基于IPv6技术和软件定义网络架构的高能物理数据传输虚拟专用网络和系统平台关键技术研究与应用

All the HEP experiments are producing a large number of data, and the data analysis system and resources are distributed in the domestic and international cooperation groups. The efficiency, stability and performance of data transmission is the important foundation of high energy physics experimental analysis. With the development of computer network technology, the next generation of network technology and architecture hava a strong advantage in the communication efficiency, safety and flexibility.This project will carry out the research on new network techonlies,network architecture,high performance data transfer and exchange techonlies,fully integrated HEP data exchange and sharing application requirements, build a virtual dedicated network environment and application platform based on the existing network infrastructure to promote the application of information technology in HEP field.

高能物理实验会产生海量数据，而实验数据分析系统和资源则由分布在国内外合作组的计算资源构成，数据传输的效率、稳定性和性能是高能物理实验物理分析的重要基础。高速高性能科研计算网络和数据共享平台成为许多科研项目必须的基础设施，基于网络进行协同研究已成为必备的科研手段，新型网络技术和架构的网络环境和数据传输系统对于全球科研，特别是高能物理领域来说，本身就是值得研究的对象，同时作为必须的支撑平台，促进全球科研成果共享与进步。本课题将研究新型网络技术、网络架构技术、高速数据交换技术，充分结合高能物理数据交换和共享的应用需求，构建基于现有网络基础设施之上的高能物理数据传输专用虚拟网络环境和数据传输系统平台，促进信息技术在高能物理基础研究中的应用推广，提升高能物理数据共享的性能、可靠性和灵活性。

高能物理实验原始数据、模拟数据以及分析过程中产生的数据均需要在各合作单位之间进行共享，以实现其最终物理分析的目标。高能物理实验数据传输虚拟专用网络和系统平台是进行高能物理数据分析工作的前提和基础，其稳定性、可靠性以及性能直接影响数据分析工作的进程和最终结果的实效性。. 项目主要目标是采用新型网络技术（IPv6）和架构（SDN），在已有的互联网基础设施和链路资源基础上，构建满足高能物理数据传输的虚拟专用网络环境和系统平台，实现高能物理数据传输的灵活性，降低数据传输对底层网络环境的依赖性，提升高能物理数据传输的性能、效率和安全，保证高能物理数据传输的可靠性和实时性，为高能物理数据分析和处理提供良好的技术支撑环境。 . 项目开展了基于IPv6技术和SDN架构的高能物理数据传输虚拟专用网技术研发，包括网络设备关键参数制定、控制器设计与研发、应用与控制器接口设计、网络性能测量技术 、网络性能监控技术等。采用IPv4overIPv6技术、GRE隧道技术建立了高能物理实验合作单位之间基于IPv4和IPv6的虚拟网络环境；开发了一套SDN控制器软件，虚拟网络节点的管理，能够在web界面上实时显示网络状态及Controller流表状态；实现了对虚拟网络中IPv4/IPv6链路的质量测量；设计开发了网络流量调度算法，实现了基于网络质量测量和性能监视结果实现对网络带宽资源调度；完善了高能物理数据传输系统，实现了数据传输系统同SDN控制器的协同工作。. 基于本项目成果构建的高能物理虚拟专用网，部署于中国科学院高能物理研究、上海交通大学、山东大学以及华中师范大学，实现了合作单位之间数据传输效率大幅度提升，中国科学院高能物理研究所到山东大学由原有传输效率4Mbps左右提高到68.9Mbps，数据传输效率提高了17倍多，中国科学院高能物理研究所到上海交通大学由原有的传输效率3Mbps提高到39.6Mbps，数据传输效率提高了13倍多。. 项目成果应用于高能物理数据密集型应用中，在提高高能物理合作单位之间数据传输效率的同时，积极推动了包括IPv6和SDN在内下一代互联网技术和架构与应用的紧密融合，促进了网络技术自身的发展。