北京正負電子對撞機工程成就了中國Internet的開通

回顧上世紀九十年代初國內還沒有互聯網的時代，北京正負電子對撞機工程進入了實驗數據分析的階段，由於中美國際合作需要建立一條Internet這樣的專線來傳輸數據以及各種信息。

這條互聯網專線於1991年6月提出來，1993年3月正式開通，隨之引進WWW以及集群計算等一系列高新技術對中國互聯網事業產生了重大推動作用。

借北京正負電子對撞機建成30周年紀念之際，本文記述了互聯網及其應用在高能所誕生的過程。

圖1 一封潘諾夫斯基教授寫給宋平常委和科學院院長的報告段落

在高能所的檔案室保存著一封不平常的信件（圖1），這就是1991年6月1日潘諾夫斯基（WolfgangK.H.Panofsky）教授寫給宋平同志和科學院院長的報告。

該報告中寫道：「合作的另外一個重要的、新的因素是需要在有關合作者之間建立新的、高速電子數據聯網。即使合作各方都全部投入，要全部分析近千萬J/psi事例並從中提取結果也需一年以上。現在可以進行初步數據交換的一些新的電子聯網已經投入使用，但一個更新的，寬邊帶的數據傳輸網對該合作是至關重要的，有關費用應由各方共同負擔。」（高能所外事處譯）

意即時值北京電子對撞機基本建成以及實驗數據開始獲取，現在必須有一條新的高速的電子數據網線，他用英文「Highspeedelectronicdatalinks」（也用Circuit）來表示，實際上也就是今天我們說的中美之間要建立的第一條Internet連線。

他建議中國政府予以支持與配合，隨後在當年的中美高能物理會議上正式提出了建立這條速率64K的中美兩國間的計算機聯網專線。

斯坦福大學的副教授沃特托基（WalterToki）與高能所郁忠強教授共同擔任當時北京譜儀合作組的負責人（Spokesman），沃特托基曾在SLAC領導MarkIII實驗組多年，我是在美國做博士論文和博士後期間就在他那裡相互認識的。他對中國互聯網的開通做了很多推動的工作，功不可沒。

記得他第一次提出中美之間建立專線連接的建議時，有美國人還開玩笑說「你是想到月球上去嗎？」表示這很不可能的事！

然而，沃特托基堅持不懈，他預先寫信請十幾位諾貝爾獎金獲得者表示支持中美高能物理聯網的這項提議，並把這些簽了名的回信捆在一起請潘諾夫斯基教授轉交給美國能源部。

圖2 在國內尚無提供網路接入服務的情況下，高能所決策開通Internet

為了落實中美高能物理年會上提出的這件大事，高能所決定要開通這條計算機國際專線，但是當時國內還沒有提供做Internet接入的運營商部門，誰都不知道怎麼回事。

高能所只能決策自己開通這條專線，早在上世紀八十年代起高能所在網路建設方面已經做了大量的嘗試，打下了一定的基礎，可以用低速的電信線路（例如X.25等）加通訊卡把一台計算機與國外計算機連接起來進行電子郵件通信等初步聯網工作。

至九十年代初期中美兩國合作進行北京電子對撞機實驗這個階段，時任高能所副所長的鄭志鵬教授把開通Internet這項任務交給了剛從實驗物理中心調到高能所計算中心的我。

我在美國SLAC接觸過早期的網路系統（ARPAnet），明白這項計算機國際聯網的新任務是要租用中美跨洋專線，用路由器（Router）和建立在TCP/IP協議上的24小時不間斷的計算機網路互聯，要讓各種型號、任意操作系統的計算機在一組IP地址關聯下實現包括電子郵件、大數據文件傳輸以及遠程登錄等一系列功能。

高能所計算中心立即訂購了互聯網最重要的路由器設備（Cisco思科公司第一台進入中國的設備），並為TCP/IP協議做出各種預先的技術準備，我著手到北京電信局洽談租用國際專線的手續，開始了高能所開通第一條Internet線路的歷史使命。

