吳建平:千錘百煉迎來中國互聯網厚積薄發

來源:《中國網信》 時間:2024-04-29

  2024年是中國全功能接入國際互聯網30周年。30年來,互聯網深刻地改變了人們的生産生活方式,推動了社會變革。《中國網信》雜志邀請國内外互聯網領域知名專家,推出一系列署名文章與訪談,共同回顧波瀾壯闊的30年。

  中國工程院院士、中關村實驗室主任、清華大學網絡研究院院長吳建平參與了互聯網進入中國之前15年的技術儲備,并在中國實現全功能接入國際互聯網後的30年裏,作爲建設者和開拓者之一,先後參與建成了我國第一個全國性互聯網中國教育和科研計算機網CERNET,以及全球規模最大的純IPv6下一代互聯網主幹網CERNET2。近年來,又基本建成國家未來互聯網試驗基礎設施FITI(CERNET3)。

  回顧互聯網進入中國的曆史,吳建平院士感慨良多,“中國互聯網實現了從無到有、從小到大的發展奇迹,而且從一開始就着眼于互聯網技術和應用的研究探索”。

15年技術儲備帶來的厚積薄發

  《中國網信》雜志:您參與了中國互聯網從無到有的建設過程。20世紀70年代末,您就已經開始計算機網絡技術的研究。當時都進行了哪些探索、取得了怎樣的成果?

  吳建平:回顧我五十年的整個學習和工作生涯,都與互聯網緊密“綁”在一起,我有幸參與并見證了中國互聯網的從無到有。

  1979年,我考取了清華大學計算機系統結構專業研究生,開啓了我的計算機網絡研究生涯。我應該是在國内最早從事計算機網絡研究的科技人員之一。

  從互聯網曆史來看,20世紀60~90年代是至關重要的時期。1969年,互聯網的前身APARNET(阿帕網)在美國誕生。逐漸地,國際上很多大公司開始研發自己的計算機網絡,也都推出了各自的計算機網絡體系結構。1984年,國際标準化組織(ISO)提出開放式系統互聯通信參考模型(OSI)。之後,國際上關于計算機網絡的研究逐漸彙集成兩條脈絡:一條是基于傳統電信網絡思路,先建立連接後再傳數據;另外一條則是基于“TCP/IP”思路,堅持采用無連接分組交換技術。當時,基于電信思路的OSI是計算機網絡界推崇的主流。這是當時我們進行計算機網絡研究的國際背景。

  20世紀80年代初,由于當時國外對包括計算機網絡技術在内的高科技産品施行禁運,我們隻能看到零星的技術資料。我和團隊的學生就用這些資料學習、探索,嘗試根據這些資料中的國際标準,自己摸索設計建設網絡。

  1984年,清華自主開發建設了一套符合OSI體系結構的計算機網絡。這個利用三台節點機加上六七台微型計算機組成的“計算機網絡雛形”采用X.25協議(使用電話或綜合業務網絡設備作爲硬件設備來架構廣域網的ITU-T網絡協議),不久就被派上了大用場。以這個雛形網絡爲基礎的計算機網絡技術成果先後在國家某重要工程、清華大學校園網、1990年亞運會中得到應用。

  《中國網信》雜志:實際上在我國全功能連接到國際互聯網之前,就已經有很多探索了。其中有哪些讓您印象深刻的事?

  吳建平:1987年,我赴加拿大不列颠哥倫比亞大學(UBC)做訪問學者。當時美國第一個采用TCP/IP的互聯網主幹網國家科學基金會網絡(NSFNET)剛剛建立,而UBC正是加拿大計算機網絡研究之祖和連接到NSFNET國家學術網的發源地。在這裏,我第一次接觸到現代意義的互聯網。

  當時,全球OSI和TCP/IP這兩條技術線路正處于最激烈的競争之中。我一用上當時的互聯網,就深刻體會到TCP/IP協議的優點。首先,無連接分組交換保證了互聯網的高效傳輸。其次,在推廣實施方面,TCP/IP協議踐行開源、開放、共享的理念,這種低廉親民的路線,就是互聯網的基因所在,與清華大學自建的X.25校園網有很大不同。

