2020 年的最后一篇技術(shù)科普，我來(lái)聊聊 SRv6。

這兩年，SRv6 可謂是通信界的 “超級(jí)網(wǎng)紅”。不管是技術(shù)峰會(huì)，還是行業(yè)論壇，都少不了它的身影。很多大佬甚至聲稱(chēng)：“SRv6 是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的靈魂”。

究竟 SRv6 是個(gè)什么東東？它真的這么牛掰嗎？

表急，且聽(tīng)我從頭開(kāi)始說(shuō)起——

大家都知道，我們現(xiàn)在喜聞樂(lè)見(jiàn)的互聯(lián)網(wǎng)，是 20 世紀(jì) 80 年代誕生并發(fā)揚(yáng)光大的。

互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是啥？當(dāng)然是 IP 啊，Internet Protocol（網(wǎng)際互連協(xié)議）。

你電腦或手機(jī)沒(méi)有安裝 IP 協(xié)議，沒(méi)有分配 IP 地址，就沒(méi)辦法上網(wǎng)，更沒(méi)辦法撩妹、刷劇、玩游戲。

其實(shí)說(shuō)白了，互聯(lián)網(wǎng)就是一套 “快遞系統(tǒng)”。IP 地址就是你的通信地址，IP 協(xié)議是快遞公司的 “工作流程和制度”。

所有的文字、音頻、視頻，都被打包成一個(gè)個(gè)的 “快遞包裹”，然后經(jīng)過(guò)快遞系統(tǒng)的運(yùn)輸，最終送到目的地。

最早期的 IP 協(xié)議，并不成熟。搗鼓了幾個(gè)版本（version）之后，到了 version 4，總算比較靠譜了，然后開(kāi)始廣泛部署。

這個(gè) version 4，也就是我們一直以來(lái)使用的 IPv4。IPv4 地址和 IPv4 協(xié)議，通常直接簡(jiǎn)稱(chēng)為 IP 地址和 IP 協(xié)議。

所以說(shuō)，雖然 IP 協(xié)議的版本是 v4，但實(shí)際上，我們應(yīng)該將它稱(chēng)為 “IP 1.0 時(shí)代”。

“IP 1.0”奠定了早期互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速膨脹，它很快暴露出自身的問(wèn)題。

在 “IP 1.0”的網(wǎng)絡(luò)里面，每個(gè)路由器都是獨(dú)立對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由決策的。也就是說(shuō)，快遞送到每個(gè)站點(diǎn)，站點(diǎn)都需要拆開(kāi)快遞盒，看看里面的內(nèi)容，然后決定送到哪里去。這樣一來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)的效率就會(huì)非常低下。

即便是決定了運(yùn)送方向，快遞員也是采取 “勉力而為”的態(tài)度，盡量運(yùn)送。如果這條線路包裹太多，他拿不下，就直接扔掉。

這樣的機(jī)制，毫無(wú)靈活性和可靠性可言，運(yùn)送能力也很差。

到了 20 世紀(jì)，磚家們對(duì) “IP 1.0”越來(lái)越不爽。于是，提出了 MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多協(xié)議標(biāo)簽交換）。

MPLS，關(guān)鍵在于這個(gè)標(biāo)簽 Label。

前面說(shuō)了，傳統(tǒng)的路由網(wǎng)絡(luò)里面，每個(gè)經(jīng)手的快遞站點(diǎn)都需要打開(kāi)盒子，看看里面的內(nèi)容，再?zèng)Q定送往哪。

在 MPLS 網(wǎng)絡(luò)里面，數(shù)據(jù)被封裝在了盒子里，上面貼了標(biāo)簽。每個(gè)經(jīng)手的快遞站點(diǎn)，只需要讀標(biāo)簽就知道盒子該送到哪。

MPLS 出現(xiàn)之后，迅速風(fēng)靡了整個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)，成為主流技術(shù)。尤其是面向政企用戶(hù)，MPLS 提供的穩(wěn)定可靠服務(wù)，幫助運(yùn)營(yíng)商賺了不少小錢(qián)錢(qián)。

以 MPLS 為代表的時(shí)代，我們可以稱(chēng)為 “IP 2.0”時(shí)代。這個(gè)時(shí)代，一直持續(xù)到現(xiàn)在。

好了，終于輪到 IPv6 和 SRv6 閃亮登場(chǎng)了。

SRv6，簡(jiǎn)單來(lái)理解，其實(shí)就是 SR+IPv6。我們先說(shuō)說(shuō) IPv6。

IPv6 大家應(yīng)該都非常熟悉了，網(wǎng)上介紹它的文章很多。但是，大部分文章都只強(qiáng)調(diào)了 IPv6 的地址更長(zhǎng)，數(shù)量更多。