圖3 中美兩國科學家繪下的一張聯網設計圖

當年美國來了一批物理學家和計算機網路專家在討論怎麼做中美聯網這件事時畫了這張圖（圖3），從這個圖可以看到當時是怎樣考慮從中國北京架專線連到美國進入Internet的。

圖的左邊是高能所（IHEP），在右邊是美國SLAC位於斯坦福大學旁邊，中間需要一條跨洋連線，我在上面標了一個「64K」，就是當時要建立的那條64K高速線。進一步的規劃是希望通過更高的速率連到日本的高能所（KEK），再通往美國。

作為第一步我們還只能直接通過衛星（Skynet）直達美國本土進入到SLAC計算機網路。由於到了SLAC以後就是美國的能源網（ESnet），它是美國早期的幾個主要網路系統之一。

圖中我們把能源網（ESnet）部分描成藍色的，它跟紅色的Internet是連接在一起的，所以我們只要通過SLAC的網路系統上就可以連通互聯網。

圖4 一張美國專家留下的北京網路專線的連接圖，SLAC 計算中心主任繪製

圖4是美國SLAC計算中心主任LesCottrell留下的北京這邊的專線連接圖，圖中有北京天安門、北京機場位置，還有一個北京電報局，電報局距離機場35公里，然後有個821電話局在高能所附近，電信局之間有光纖相連，但光纖到高能所當時還沒有。

電信部門暫時用兩根電話線來代替從電話局機房到高能所的連接，即用銅線（CU）代光纖（Fiber），之間從五棵松到玉泉路約有五公里的距離，兩頭用基帶數據機設備連接。

這就是當年我們在開通專線連接上非常困難的地方，國內電信部門的工程師用了18個月的時間反覆調試，才把這條線達到了專線通訊正常使用的標準（誤碼率降到每秒10的負8次方以下），那是1993年的3月2號。美國方面有記錄在接通兩國計算機聯網瞬間的情況並在有關文摘上發表過。

高能所計算機網路從此聯入Internet，中科院網路中心於1994年在北京設立了IP域名解釋伺服器，至此中國逐步跨入了世界互聯網的時代正式到來了。

中國互聯網協會的記載是「1993年3月2號中科院高能所通過ATT的衛星通道接通到SLAC，然後在1994年4月中國正式加入互聯網後，實現了全面全功能的聯通。」

高能所國際互聯網的開通，對國內互聯網事業的發展起到極大的啟示和推動作用。

李政道先生建議成立的國家自然科學基金委支持高能所網路有限制地向國內科學家教授開放使用，近一千多名來自之高校研究所的專家們成為中國互聯網第一撥的衝浪者。

中科院理論物理所長郝柏林院士尤為推崇使用互聯網，後來（1993年11月）他受謝希德和師昌旭兩位老院士委託向國家正式提出建設中國的互聯網。

國家最後決定由科學院建一個CSTNet，教育界的叫CERNet。

期間1994年電信部門建立的CHINAnet以及各家互聯網提供商紛紛成立，中國互聯網用戶數由零逐年增加到世界第一。

高能所有了互聯網的基礎設施，又跟西歐高能物理中心CERN有密切合作。

1994年初由高能所派送我到CERN的訪問，正好安排我在WWW的發明人蒂姆·伯納斯·李（TimBerners-Lee）原先的一間小辦公室里。

我就坐在他用過的桌子上，上面還堆放著很多他的資料。其中有一本他曾在那裡仔細閱讀的書《Hyperlink》（超鏈接）以及很多他發表的有關WWW文章的稿子。

他每天還要到這兒來拿信件，很熱情地給我介紹WWW，並告訴我（1994年）4月10號要開第一屆的全球3W技術論壇大會，會場就在CERN的報告廳。

會上蒂姆第一個開講，說到全世界已經開始推廣運用WWW技術並指出中國很快就會用上WWW的，因為他已經知道我會很快在北京高能所設立WWW伺服器的。

1994年4月15日（就在會議的幾天以後）高能所推出了中國第一台WWW伺服器，它的URL地址當時就是www.ihep.ac.cn直到今天。

圖5 中科院理論物理所原所長郝柏林上書建全國計算機網路，上面附詞：「送上此稿請提意見」

中國第一台WWW伺服器的出現，高能所計算中心付出很多心血，我調用一台486的PC機裝上互聯網下載的最早的linux操作系統以及CERN蒂姆提供的Web軟體包，許多年輕人參與了設計網頁，維護網站，他（她）們為中國互聯網的歷史留下了記錄。

