作者:张双虎 来源:中国科学报 发布时间:2024/4/22 8:20:11
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中国“网”事:穿过羊肠小道,驶入信息高速

 

“中国互联网的发展史会记住这一天:1994年4月20日。”时隔30年,中国科学院计算机网络信息中心(以下简称网络中心)首任主任宁玉田依然清晰地记得那个特殊的日子。

当天,一条传输速率为64K的国际专线从网络中心成功联网,实现了中国全功能接入国际互联网。这标志着中国互联网时代的开端,更预示着一个数字生活的崭新时代向人们开启大门。

宁玉田(右二)、钱华林(右一)等讨论NCFC建设问题。

2007年9月,在德国波茨坦,胡启恒(前排左二)与曾致力于推动互联网进入中国的部分专家合照。

NCFC机房。

我国自主研发的第一台路由器。

中国第一台.CN域名服务器。

网络中心2号楼前的铜牌——中国互联网诞生地。

网络中心供图

1 需求催生

国际互联网的诞生有两个驱动因素,一是政治和军事方面的需要,二是大科学装置产生的海量数据进行国际传输的需求。

为建立能抵抗核打击的美国作战指挥系统,美国国防部高级研究计划署上世纪60年代就建成了覆盖全美的阿帕网(ARPANet)。20世纪80年代,美、英、法等国均在创建本国的计算机网络,很多互联网的关键性、基础性标准也在这一时期确定。

在科研领域,以粒子物理、航天科技为代表的大科学工程兴起,进一步催生国际合作、资源共享方面的强烈需求。1985年,美国国家科学基金会(NSF)建立NSFNet并取代ARPANet,成为当时互联网的主干网。

我国最早应用互联网的需求同样来自科教领域。科技的迅猛发展和学术交流的日益频繁,让中国科学家对网络的需求越发迫切。

“科研人员有了研究成果,会写成论文预印件寄给国外同行,国外科学家也会把论文预印件寄给中国学者。国际间邮包寄送往往需要数月,科研人员看到论文时,已经是半年前发表的成果了。”时任中国科学院计算技术研究所(以下简称计算所)十室副主任钱华林介绍,“而借助互联网,科学家能极大提高论文发表效率,加快成果产出进度。”

20世纪80年代末,我国一些科学家已和国外研究机构建立了通信连接。中国科学院高能物理研究所和北京计算机应用技术研究所的研究人员出于共享科学数据和计算资源的需求,已通过电子邮件和国外进行过联系。当时,还仅限于收发电子邮件,而且网络随时会断。

2 机遇出现

随着国内高校和科研院所对高速计算的需求越来越迫切,1989年,当时的国家计委将支持网络和计算中心建设列入“重点学科发展项目”,设想在北京中关村范围内,建成清华大学、北京大学和中国科学院中关村地区研究所3个局域网络,然后通过若干节点,连成一个高速计算机通信主干网,并建成网控中心和计算机主机系统。

“如果这一系统建成,一方面,科学家可以在自己的实验室里共享超级计算机及信息资源,另一方面,也可以为中国发展计算机网络技术起到示范作用。”钱华林说。

该项目被称为NCFC(中关村地区教育与科研示范网络),由国家计委组织中国科学院、清华大学和北京大学三方投标确定实施依托单位。

得到这一消息后,时任中国科学院技术科学与开发局副局长宁玉田随即向中国科学院领导作了报告。

“院领导对科技前沿非常了解,对高新技术非常敏感,当时就意识到网络的重要性和巨大潜力。”宁玉田说。

报告报上去后,很快得到批复。时任中国科学院院长周光召明确要求:“此事必须抓紧做好。”

3 0.7分胜出

1989年6月26日,中国科学院组织计算所、计算中心(1977年成立,后并入网络中心)、软件研究所、自动化研究所和电子学研究所等单位的计算机和网络专家成立NCFC项目投标小组,集中撰写标书。

“当时竞争非常激烈,经评审组21位专家严格评议打分,中国科学院的方案比第二名仅高0.7分。”宁玉田说,“坦白讲,其他竞标单位的实力也不差,每位专家都很优秀,但我们的方案总体上更优。”

最后,中国科学院胜出,主持NCFC项目。

NCFC项目牵涉多家机构和大量资源,组织协调难度很大。1990年5月15日,中国科学院计算机网络中心(后并入网络中心)成立,挂靠在计算中心,并从各研究所抽调优势力量,组建攻关团队。宁玉田任主任,计算所研究员马影琳任总工程师,钱华林和计算所研究员苏振泽任副总工程师,牵头组成了核心团队。

