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：“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。

拆快遞，看內(nèi)容，做決定

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。

拿不下，就扔掉

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，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。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，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、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)。

注意，并不一定是相鄰節(jié)點(diǎn)

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。

SDN網(wǎng)絡(luò)

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。總之大家記住，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。

圖片來(lái)自CISCO

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，真正的用戶數(shù)據(jù)，占整個(gè)包裹的重量比，不是更小了嗎？

SRv6報(bào)文封裝格式

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)丝诙啵€因?yàn)槲覀兎浅Ｖ匾?G和萬(wàn)物互聯(lián)。我們主推的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(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保晕覀冊(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？

——?全文完 ——