从校园网看计算中心的成长
北京大学计算中心高级工程师 张立云

 

计算中心始建于1963年,至今已有50年的历史。在这50年中,我与中心共同度过了49年的风雨历程,为此我感到非常荣幸。我自1964年来到计算中心一直到现在,至今还肩负着计算中心的授课任务,可以说我这一辈子都没有离开过计算中心这片肥沃的土地。我很感激计算中心这个团结奋战的集体。

在这几十年里,我亲身体验、亲眼目睹了计算中心的发展壮大,并为它感到骄傲和自豪。记得我刚来计算中心的那一年,计算中心只有十来个工作人员,它的主要职责仅仅是维护一台运算速度只有30次/S的第一代电子管计算机103,为力学和计算数学专业的老师算题和本科生毕业实习提供上机服务。而50年后的计算中心已拥有一支百余人的庞大队伍,其中正式在职人员63人。计算中心的职责也由单一化转变为多元化,目前计算中心承担着校园网的规划、设计、建设、管理及维护,中国教育和科研网(CERNET)华北地区主节点的规划、设计、建设、管理及维护,电子校务系统的规划、设计、开发、管理和维护,中国高速互连实验网NSFCnet北大节点的建设,中国下一代互联网CNGI-CERNET2北大核心节点的规划、设计、建设、管理和维护,面向全校提供高性能计算环境支撑保障,以及面向全校提供微机实验教学实习环境等多项重要任务,此外还承担了许多科研项目,为北京大学建设世界一流大学贡献着自己的一份力量。

在计算中心发展的整个历程中,我有幸参加了103机维护、我国第一台百万次计算机150的研制、6912机的设计审核、CAD系统的维护和应用、北大校园网和CERNET华北地区主节点的建设等工作。我在网络室工作的时间最长,在此我想回顾一下校园网的建设历程,由此来看计算中心的发展壮大。

北大校园网是1989年开始立项的,当时国家计委决定利用世界银行贷款建立“中关村地区教育与科研示范网络“NCFC”,并确定由中国科学院、清华大学和北京大学三家承担这项工程的建设任务。项目的首要任务就是建设北京大学、清华大学和中科院园区网。学校将建设北大校园网的重任交给了计算中心。而我就在此时被调到网络组,有幸参加了这一重要的任务。我到网络组时,组内只有几个人。

记得,在建设校园网初期,由于受到网络技术和网络设备的限制,当时我们只能采用10M以太网技术。我们使用10Base-F技术,通过网桥和光缆连接计算中心、图书馆和物理大楼3个主节点,构成10Mbps带宽的主干网。校内的教学办公楼通过多模光缆连接到3个主节点,实现与主干网的连接。楼内使用10Base-2和10Base-5技术,通过重发器和粗、细同轴电缆连接办公室的计算机构成楼内局域网。楼内局域网通过一台PC路由器与主干网相连。因为那时国内没有路由器产品,国外的路由器价格昂贵,且有巴统的禁运令。所以我们经过反复试验决定使用价格低廉的PC路由器。我们用一台运行DOS系统的386微机,装上Netware3.1网络操作系统,经过配置充当路由器。就这样我们完成了校园网的初期建设。实际上,在校园网工程实施的过程中,除去网络技术本身带来的一些局限和困难,还有当时人们对计算机网络认识的不足也给了我们很大的压力。那时经费有限,要接入校园网需要各单位自行解决购买网卡的费用,那时一块网卡大约在200元左右。由于大家不了解网络的作用,所以即使其他全部免费,也没有多少老师愿意连网。经过我们反复的动员,最终第一批才有100台计算机接入了校园网。而且在我们到各楼安装网络时,也碰到不少困难,除去施工的难、苦、累,还会遇到一些老师对我们工作的不理解,有的老师甚至连办公室凳子也不愿意借给我们用,还有的老师把我们当成电工,要我们给他们换灯泡。我们深深地体会到万事开头难。但在学校和计算中心领导的关心和支持下,我们克服了各种困难,终于在1992年完成了北京大学校园网的一期工程。当时网络规模很小,只连接了11栋教学楼,约400台计算机。1993年1月校园网通过国家计委组织的验收,计委验收小组认为,我们的网络建设在国内处于领先地位,达到了八十年代中后期国际先进水平。

1994年4月,NCFC通过美国Sprint公司,开通了64K国际专线接入Internet,从此老师和同学们尝到了上网的甜头,校园网开始迅速发展。到1995年校园网10Mbps带宽的主干网已不堪重负,带宽利用率达到70%。为此计算中心开始进行校园网升级工作,经过我们深入的学习和反复的调研决定采用ATM技术。1997年6月我们将主干网升级为622Mbps ATM,并使用了先进的VLAN和ELAN技术。1999年主干网又进一步升级为千兆以太网,让千兆以太网环和ATM环并存,同时楼内局域网也全部升级为10M/100M/155M交换式局域网,使校园网的性能得到根本改善。

