中国十大骨干网,了解互联网的真实结构

01网络是如何连通的?

中国有8.54亿网民,但多数网民并不知道自己具体是怎么联上Internet的。举例来说,我在中山跟华盛顿朋友微信视频聊天,我俩之间究竟是通过什么连上的呢?

通俗地说,我的手机就是一个信号收发器,通过无线电波与公用移动通信基站(也就是无线电台站)交互信息,基站与基站之前有可能是无线连接(比如2G、3G网络),也有可能是有线连接(比如4G、5G网络)。我的信号经过1个或数个基站的中继接力,最后接入了中山市有线网络。

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中山市有线网络跟广州市有线网络之间是通过高速的有线网络直接相连的,而广州市有线网络跟美国有线网络之间也有高速专线直接相连,信号进入美国有线网络之后,再经过多个城市之间的互联网线,传输到华盛顿有线网,最后再经过基站将信号发射,通过无线电波与朋友的手机交互。

总结来说,我俩之间微信视频聊天,本质上就是经过了“无线网——有线网——无线网”的信号传输,中间具体有多少次中继接力,就看我俩之间隔了有多远。

以中山跟华盛顿的距离看,虽然我俩距离13400公里,但网络信号以光速进行传播只需要13400*10^3/(3*10^8)=0.045秒钟。

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有人可能会有疑问,中山跟华盛顿通信为何要经过广州?

这就要聊到本文的主题了,全国互联网就类似全国公路网一样,公路按宽度(等级)可以分为:村路、乡路、县道、省道、国道,车流从村路逐级汇流至国道上。而互联网也是如此,流量从村里逐级汇流至国家骨干网上。

因此,中国十大骨干网也可以称作中国十大信息高速公路网。

由于广州是中国骨干网的8大重要节点之一,因此中山的国际流量都要经过广州才能与外国相连。

为了描述清楚,咱先看看中国互联网络信息中心2013年绘制的中国互联网络连接带宽图(从2013年以后就没再绘过)。

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这张图很大(建议点击放大了看)

从这张图可以看出,美国跟广州之间由中国移动负责运营的信息高速公路带宽为20240M,这就是我在中山用移动手机号跟华盛顿朋友微信视频聊天时信息所走的高速通道。

从这张图还可以看出,从网络带宽对比可知,国际网络带宽:电信网>联通网>移动网>教育网>科技网>电商网;网内网络带宽:移动网>电信网>联通网>教育网>科技网>电商网。

02中国十大骨干网

讲清楚网络信号传输所走的路之后,咱们再来重点聊聊骨干网。

所谓骨干网,就如同众多分支的主干、众多道路中的国道,其示意图如下所示。

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其模拟图如下图所示。

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中国由于历史原因,最终形成了下表所示的10大骨干网。

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由上表可知,这10大骨干网其实是由7家运营商运营,分别是:中国联通、中国电信、中国移动、中国科学院、赛尔网络有限公司、中国国际电子商务中心,中国长城互联网络中心。若将各家运营商维护的骨干网分别合并,则中国也可以称作是7大骨干网。此外,由于前4个骨干网是元老、影响较大,因此也被合称为中国4大骨干网。

由于另外4家运营商只为特定人群提供网络服务,因此,普通人平时只能接触到3大运营商——中国联通、中国电信、中国移动。

中国互联网分为政府建网与企业建网,政府建网包括三金工程(金桥工程、金关工程、金卡工程)建立的网,企业建网包括运营商建立的各网,以下按历史发展的顺序,依次介绍这10大骨干网。

2.1中国科学技术网(CSTNet)

CSTNet(China Science and technology Network)是中国科学院领导下的学术性、非盈利的科研计算机网络。由中国科学院主持,联合清华、北大共同建设。1989年8月,中国科学院承担了国家计委立项的“中关村教育与科研示范网络”(NCFC)——中国科技网(CSTNet)前身的建设。

1994年4月,NCFC率先与美国NSFNet直接互联,实现了中国与Internet全功能网络连接,标志着我国最早的国际互联网络的诞生。1995年12月,中国科学院百所联网工程完成,1996年2月,中国科学院决定正式将以NCFC为基础发展起来的中国科学院院网(CASNet)命名为“中国科技网”(CSTNet)。

