SRv6開啟新IP時(shí)代

我們知道當(dāng)前承載網(wǎng)絡(luò)中的IP數(shù)據(jù)傳輸主要基于MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換）技術(shù)，MPLS在提高路由轉(zhuǎn)發(fā)效率的同時(shí)，也不可避免地帶來了一些新的問題：

配置多：需要使用獨(dú)立的信令協(xié)議，如LDP（Label Distribution Protocol，標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議）、RSVP（Resource Reservation Protocol，資源預(yù)留協(xié)議）等，并為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配標(biāo)簽，配置過程相對復(fù)雜。

效率低：每次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，都需要為端到端連接路徑上的所有節(jié)點(diǎn)下發(fā)配置信息，傳輸效率低。

擴(kuò)展難：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要維護(hù)每條連接的狀態(tài)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展較為困難。

跨域煩：不同的網(wǎng)絡(luò)（如IP骨干網(wǎng)、IP城域網(wǎng)、移動(dòng)回傳網(wǎng)等）之間是獨(dú)立的MPLS域，網(wǎng)絡(luò)間的互連需要使用復(fù)雜的跨域VPN技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

基于源路由轉(zhuǎn)發(fā)而產(chǎn)生的SR（Segment Routing，分段路由）技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中只能基于目的路由轉(zhuǎn)發(fā)的思路。通過SR技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)中的首節(jié)點(diǎn)規(guī)劃并建立端到端連接的路徑，中間節(jié)點(diǎn)只需轉(zhuǎn)發(fā)、無需再維護(hù)連接狀態(tài)，大大簡化了網(wǎng)絡(luò)的部署和擴(kuò)展。 SR與MPLS的結(jié)合（SR-MPLS）有助于解決前面提到的配置多、效率低、擴(kuò)展難的網(wǎng)絡(luò)“痼疾”，但網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)仍然需要都支持MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，還是沒有從根本上解決跨域互連的問題；并且MPLS標(biāo)簽的擴(kuò)展能力有限，難以更好地滿足5G時(shí)代多樣業(yè)務(wù)的傳送需求。

與此同時(shí)，為了解決IPv4地址短缺的問題，讓IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸更加高速、可靠和安全，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議正從IPv4（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本4）過渡到IPv6（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議版本6）。 隨著IPv6的大規(guī)模部署，在5G承載和云網(wǎng)融合的重點(diǎn)應(yīng)用場景中，基于MPLS的傳送技術(shù)愈發(fā)成為了網(wǎng)絡(luò)的“瓶頸”。 融合了SR與IPv6特點(diǎn)的新一代IP承載網(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議SRv6應(yīng)運(yùn)而生，SRv6充分繼承了SR的源路由優(yōu)勢和IPv6簡潔、易擴(kuò)展的特點(diǎn)。

不再需要使用獨(dú)立的信令協(xié)議為所有節(jié)點(diǎn)分配標(biāo)簽，使網(wǎng)絡(luò)更容易配置和管理。

不再需要所有節(jié)點(diǎn)支持MPLS，甚至不需要所有節(jié)點(diǎn)都支持SRv6，使網(wǎng)絡(luò)具備更好的兼容性。

基于擴(kuò)展了報(bào)文頭的IPv6報(bào)文即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的端到端部署，使網(wǎng)絡(luò)更加簡潔和高效。

網(wǎng)絡(luò)具備可編程能力，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的靈活擴(kuò)展，結(jié)合SDN（Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的靈活調(diào)度。

SR技術(shù)的關(guān)鍵在于為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)間的每條路徑都分配一個(gè)SID（Segment Identifier，段標(biāo)識(shí)）作為標(biāo)識(shí)，并在起始節(jié)點(diǎn)指定報(bào)文需要經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)和路徑的SID集合（Segment List）來指導(dǎo)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。 SR-MPLS使用20 bits長度的MPLS標(biāo)簽值作為SID，而SRv6則使用128 bits長度的IPv6地址格式值來作為SID。 相比于SR-MPLS的SID，SRv6的SID更長，支持?jǐn)y帶更多信息，可以用來標(biāo)識(shí)節(jié)點(diǎn)、鏈路、L2VPN業(yè)務(wù)、L3VPN業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等多種功能或業(yè)務(wù)類型。

