SRv6浅析

什么是SRv6，它有什么用

SRv6（Segment Routing IPv6），暨基于IPv6转发平面的分段路由。简单来说，就是SR（Segment Routing）+IPv6，是新一代IP承载协议。其采用现有的IPv6转发技术，通过灵活的扩展头，实现网络可编程。

想知道SRv6能做什么，优势又是什么，首先得从互联网的IP说起。任何上网的设备，都会有一个IP地址。如果把整个互联网想象成一个快递系统的话。IP地址就是我们在网络中的“收货地址”。这整个快递系统通过“IP协议”这个“快递工作流程和制度”来运转的。网上传输的所有文字、图片、音频、视频等信息，都被封装成一个个的“包裹”，经过快递系统的运输，到达最终的目的地。

之前我们所使用的多是IPv4协议，使用IPv4地址。彼时，每个路由器都是独立对数据包进行路由决策的。也就是说，“快递包裹”到达每个中转站，站点都需要拆开包裹，看看里面的内容，然后才知道要送到哪里去。这样一来，整个系统的效率非常低下，运不完的还会直接扔掉。

于是后来，有了MPLS（Multi-Protocol Label Switching），也就是多协议标签交换。在MPLS网络里面，数据还是被封装在盒子里，但盒子外面贴了标签。每个经手的快递站点，只需要读盒子外面的标签就知道盒子该送到哪。这样就极大提升了整个“快递网络”的运转能力。以MPLS为代表的时代，一直持续到现在。

但由于IPv4地址只有32位，很短。IPv4的地址资源即将耗尽。网络地址资源不足，则会严重制约互联网的应用和发展。所以普通用户上网，会采用“公网+私网”的方式，技术上就是NAT（Network Address Translation）网络地址转换）。但这只适用于普通用户上网，因为普通用户多数是访问者，也就是需要找数据的人。但随着物联网的大力发展，网络摄像头、智能水表、智能电表等这些都数据物联网设备，是会产生数据的设备，而且要接受云端的控制，它们都是被访问者。物联网设备采用公网IP地址，可以更容易实现端到端的“直达”，便于数据上传和指令下发。

于是，互联网工程任务组（IETF）设计了用于替代IPv4的下一代IP协议——IPv6（Internet Protocol Version 6），它的地址有128位，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连入互联网的障碍。除了地址数量的优点之外，它更大的优点在数据报文格式上，也就是“快递包装箱”的变化。

下面我们就可以说SRv6了。SR全称Segment Routing，分段路由。它的落地时间比IPv6还要早。整个IP网络是一段一段的。对于SR网络来说，连接任意两个SR节点的一段网络，就叫Segment。Segment由一个Segment ID (SID) 标识。还是拿快递包裹举例。一件从广东的肇庆发往黑龙江的齐齐哈尔的快递，并不是从肇庆一站直达齐齐哈尔的，而是要经过广州—北京—哈尔滨几个中间节点中转，才能到达终点。那只要在始发地肇庆在包裹外面贴上“广州—北京—哈尔滨—齐齐哈尔”的路径标签。这样每个中间节点不需要知道包裹从哪里来到哪里去，只需要按照标签转发即可。这样包裹就可以顺利到达。

SR技术可以直接运用在MPLS架构上，称为SR-MPLS（Segment Routing MPLS），其SID为MPLS标签（Label）。IPv6出现后，其独特的报文结构可以与SR完美搭配，于是就有了SRv6。

为什么需要SRv6

随着网络规模的扩大以及云时代的到来，网络业务种类越来越多，不同业务对网络的要求不尽相同，传统IP/MPLS网络遇到不少挑战：

·IP承载网的孤岛问题。MPLS统一了承载网，但是IP骨干网、城域网、移动承载网之间是独立的MPLS域，是相互分离的，需要使用跨域VPN等复杂的技术来互联，导致端到端业务的部署非常复杂。而且在L2VPN、L3VPN多种业务并存的情况下，设备中可能同时存在LDP、RSVP、IGP、BGP等协议，管理复杂，不适合大规模业务部署。

·IPv4与MPLS的可编程空间有限。而很多新业务需要在转发平面加入更多的转发信息，但IETF已经停止为IPv4制定更新的标准；另外MPLS只有20bit的标签空间，很难满足未来业务的网络编程需求。

·应用与承载网隔离。云计算时代，各类服务和应用纷纷上云，应用与承载网解耦。运营商越来越管道化，不知道用户在做什么，也不知道云端在发生什么。导致网络自身的优化困难，难以提升网络的价值。应用信息的缺失，也让运营商只能采用粗放的方式进行网络调度和优化，造成资源的浪费。

·传统网络数据面和控制面紧密耦合，相互绑定销售，在演进上相互依赖，业务上线周期长，难以应对现在新兴业务快速发展的局面。

SRv6能解决上述问题，将网络推动到一个新的时代。

SRv6技术的价值：

·智慧：

SRv6具有强大的可编程能力，拥有网络路径、业务、转发行为三层可编程空间，使其能支撑大量不同业务的不同诉求，契合了业务驱动网络的大潮流。SRv6完全基于SDN架构，可以跨越APP和网络之间的鸿沟，将APP的应用程序信息带入到网络中，可以基于全局信息进行网络调度和优化。

·极简：

SRv6不再使用LDP/RSVP-TE协议，也不需要MPLS标签，简化了协议和管理。EVPN和SRv6的结合，可以使IP承载网简化归一。

·纯IP化：

SRv6是通过扩展报文头来实现的，没有改变原有IPv6报文的封装结构，SRv6报文依然是IPv6报文，普通的IPv6设备也可以识别SRv6报文。SRv6设备能够和普通IPv6设备共同部署，对现有网络具有更好的兼容性，可以支撑业务快速上线，平滑演进。

SRv6的进一步发展

尽管SRv6有这么多技术上的价值和优势，但它也面临着致命的问题，就是复杂的报文头。数据包格式豪华庞大，真正的用户数据占比就会变小。用快递再次举例。一个10kg重的快递，其中包装就占了5KG，真正的“货物”只有5kg。这样效率未免太低下。而且，报文长度太长，对硬件处理芯片的要求也更高，增加了成本和难度。于是大家的攻坚方向变成了针对原生SRv6的“头压缩”，就是希望将包头尽可能压缩到最小，提升真实货物的占比。如中国移动研究院牵头提出的G-SRv6头压缩技术，可以将SRv6的报文头压缩4倍以上，并且支持所有的SRv6特性。“目前，中国移动已经形成包括芯片、设备、控制器、测试仪表在内的全面的G-SRv6产业链，并在中国移动实现规模部署，全球多家运营商计划引入。”

以IPv6、SRv6为代表的新IP网络，我们可以称之为“IP 3.0”。中国是世界上推动IPv6最积极的国家。因为我们上网基数大，还因为我们非常重视5G和万物互联。国家主推的工业互联网、车联网，还有智慧城市、智慧教育、智慧医疗、智慧矿山等等，全部都需要IPv6。锐捷提供认证、网络、安全为一体的整体IPv6方案，帮助各行各业快速实现IPv6整体建设和运营。锐捷还有专项研发团队持续专注SR向IPv6的演进，推动SRv6的商用部署落地。