CSTNet以确立实现中国科学院科学研究活动信息化(e-Science)和科研活动管理信息化(ARP)为建设目标,先后独立承担了中国科学院“百所”联网、中国科学院网络升级改造等近百项网络工程的建设以及国家“863”计算机网络和信息管理系统、网络流量计费系统、网络安全系统等项目的开发,并且负责中国科学院视频会议系统、邮件系统的建设和维护。目前,正在参与中国下一代互联网(CNGI)的建设。

CSTNet高效、稳定、安全的网络平台正在被高能物理、大气科学、生命科学和生物科学等关键科研领域广泛使用,支持了嫦娥工程、唐家山堰塞湖、2009日全食异地多路联合直播。

历经十余年的发展,目前,CSTNet由北京、广州、上海、昆明、新疆等十三家地区分中心组成国内骨干网,拥有多条通往美国、俄罗斯、韩国、日本等国际出口,并与香港、台湾等地区以及与中国电信ChinaNet、中国联通(中国网通)China169、中国教育网CERNet、国家互联网交换中心NAP等国内主要互联网运行商实现高速互联,中国科技网已成为是中国互联网行业快速发展的一支主要力量。

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2.2中国公用计算机互联网(ChinaNet)

ChinaNet是原中国邮电部经营管理的基于Internet网络技术的中国公用计算机互联网,是国际计算机互联网(Internet)的一部分,是中国的Internet骨干网。通过ChinaNet的灵活接入方式,用户可以方便地接入全球Internet,享用ChinaNet及全球Internet上的丰富资源和各种服务,是国际计算机互联网(Internet)的一部分。邮电部撤销后改由中国电信经营。

ChinaNet骨干网建设始于1995年,一期工程完成北京、上海两个骨干节点,以一条64KB/s速率的国际专线出口到美国,并于5月向社会提供服务。二期工程于1996年底完成,建成覆盖全国30个省会城市及重庆的全国骨干网。目前ChinaNet已开通北京、武汉、上海和广州等出口,国际出入口信道带宽711Mbps,已建成连接省会城市的155M宽带骨干网,今年内骨干网速率将达到2.5G。

ChinaNet是国内计算机互联网名副其实的骨干网。ChinaNet骨干网的拓扑结构分为核心层和大区层。核心层由北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都和西安8个城市的核心节点组成,提供与国际Internet互联,以及大区之间的信息交换通路。北京、上海、广州三个核心层节点各设两台国际出口路由器与国际互联网相联。

真正使互联网“飞入寻常百姓家”的就是ChinaNet。在2010年前,寻常百姓的宽带上网,基本上都是接入的CHINANET。

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2.3中国教育与科研网(CERNet)

CERNet(China Education and Research Network)是由国家投资建设,教育部负责管理,清华大学等高等学校承担建设和管理运行的全国性学术计算机互联网络。CERNet分四级管理,分别是全国网络中心、地区网络中心和地区主结点、省教育科研网、校园网。全国网络中心设在清华大学,负责全国主干网运行管理。

1994年启动,1995年底完成首期工程,包括北京(网络中心)、上海、南京、广州、武汉、西安、成都和沈阳等高等学校集中的大城市。有连接美国的国际专线。全国主干网(共11条64Kbps DDN专线)于1995年10月开通。二期工程完成后,全国主干网和国际联网的逐步升级,主干网达到2Kbps以上,国际联网达到8Kbps以上。目前,CERNet高速主干网已经升级到2.5Gbps,155M的CERNet中高速地区网已经连接到我国35个重点城市;全国已经有1000多所高校接入CERNet,其中有100多所高校的校园网以100~1000Mbps速率接入CERNet。

CERNet已经有28条国际和地区性信道,与美国、加拿大、英国、德国、日本和香港特区联网,总带宽达到10G。与CERNet联网的大学、中小学等教育和科研单位达2000多家(其中高等学校1600所以上),联网主机120万台,用户超过2000万人。

CERNet建成了总容量达800GB的全世界主要大学和著名国际学术组织的10个信息资源镜像系统和12个重点学科的信息资源镜像系统,以及一批国内知名的学术网站。CERNet建成了系统容量为150万页的中英文全文检索系统和涵盖100万个文件的文件检索系统。

