澳門大學校園電腦網絡以及Internet的發展
黎日隆 澳門大學電腦部主管
摘要
澳門大學在1991年，開始研究建立校園電腦網絡的可行性。結果在1992年正式開展初步的工程，將在鄰近兩座建築物的各電腦實驗室內的系統連接起來。在1993年，我們採用了光纖將校園內五座主要的建築物連接。在每一座建築物內，則採用了結構佈線系統〔Structure Cabling System〕，遵從EIA/TIA辦公室建築物標準，在每一房間都設有電腦網絡的接口。於是校內的所有電腦系統便連成一個完整的校園電腦網絡。除此之外，澳門大學還提供了用電話線遥距進入校園網絡的設施。
另一方面，澳門大學在1992年開始以電話線接上Internet，主要用來交換電子郵件。在1994年妀用專線接駁，成爲在澳門第一個擁有全面Internet功能的組織，爲澳門邁向資訊高速公路開路。
隨着資訊科技的進步，特別是多媒體及資訊高速公路的蓬勃發展，校園電腦網絡的結構及速度必須不斷更新和妀進，以適應教學和研究的需要。本文將介紹澳門大學校園電腦網絡和Internet 建立的經過、遇到的困難，以及將來的發展計劃。
The Development of Campus Network and Internet in University of Macau
Alex Lai(Head,Computer Service Bureau,University of Macau)
Abstract
In 1991, the University of Macau initiated a feasibility study of establishing a campus network. One year later, the first phase of the project was implemented; linking up the variety of computer systems located in the laboratories in two neighboring buildings. In 1993, fibre optic cables were used to interconnect the five main buildings on the campus. Within each building, a structured cabling system was employed which followed the EIA/TIA office building wiring standard, equipping each room with communication sockets. Since then, all our computer systems through out the campus have been connected together within the campus network. Furthermore, the University of Macau also provides dial-in remote access to the campus network via telephone.
For the purposes of linking to intemational computer networks, the University first implemented a dial-up connection to Internet in 1992,used mainly for the exchange of electronic mail. In 1994, we changed to a leased line connection, becoming the first site in Macau to secure full Internet services; thus pioneering the “Information Superhighway” in Macau.
Keeping abreast with the advances in information technology,especially the recent rapid developments in multimedia and on the information superhighway, we continue to improve the performance of our campus network and Internet facilities in order to fulfil the academic and research needs of the University. This paper will describe the establishment of our campus network and Internet connection, theproblems we encountered during the development, and also our plans for the future.
O Desenvolvimento da Rede Informática e a Ligação à Internet na Universidade de Macau
Alex Lai(Chefe do Gabinete dos Serviços de Informática Universidade de Macau)
Sumário
A Universidade de Macau promoveu no ano de 1991 um estudo com vista à criação de uma rede informática que abrangesse todo o campus universitário. Um ano depois, a primeira fase do projecto já se encontrava implementado: a ligação de vários computadorse instalados nos laboratórios de dois edifícios vizinhos. Em 1993, cinco edifícios principais da Universidade foram ligados em rede através de uma estrutura em fibra óptica. No interior de cada edifício, a rede é implementada de acordo com as recomendações internacionais da EIA/ TIA em sistema de cablagem estruturada e, foram instaladas em todos os gabinetes tomadas de acesso à rede. Desde então, todos os sistemas de computadores da vasta área do campus universitário encontram-se ligados em rede. Além disso, a Universidade de Macau oferece ainda a possibilidade de acesso remoto à rede via rede telefónica pública.
Com o intuito de se ligar às redes internacionais, a Universidade implementou, em primeiro lugar, através de uma linha telefónica, uma ligação à Internet no ano de 1992, para permititr o estabelecimento do serviço de correio electrónico. Em 1994, a ligação passou a efectuar-se com recurso a uma linha alugada, tornando-se então, a Universidade de Macau, a primeira organização com acesso total a todos os serviços da Internet; sendo também pioneira em Macau a sua participação naconstrução da tço falada “autoestracla de informação”.
Sempre atentos aos progressos da indústria de tecnologias de informação, especialmente no que respeita aos desenvolvimentos da multimédia e da autoestrada de informação, nós procuramos melhorar continuamente a nossa prestação de serviços no âmbito da nossa rede informática e da Internet, primando no objectivo de melnor servir a Universidade e os seus membros. A presente comunicação descreve o nosso processo de estabelecimento da rede informática da Universidade e a ligação à Internet, os problemas que surgiram no decurso da implementação, e ainda os nosso planos para o futuro.