128bits長度的SRv6 SID包含了Locator、Function、Arguments三個(gè)字段。

有了SRv6 SID，SRv6就具備了路徑和業(yè)務(wù)的編排能力，可以預(yù)先規(guī)劃報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的路徑以及路徑上每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)行為，并支持定義任意的網(wǎng)絡(luò)功能或業(yè)務(wù)。 除了SRv6 SID，SRv6還有另外一個(gè)“秘密武器”。 前面我們提到，SR與MPLS的結(jié)合（SR-MPLS）雖然有助于解決網(wǎng)絡(luò)中配置多、效率低、擴(kuò)展難的“痼疾”，但網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)仍然需要都支持MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，還是沒有從根本上解決跨域煩的痛點(diǎn)。 SRv6充分利用了IPv6的易擴(kuò)展特性，通過一種新增的擴(kuò)展頭類型SRH（Segment Routing Header，段路由頭），來替代MPLS的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)功能，讓SRv6網(wǎng)絡(luò)可以不需要借助于其他技術(shù)、僅基于原生的IPv6技術(shù)（Native IPv6）就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效率轉(zhuǎn)發(fā)，徹底解決跨域煩的難題。 普通的IPv6報(bào)文中可以包含0個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展頭，用于實(shí)現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)功能，只有當(dāng)有需要的時(shí)候才會(huì)添加擴(kuò)展頭。 擴(kuò)展了SRH后，SRv6報(bào)文結(jié)構(gòu)包括了IPv6報(bào)文頭、SRH擴(kuò)展頭和數(shù)據(jù)報(bào)文三個(gè)部分。

IPv6報(bào)文頭：用于指定報(bào)文的源地址（Source Address，SA）和目的地址（Destination Address，DA）。

SRH擴(kuò)展頭：用于指定報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑信息，包含中間節(jié)點(diǎn)數(shù)（Segments Left，SL）和段列表（Segment List）。段列表是報(bào)文傳輸過程中會(huì)經(jīng)過的所有節(jié)點(diǎn)的SID的清單，中間節(jié)點(diǎn)數(shù)是指經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。

數(shù)據(jù)報(bào)文：傳送的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，傳輸過程中保持不變。

如果要簡化理解的話，以上三部分的結(jié)構(gòu)可以用下圖來表示。

普通IPv6報(bào)文中的源地址（SA）和目的地址（DA）分別標(biāo)識(shí)的是報(bào)文的首節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，在傳輸過程中保持不變；而SRv6報(bào)文中的目的地址（DA）標(biāo)識(shí)的是當(dāng)前報(bào)文經(jīng)過的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，會(huì)隨著數(shù)據(jù)傳輸過程實(shí)時(shí)變化。 SRv6使用SRH擴(kuò)展頭中的中間節(jié)點(diǎn)數(shù)和段列表來指導(dǎo)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，每經(jīng)過一個(gè)SRv6節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)數(shù)的值減1、目的地址信息更新一次，目的地址信息由中間節(jié)點(diǎn)數(shù)和段列表共同決定。例如SL=n時(shí)，DA=SID [0]；SL=0時(shí)，DA=SID [n]。 說了這么多，是不是還有點(diǎn)不太明白SRv6是怎么工作的。 讓我們通過一個(gè)具體示例來看下SRv6是如何在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的。

首節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)A）接收到用戶（源節(jié)點(diǎn)S）的數(shù)據(jù)傳輸需求，確定了目的地（目的節(jié)點(diǎn)R）。SRv6規(guī)劃傳輸路徑為A→B→C→D，那么在節(jié)點(diǎn)A發(fā)出的報(bào)文中：SA=S，DA=B，段列表為，中間節(jié)點(diǎn)數(shù)SL=2。

節(jié)點(diǎn)B、節(jié)點(diǎn)C收到報(bào)文后，將報(bào)文中的SL值減1，并將DA改為下一節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。