1998年CERNet正式参加下一代IP协议(IPv6)试验网6BONE,同年11月成为其骨干网成员。CERNet在全国第一个实现了与国际下一代高速网Internet 2的互联,目前国内仅有CERNet的用户可以顺利地直接访问Internet 2。

为进一步提高网络运行质量、提高服务质量、拓展服务领域,2000年8月,教育部党组批准CERNet转制方案:组建赛尔网络有限公司,负责CERNet主干网的运营与维护,提高网络运行质量及服务水平,发展网络增值业务。同时,保持CERNet原有的科研体制不变,继续承担国家的科研项目,保持网络技术的领先。

2.4中国金桥信息网(ChinaGBN)

ChinaGBN(China Golden Bridge Network)也称做国家公用经济信息通信网。它是中国国民经济信息化的基础设施,是建立金桥工程的业务网,支持金关、金税、金卡等“金”字头工程的应用。金桥工程是为国家宏观经济调控和决策服务,同时也为经济和社会信息资源共享和建设电子信息市场创造条件。该网络已初步形成了全国骨干网、省网、城域网3层网络结构,其中骨干网和城域网已初具规模,覆盖城市超过100个。

金桥网是信息网、多媒体网、综合业务数字网(ISDN)、增值业务网(VAN),它区别于基本的电信业务网。金桥网已建成覆盖全国的公用网,并与国内已建的专用网互联,成为网际网;对未建专用信息通信网的部门,金桥网可提供虚拟网,避免重复建设,虚拟网各自管理。金桥网是“天地一体”的网络结构,他们在同一网管系统下实行互联互通,且有互操作 性、互为补充、互为备用。金桥网将支持各种信息应用系统和服务系统,为推动我国电子信息产业的发展创造必要的条件。

金桥网在北京、上海、广州等10座城市利用卫星信道组成骨干网,区域网和接入网主要利用微波或租用DDN、公众电信网等设施,有4个独立国际出口,国际线路带宽69M/s,有300多家集团用户。

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2.5中国联通互联网(UNINet)

UNINet是中国联通GPRS网络的接入点,也就是2g网络无线上网接口。它是经国务院批准直接进行国际联网的经营性网络,其拨号上网接入号码为“165”,面向全国公众提供互联网络服务。已经在全国的265个地市开通业务,且各城市间均可提供漫游服务。

UNINet网络具有高带宽、大容量、全新IP+ATM的组网模式、全业务、全互联的特点。业务种类有拨号、专线接入业务,VPN/VPDN业务、VISP业务、WWW应用、E-mail服务等。骨干网由汇接层和区域层组成,汇接层由汇接节点设置在各省会城市、直辖市、计划单列市及业务潜力较大的城市;区域层由普通节点组成,设置在各地市城市。根据业务量的划分和业务功能的需求,分别配置了不同规模的ATM和IP相结合的多业务交换系统

主要面向ISP和ICP,去年骨干网已覆盖全国各省会城市,网络节点遍布全国230个城市。国际线路带宽55Mbps。

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2.6中国网通公用互联网(CNCNet)

CNCNet是由中国科学院、国家广电总局、铁道部、上海市共同联合,利用广播电视、铁道等部门已经铺设的光缆网络,连接北京、上海、广州、武汉等城市。该工程一期工程已建成8490公里,106个中继站,17个节点,贯通了东南部的17个重点城市:北京、天津、济南、合肥、南京、上海、杭州、宁波、福州、厦门、广州、深圳、长沙、武汉、南昌、郑州、石家庄。

CNCNet主要提供高速、大信息量的信息传输与转接,网络总传输带宽高达4万兆(40Gbps)。它采用先进的密集波分复用(DWDM)技术承载,具有以宽带IP技术为核心的新一代开放电信基础结构,是全国性的高速宽带IP骨干网络。该工程具有技术新、带宽宽、容量大的特点,全网统一采用IP/DWDM优化光通信技术和mpls多协议标记交换网络技术,在世界上首居一指。

中国网通公用互联网络CNCNet由相关部门联合出资组建的中国网络通信有限公司按照市场机制进行网络建设、运行维护和科学实验。它将承载包括语音、数据、视频、多媒体等在内的综合业务及增值服务,并实现各种业务网络之间的无缝连接。中国网通目前开展的主要业务有:国内、国际带宽批发业务,高速公众互联网接入业务,高速网络数据中心服务等等。