一、為甚麼需要校園電腦網絡和Internet
澳門大學早在1988年，已開始籌劃建立電腦網絡系統。當時大部份的電腦都集中在電腦實驗室，而我們最主要的目的，是希望藉着網絡的連繫，分享一些昂貴的電腦資源。比如說，當時的硬盤和打印機都是比較貴重的配件，若果每一部電腦都配備的話，不合乎經濟效益。但通過網絡，每一部電腦都可以分享在網絡伺服器上的硬盤和打印機(圖1)。同時，電腦網絡亦提供了管理上的方便，例如軟件可以祇安裝在檔案伺服器上而不必安裝到每一部電腦。我們亦可以通過控制用戶的戶口，防止非法使用者濫用實驗室的設施。
另一方面，澳門大學擁有各式各樣的電腦系統。由個人電腦(PC)、蘋果(Apple Macintosh)電腦、惠普(HP)工作站、SUN工作站以至DiglVAX中型電腦系統等，各有不同的功能。如果將這些系統連在一起，老師和同學便可以更方便地使用(圖2)。例如我們可以利用IBMPC去遙遠進入(remote login)Digital VAX的系統，也可以在兩個不同的電腦系統之間交換檔案、電子郵件等。這樣旣增強了各個系統之間使用的靈活性，亦爲“電腦網絡”和“通訊”的敎學上提供了實驗的設備。
可惜在八十年代末期，電腦網絡的產品仍未十分普及，價錢也較昂貴。特別是不同系統之間的連接，技術亦不成熟。所以在那時，祇是建立了一個PC局部區域網(PC LAN－Local Area Network)，用以分享硬盤和打印機，以及方便管理。這並未算是校園電腦網絡，但也可說是向這方面踏出了一步。
在九十年代初期，隨着PC的普及，校園內的PC逐漸增多。而且亦不再集中在電腦實驗室，而是分散到其它各個不同的部門。於是校園電腦網絡的另一個功能便顯得非常重要了——這就是通訊(Communication)。透過網絡，各部門之間可以即時交換文件、電子郵件和各種資料；老師可以用他辦公室內的PC，進入實驗室的電腦系統、查詢圖書館的藏書、進入資詢管理系統(MIS)來查閱學生的成績……。
更重要的是海外國際性電腦網絡如Bitnet，Internet等，亦已蓬勃發展，如果我們的校園電腦網絡和這些國際性網絡連上，我們便可以駁上全球性資訊高速公路。這對澳門大學來說，實在十分重要。尤其因爲澳門是一個小地方，敎學和科硏資源不多，很多敎授都覺得好像與外國隔離了，妨礙了硏究的進展。通過國際性的電腦網絡，例如Internet，我們便可以和各地的大學和硏究所連上，便於交換資料、分享資訊，以及合作硏究。
二、建立電腦網絡的策略
由於建立校園電腦網絡和Internet的需要日漸增大，澳門大學電腦部(Computer Service Bureau)和敎學電腦委員會(Academic Computing Committee)在1990/91學年便提出這個建議。可惜因資源分配的關係，終未能進行。爲免這個計劃一再拖延，我們便採取了一個低成本及分期進行的策略，即使祇爭取到少量的資金，也希望盡快踏出第一步。
於是在建造校園電腦網絡和Internet上，我們都分兩期進行。在第一期的校園電腦網絡，我們的預算僅爲澳門幣三十萬元，先把實驗室內不同的系統連起來。而到第二階段，再用約澳門幣一百八十萬元，將遍佈校園內的所有電腦連接，正式建立一個校園電腦網絡。
爲了降低成本，我們盡量利用校內的人力資源。由草擬系統需求說明書、標書以至評審建議書及具體施工，我們都沒有聘用顧問公司或工程管理公司來協助。在不斷學習、摸索和不倦的工作下，我們終於以極低成本完成了這項工程。
至於連接國際性電腦網絡，也是分兩階段進行，在第一階段，先用撥號連線(dial－up line)接上香港的HARNET(Hongkong Academic Research NETwork)，並透過它連上Bitnet和Internet，主要用來交換電子郵件。在累積了一定的使用量和經驗之後，我們在第二階段才用專線(leased line)接駁Internet。
三、第一階段的校園電腦網絡——1992年
在這一階段，我們的目標是將位於兩座鄰近大樓的幾個電腦實驗室內的系統，用電腦網絡連起來。這些電腦系統，包括：約60 台PC和Macintosh、接有30台終端機的Digital VAX 4200多用戶系統、接有20台終端機的SUN伺服器，和11台HP Apoll0工作站等。
我們要將這些不同類型的系統連在同一個電腦網絡，並且要提供最基本的幾個功能，如：遙遠進入(remote login)，檔案交換(file transfer)、電子郵件(electronic mail)服務、遙遠打印(remote print)和網絡檔案系統(network file system)等。
