中美俄環球科教網路

中美俄環球科教網路由中國科學院、美國國家基金會、俄羅斯部委與科學團體聯盟共同出資建設,中科院計算機網路信息中心、美國伊利諾伊大學國家超級計算中心、俄羅斯庫爾恰托夫研究院負責建設和運營管理。近期的套用重點主要在高能物理、天文、大氣等基礎研究領域。2004年1月12日中美俄環球科教網路(GLORIAD)正式開通。

簡介

中美俄環球科教網路(中美俄環球科教網路

中美俄環球科教網路(GLORIAD)全稱Global Ring Network for Advanced Applications Development,是由中國科學院美國國家科學基金會、俄羅斯部委與科學團體聯盟共同出資建設的,其目的是支持三國乃至全球先進的科教套用並支持下一代網際網路的研究。

2004年1月開通的“中美俄環球科教網路”是利用光纜直連的方式,從美國“芝加哥”節點出發,穿過大西洋和歐洲大陸“阿姆斯特丹”節點,繼續往東到達“莫斯科”節點和俄羅斯科學城,再穿過“西伯利亞”節點以及中國邊境到達“北京”節點、“香港”節點,從香港穿過太平洋,經美國西雅圖連線到美國“芝加哥”節點,形成一個“閉環”。該環網採用先進的光纖傳輸技術,初期速率為155Mbps。計畫於2005年初期建成一個速率為2.5Gbps光波的圍繞整個北半球的閉環網路,以支持科研教育的國際合作。隨著網上科教套用的發展,信道速率將進一步提升到10Gbps。

該網開通近一年來,運行平穩,傳輸量逐步增長。高能物理天文大氣生命科學等領域的科學家們利用該網路進行了大量的科學研究和國際合作。中美俄環球科教網路作為一個環球科技網路在促進國際的科技合作中正在發揮著越來越重要的作用,已受到亞太地區、北美及歐洲國家的網際網路界和科技界的關注與重視。香港“開放交換節點”的建設,對提升國家科技創新能力和支撐環境的水平,對中國進入國際網際網路發展行列中的“引領方陣”具有重要意義。

背景

1996年10月,美國宣布要建立高性能的下一代網際網路NGI,用於支持大學和科學研究的先進套用。1997年5月,美國國家科學基金會宣布了HPIIS計畫,以便使世界各地的研究人員可以接入美國NGI,同時也使美國的科學家可以接入世界各地的高性能網路。1999年7月,俄羅斯RBnet開始與美國的NGI聯接,從而形成了NaukaNet(科學網)。
隨著中國、美國、俄羅斯科學研究交流的日益頻繁,三個國家都感到有必要在全球範圍內實現高速網路互聯。2002年,中國科學院、美國國家科學基金會、俄羅斯部委與科學團體聯盟決定共同出資建設一條新的環繞全球的支持先進科學套用的高速環狀網路(Global Ring Network for Advanced Applications Development,GLORIAD),這標誌著三國之間的科學合作邁出了重要的一步。

隨著現代科技的發展,一項科學活動往往由多國科學家分別在全球不同地點協作完成,其每秒鐘產生的數據量動輒達數十兆位元組甚至更大,要實現共享,只有依靠網際網路。而普通的商用網際網路成本高,效率低,交通擁擠,數據丟失現象時有發生。

發展

建設

中美俄環球科教網路(GLORIAD)於2004年1月12日正式開通中美俄環球科教網路(GLORIAD)於2004年1月12日正式開通

從1998年開始,美、俄兩國開始建設專用的“科學網”,5年來在科技合作方面成果豐碩。中美俄環球科教網路是美俄“科學網”計畫的延伸,計畫在2004年中期擴展至2.5千兆頻寬,最終提升到10千兆頻寬。

2002年由中國科學院美國國家科學基金會,俄羅斯部委與科學團體聯盟決定出資創建,目的在於建立科學教育套用聯盟,為科學家提供豐富和便於訪問的信息資源。2004年投入套用以來,已經大大便利了參與國科學家在高能物理、天文等領域的研究。現在,網路中線路的數目還在不斷增多,傳輸能力也不斷提高。

中國參與建設這一國際性權威的科教網路,最初也曾受到亞太地區經濟已開發國家的挑戰,但因為我國近幾年來網民人數急速攀升,已成為僅次於美國的第二個網際網路套用大國,也因為我國近幾年來科技教育實力提高等事實,終於使今天中、美、俄三方的合作有了成功的結局。

開通

2004年1月12日,北京,中國科學院。三隻大手同時撳下按鈕,一組信號如同奧運火炬在數萬公里長的寬頻網路上以光速傳遍北半球:芝加哥—阿姆斯特丹—莫斯科—新西伯利亞—北京—香港—西雅圖—芝加哥,中美俄環球科教網路的開通,為這3個科技大國乃至全球科教界的信息互動開闢了一條康莊大道。