IPv6 的地址范例：

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

其實(shí)，如果只站在普通用戶(hù)上網(wǎng)的角度，采用 “公網(wǎng) + 私網(wǎng)”的方式，省著點(diǎn)用，我們的網(wǎng)絡(luò)完全可以再撐個(gè)幾年，甚至十幾年。

所謂私網(wǎng)，其實(shí)說(shuō)白了，就是個(gè) “門(mén)衛(wèi)”技術(shù)。

一棟樓，住著很多住戶(hù)。因?yàn)猷]箱數(shù)量不夠，所以，每次快遞到了，都只能放在門(mén)衛(wèi)那里。門(mén)衛(wèi)認(rèn)識(shí)每個(gè)住戶(hù)，會(huì)進(jìn)行二次派送。

這就是私網(wǎng)地址的用法，技術(shù)上叫做 NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）。

我們絕大多數(shù)的上網(wǎng)設(shè)備，不太需要公網(wǎng)地址。因?yàn)槲覀兪窃L問(wèn)者，是需要找數(shù)據(jù)的人。真正更需要公網(wǎng)地址的，是產(chǎn)生數(shù)據(jù)和存放的設(shè)備，是被訪問(wèn)者。

而現(xiàn)在不斷崛起的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，就屬于被訪問(wèn)者。例如網(wǎng)絡(luò)攝像頭、共享單車(chē)、智能水表、智能電表等，它們產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并且接受云端的控制。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用公網(wǎng) IP 地址，可以更容易實(shí)現(xiàn)端到端的 “直達(dá)”，便于數(shù)據(jù)上傳和指令下發(fā)。

還是以剛才的門(mén)衛(wèi)為例。如果你非常期待這件快遞，你會(huì)希望快遞員直接送到你的手上，而不是送到門(mén)衛(wèi)或豐巢快遞柜那邊，不是嗎？

“門(mén)衛(wèi)技術(shù)”有一定的好處（例如安全、節(jié)約地址資源），但是，它意味著更大的時(shí)延，對(duì)門(mén)衛(wèi)更高的要求，以及不必要的能耗和成本。

而 IPv6，直接干掉了門(mén)衛(wèi)，讓每個(gè)人都實(shí)現(xiàn)了 “快遞收發(fā)自由”，大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

雖然 IPv6 大幅增加了 IP 地址數(shù)量，但這并不是運(yùn)營(yíng)商耗費(fèi)巨資進(jìn)行全網(wǎng)升級(jí)的原因和動(dòng)力。或者說(shuō)，IPv6 的地址數(shù)量?jī)?yōu)點(diǎn)，只占了它全部?jī)?yōu)點(diǎn)的 30%。它最大的改進(jìn)，是數(shù)據(jù)包報(bào)文格式的擴(kuò)容和升級(jí)。

換句話說(shuō)，IPv6 的最大優(yōu)勢(shì)，不是郵箱數(shù)的增加，而是快遞包裝盒的改變。

IPv6 的數(shù)據(jù)包報(bào)文格式，比 IPv4 更加 “豪華”。

再繼續(xù)介紹 IPv6 之前，我們先說(shuō)說(shuō) SR。

SR 的全名叫 Segment Routing，分段路由。它的落地時(shí)間，比 IPv6 更早。

大家都知道，整個(gè) IP 網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示，就是一段一段的。

對(duì)于 SR 網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，連接任意兩個(gè) SR 節(jié)點(diǎn)的一段網(wǎng)絡(luò)，就叫 Segment。Segment 由一個(gè) Segment ID （SID） 標(biāo)識(shí)。

SR 的核心原理，就是諸葛亮的 “錦囊妙計(jì)”。

當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)會(huì)把它要經(jīng)過(guò)的所有鏈路和節(jié)點(diǎn)信息，全部告訴這個(gè)數(shù)據(jù)包。

N 張紙條，排好順序。每過(guò)一地，撕掉一張。等撕完的時(shí)候，你也就到終點(diǎn)了。

而傳統(tǒng)的 MPLS，是把所有的路徑信息，下發(fā)給每個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后數(shù)據(jù)包到了之后，再去問(wèn)路。

SR 技術(shù)可以直接運(yùn)用在 MPLS 架構(gòu)上。IPv6 出現(xiàn)后，SR 開(kāi)始和 IPv6 親密接觸。于是，就有了 SRv6。

SRv6 的基本原理和 SR 是一樣的，也是 “錦囊妙計(jì)”技術(shù)。IPv6 獨(dú)特的報(bào)文結(jié)構(gòu)，可以與 SR 完美搭配。

SRv6 還可以和現(xiàn)在很流行的 SDN 技術(shù)相結(jié)合。SDN 就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，說(shuō)白了，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被統(tǒng)一控制起來(lái)，集中管理。