當時最大的困難，在於這些不同的電腦系統，各有自己的一套操作系統和網絡系統，要他們在一個網絡上兼容，殊非易事。例如PC是用Novell的SPX/IPX作爲網絡上的通訊協議(Protocol)，Digital VAX用的是DECNET，而HP工作站和SUN則用TCP/IP。而在這些網絡系統上面運作的應用程式，例如電子郵件等，也各不相同。幸好當時TCP/IP協議已漸成大趨勢，各個系統都可提供到TCP/IP或與之兼容的網絡軟件。這些軟件雖然未趨十分成熟，但主要的功能大致齊備。於是我們便以TCP/IP爲共用的協議，發展這個網絡。
我們約由9月開始正式展開工程，由於在澳門甚少機構〔很可能澳門大學是唯一的機構〕擁有這樣多不同種類的電腦，所以大學的電腦部和各間本地電腦公司都從未有類似的網絡經驗。也因此在施工和測試時遇到頗多困難。最後，在1993年底，終於完成這項工程，雖比原定計劃稍遲，但效果卻總算滿意。
四、第二階段的校園電腦網絡——1993年
由於第二階段的局部區域網絡效果理想，使我們更有信心盡快建設一個覆蓋整個校園的網絡。在這個階段，我們希望在校園內每部電腦都可以上網。不單如此，我們更要預留空間和靈活性，以便將來增加的電腦，也可以輕易上網。
在第一階段，要連接不同的電腦系統，我們要克服的困難是系統之間的連通性(Connectivity)和兼容性(Compatibility)。而在這次，主要的困難是佈線系統(Cabling System)的設計，和解決網絡通訊量(network traffic)的問題。
從我們收到的建議書中，各電腦供應商的建議不一，在佈線系統的主幹線(Backbone)上，有的建議用光纖(fibre optics)，有的建議用同軸電纜(Coaxial Cable)。在建築物內的水平佈線子系統(Horizontal Cabling Subsystem)，有的提議用結構化佈線系統(Structured Cabling System)，有的不是；有的提議採用五級(Category 5)非屏蔽雙絞軟線(UTP：Unshielded T wisted Pair)，有的祇建議用四級、甚至三級的UTP。而在這時候，建築群網絡(Campus Network)和結構化佈線系統也剛在香港興起，在參予了有關的硏討會，經過一番硏究，以及和香港其他大學交流後，我們決定了下列的標準要求：
主幹線系統：
我們規定用62.5/125 micron的光纖電纜和結構化佈線方法去連接校內五座主要建築物。所用的光纖，除了可以運行10MHz 速度的以太網(Ethernet)外，還必須具有500MHz*Km的特性，以備將來運行100MHz的FDDI和超過100MHz的ATM。我們摒棄了用同軸電纜來作主幹線，因爲同軸電纜的安全性比光纖低，較易受干擾；更重要的是同軸電纜不能運行高速度的FDDI和ATM，限制了大學的校園網絡在這方面的發展。同時，衡量了財政和目前的需要後，我們也決定在這時先運行10MHz的以大網，待有需要時再提升到FDDI和ATM。至於建築物內的主幹線，因爲大學的主建築物都不是高層，爲了經濟效益，並不規定用光纖電纜。
水平佈線子系統：
我們決定採用結構化佈線系統，並必須符合國際辦公室EIA/TIA568的標準。在校園七座建築物內，規定安裝共約500 個五級RJ45插座——雖然那時我們祇有約200部PC。分佈於各房間的插座，通過UTP電纜，連接在樓層的跳線板(Patch Panel)和集線器(hub)上。而這些集線器會再連上校園網絡的主幹線。結構化佈線系統的好處在於便於管理、維修以及具有擴展的靈活性。我們在每一間辦公室和課室，根據面積的大小和用途，都預留了一至數個RJ插座。將來新加的電腦，祇要接上這些插座，再在樓層的跳線板調整一下，便可以將電腦上網(圖4)。這樣旣方便快捷，安裝時亦不影響網絡的運行。相對的舊式網絡設計，每加一部電腦都要對佈線系統作出改動，而這些改動可能會影響整個網絡的服務。
我們同時也選擇了第五級的UTP線和插座。這是因爲考慮到將來提升網絡速度的問題。雖然當時我們祇會運行10MHz的以太網，但我們相信在一、兩年內，我們很可能要提升到100MHz 的fast Ethernet，100VG AnyLAN或CDDI，而這些都不是四級或三級UTP線可以支持的。雖然五級的成本略高，但比對日後重舖所有水平線路的成本和所引起的不方便，我們認爲應該選擇用五級的UTP線。