2002年2月我们去掉了ATM环将主干网改造为纯千兆以太网环,并将校园网结构改为具有接入层、分布层和核心层的三层结构。由于网络规模的不断扩大,网络流量的不断攀升,为保证校园网的性能,为师生提供良好的上网环境,从2006年开始校园网主干逐步升级为万兆以太网,2010年全面完成校园网主干的升级任务,并实现了核心网络双路冗余、万兆主干。与此同时,校园网的出口带宽也在逐步扩展。早期的校园网与NCFC的连接只有10Mbps的带宽,而NCFC与Internet的连接是64Kbps。1995年,校园网通过光缆与CERNET连接,带宽是10Mbps。1999年北大校园网与CERNET的连接速率由10兆提升到155Mbps。2001年2月,校园网与CERNET网络中心实现了1Gbps速率的连接。2005年校园网与CERNET的连接速率提升到2Gbps,还建立了1Gbps 的IPv6出口。2007年CERNET出口提升为3Gbps,另增加了200 Mbps的公网出口。2008年公网出口提升到500 Mbps。2011年公网出口是700 Mbps。目前互联网出口带宽总量是3G bps教育网+1200 Mbps公网+10G bps的IPv6出口。出口带宽扩展到了4.2 Gbps,是95年出口带宽的420倍,这是多么可观的进步。

在校园网的建设中,计算中心还注重为师生提供多种连网方式。1995年11月建立了电话拨号网络系统,为全校师生提供电话线拨号上网服务,这使得住在校外的老师也能连接到校园网上。1999年5月,计算中心在校园网上又安装了一条30路的E1中继数字电话线,配置了56K MODEM,进一步提高了拨号上网的服务质量。那时拨号上网的计算机数有1700台。2002年计算中心又率先建成国内第一个覆盖校园的无线局域网,为全校师生提供更为便利的上网环境。老师和同学们可以使用笔记本电脑坐在未名湖边悠闲地上网,满足了大家对任何地点、任何时间都能上网的需求。无线局域网的一期工程安装了250个AP,开放了4个IP网段,总计可提供近1000台计算机同时使用无线网络,基本覆盖了校园内移动用户比较集中的公共区域。这几年无线局域网又完成了二期工程,使无线局域网逐渐扩展,目前全校已安装了1700个AP,大规模覆盖了教学、科研和公共区域。近2年来无线局域网升级到IEEE802.11n标准,最高可实现300Mbps无线连接。现在无线局域网的在线用户,高峰时能达到11,000台。

在这期间校园网的规模也在不断地扩大,据2002年统计,校园网连接了教学办公楼170栋;学生宿舍楼33栋,实现了学生宿舍全部连网;教员宿舍楼30栋;光纤连网计算机27000台。到目前为止,全校所有教学办公楼、教员宿舍楼、学生宿舍楼已全部连网,连网计算机已达到9万台,是建网初期的200倍。另外校园网还拥有规模庞大的用户群体,在线计算机有2.5万台,高峰时段有3万台。与此同时,出口的流量也逐年攀升,据统计校园网出口流量,流入量最高已达到4.75Gbps。此外,IP地址的不断扩容也说明校园网的规模之大,1992年9月,校园网申请获得了一个B类地址,由于网络规模的扩大,先后两次又申请获得了一个B类地址和160个C类地址,目前校园网拥有的IP地址数是17.2万个IPv4地址。总之,现在的校园网无论从网络技术、网络规模、网络结构、网络的复杂性、网络性能、网络管理,还是从网络应用、网络用户的数量和用户对上网的积极性上看都已今非昔比。

计算中心在完成校园网建设,推进学校信息化建设的同时,也培养锻炼了一支具有专业理论知识和实践经验的技术骨干队伍,计算中心的队伍越来越壮大,人员的专业素质越来越高。现在,计算中心仅在网络一线工作的人员就已从几个人发展到了22人。在计算中心工作过的同志都有机会承担各种任务,在工作中不断地提高自己的业务水平,对此我深有体会。记得我刚调到网络组时,从没接触过计算机网络,可以说对计算机网络一无所知。那时我连什么是路由器,什么是网桥都不清楚。计算中心给了我工作和学习的机会,让我参加校园网建设,并让我负责NOC组的工作。我和全组同事共同承担并完成了校园网、CERNET华北地区主节点、中国高速互连实验网NSFCnet的建设工作,我还和中心的几位老师一起被教育部派遣参加了我国西部大学校园网的建设工作,除此之外我还完成了计算中心给予的校内外的网络培训工作。在工作实践中不辜负计算中心对我的信任,不断地努力学习,使我在网络建设中能够起到技术骨干作用,为完成计算中心的交给的各项任务,贡献了自己一份微薄的力量。现在网络室的一批年轻人也都已在实践中成长了起来,他们都已成为技术骨干,都是计算中心的中坚力量。我相信计算中心会不断地发展壮大,取得更加辉煌的成绩。