谈谈美国高校的网络基础设施

贺飞  北京大学

美国高校持续加强其网络基础设施建设, 将其视为教学和科研的基本组成部分。网络基础设施指标包括获取高速/高容量带宽、暗光纤、高性能计算以及大规模数据存储能力等。

网络是网络基础设施的基本组成部分，它推进研究相关活动，如交流、数据传输、高性能计算以及仪器设备的远程使用等。高校网络应覆盖全部校园社区，为科研和非科研活动服务。校园网不应在行政、教学、科研、一般学生通用等方面有差别。因此，总带宽容量不仅仅是科研能力的指标。到2012财年，使用高性能网络已经成为研究型大学的普遍现象，63%的高校报告其带宽至少达到1 Gbps (表1)。30%学术机构在2012财年的预期网络连接达到10Gbps或更大。而相比之下，2009年仅有15%的机构达到这一标准。

表1 美国高校网络带宽：FYs 2005–12(百分比分布)

Gbps = gigabits/second; Mbps = megabits/second.

a 2012数据为估计值。b 超过20 Gbps是超过10 Gbps的一个子集。

数据来源：NSF, NCSES, Survey of Science and Engineering Research Facilities.

Science and Engineering Indicators 2014

博士授予权机构由于其研究需求,较非博士授予权机构有明显高的带宽容量。在FY 2011,博士授予权机构带宽至少2.5 Gbps (43%)的百分比高于非博士授予权机构(4%),超过10倍。此外，在FY 2012, 53% 的博士授予权机构估计拥有带宽 2.5 Gbps或更大，相比之下，仅5%的非博士授予权机构达到这一带宽。

暗光纤是指光缆已经敷设但尚未使用。通常，某一机构控制的暗光纤总量显示其扩展现有网络的能力，不论是现有校园建筑之间后从校园到外部网络。美国高校拥有这种没使用的光缆百分比近年来稳步增长。机构有暗光纤达到其互联网服务商的比例从2005财年的29%增长到2011财年的47%。机构在其校园建筑间有暗光纤达的比例这一阶段保持很高，从2005财年的86%略微增长到2011财年的90%。

许多高校通过机构内的独立职员和预算的单位管理其高性能计算资源。2011财年，总计有192家学术机构报告拥有集中管理的高性能计算资源。这种方式确保教师关注其主要职责而不需花费行政和经费来支持自己的高性能计算。中央高性能计算管理能降低总体运行支出，创造广泛可用的计算资源。然而，许多不包括在这里的高性能计算资源，由于是外部经费支持的，处于机构的直接管理之外，。

47%的博士授予权机构提供中央管理的高性能计算资源，相对于少于9%的非博士授予权机构。公立博士授予机构(48%) 和私立博士授予机构(45%)提供这种资源的比例类似。机群是最普遍的学术机构中央管理的高性能计算设施，因为其提供了最灵活和经济的方式，从而通常有较低的管理成本。超过97%的高性能计算提供机构部署了机群。高性能计算提供机构还使用大规模并行处理(11%的机构),对称多处理(19%), 或其他类型的设施(20%)，所有这些可以同机群并用/或替代使用。

美国高校常常同外部组织共享其高性能计算资源。在2011财年, 这种伙伴关系最经常发生在同其他高校(72%)。同外部用户共用高性能计算资源相当均匀地分布在政府(21%), 产业(18%),和非营利组织(17%)伙伴。公立机构较私立机构更喜欢有其高性能计算外部用户。

近年来，随着大规模数据的收集增长，数据存储和查询已经日益重要。数据管理计划经常出现在使用大量数据的项目申请书中。2011财年，在拥有中央管理高性能计算的高校中，56%的报告可用在线存储量大于100 terabytes。较小比例的公立机构(21%)和私立机构(18%)提供大于500 terabytes的在线存储。截止到2011财年, 45%的拥有中央管理高性能计算的机构报告没有档案存储。档案存储包括文件盒数据的在线和离线存储，不支持立即存取高性能计算资源。这一比例自2009财年以来变化很小(43%),但是较2007财年要高很多(29%)。

参考文献：

National Science Board(NSB). 2014. Science and Engineering Indicators 2014. Arlington VA: National Science Foundation (NSB 14-01).

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