校園電腦網絡的完成——澳門最大的建築群光纖網絡
工程終於在1993年暑期展開，爲了減輕工程對師生的不便，我們利用暑期學生和老師大都不在校園的時候，舖設整個佈線系統。因爲各個建築物都沒有預留佈線的空間，工程進展存在一些困難，幸好在校內工程部的協助下，終能在開課前完成。主幹線的中央管理設在大豐樓三樓，也就是電腦部的中心。然後以五條光纖，分別接上大豐樓、新敎學大樓、何賢中心(圖書館)、王寬誠樓和第一座的辦公室。我們再用同軸電纜由第一座連上第二座的辦公室，於是六座建築物便連在校園的主幹線上。(圖5)。至於建築物內的垂直幹線系統，因爲資源關係，使用了同軸電纜連接，而在每座建築物的個別樓層，我們設有佈線系統的管理區域，將主幹線和樓層內的水平佈線子系統連接。(圖6)
網絡伺服器、電子郵件伺服器、傳眞(Fax)伺服器、遙遠接達(Remote Access)伺服器、訊息系統(MIS)主電腦、圖書館系統及各實驗室內的電腦系統等都在8月至10月陸續接上校園電腦網絡。通過詳細的測試後，在1993年11月，澳門大學的校園電腦網絡便正式投入運作(圖7)。據筆者所知，這應是當時澳門規模最大的光纖建築群網絡(Campus Network)，同時亦是連接最多不同電腦系統的網絡。
後備線路和緊急應變系統
由於校園電腦網絡系統運作之後，將會成爲校內的主要通訊和工作工具，所以我們必須確保它能穩定運作，盡量減低因故障所產生的影響。這在最初的網絡設計就必須考慮在內。所以我們選擇了六蕊的光纖線，除了用了兩條作以太網，預備兩條作升級到FDDI外，另外兩條便是作爲緊急後備之用。建築物內的垂直主幹線，我們則預留了UTP串聯電纜(Cascade Cable)作爲後備。而緊急跳線到後備線路的程序，都能在極短時間內可完成。(圖8)。此外，各類集線器和配件都在校內存有備件，而網絡伺服器則用鏡像硬盤(Mirror Disk)的技術並且利用“遙遠接達伺服器”作爲它的後備。
所有緊急應變程序，都在網絡正式運作前經過模擬測試，並作定期檢討和演習。
五、全澳第一個專線Internet——1994年
早期的撥號(dial－up)連接
早在1991年，澳門大學便通過香港的“大學及理工學院電算機中心”(UPCC－University & Polytechnic Computer Centre)*接上他們的香港敎學及硏究網絡(HARNET－HongKong Academic Research NETwork)。那時HARNET已連接上國際性的網絡Bitnet。1992年初，HARNET接上Internet，於是澳門大學也就間接地上了Internet網絡。那時候，我們利用國際長途電話以撥號形式，每天數次接上HARNET，去交換Internet的電子郵件。同時，我們正式向管理Internet“domain”名稱和地址的INTERNIC登記，註冊了umac.mo的Domain名稱和取得了一個B Class的Internet地址。至今，澳門大學是管理登記“mo”澳門Domain的機構，亦是在澳門唯一擁有Class B Internet地址的網上成員。
專線(leased line)連接的建立
到了1993年的夏季，我們覺得有必要切實硏究接上Internet 的可行性，於是向各學院展開一個深入的調查，結果獲得極大的支持。另一方面“聯合國大學軟件硏究所”(UNU/IIST－The United Nations University/International Institute for Software Technology)也表示希望可以與澳門大學的網絡連線，共同分享Internet和分擔所需的成本。事實上，接上Internet的成本也不輕，而最主要的是要支付澳門和香港兩地電訊公司專線的費用，一條低速度19.2Kbps的專線每年收費竟達MOP330，000(平均每日差不多一千元!)。反觀使用Internet的費用，我們祇需每年付給UPC CMOP80，000。
雖然所費不菲，但校方覺得Internet對敎學及科硏發展極其重要，而且大學也有責任將這先進科技引進澳門，於是指示電腦部積極進行。我們利用一部網絡路由器(Router)與香港大學電腦中心相應的路由器以19.2K的專線接駁，從而成爲我們大學校園電腦網絡接上Internet的網絡連接器(Gateway)。另一方面，我們使用一部SUN工作站與UNU/IIST以14.4Kbps撥號連接方式連上。(圖9)