  1989年12月回國後,正趕上國家計劃委員會(以下簡稱“國家計委”)組織世界銀行提供貸款的中關村地區教育與科研示範網絡(NCFC,中國國家計算與網絡設施)項目啓動。NCFC由中國科學院、清華大學、北京大學共同建設,具體由各單位先建自己的計算機網絡,在此基礎上建立NCFC主幹網。當時三個單位組建了8位專家的總體組,完成項目的總體設計和技術線路決策,我是其中一員。

  到了20世紀90年代初期,盡管中國科學院高能所、清華校園網等都能使用通達全球的電子郵件功能,但還沒有全功能開通互聯網的其他功能。當時,由NCFC牽頭與支持NSFNET的美國國家科學基金會交接洽談,申請中國全功能接入國際互聯網,最終得到認可。1994年4月20日,NCFC項目通過美國斯普林特公司(Sprint)的64K國際專線,實現了與國際互聯網的全功能連接。

  回顧這一段曆史,可以說,我們很幸運地趕在1995年互聯網商業化的前夕全功能接入了國際互聯網,基本跟上了國際步伐。

服務國家戰略CERNET應運而生

  《中國網信》雜志:今年是我國全功能接入國際互聯網30周年,也是CERNET建設30周年。CERNET是我國第一個全國性的主幹互聯網,請您談談CERNET是如何建設的。

  吳建平:國家計委和國家教委商定,由清華大學牽頭,啓動建設中國教育和科研計算機網CERNET示範工程,建設中國第一個互聯網主幹網。

  1994年2月,清華大學成立“中國教育和科研計算機網”項目小組,負責起草項目建議書。3月底,清華大學、北京大學、上海交通大學等6所大學經由國家教委向國家計委呈交了《中國教育和科研計算機網CERNET示範工程項目建議書》。1994年7月,開通了采用X.25通信技術連接北京、上海、南京、廣州和西安5個城市6所高校的CERNET試驗網。

  同年9月,“中國教育和科研計算機網CERNET示範工程可行性研究報告”通過論證。同年11月2日,國家計委緊急批複啓動“中國教育和科研計算機網CERNET示範工程”項目建設,由國家教委主持,清華大學牽頭,北京大學、上海交通大學等10所高校承擔建設。

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1994年6月CERNET實驗網拓撲圖。

  從規劃到落實,CERNET建設推進的速度非常快。1995年12月20日,“中國教育和科研計算機網CERNET示範工程”提前一年完成建設任務,通過了國家計委主持的項目驗收。我國第一個全國互聯網主幹網CERNET采用64K DDN線路連接全國8個城市的10所高校,共連接了108所高校。

  互聯網在中國的發展不是“平地起高樓”,一蹴而就,正因爲千錘百煉,才迎來厚積薄發。回顧中國互聯網發展的曆史,一定不能忘記互聯網發展前的15年。正是有了這個時期的技術儲備和人才積澱,我們才能不斷在計算機網絡技術探究和應用中快速選擇正确的技術路線和技術方案,互聯網才能在中國快速發展。

  《中國網信》雜志:CERNET在我國互聯網發展過程中發揮了怎樣的作用?

