（來源 市場部）
為服務國家超算事業(yè)、滿足巨大科研數(shù)據(jù)傳輸、共享的需求，更充分發(fā)揮教育網(wǎng)對教育科研的服務價值和支撐作用，同時探索IPv6特色服務，2017年，賽爾網(wǎng)絡有限公司依托清華大學的技術力量，以國家超級計算無錫中心及其重點用戶清華大學相關科研團隊之間的數(shù)據(jù)傳輸為試點，研究建立了"高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡服務"。經(jīng)過一年多的運行，"高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡服務"線上數(shù)據(jù)交換已趨于常態(tài)化，目前已開始為其他超算中心和科研團隊提供服務，開啟了賽爾網(wǎng)絡攜手教育網(wǎng)服務國家超算事業(yè)的序幕。
高性能計算（Highperformancecomputing，縮寫HPC）已廣泛應用于核試驗模擬、石油勘探、氣象預報、農(nóng)業(yè)育種、醫(yī)療服務、新藥研制、動漫渲染、材料設計、金融計算等眾多領域，是當代科技競爭的戰(zhàn)略制高點，是支撐科學研究與科技創(chuàng)新的強大工具與重要手段。當前，我國高性能計算平臺的建設快速發(fā)展，不僅有六大國家級超算中心，還有不少高校自建的高性能計算中心，以及基于云計算構建的HPC服務等等，一方面滿足了我國高校學科建設和人才培養(yǎng)的需求，另一方面為高校各類科研活動提供了重要支撐，滿足了高?？蒲袌F隊與高性能計算平臺間存在大量數(shù)據(jù)傳輸需求。同時，超算中心也是學術科研數(shù)據(jù)存儲的重要平臺，快速的網(wǎng)絡共享和發(fā)布能力使科研數(shù)據(jù)可以為更大范圍的學術科研分析使用，進而顯著提升科研數(shù)據(jù)的科學價值。
試點項目需求
2017年建成的無錫中心是我國六大國家超算中心之一，擁有世界上首臺峰值運行速度超過十億次浮點計算能力的超級計算機——"神威?太湖之光"，引進并部署了各類通用商業(yè)計算軟件，提供計算和存儲解決方案，計算、存儲和軟件資源，以及大規(guī)模并行應用軟件的開發(fā)和技術支持等全方位服務。并且，已為清華大學為代表的幾十所大學及以紫金山天文臺為代表的多家科研單位提供了計算服務，涉及計算機、化學、生物、海洋環(huán)境、醫(yī)藥、材料、能源等學科。
無錫中心早于2017年5月就已通過100G信道與CERNET和CERNET2聯(lián)網(wǎng)，清華科研團體也通過校園網(wǎng)（IPv4/IPv6雙棧）接到CERNET/CERNET2上。分析"神威?太湖之光"與清華科研團隊進行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w場景，其需求主要體現(xiàn)在以下方面：
一、科研團體與超級計算機的傳輸數(shù)據(jù)巨大，需要1Gbps以上的網(wǎng)絡傳輸速率，包含下行數(shù)據(jù)（從超級計算機到科研團體），也包含上行數(shù)據(jù)（從科研團體到超級計算機）。與校園網(wǎng)通常的應用場景不同，這些數(shù)據(jù)傳輸要求單個的TCP流支持高性能。
二、校園網(wǎng)的IPv4連接通常是多出口的，如果不進行雙向的調(diào)優(yōu)，科研團體與"神威?太湖之光"的路由可能會通過公網(wǎng)進行，引入互聯(lián)互通的瓶頸。值得指出的是，多出口可能帶來非對稱路由，因此必須進行雙向路由調(diào)優(yōu)。
三、校園網(wǎng)出口的防火墻系統(tǒng)會引入性能瓶頸。
四、校園網(wǎng)的計費政策引入管理的復雜度。超級計算流量需求很大，雖然科研團體和超級計算機的通信是特定地址之間的通信，但校園網(wǎng)的計費系統(tǒng)尚無法進行細粒度的區(qū)分，如完全放開，則可能會影響校園網(wǎng)的整體計費政策的實施。
五、科研團體與超級計算的通信是內(nèi)部的，有一定的安全性要求，可以理解為是虛擬專用網(wǎng)（VPN）。
六、科研團體與超級計算的通信需要支持雙向發(fā)起的通信，因此不能通過NAT，在通常情況下，需要使用稀缺的公網(wǎng)IPv4地址資源。
七、校園網(wǎng)的安全管理政策需要對每一個計算機記錄統(tǒng)計日志。
八、科研團體與超級計算機之間通信和傳輸數(shù)據(jù)的應用程序通常是基于IPv4的，直接使用 IPv6可能需要進行重新編程。
項目實施方案
針對以上需求，清華大學李星教授帶領研究團隊提出了基于CERNET2 IPv6網(wǎng)絡，引入IVI翻譯技術，實現(xiàn)無錫中心與清華科研團隊之間高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的實施方案，如圖1所示。
圖1：拓撲圖
國家超級計算無錫中心與教育網(wǎng)CERNET2以100Gbps的速率通過IPv6聯(lián)網(wǎng)，并配置了IVI翻譯器。清華大學科研團體用戶使用IVI技術，通過清華大學校園網(wǎng)接到CERNET2IPv6主干網(wǎng)，與無錫中心"神威?太湖之光"進行通信和數(shù)據(jù)傳輸，其北京到無錫單流的TCP速率可以達到8Gbps以上，如圖2所示。
圖2：TCP single flow
該方案搭建完成后已正常運行數(shù)月時間，線上數(shù)據(jù)交換已趨于常態(tài)化，達到了預期的設計目標，并已具備向其他超算中心和科研團隊推廣服務的條件。
積極服務超算事業(yè)是賽爾網(wǎng)絡攜手教育網(wǎng)服務教育科研工作的一項重要舉措，繼無錫中心后，2017年11月，教育網(wǎng)與青島海洋科學與技術國家實驗室簽署《超算互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，為智能超算與大數(shù)據(jù)實驗室提供100G專網(wǎng)，連接國家超算無錫中心、濟南中心、國家實驗室超算中心的三個超算科學裝置，組建一套超算大科學裝置群，構成交互性強、覆蓋面廣、反饋迅速、資訊豐富的超算互聯(lián)網(wǎng)體系，保障實驗室海洋研究大數(shù)據(jù)的交互與分析處理。另外，近期教育網(wǎng)正在與無錫中心和內(nèi)蒙古大學對接，使呼市科研團隊可通過IPv6網(wǎng)絡訪問無錫超算。
未來，賽爾網(wǎng)絡將配合教育網(wǎng)將加快推動國家超算中心的全面接入，利用先進的通信和網(wǎng)絡技術手段為六大國家超算中心之間的業(yè)務協(xié)作，以及超算中心與科研團隊的數(shù)據(jù)交換和共享，提供高速專用通信網(wǎng)絡，打造超算互聯(lián)網(wǎng)基礎平臺。同時，保障中國超算互聯(lián)網(wǎng)體系與國際超算中心的高速大數(shù)據(jù)交互，促進教育領域的學術科研創(chuàng)新，助力智能超算與科研的健康、可持續(xù)發(fā)展。