История и перспективы сети передачи данных СО РАН.

Чубаров Леонид
Соавторы: В.С. Никульцев, С.Д. Белов, Е.В. Никульцева

Организации удаленного доступа к вычислительным ресурсам и распределенной обработке данных уделялось значительное внимание на протяжении всей истории развития вычислительных технологий в СО АН СССР, а затем в СО РАН. На самых ранних этапах рассматриваемого периода, в отсутствие общепринятых решений для построения информационно-вычислительных сетей общего пользования в современном смысле, основные усилия были направлены на построение специализированных проблемно-ориентированных распределенных вычислительных структур — систем автоматизации эксперимента, систем управления, систем терминального доступа к централизованным вычислительным ресурсам. При их построении использовались разработанные на местах системы передачи данных, собственные протоколы различных уровней, приводящие к уникальным, малопригодным для тиражирования и для интеграции решениям.

Тем не менее, общеакадемические проекты второй половины 70-х и начала 80-х годов — “Академсеть”, ВЦ КП — заложили основы сетевой инфраструктуры СО РАН и ННЦ. К сожалению, работы по упомянутым проектам не были достаточно скоординированы. Ориентация проектов на терминальный доступ с использованием выносных терминалов, использование на транспортном уровне на технологий X.25 и непродуманность перспектив дальнейшего развития привели практически к остановке работ по этим проектам и к тому, что значительная часть инфраструктуры была просто-напросто заброшена. Появление в 80-х годах значительного количества мини- и микроЭВМ, совместимых с семейством PDP-11 компании DEC до некоторой степени стимулировало интерес к сетевой проблематике, но прорабатывавшиеся решения были, как правило, ограничены построением сети отдельной организации или даже отдельных подразделений, и не могли рассматриваться в качестве универсального подхода к построению распределенной гетерогенной структуры.

Работы по созданию прототипа того, что стало впоследствии сетью Академгородка, Новосибирского научного центра и всего Сибирского отделения РАН начались в первой половине 90-х годов, когда группа специалистов нескольких крупных организаций Академгородка столкнулась с потребностью в оперативных службах обмена сообщениями и файлами, в удаленной доступе к вычислительным ресурсам — всем тем, что составляет основу современных информационно-вычислительных сетей (ИВС).

В процессе изучения доступных решений было обнаружено, что существует достаточно серьезная инфраструктура, базирующаяся на кабельных линиях двух типов — традиционные телефонные линии связи (ТФОП), и широкополосные кабели с малым затуханием (ЗКП), построена разветвленная кабельная канализация. Эта инфраструктура имела радиальную топологию, обеспечивая подключение большинства институтов Академгородка к центру, расположенному в здании ВЦ по адресу Лаврентьева, 6, по линиям связи обоих типов.

Это создавало идеальные условия для построения прототипа ИВС, объединяющей ИЯФ, ИАиЭ, ВЦ, ИСИ и НГУ. В качестве оконечных узлов были применены компьютеры класса AT-286, работающие под управлением MS-DOS, сетевой операционной системы KA9Q, сетевые серверы класса AT-386 под управлением ОС “Interactive UNIX”. Узлы институтов были, как правило, объединены в локальную сеть на основе технологии Ethernet, хотя в ряде организаций встречались и более экзотические технологии (например, ARCNet в НГУ). В качестве сетевого коммутирующего оборудования использовались специализированные КАМАК-контроллеры на базе разработанной в ИЯФ микроЭВМ “Одренок” и интерфейсных КАМАК-модулей, обеспечивающих подключение к стандартному последовательному порту персонального компьютера на скоростях до 38 Кбит/сек и выше, в зависимости от расстояния. Уже в начале 1993 года работал прототип ИВС, объединявший локальные сети ИЯФ, ИСИ, ИАиЭ и одиночные компьютеры ВЦ и НГУ. Принятая схема, в которой объединялись полноценные локальные сети организаций, легко могла быть модернизирована путем замены маршрутизирующих узлов на более современные и использующие другие линейные технологии.

Уже на этих ранних этапах в качестве перспективного направления развития системы предусматривалась архитектура, не ограниченная ведомственными рамками (в составе команды активно работали представители НГУ), ориентированная в первую очередь не на применение активно разрабатываемых в тот период практически во всех организациях собственных технических, программных и архитектурных решений, а на повсеместное использование архитектуры TCP/IP, которая была относительно мало известна в России в это время. Открытость системы, базирование ее на существующей кабельной инфраструктуре ВЦКП делали относительно несложным расширение системы и включение в ее состав как дополнительных вычислительных ресурсов локальных сетей уже подключенных организаций, так и подключение новых организаций, имеющих ранее подключения к ВЦКП.