为方便实施,项目组设立管理委员会,时任中国科学院副院长胡启恒任管理委员会主任,成员由国家计委、国家教委、国家科委、国家自然科学基金委员会、清华大学、北京大学等单位相关领导组成。

是年11月,国家计委批复NCFC立项。

4 雏形渐成

NCFC的首要任务是建设3个局域网,再连接成一个主干网。项目实施过程中,连接主干网必须使用统一的协议。当时国内组网有X.25协议、DECnet协议,还有X.400协议。中国科学院、北京大学、清华大学组建的局域网也采用了不同的传输协议。

主干网采用什么标准来连接,NCFC管理委员会内部对此有些争议。当时,世界上还没有统一的网络协议,比如欧洲是OSI,美国在发展TCP/IP。

NCFC管理委员会的专家通过查阅资料、进行实际验证和细致讨论,最终认为TCP/IP协议更具优势,于是采用该协议。

“现在看来,当时这个决定是非常正确的。TCP/IP协议后来成为互联网的国际标准,这让我们在技术路线上没有走弯路。”宁玉田说。

解决了传输协议问题后,“广播风暴”问题又接踵而至。“广播风暴”是指因网络设计和连接问题,广播在网内大量复制,占用带宽,导致网络性能下降甚至瘫痪。由于当时从国外采购路由器困难,项目组决定一边尝试用“网桥”(Bridge)连接,一边着手研制路由器。

钱华林带着学生——青年工程师李俊(后任网络中心第三任主任),借助参加国际学术会议时带回来的开源RIP路由协议软件,经消化、吸收和攻关,通过在台式电脑(PC机)上安装4块网卡并修改软件的方式,组建成一台“PC版”路由器。

这是中国第一台自行研制并投入运行的路由器。此后,在NCFC主干网试运行中,全网用了30多台PC路由器。

网络连接实验中,从软件到硬件设备,基本上都要从头做起。那时候就连一根光纤都要经过半年时间才能拿到手,项目组用以太网连接计算所南楼、北楼的实验就花了半年时间。

主干网连接光纤要走地下管路,但地下管路归当时的邮电部管理,在其中穿过光纤需得到邮电部批准,然后经北京市海淀区邮电局办理。在和清华大学连接过程中,有几百米的光纤管道全被占用了,铺设新管道又不现实,讨论再三,专家们决定采用架空光缆的方式连接。然而,进口光纤价格不菲,架空光缆又容易损坏。为此,项目组科研人员每天晚上都要化身“打更人”,沿着光纤路线巡查。

在大家的共同努力下,1993年12月,NCFC项目顺利完成,高速光缆和路由器将3个院校网连在一起,构成了中国互联网的雏形。

5 突破阻碍

NCFC项目的另一个重要任务是装备超级计算机作为网络公用资源。但完成这一任务却面临巨大阻碍,因为当时的巴黎统筹委员会(发达国家限制成员国向社会主义国家出口战略物资和高新技术的组织)拒绝向中国出口超级计算机。

NCFC管理委员会见招拆招,决定趁此机会尝试国际联网。

“这不仅符合计算机科学的发展方向,也能满足高校和科研院所进行国际合作的需要。”宁玉田说,“但联网过程并不顺利,可以说困难重重。”

其实,作出这个决定时,科研人员承受了很大的压力。当时,NCFC项目任务书中并没有接入国际互联网的考核指标,国家对项目组也没有这方面的要求。

“这是个自选课题,或者说是NCFC管理委员会的自发行为。”宁玉田回忆,“面临着政策、技术、经费、设备等多重障碍。”

当时国内电信制度规定,对外连接必须专线专用,中国科学院这根线要实现资源共享,就要承担专线昂贵的价格。更何况,当时很多先进设备和技术并非有钱就能买到。

更关键的是,美国担心中国接入国际互联网,会对美国构成所谓“安全威胁”。

1993年底,中国接入国际互联网的所有技术问题都已解决,但网络就是不通。在一次国际会议上,有位美国专家明确告诉我国专家,中国不能接入互联网,是“技术以外的一些障碍”。

为接入国际互联网,从科研管理层、有国际影响力的科学家到NCFC项目组成员都在努力,胡启恒、师昌绪、陈佳洱、钱华林等人多次在有关国际会议上为此争取。宁玉田说:“其实科学家都非常支持中国接入互联网,当时有美国同行表示,只要政府不反对就行。”