SRv6 的優(yōu)點(diǎn)都是基于技術(shù)的，限于篇幅，改天小棗君詳細(xì)說(shuō)明?？傊蠹矣涀?，它簡(jiǎn)單高效，而且具備可編程能力。

什么是可編程能力？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)就像是計(jì)算機(jī)硬件，SDN 就是程序，SRv6 就是指令。SDN 借助 SRv6，可以驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，按需求進(jìn)行運(yùn)作。

IPv6 這個(gè)豪華快遞包裝盒，可以貼很多的 “標(biāo)簽”，讓快遞員和快遞站可以很方便地知道里面是什么類(lèi)型的物品。這樣一來(lái)，非常容易實(shí)現(xiàn)對(duì)包裹的 “區(qū)別對(duì)待”。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，如果貼著 “小心輕放”，說(shuō)明是貴重業(yè)務(wù)。如果貼著 “加急”，則說(shuō)明是緊急業(yè)務(wù)。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，時(shí)延、帶寬、優(yōu)先級(jí)等，都是標(biāo)簽，都可以通過(guò) Label 進(jìn)行標(biāo)識(shí)。這對(duì)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，充滿了 “人性化”，更加靈活。

盡管 SRv6 看上去非常美好，但存在一個(gè)致命的缺陷，那就是——資源浪費(fèi)。按數(shù)通網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)說(shuō)法，就是開(kāi)銷(xiāo)太大。

你想啊，數(shù)據(jù)包格式變得那么龐大，報(bào)文頭變得那么復(fù)雜。那么，真正的用戶(hù)數(shù)據(jù)，占整個(gè)包裹的重量比，不是更小了嗎？

快遞員累得半死搬個(gè) 10 公斤重的快遞，其中只有 5 公斤是貨，你說(shuō)這不是扯淡嘛？

作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的所有者，電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)網(wǎng)絡(luò)效率非常敏感。他們?cè)义X(qián)擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)容量，是為了發(fā)送更多的真實(shí)貨物，而非快遞箱。

而且，報(bào)文長(zhǎng)度太長(zhǎng)，對(duì)硬件處理芯片的要求也更高，增加了成本和難度。

于是，大家就把注意力放在針對(duì)原生 SRv6 的 “頭壓縮”上。好幾家公司提出了自己的 “頭壓縮”方案，希望將包頭盡可能壓縮到最小，提升真實(shí)貨物的占比。

這個(gè)，就有點(diǎn)像視頻、音頻和圖片的壓縮格式，比拼的就是各自的算法。例如中國(guó)移動(dòng)主推的 G-SRv6，就屬于壓縮方案之一。

最后我再說(shuō)說(shuō) IPv6 和 SRv6 的商用化進(jìn)展。

以 IPv6、SRv6 為代表的新 IP 網(wǎng)絡(luò)，我們可以稱(chēng)之為 “IP 3.0”。

我們國(guó)家是世界上推動(dòng) IPv6 最積極的國(guó)家。原因不僅是因?yàn)槲覀內(nèi)丝诙?，還因?yàn)槲覀兎浅Ｖ匾?5G 和萬(wàn)物互聯(lián)。我們主推的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)，還有智慧城市、智慧教育、智慧醫(yī)療、智慧礦山等等，全部都需要 IPv6。

傳統(tǒng) IPv4，依賴(lài)于 ICANN 的地址分配，總歸是受制于人。所以，實(shí)現(xiàn) IPv6，其實(shí)也就是為了 “擺脫控制”。

而且，我們國(guó)家是網(wǎng)絡(luò)大國(guó)，我們的骨干網(wǎng)規(guī)模在全球排名前列。越先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，越能提升我們的網(wǎng)絡(luò)效率，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的能耗。

正因?yàn)槲覀冎?，所以我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)上也很激進(jìn)。我們國(guó)家在 IPv6 標(biāo)準(zhǔn)的制定方面，是和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步甚至有所領(lǐng)先的。說(shuō)是中國(guó)引領(lǐng)世界，完全不過(guò)分。

運(yùn)營(yíng)商方面，目前中國(guó)移動(dòng)在標(biāo)準(zhǔn)制定上，沖在最前面。而中國(guó)電信，在具體落地上，動(dòng)作更快一些。

設(shè)備商就更不用說(shuō)了，技術(shù)上新，就意味著大量的設(shè)備需要替換，業(yè)績(jī)又有了新著落，簡(jiǎn)直美滋滋。

好啦，以上就是 IPv6 和 SRv6 的大概情況。搞懂了這篇文章，你也就知道了這些概念背后的基本邏輯關(guān)系。搞懂了邏輯關(guān)系，你再去學(xué)習(xí)具體技術(shù)細(xì)節(jié)，就簡(jiǎn)單多了。

就算不深入學(xué)習(xí)技術(shù)，至少和小伙伴吹吹牛皮，也是夠用了。對(duì)不？

責(zé)任編輯：PSY