Таким образом, в качестве важнейших предпосылок успеха этого “самодеятельного” проекта можно назвать следующие обстоятельства:
• Наличие группы энтузиастов сетевых технологий, хорошо знакомых с современными сетевыми архитектурами, в первую очередь с архитектурой TCP/IP;
• Наличие практически готовой медной инфраструктуры;
• Открытая заинтересованность ряда институтов и организаций, готовых к сотрудничеству и к выделению определенных ресурсов.

В начале 1993 реализуемый проект привлек дополнительное внимание со стороны активистов Международного научного фонда (С. Мушер), которыми было предложено попытаться заручиться поддержкой МНФ. Предварительная версия проекта была составлена к концу 1993 г., и позже представлена в экспертный совет МНФ, где и была одобрена в начале 1994 г.

Реальное финансирование проекта со стороны МНФ началось позже в 1994 г. В рамках проекта было предусмотрено оснащение сети современным телекоммуникационным оборудованием (маршрутизаторы Cisco Systems, модемы RAD Communications, рабочие станции Sun Microsystems и др.). Это позволило подключить к сети “Интернет Академгородка” большинство окрестных институтов на новом технологическом уровне — на скоростях 2 Мбит/сек на широкополосных кабелях, и на меньших скоростях в случае ТФОП (ЦСБС, шк. 130, ЦКБ). Успех начальных этапов реализации проекта “Интернет Академгородка” обеспечил дальнейшую поддержку со стороны МНФ.

Приблизительно год спустя, в конце 1995 г. удалось построить и запустить в эксплуатацию один из важнейших телекоммуникационных ресурсов сети — спутниковый канал связи Новосибирск — Гамбург. Кооперативный характер всего проекта, неоднократно подчеркивавшийся во многих его документах, дополнительно проявился в реализованной схеме управления и использования этого канала: оборудование было предоставлено в рамках проекта INTAS, эксплуатация оборудования спутникового терминала обеспечивалась подразделениями ИЯФ, оплата спутникового канала обеспечивалась грантами РФФИ, тогда как техническая эксплуатация инфраструктуры сети ННЦ была обеспечена силами ИВТ.

По мере роста потребностей абонентов сети ННЦ было выявлено несколько “узких” мест. В первую очередь таковыми являлись недостаточные для современных широкополосных приложений емкости локальных подключений институтов (2-4 Мбит/сек), и хронический дефицит емкости внешних каналов. Так, за период с 1995 по 2001 годы емкость только спутникового подключения выросла более, чем в 16 раз (с 64 до 1280 Кбит/сек).

Примерно в этот же период начались активные процессы интеграции сетей региональных научных центров СО РАН, которые до тех пор строились и развивались достаточно автономно и самобытно. Для иллюстрации этого обстоятельства достаточно сказать, что первые оптоволоконные линии связи на базе технологии FDDI были использованы в Иркутске, тогда как практически везде использовались в лучшем случае подключения 2 Мбит/сек. Развитие сетей научных центров происходило практически параллельно с развитием сетей ВУЗов, и тяготело к федеральным проектам RBNet или RUNNet.

На основе опыта построения и результатов развития большой корпоративной сети ННЦ было принято решение объединения существующих сетей региональных научных центров СО РАН в единую корпоративную Сеть передачи данных (СПД СО РАН). Была сформулирована концепция построения СПД в рамках СО РАН, принципы построения опорной сети, ряд рабочих документов, регламентирующих многие стороны использования сети.

В 1998 году возник проект создания альтернативной независимой сети суперкомпьютерных вычислений в пределах кампуса Академгородка, объединяющей потребителей услуг центра суперкомпьютерных вычислений. Однако, в дальнейшем было признано нецелесообразным выделение такого обособленного сообщества, и было принято решение приступить к широкой модернизации всей инфраструктуры.

В начале 2000-х была проведена значительная модернизация сети. В настоящее время сеть передачи данных СО РАН объединяет научные институты и организации СО РАН, СО РАМН, СО РАСХН, ГНЦ вирусологии и биотехнологии “Вектор”, а также ряд других научных, учебных, медицинских организаций, учреждений культуры и социальной сферы. СПД СО РАН является одним из важнейших факторов, определяющих эффективность работы всего Отделения. Предоставляя услуги более 150 организациям-абонентам, обслуживая более 40000 пользователей только в ННЦ и порядка 30000 в региональных научных центрах, объединяющая около 15000 компьютеров, СПД СО РАН стала крупнейшей корпоративной научно-образовательной сетью России.

chubarov@ict.nsc.ru
Материалы международной конференции SORUCOM 2006 (3-7 июля 2006 года)
Статья помещена в музей 5.11.2007 с разрешения автора