1994年4月初,胡启恒去美国开会,特意拜访了主管互联网的NSF负责人,说明NCFC的性质及联网的目的。

最终,双方达成共识,美国同意中国接入国际互联网主干网。

胡启恒在回顾这段历史时曾作出精彩论断:“中国的互联网不是用八抬大轿抬出来的,而是从羊肠小道里走出来的。”

6 历史一刻

1994年4月19日深夜,李俊正在NCFC机房值班。在毫无征兆的情况下,他忽然发现能进入国际互联网了。

“突然能联网了,能看到美国互联网上的东西了。那股兴奋劲儿难以形容,我意识到自己是中国第一个进入国际互联网的人。”李俊回忆说。

因为已是深夜,李俊并未立即将这个“大消息”告诉别人。像意外走进神秘花园的孩子,他想先独自“玩耍”一番。

第二天,听到能接入国际互联网的消息后,大家都很兴奋,1994年4月20日也被正式认定为中国全功能接入国际互联网的纪念日。

“中国从此被国际上正式承认,成为国际互联网大家庭的第77名成员。”网络中心科技云运行与技术发展部主任黎建辉说,“这是一个标志性事件,确实应该记住这一天。”

“全功能接入国际互联网是在改革开放大背景下,中国政府部门、科研机构、国际友人共同努力和团结协作的成果。多位国家领导和院领导都曾作出批示。”宁玉田说,“这件事也被评为当年中国十大科技新闻之一。”

7 域名回迁

全功能接入国际互联网之后,中国的国家域名(.CN)还在国外运行。国外向中国发送邮件很困难,只能用IP地址收发。

“作为互联网关键基础设施,域名系统是支撑全球互联网运行的重要根基和‘导航系统’,是一切应用的第一入口。”互联网域名系统国家工程研究中心主任毛伟说。

1990年,北京计算机应用技术研究所教授王运丰曾和德国卡尔斯鲁厄大学教授措恩协商申请.CN域名问题。在措恩协助下,.CN域名注册成功,北京计算机应用技术研究所的钱天白被登记为行政管理人,域名服务器暂放卡尔斯鲁厄大学管理。

NCFC项目初期,钱华林等人就开始规划域名体系的建设。他们在征得亚太互联网络信息中心(APNIC)同意并获得中国政府授权,准备在全球互联网根服务器上注册.CN域名时,才发现该域名已经被钱天白注册。

胡启恒随即以NCFC管理委员会主任身份邀请钱天白参加NCFC项目,并多次会见措恩,讨论域名回迁中国的工作。

中国全功能接入互联网后,域名体系建设步伐加快。1994年5月21日,在钱天白和措恩的协助下,中国科学院计算机网络中心建成并开始管理运行.CN域名服务器。钱天白、钱华林分别担任中国.CN域名的行政联络人和技术联络人,改变了中国国家域名服务器一直放在国外的历史。

1997年5月30日,国务院信息化工作领导小组办公室正式发文,委托网络中心组建和管理中国互联网络信息中心,负责.CN顶级域名的注册和管理工作。

8 “幸运”背后

中国互联网络信息中心发布的统计报告显示,截至2023年12月,我国网民规模达10.92亿人,互联网普及率达77.5%。互联网在加快推进新型工业化、发展新质生产力、助力经济社会发展等方面发挥着越来越重要的作用。

从64K速率接入,到当前普通家庭上网百兆起步、科研院所万兆连接,中国互联网过去30年加速取得的成就令宁玉田“始料未及”。

“当时的目标就是为科研提供便利,没有人能料到互联网在今天会渗透到我们生活的各个角落。”宁玉田感慨道。

“前几次工业革命我们都没赶上,但在这次互联网大潮中,中国和国际同时‘起跑’。”黎建辉说,“从这个角度说,我们非常幸运,中国全功能接入互联网‘恰逢其时’。这种幸运,是中国科学院面对国家重大需求时,组织各科研院所协力攻关、充分发挥建制化科研优势的结果。”

从门户网站、即时通信、电子商务、社交网络,到移动支付、物联网、人机物融合、万物互联……中国互联网的30年是从跟踪、学习、模仿到自主创新的30年。今天,在很多行业和应用场景中,中国创造创新越来越多。所有这些都肇始于中国科学院计算机和网络专家的早期探索、试错、引领和示范。

黎建辉说:“中国科学院后来推进的‘百所联网’、域名管理、算力网格、IPv6技术,推动科研信息化和管理信息化的尝试,都为互联网领域积累了非常宝贵的经验。这些经验对其他领域发展互联网相关技术和应用起到了重要的示范作用,也为前沿研究提供了定制服务和基础保障。”

《中国科学报》 (2024-04-22 第4版 专题)
 
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