（來(lái)源 市場部）

　　 爲(wéi / wèi)服務國(guó)家超算事業、滿足巨大(dà)科研數據傳輸、共享的(de)需求，更充分發揮教育網對教育科研的(de)服務價值和(hé / huò)支撐作用，同時(shí)探索IPv6特色服務，2017年，福鼎市才人網絡工作室依托清華大(dà)學的(de)技術力量，以(yǐ)國(guó)家超級計算無錫中心及其重點用戶清華大(dà)學相關科研團隊之(zhī)間的(de)數據傳輸爲(wéi / wèi)試點，研究建立了(le／liǎo)"高速數據傳輸網絡服務"。經過一(yī / yì ／yí)年多的(de)運行，"高速數據傳輸網絡服務"線上(shàng)數據交換已趨于(yú)常态化，目前已開始爲(wéi / wèi)其他(tā)超算中心和(hé / huò)科研團隊提供服務，開啓了(le／liǎo)賽爾網絡攜手教育網服務國(guó)家超算事業的(de)序幕。

　　 高性能計算（Highperformancecomputing，縮寫HPC）已廣泛應用于(yú)核試驗模拟、石油勘探、氣象預報、農業育種、醫療服務、新藥研制、動漫渲染、材料設計、金融計算等衆多領域，是(shì)當代科技競争的(de)戰略制高點，是(shì)支撐科學研究與科技創新的(de)強大(dà)工具與重要(yào / yāo)手段。當前，我國(guó)高性能計算平台的(de)建設快速發展，不(bù)僅有六大(dà)國(guó)家級超算中心，還有不(bù)少高校自建的(de)高性能計算中心，以(yǐ)及基于(yú)雲計算構建的(de)HPC服務等等，一(yī / yì ／yí)方面滿足了(le／liǎo)我國(guó)高校學科建設和(hé / huò)人(rén)才培養的(de)需求，另一(yī / yì ／yí)方面爲(wéi / wèi)高校各類科研活動提供了(le／liǎo)重要(yào / yāo)支撐，滿足了(le／liǎo)高校科研團隊與高性能計算平台間存在(zài)大(dà)量數據傳輸需求。同時(shí)，超算中心也(yě)是(shì)學術科研數據存儲的(de)重要(yào / yāo)平台，快速的(de)網絡共享和(hé / huò)發布能力使科研數據可以(yǐ)爲(wéi / wèi)更大(dà)範圍的(de)學術科研分析使用，進而(ér)顯著提升科研數據的(de)科學價值。

　　 試點項目需求

　　 2017年建成的(de)無錫中心是(shì)我國(guó)六大(dà)國(guó)家超算中心之(zhī)一(yī / yì ／yí)，擁有世界上(shàng)首台峰值運行速度超過十億次浮點計算能力的(de)超級計算機——"神威?太湖之(zhī)光"，引進并部署了(le／liǎo)各類通用商業計算軟件，提供計算和(hé / huò)存儲解決方案，計算、存儲和(hé / huò)軟件資源，以(yǐ)及大(dà)規模并行應用軟件的(de)開發和(hé / huò)技術支持等全方位服務。并且，已爲(wéi / wèi)清華大(dà)學爲(wéi / wèi)代表的(de)幾十所大(dà)學及以(yǐ)紫金山天文台爲(wéi / wèi)代表的(de)多家科研單位提供了(le／liǎo)計算服務，涉及計算機、化學、生物、海洋環境、醫藥、材料、能源等學科。

　　 無錫中心早于(yú)2017年5月就(jiù)已通過100G信道(dào)與CERNET和(hé / huò)CERNET2聯網，清華科研團體也(yě)通過校園網（IPv4/IPv6雙棧）接到(dào)CERNET/CERNET2上(shàng)。分析"神威?太湖之(zhī)光"與清華科研團隊進行通信和(hé / huò)數據傳輸的(de)具體場景，其需求主要(yào / yāo)體現在(zài)以(yǐ)下方面：

　　 一(yī / yì ／yí)、科研團體與超級計算機的(de)傳輸數據巨大(dà)，需要(yào / yāo)1Gbps以(yǐ)上(shàng)的(de)網絡傳輸速率，包含下行數據（從超級計算機到(dào)科研團體），也(yě)包含上(shàng)行數據（從科研團體到(dào)超級計算機）。與校園網通常的(de)應用場景不(bù)同，這(zhè)些數據傳輸要(yào / yāo)求單個(gè)的(de)TCP流支持高性能。