中、美、俄3國科教界的領軍人物齊聚中國科學院,隨著3隻大手撳動按鈕,中美俄環球科教網路正式開通。從此,北京正負電子對撞機、美國人類基因組研究、俄羅斯可控熱核聚變裝置等產生的海量科研數據,可以順暢地循著這條155兆的專用網路實現共享。與會專家認為,中美俄環球科教網路的開通,將改變亞太地區網際網路的布局,預示著這一地區的網路技術套用重心開始向中國轉移

升級

2004年11月24日,中國科學院今天在京正式宣布,“中美俄環球科教網路(GLORIAD)”北京—香港段升級到2.5G,在香港建立下一代網際網路“開放交換節點”。國內科研人員不用出國,就可以通過光纖傳輸技術參加視頻國際會議了。

內容

GLORIAD網路拓撲圖GLORIAD網路拓撲圖

整個GLORIAD計畫包括4個方面的內容:

網路傳輸基礎設施的研究和建設

利用目前行進的光傳輸/交換技術,建設一個橫跨中國、美國、俄羅斯以及太平洋和大西洋的環形光網路,設計傳輸速率為10Gbps。相應的光交換節點分別設在:美國“芝加哥”(StarLight)、荷蘭“阿姆斯特丹”(NetherLight)、“莫斯科”(RusLight)、俄羅斯的“新西伯利亞”(SiberLight)、中國“北京”(BeijingLight)和中國“香港”(HKLight)。該環形網路的拓撲結構充分利用了光網路的自愈保住功能,可以提供高可靠的、無縫的環球網路連線。

網路重要支撐技術的研究、試驗和運行

為了更好地適應先進科學套用的需要,提供更高的性能,在網路層將試驗採用IPv6協定實現IP層的互連,提供端到端的資源分配和調度能力,提供能夠自動更新網路設備的軟體系統,通過在核心網路使用MPLS等技術能夠提供改進的網路服務質量QoS等。同時,研發各種網路監控和管理工具,以最大限度滿足網路管理和終端用戶的需求。總之,該網路也將同時作為先進網路技術的測試床。

網路套用服務軟體,中間件的研究,試驗和運行

通過採用基於格線的軟體技術實現網路資源數據資源、計算資源、科學儀器資源和用戶團體資源的整合和協同。

建立強大的科學教育套用聯盟

GLORIAD計畫主要面向科學家、教育工作者、政策制定者、公共組織等。確定這些套用團體道德需要明確他們的需求,然後使這些團體逐步了解這個網路潛在的服務和功能,最後提供給這些團體更多的機會進行資源協作與共享。

節點介紹

GLORIAD北京-香港段升級到2.5GGLORIAD北京-香港段升級到2.5G

中國

北京節點

香港節點

2004年11月23日,CSTNET建立香港開放交換節點HK IOEP (HK Light), 同時,GLORIAD北京-香港段升級到2.5G。到2004年底,HK IOEP已分別與日本、中國台灣、中國香港實現1G互聯,不久還將與歐盟、韓國等實現高速互聯。

美國

芝加哥節點

西雅圖節點

俄羅斯

阿姆斯特丹節點

莫斯科節點

西伯利亞節點

套用

·虛擬天文台
·全球氣候變化
·高能物理格線
·蛋白質結構與功能預測
·虛擬藥物篩選
·遠程教育

意義

中美俄環球科教網路中美俄環球科教網路

這條被合作三方稱作“具有劃時代意義”的中美俄環球科教網路,環球科教網路計畫的實施,將在全球範圍第一次使中、美、俄三國科研領域的豐富資源通過網路實現共享和協同,使三國的科研和教育工作者更好地相互溝通和合作。

建設全封閉的專用科教網

———別讓牛車擋了汽車道
1994年4月20日中國首次正式接入國際網際網路時,信道寬度只有64K,跟今天我們在家撥接的頻寬差不多。到2003年12月31日,我國國際出口的頻寬為27千兆,10年來路面的寬度增長了近43萬倍。但與迅猛發展的科學研究相比,今天的公用網際網路還是一條牛車與賓士車一塊兒行駛的初級公路,交通混亂,成本高,效率低,一條2.5千兆頻寬的通路實際運行中能用到1.5千兆就算不錯,而且數據丟失的現象時有發生,難以滿足科研信息高速交換的需求。
就拿北京正負電子對撞機來說吧,每秒鐘產生的數據在50兆左右,這還只是中科院高能物理研究所業務工作的一部分。負責中國科技網的中科院計算機網路信息中心副主任李俊說,中國科技網目前骨幹網的頻寬大約是1.5千兆,而高能所一家的頻寬需求就已達到1千兆。
在這種情況下,建設全封閉的專用科教網路的呼聲日益高漲。“這主要是想緩解兩方面的燃眉之急,”中科院計算機網路信息中心總工程師錢華林說,“一是保證科研數據傳輸的速度和質量,二是大大降低數據傳遞的成本。”