CNCNet拥有几个中国之最:技术最新、带宽最宽、容量最大,还拥有2个世界第一:第一个商用全网统一采用IP/DWDM优化光通信技术构建的商用宽带IP网络,第一个商用全网统一采用MPLS多协议标记交换网络技术。

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2.7中国移动互联网(CMNet)

CMNET(China Mobile Network)是中国移动互联网的简写,是中国移动独立建设的全国性的、以宽带互联网技术为核心的电信数据基础网络。CMNET国家骨干网部分由北京、上海、广州、南京、武汉、成都、西安、沈阳八大省会城市节点构成。

CMNET同时也是中国移动GPRS网络的两大接入点(Access Point Name,缩写APN)之一,通过CMNET接入点可以接入中国移动CMNET网络,获得完全的Internet访问权。它是面向社会党政机关团体、企业集团、各行业单位和各阶层公众的经营性互联网络,主要提供无线上网服务。

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2.8中国国际经济贸易互联网(CIETNet)

全国外贸系统企事业单位专用,由中国国际电子商务中心负责组建、运行和维护,非经营性的。

2.9中国长城互联网(CGWNet)

中国长城互联网是经国务院、中央军委正式批准,由国家统一组织建设的军队专管专用的互联网络,是中国国防类域名(.mil.cn)的唯一注册管理机构,是国家授权的全国十大基础互联单位之一。中国长城互联网以“军民融合、寓军于民”为指导思想,利用现有资源并整合优质服务,为全军各级单位提供接入和互联网综合管控服务,为官兵提供安全、丰富的互联网信息服务。

为有效促进我军信息化建设,在全军信息化主管部门的直接指导下,中国长城互联网积极搭建”军民融合”网络信息桥梁,为促进信息时代我国”军民结合、民技军用”发展提供了充分的信息交互平台。依托中国长城互联网门户网站(WWW.CGW.MIL.CN),已经建立了联接国际互联网的专管专用网络,向全军各级单位及其他国防单位提供国防类专属域名服务、接入备案服务、安全服务及云解决方案。

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2.10中国卫星集团互联网(CSNet)

开展卫星等重点领域行业工业互联网赋能布局,能够有效服务和贯彻国家战略导向,推动工业互联网快速健康有序发展高通量卫星具有跨地域、广覆盖、高带宽、安全传输的优势,将高通量卫星赋能、赋值、赋智工业互联网。

能够打破工业互联网的地理局限,使工业互联网实现陆、海、空、天无缝连接,使山区、荒漠、河川、海洋、孤岛、大气层以及外层空间的工业设施、生产装备等能够广泛纳入工业智能化的“循环系统”,真正实现工业互联网在任何时间、任何地点的按需接入,进一步夯实工业互联网泛在连接的网络基础。

近年来,中国卫通星队规模达到到15颗,基本建成全球卫星通信服务网。2017年,中国卫通发射了我国首颗Ka高通量卫星-中星16号卫星。高通量通信卫星具备高带宽的数据传输传输能力,4G、5G跟高通量卫星的结合也极大拓展4G、5G网络的覆盖范围,能够实现偏远山区、海上、空中等4G、5G网络以及光纤难以覆盖的地区的网络覆盖,助力电信普遍服务。

03卫星互联网

说完中国的十大骨干网,不得不再说说马斯克的卫星互联网。马斯克除了想移民火星,还计划向太空发射近 12000 颗卫星(星链计划),让网络信号覆盖全球每一个角落,无论你在北极还是亚马逊丛林里都能连上 WiFi。

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虽然有很多人在怀疑马斯克的吹牛计划,但据SpaceX官网消息,美国东部时间2020年2月17日上午10时5分,马斯克旗下的火箭公司SpaceX已将60颗“星链”卫星送入太空。截至目前,“星链”计划已分五批发射300颗卫星。

看来世界上真的只有2种人:做事的人和说话的人,做事的人一言不合就做事,说话的人一言不合就争论,虽然现在的胜利者往往是后者,但未来的胜利者却多是前者

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