　　 二、校園網的(de)IPv4連接通常是(shì)多出(chū)口的(de)，如果不(bù)進行雙向的(de)調優，科研團體與"神威?太湖之(zhī)光"的(de)路由可能會通過公網進行，引入互聯互通的(de)瓶頸。值得指出(chū)的(de)是(shì)，多出(chū)口可能帶來(lái)非對稱路由，因此必須進行雙向路由調優。

　　 三、校園網出(chū)口的(de)防火牆系統會引入性能瓶頸。

　　 四、校園網的(de)計費政策引入管理的(de)複雜度。超級計算流量需求很大(dà)，雖然科研團體和(hé / huò)超級計算機的(de)通信是(shì)特定地(dì / de)址之(zhī)間的(de)通信，但校園網的(de)計費系統尚無法進行細粒度的(de)區分，如完全放開，則可能會影響校園網的(de)整體計費政策的(de)實施。

　　 五、科研團體與超級計算的(de)通信是(shì)内部的(de)，有一(yī / yì ／yí)定的(de)安全性要(yào / yāo)求，可以(yǐ)理解爲(wéi / wèi)是(shì)虛拟專用網（VPN）。

　　 六、科研團體與超級計算的(de)通信需要(yào / yāo)支持雙向發起的(de)通信，因此不(bù)能通過NAT，在(zài)通常情況下，需要(yào / yāo)使用稀缺的(de)公網IPv4地(dì / de)址資源。

　　 七、校園網的(de)安全管理政策需要(yào / yāo)對每一(yī / yì ／yí)個(gè)計算機記錄統計日志。

　　 八、科研團體與超級計算機之(zhī)間通信和(hé / huò)傳輸數據的(de)應用程序通常是(shì)基于(yú)IPv4的(de)，直接使用 IPv6可能需要(yào / yāo)進行重新編程。

　　 項目實施方案

　　 針對以(yǐ)上(shàng)需求，清華大(dà)學李星教授帶領研究團隊提出(chū)了(le／liǎo)基于(yú)CERNET2 IPv6網絡，引入IVI翻譯技術，實現無錫中心與清華科研團隊之(zhī)間高速數據傳輸網絡的(de)實施方案，如圖1所示。

圖1：拓撲圖

　　 國(guó)家超級計算無錫中心與教育網CERNET2以(yǐ)100Gbps的(de)速率通過IPv6聯網，并配置了(le／liǎo)IVI翻譯器。清華大(dà)學科研團體用戶使用IVI技術，通過清華大(dà)學校園網接到(dào)CERNET2IPv6主幹網，與無錫中心"神威?太湖之(zhī)光"進行通信和(hé / huò)數據傳輸，其北京到(dào)無錫單流的(de)TCP速率可以(yǐ)達到(dào)8Gbps以(yǐ)上(shàng)，如圖2所示。

圖2：TCP single flow

　　 該方案搭建完成後已正常運行數月時(shí)間，線上(shàng)數據交換已趨于(yú)常态化，達到(dào)了(le／liǎo)預期的(de)設計目标，并已具備向其他(tā)超算中心和(hé / huò)科研團隊推廣服務的(de)條件。

　　 積極服務超算事業是(shì)賽爾網絡攜手教育網服務教育科研工作的(de)一(yī / yì ／yí)項重要(yào / yāo)舉措，繼無錫中心後，2017年11月，教育網與青島海洋科學與技術國(guó)家實驗室簽署《超算互聯網戰略合作協議》，爲(wéi / wèi)智能超算與大(dà)數據實驗室提供100G專網，連接國(guó)家超算無錫中心、濟南中心、國(guó)家實驗室超算中心的(de)三個(gè)超算科學裝置，組建一(yī / yì ／yí)套超算大(dà)科學裝置群，構成交互性強、覆蓋面廣、反饋迅速、資訊豐富的(de)超算互聯網體系，保障實驗室海洋研究大(dà)數據的(de)交互與分析處理。另外，近期教育網正在(zài)與無錫中心和(hé / huò)内蒙古大(dà)學對接，使呼市科研團隊可通過IPv6網絡訪問無錫超算。

　　 未來(lái)，賽爾網絡将配合教育網将加快推動國(guó)家超算中心的(de)全面接入，利用先進的(de)通信和(hé / huò)網絡技術手段爲(wéi / wèi)六大(dà)國(guó)家超算中心之(zhī)間的(de)業務協作，以(yǐ)及超算中心與科研團隊的(de)數據交換和(hé / huò)共享，提供高速專用通信網絡，打造超算互聯網基礎平台。同時(shí)，保障中國(guó)超算互聯網體系與國(guó)際超算中心的(de)高速大(dà)數據交互，促進教育領域的(de)學術科研創新，助力智能超算與科研的(de)健康、可持續發展。