  吳建平:現在看來,當時我國全功能接入國際互聯網的決策無疑是非常明智和絕對正确的。正是因爲我們沒有輸在起跑線上,我國互聯網發展才能一直保持強勁态勢,在國際競争格局中穩居前列。

  作爲中國首個全國性互聯網,CERNET不僅見證了中國互聯網從無到有、從小到大的發展奇迹,而且從一開始就着眼于互聯網關鍵技術和應用的研究探索。

  第一,對互聯網核心技術的持續攻關。1996年,國家啓動“九五”國家重點科技攻關項目。基于建成的CERNET示範工程,國家撥款支持我們圍繞計算機信息網絡及其應用關鍵技術展開研究。從此開始了對互聯網技術的全方位剖析,力求徹底理解和掌握互聯網的基本工作原理和關鍵核心技術。

  第二,推動我國首批互聯網應用的研究與開發。1995年,CERNET在中國互聯網應用方面取得顯著進步,一系列标志性的成果相繼問世,其中包括開通了中國第一個電子雜志《神州學人》的網頁服務,建立了中國大陸首個大型BBS站點“水木清華”,以及研發了國内第一代互聯網浏覽器、搜索引擎和防火牆等。

  《中國網信》雜志:在CERNET之後,您又主持建設了下一代互聯網CERNET2,當時主要是出于什麽考慮?

  吳建平:CERNET第一個十年取得了不少成就,我們也同樣密切關注着國際下一代互聯網的發展動态。

  20世紀90年代初期,互聯網通過學術網向全世界迅速蔓延,以互聯網爲代表的計算機網絡在全球取得巨大成功。但是,互聯網設計初期的一些技術缺陷也逐漸顯現,其中最典型的問題是IP地址嚴重不足。1996年起,美國、日本、歐洲等國家開始研究下一代互聯網,提出了互聯網協議第六版IPv6。從IPv4到IPv6,互聯網的格局面臨重新洗牌。我國科技人員立刻敏銳地捕捉到下一代互聯網的新發展契機,推動國家開始加緊研究部署中國的下一代互聯網。

  2001年,在國家自然科學基金委員會的支持下,CERNET主導參與的中國第一個下一代互聯網地區試驗網——“中國高速互連研究試驗網絡NSFCNET”通過驗收。這是我國第一個下一代互聯試驗網絡,首次實現了與國際下一代互聯網絡Internet2的IPv6互聯,标志着我國下一代互聯網研究建設取得重要突破。

  2003年,國務院批準國家發展和改革委員會等八個部委組織實施中國下一代互聯網CNGI示範工程,CERNET承擔了其中最大的IPv6試驗網絡CERNET2/6IX建設。2004年12月,全球規模最大的純IPv6主幹網CERNET2正式開通運行。

  CERNET2不僅拉開了中國互聯網的技術創新序幕,還爲中國在全球互聯網治理和技術标準制定等方面赢得了更多的話語權。2008年,北京奧運會采用了我們提供的IPv6技術,這在國外産生了巨大的影響力。

  《中國網信》雜志:之後,您又主持了未來互聯網試驗設施FITI項目,請您介紹一下這個項目的建設背景和情況。

  吳建平:下一代互聯網體系結構的創新發展面臨很多挑戰,比如擴展性、安全性、實時性、移動性和高性能等技術挑戰。在這樣的創新背景下,怎麽去發展新一代互聯網,是全球互聯網界都在認真思考的問題,也是我們建設未來互聯網試驗設施FITI的初衷。

  十多年以來,全球未來互聯網的發展總的來看有兩種技術路線。第一種技術路線号稱是“革命性”的,就是重新設計互聯網,典型代表是美國的GENI和FIND研究計劃,結果表明推倒現在的互聯網,重新設計一個新互聯網并未成功。而第二種路線就是基于現在的互聯網進行“演進性”技術創新。其實互聯網誕生50多年來,一直是在演進中不斷創新發展的。曆史證明,互聯網的創新和發展始終是相互依存的。根據國内外未來互聯網研究的成果和CERNET2項目的建設經驗,我們認爲,現在的互聯網,特别是下一代互聯網仍然具有強大的生命力,隻要不斷解決它的各種技術挑戰,保持不斷演進和叠代,一定可以把未來互聯網做大做強,滿足建設人類命運共同體的遠大理想。

  我們堅持用演進的路線來建設未來互聯網技術試驗驗證基礎設施。2023年11月13日,全球首條1.2T超高速下一代互聯網主幹通路在我國面世。這條通路既是清華大學承擔國家重大科技基礎設施“未來互聯網試驗設施(簡稱FITI)”項目的一個重大技術試驗成果,又是FITI高性能主幹網的重要組成部分。

堅決打赢互聯網核心技術攻堅戰

  《中國網信》雜志:2024年全國兩會期間,您圍繞以互聯網核心技術支撐網絡強國建設和高質量發展發言。什麽是互聯網核心技術?我們應該如何實現關鍵核心技術的突破?

