基礎(chǔ)設(shè)施與各學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的深度融合，提升科技創(chuàng)新能力和效率提供了良好的基礎(chǔ)和環(huán)境。

6 發(fā)展設(shè)想

“十二五”期間，CERNET首先將完成好“211工程”三期高等教育公共服務(wù)體系建設(shè)項目“中國教育和科研計算機網(wǎng)主干網(wǎng)和重點學(xué)科信息服務(wù)體系升級擴容工程”項目，該項目是貫徹落實教育部2012年發(fā)布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃2011—2020年》中教育信息化基礎(chǔ)能力建設(shè)行動計劃的具體舉措，實施中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET主干網(wǎng)升換代，將更好地為全國教育信息化提供主干網(wǎng)接入服務(wù)。

項目目標(biāo)是，全面提高中國教育和科研計算機網(wǎng)的技術(shù)水平和服務(wù)能力，擴大傳輸網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和傳輸容量，提高主干網(wǎng)高速接入能力和核心節(jié)點的性能，建立可靠的網(wǎng)絡(luò)運行管理和安全保障系統(tǒng)，完善重點學(xué)科信息資源服務(wù)系統(tǒng)，提升服務(wù)全國高等教育和高校重點學(xué)科建設(shè)的能力，使其成為達(dá)到世界先進(jìn)水平的國家教育科研信息基礎(chǔ)設(shè)施。

2012年底CERNET在國內(nèi)首次開通了單波100G傳輸業(yè)務(wù)；進(jìn)行了CERNET主干網(wǎng)升級，在國內(nèi)首次開通了連接北京、上海等8個城市的12條100G線路，成為國際上繼美國Internet2之后第二個開通100G的國家級學(xué)術(shù)網(wǎng)。

建設(shè)先進(jìn)的教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施，必須充分重視和利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)。目前，IPv4地址已經(jīng)分配完畢，今后新建網(wǎng)絡(luò)只能使用IPv6技術(shù)，下一代互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為“十二五”期間我國加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的先導(dǎo)性和基礎(chǔ)性領(lǐng)域，對我國加快經(jīng)濟轉(zhuǎn)型、建設(shè)創(chuàng)新型國家、搶占信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)國際競爭戰(zhàn)略制高點具有重要戰(zhàn)略意義。2011年12月23日，國務(wù)院召開常務(wù)會議，研究部署加快我國發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，明確了“十二五”期間發(fā)展我國下一代互聯(lián)網(wǎng)的路線圖和主要目標(biāo)，確定了重點任務(wù)[8]。下一代互聯(lián)網(wǎng)是未來國家信息化基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成。

“十二五”期間，為了貫徹落實我國“十二五”期間加快發(fā)展下一代互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略行動計劃，CERNET將充分利用已經(jīng)建成的CNGI-CERNET2/6IX基礎(chǔ)設(shè)施，繼續(xù)開展和支持下一代互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)創(chuàng)新，為下一代互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模商用提供技術(shù)試驗與應(yīng)用示范的驗證推廣平臺，為下一代互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用創(chuàng)新、探索新型互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)提供開放性的試驗環(huán)境；同時，CERNET將積極推動國家對我國下一代互聯(lián)網(wǎng)試驗與示范網(wǎng)絡(luò)的升級建設(shè)的繼續(xù)支持，使我國在下一代互聯(lián)網(wǎng)試驗與示范網(wǎng)絡(luò)方面保持在世界上的先進(jìn)地位，并爭取達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

1國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）.2010,7.

2教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）.2012,3.

3 http://www.intenet2.edu.

4 http://www.Geant2.edu.

5國際教育信息化研究.中國教育網(wǎng)絡(luò)，2012,7.

6歐洲教育信息化規(guī)劃分析.中國教育網(wǎng)絡(luò)，2012,8.

7統(tǒng)計科研所信息化統(tǒng)計評價研究組.“十一五”時期中國信息化發(fā)展指數(shù)（IDI）研究報告——中國信息化發(fā)展水平的國際比較與分析.中國信息界,2011，（1）：67-74.

8關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展建設(shè)的意見.2012,3.

Building an Advanced Network Infrastructure to Support Education Informatization and Its Applications

Liu Ying Ren Gang Li Chongrong Wu Jianping
（Network Science and Cyberspace Research Center,Tsinghua University,Beijing 10084,China）

Building an advanced network infrastructure can play an important role to support education informatization and its applications.This paper firstly analyzes the education informatization strategies of different countries and the trend of the international network infrastructure to support education informatization.Then,we introduce the developments of CERNET and CNGI-CERNET2 and their applications.Finally,the future direction of network infrastructure is presented to support education informatization.

network Infrastructure,education informatization,application

劉瑩清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院副研究員。2001年獲西安電子科技大學(xué)博士，2001—2003年在清華大學(xué)計算機系從事博士后研究。曾任中國計算機學(xué)會互聯(lián)網(wǎng)專委會秘書長。主要研究方向是下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、組播路由算法研究、組播路由協(xié)議設(shè)計、高性能路由器體系結(jié)構(gòu)。作為項目和課題負(fù)責(zé)人，承擔(dān)和參加了多項國家省部級重點科研項目，包括“973”項目、“863”項目、國家自然科學(xué)基金項目、國家科技基礎(chǔ)條件平臺項目、國家科技支撐計劃課題等，發(fā)表論文30余篇。E-mail:liuying@cernet.edu.cn

吳建平男，清華大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)系教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任清華大學(xué)信息化工作辦公室主任、計算機科學(xué)與技術(shù)系主任、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院院長、信息化技術(shù)中心主任。兼任中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET專家委員會主任、網(wǎng)絡(luò)中心主任，下一代互聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)國家工程實驗室主任。國家“973”項目“新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議基礎(chǔ)研究”首席科學(xué)家，中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI專家委員會副主任，國家“十二五”“863”計劃信息領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)與通信主題專家組成員。“國家杰出青年科學(xué)基金”和“長江學(xué)者獎勵計劃特聘教授”獲得者；獲得“2008年何梁何利科技獎”和“2010年國際互聯(lián)網(wǎng)界最高獎喬納森·帕斯塔爾獎”。E-mail:jianping@cernet.educ.cn

2013年4月17日