節(jié)點(diǎn)D收到數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)SL值為0，判定自己是尾節(jié)點(diǎn)，則按普通IPv6報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)方式將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給目的用戶（目的節(jié)點(diǎn)R）。

可以看到，通過SRv6進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，不需要為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)分發(fā)標(biāo)簽，也不需要維護(hù)每條連接的狀態(tài)，更不依靠MPLS隧道來進(jìn)行跨域的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，非常便利、高效。 雖然不再使用MPLS技術(shù)，但是SRv6同樣支持對不同類型的業(yè)務(wù)通過不同的工作模式來提供差異化的服務(wù)。 SRv6主要工作模式包括兩種：SRv6 BE（Best Effort，盡力而為）和SRv6 TE Policy（Traffic Engineering Policy，流量工程策略）。

SRv6 BE的作用類似于MPLS LDP，LDP是利用IGP（Interior Gateway Protocol，內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議）的最短路徑算法計(jì)算得到一條最優(yōu)路徑來指導(dǎo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。SRv6 BE僅使用一個(gè)業(yè)務(wù)SID（Service SID）來指導(dǎo)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，是一種盡力而為的工作模式。該工作模式下，SRv6功能只需要部署在首尾節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)較為簡單，適用于需要快速開通一些普通VPN業(yè)務(wù)的場景。

SRv6 TE Policy則利用了源路由的特性，在首結(jié)點(diǎn)封裝一個(gè)有序的Segment List（路徑信息）來指導(dǎo)報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中如何轉(zhuǎn)發(fā)。結(jié)合Segment List的可編程特性，并引入著色機(jī)制（設(shè)置color屬性），SRv6 TE Policy可以靈活地指定報(bào)文的任意轉(zhuǎn)發(fā)路徑來實(shí)現(xiàn)流量工程、靈活引流、負(fù)載分擔(dān)等功能。

關(guān)于SRv6 BE和SRv6 TE Policy兩種工作模式，我們后續(xù)也會(huì)推出專題圖文進(jìn)行詳細(xì)介紹，敬請期待哦。 SRv6不僅能夠解決本文開篇提到的四大痛點(diǎn)，還具有其它的獨(dú)有優(yōu)勢。 與SDN技術(shù)相結(jié)合 SRv6可以與SDN技術(shù)相結(jié)合，利用自身的靈活性配合SDN的管理調(diào)度能力，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像一個(gè)可編程的軟件系統(tǒng)，靈活地實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù), 同時(shí)網(wǎng)絡(luò)配置及數(shù)據(jù)傳輸也變的更為簡單。 如下圖所示，SDN控制器通過搜集SRv6節(jié)點(diǎn)及路徑信息，根據(jù)業(yè)務(wù)需求規(guī)劃合適的路徑以及各節(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)，并將信息通知給首節(jié)點(diǎn)（如下圖中的節(jié)點(diǎn)A）。首節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的信息，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過SRv6網(wǎng)絡(luò)傳遞到目的節(jié)點(diǎn)。

與EVPN（Ethernet Virtual Private Network，以太網(wǎng)虛擬專用網(wǎng)）技術(shù)相結(jié)合 SRv6還可以與EVPN技術(shù)相結(jié)合，使IP承載網(wǎng)擺脫眾多復(fù)雜協(xié)議的束縛，簡化為Overlay（EVPN）+Underlay（SRv6）的組網(wǎng)格局，大大簡化網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度。

SRv6是繼MPLS之后的新一代IP承載網(wǎng)核心協(xié)議，不僅將簡化和統(tǒng)一承載網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，也將持續(xù)推動(dòng)固（固定網(wǎng)絡(luò)）移（移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）融合、云（云計(jì)算）網(wǎng)（通信網(wǎng)）融合的發(fā)展。 相信不久的將來，會(huì)出現(xiàn)更多基于SRv6的應(yīng)用創(chuàng)新，推動(dòng)各行各業(yè)向智能化和數(shù)字化方向發(fā)展。 技術(shù)改變生活，讓我們一起期待吧！