在1994年4月，我們的Internet正式運作，成爲澳門第一個專線Internet。之後我們陸續建立了澳門第一個Gopher伺服器、第一個World Wide Web伺服器、News伺服器、和其他Internet 上的服務。爲了推廣Internet在澳門的應用，我們通過傳媒介紹Internet和舉辦了Internet講座，並開設了一些試用戶口給非牟利的敎學科硏機構如澳門理工學院和澳門電腦學會。我們希望讓學界、工商界、以至一般市民認識Internet和了解它的重要性。爲了盡快推廣Internet在學界的應用，我們還曾向敎育司建議，協助他們和各學校組成一個學校的Internet。
經過一年多之後，我們在Internet的使用，已漸成熟，需求也激增。於是在1995年10月初將原本接駁HARNET的19.2Kbps線升級到64Kbps，在速度上提升了3倍多。現在全校師生在校園內都可享用Internet的服務。
六、展望未來
校園電腦網絡的升級和擴展
隨着校園內電腦的不斷增多、各部門和師生對電腦的應用日趨廣泛，10MHz的以太網將會不敷應用。特別是在1995年增多了工作站，以及在1996年計劃以工作站和X－終端機來取替舊式的文本終端機，這都是要利用網絡傳送大量資料，以Client－Server 的形式運行的。因此某些網絡段(Network Segment)必須提升到更快的速度來配合有效的運作。另一方面，多媒體的應用，亦大大加深了網絡的負荷。因爲多媒體的資料，如聲音、畫像、視像等，雖經壓縮(Compress)，傳送時數據量仍是很大。爲了配合這些發展，澳門大學計劃在1996年提升某些網絡段的速度到100MHz。
除了速度的提升，擴展網絡的覆蓋範圍亦是另一個發展的目標。現時每一座新建的建築物，都會接入校園電腦網絡。至於舊有仍未上網的建築物，例如文化中心和宿舍，都會逐步按實際需要加入校園網絡。此外，我們亦打算在現有的World Wide Web伺服器的基礎上，繼續發展，使之成爲一個校園資訊系統(Campus Wide Information System)，爲校內師生以至校外有興趣的人士提供快捷而準確的資訊服務。
Internet的發展
目前大學的64K專線Internet，相信在一、兩年內便會不敷應用，隨着更廣泛的使用，速度上的提升，將是必然的事。也許建立多一條專線直接連到美國的Internet幹線，會是另一個好選擇。因爲這樣旣加大了總體的帶寬(Bandwidth)，也與原有到香港HARNET的專線互爲後備支援。
Internet在澳門還在起步階段，但Internet的應用、信息高速公路(Information Superhighway)和國家信息基礎結構(National Information Infrastructure)的建立在世界各地已成趨勢。澳門大學作爲澳門最高學府，正積極計劃推動Internet在澳門的發展。最初步，也是比較容易達致的，是與各大專院校，如UNU/IIST、澳門理工學院等先建立一個澳門高等敎育科硏網絡，讓高等敎育機構，先應用這種科技。對於中、小學、政府部門和工商界，我們希望透過各種形式的技術轉移(technology transfer)，如合作或培訓方式，將我們在Internet上的經驗，與他們分享和交流。事實上，我們已向敎育司建議，協助他們建立一個學校的網絡，將Internet 的技術普及到各學校，並且藉此擴闊中小學生的視野，讓他們更容易接觸到各地的人物和文化。此外，我們也正與個別中學磋商，希望協助他們接上Internet。
最後希望隨着社會的開放和進步，公共電訊可以逐步非專營化，也希望監管公共電訊的條例可以隨着科技的更新，不斷跟進和改善。這樣會有利於推廣及應用最新的通訊科技。事實上，因爲對一些“專營”條例的不同詮譯，我們由19.2K提升到64K的專線接駁，便延遲了數月，在一定程度上妨礙了大學某些計劃的進展。此外，高昂的海外專線接駁費用，也不利於Internet在澳門的發展。這些科技領域以外的困難，實有賴於各方人仕的努力去克服了。
* 在1995年，隨着各理工及浸會學院轉成大學之後，UPCC已妀名爲JUCC－Joint Universities Computer Centre大學聯合電腦中心
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