  吳建平:掌握核心技術是獲取未來互聯網技術發言權和話語權的關鍵所在。

  首先要弄清什麽是互聯網核心技術。互聯網核心技術就是互聯網體系結構,互聯網體系結構是支撐互聯網運行和發展的最根本結構,其中包含互聯網傳送數據的格式定義IPv6等。

  在這些年的研究中,我們在兩代互聯網過渡技術、下一代互聯網源地址驗證技術上都獲得了重大突破,先後獲得了20餘項互聯網标準RFC,處于世界領先地位。

  其次要充分認識掌握互聯網核心技術的重大意義。掌握了核心技術,就意味着我們掌握了互聯網發展的主動權,掌握了自己互聯網的命脈。互聯網的核心技術要不來、買不來、讨不來。隻有保持互聯網創新發展中的自立自強,才能真正掌握互聯網關鍵核心技術。

  2024年全國兩會期間,習近平總書記明确指出“要實現中國式現代化,互聯網這一關必須要過”。總書記的講話給予我們很強的信心。作爲互聯網研究工作者,我備感振奮,同時也深感責任重大,堅定信念一定要把互聯網技術創新的這條路走下去。

  事實也證明,中國人完全有能力、有信心打赢下一代互聯網關鍵核心技術攻堅戰。

  《中國網信》雜志:您參與建設了我國網絡空間安全一級學科,請您介紹下當前我國在網絡空間人才培養方面的情況。此外,您對投身中國互聯網事業的年輕人有什麽寄語與期待?

  吳建平:網絡空間安全一級學科的設立對我國互聯網人才培養來說是一個重要的戰略性舉措。

  2014年,黨中央明确提出了設立網絡空間安全一級學科的目标,旨在系統性地培養高端專業技術人才。當時,教育部指派我擔任專家論證組長,負責牽頭論證網絡空間安全一級學科的設立。專家團隊全力以赴,攻堅克難,在短短一年時間内高效地完成了網絡空間安全一級學科的論證工作。2015年6月,國務院正式批複了我國網絡空間安全一級學科的設置,2016年1月,國家批準了首批29家一級學科和博士點高校。

  多年來,我也指導過不少年輕的科研人員,感觸很深。中國科研環境變得越來越好,特别是對年輕科研人員的支持力度在加大。但數字時代快速發展也對年輕人提出了更高的要求,希望廣大青年勇做攀登技術高峰的挑戰者、敢做數字經濟時代的創新者、能做造福人類社會的引領者、善做全球合作互鑒的踐行者。

  《中國網信》雜志:從全球範圍來看,您覺得中國互聯網發展處于什麽樣的階段?您對未來中國互聯網的發展有怎樣的期待?

  吳建平:我國在互聯網應用領域展現出蓬勃生機,行業内部競争激烈、你追我趕,呈現出繁榮景象。這也是中國互聯網處于世界前列的重要原因。

  然而,在互聯網核心技術攻關上,我們仍然有很長的路要走。當前主要面臨三大挑戰:計算機芯片的研究仍然落後;我國還需在互聯網通用技術領域下大力氣;我國在互聯網體系結構和關鍵核心技術領域的發言權、話語權仍然不多,尤其體現在國際互聯網标準的制定上。

  因此,在互聯網領域,我們面臨一場艱巨的關鍵核心技術攻堅戰,但我們一定會打赢,把互聯網的創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中!

  作者:陳曆鳳 袁媛 馮玉超

  來源:《中國網信》2024年第4期