高能所首開互聯網專線結束了兩千多年前唐僧取經要靠肩膀背書本和資料的時代，WWW技術的引進更讓中國人看到了全球信息技術劃時代的景象。

這一切都源於北京正負電子對撞機工程，它建立了中美合作團隊，在解決計算機軟體、網路一系列問題上起到了關鍵作用。

高能所網路不以盈利為目的，高能所的技術專家一絲不苟的工作精神保證了第一條互聯網專線的建成和順利運行。

早在開通互聯網的第一時間，高能所就制定了嚴格遵守互聯網用戶義務的守則，密切觀察互聯網運行規律，作為「明白人」很快意識到網路安全的重要性。

在上世紀九十年代就向科學院申請立項了「網路黑客入侵防範」的研究課題，並多年承擔了漏洞檢測、網路監控以及網路入侵取證等國家重點課題，不斷為我國互聯網事業做出了自己的貢獻。

從高能所歷年畢業的計算機網路人才有進入世界上最著名企業的，而大部分留在了國內各個重要崗位上擔負著互聯網安全的骨幹角色。

圖6 1994 年的第一張高能所的網頁出現在國內第一台WWW 伺服器上

回顧三十年來北京正負電子對撞機工程的啟動和運行，我認為它可以堪比兩彈一星的工程。

兩彈一星有著直接的應用目的，而對撞機的實驗目標雖然只是粒子物理前沿研究的基礎理論的驗證，但它開放式的大型實驗手段引進了一系列最新最高的技術，開通互聯網即是一個典型的例子。

除此之外，對撞機實驗的數據獲取通過建造大型探測器譜儀實現的，它基於「快電子學」瞬間捕獲諸多粒子飛行軌跡與特性數據，採集海量數據實時存入計算機存儲以便離線進行大數據分析，這套方法與經驗早在原子彈研製時期就已經存在，只是外界不清楚。

對撞機工程讓人們知道了運用了大量的計算機數據分析、還有模擬計算的神妙之處。

今天社會上極力呼喚的「大數據分析」和「物聯網」概念實際上在北京電子對撞機工程中都已展示無疑。

上世紀九十年代初期高能所計算中心還引進了基於網格技術（GRID）的集群計算替代集中式的大型計算機，也就是當今人們熱點關注的「雲計算」的源頭！

北京正負電子對撞機工程集中了全國許多優秀的科技與管理人才，技術領域中的精英人物包括了老一輩歐美和留蘇回國的科學家以及多年清華北大科大等名校相關專業的畢業生，還有一批改革開放後從海外歸國的留學生。

不可缺或的有幸之處是著名諾貝爾獎獲得者李政道先生的鼎力規劃與幫助，以及中美高能物理國際合作的強有力的支撐。

我想類似對撞機這樣的大型科學實驗基地只能在科學院這樣的科研機構進行，其它系統不容易雲集到如此多的科學家和綜合的技術人才，也不可能迅速彙集融合這些高新技術和培養出大量優秀的人才。

我本人曾經是高能所第一批招收的碩士生（1978年），後被送到美國完成博士學位，由李政道先生推薦1988年8月回到高能所工作。

記得剛回國到高能所，葉銘漢所長在百忙中親自到招待所看望，親切問候殷切期望，令人十分感動。

從實驗物理軟體到計算機網路，我深感到是北京正負電子對撞機工程哺育了自己的成長，感謝各位前輩、導師的幫助！也感謝各位同事們的合作與支持，忘不了我們為北京正負電子對撞機共同奮鬥的日日夜夜！

（本文在「紀念北京正負電子對撞機建成30周年有獎徵文活動」中榮獲三等獎。）

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