網路組合數據、計算和智力資源

———從孤軍奮戰到協力攻關
一方面是網路傳輸力不從心,另一方面是國際間的科技合作日益緊密。
隨著科技不斷向縱深發展,尤其是在基礎研究領域,過去那種靠一個人、一個科研單位、一國科學家包打天下的局面已經難以為繼。
這樣一來,世界各國的科學家們就可以分別在自己的實驗室同時開展同一項實驗。美國專家的論文也許用的是采自拉薩、開普敦的數據,中國學者進行數據處理,也許用的是巴黎、舊金山、里約熱內盧閒置的計算機。將這些資源組合在一起的,便是高速網際網路。
中國與日本義大利西藏羊八井地區進行宇宙粒子採集和觀測,數據量不亞於電子對撞機,一張計算機硬碟要不了多長時間就寫滿了,如果沒有高速網路,就得坐飛機將這些硬碟送出去。錢華林說,中科院開展基因組研究,要下載國外大型基因庫的數據,不得不等到每天半夜12點之後,才能不受打擾地得到網路中心配給的兩小時通信時段。
中美俄環球科教網路將在較大程度上解決這種供需之間的矛盾,目前網路的頻寬是155兆,很快就會升級到2.5千兆。

影響

中美俄環球科教網路中美俄環球科教網路

力爭在下一代網際網路中占據主動 ———越過長城,走向世界

不過在閻保平錢華林看來,這還不是開通這一網路的全部目的。“從2000年前後起,國際上就開始研究下一代網際網路,而誰掌握了先進的網路套用,誰就將主導下一代網際網路的發展。我國搞環球科教網,就是要從套用切入,爭取主動,改變過去網際網路發展中跟在人家後頭亦步亦趨的局面。在這一網路上,我們將開展格線計算、Ipv6、網路中間件等大量關鍵研究和套用,把環球科教網建成中科院下一代網際網路的平台。”
到2002年,中國發表的國際科技論文數已居全球第五,從人類基因組測序到中歐“伽利略”衛星定位計畫,從阿爾法磁譜儀探測計畫到全球氣候變暖的國際合作研究,中國人在國際科技舞台上的地位已經不容忽視。在中美俄環球科教網路籌建過程中,歐洲、韓國、日本的很多科技界人士就主動與中方聯繫,要求加入合作行列。
通過網路,通過國際科技和經濟合作,中國人走向世界的腳步正越來越大,越來越快,越來越有力。

大事記

2002年2月:美國國家科學基金會(NSF)資助的美俄科教網路(NaukaNet)項目提出與中國建立戰略夥伴關係,並在北半球建立環形科教網路的構想。
2002年7月31日:中國科學院計算機網路信息中心主任閻保平博士在北京會見來訪的美國國家科學基金會官員亞洲項目資深主任章以本先生,雙方進行 了友好會晤,初步達成合作意向。
2002年10月:中國科學院批准中國科學院計算機網路信息中心代表中國科學院實施該項目。
2002年12月:美俄代表訪問北京,第一次中美俄三方會議在中國科學院舉行。三方一致同意“中美俄環球科教網路”項目的英文名字為“GLORIAD”。會議期間,中國科學院江綿恆副院長代表中科院簽署了三方合作諒解備忘錄,標誌中美俄環球科教網路合作正式開始。
2003年2月21日:閻保平博士等中方人員同美方Greg Gole博士等召開視頻會議,討論建立GLORIAD項目組的遠程協同工作環境。
2003年4月15日:三方科學家通過視頻會議討論支持先進的網路套用(以高能物理為例)。
2003年5月15日:三方召開GLORIAD工作(視頻)會議,籌備夏季俄羅斯會議。
2003年11月:中國科學院計算機網路信息中心主任閻保平博士訪問美國依利諾伊大學國家超級計算中心,與GLORIAD項目組相關人員、美國國家科學基金會和Tyco公司人員進行會晤。會議期間依利諾伊大學、中國科學院計算機網路信息中心與網路供應商Tyco公司簽署協定,由Tyco公司提供跨太平洋海底光纜,連線中美。
2004年1月12日:中美俄環球科教網路(GLORIAD)正式開通,開通儀式在中國科學院舉行。

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