IP技術(shù)演進(jìn)三個(gè)階段

上世紀(jì)80年代TCP/IP誕生至今，IP技術(shù)發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段：

第一個(gè)階段，IP/ETH時(shí)代：掀起了Internet革命，組網(wǎng)技術(shù)采用IP+以太網(wǎng)，基本滿(mǎn)足業(yè)務(wù)服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)承載質(zhì)量不高，網(wǎng)絡(luò)可靠性差，組網(wǎng)規(guī)模受限。

這個(gè)階段奠定了互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，代表人類(lèi)正式迎來(lái)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。正因?yàn)橛辛薎P，我們才能上網(wǎng)。雖然最早期的IP協(xié)議并不成熟，但經(jīng)過(guò)各路大神孜孜不倦的輸出，在迭代了4個(gè)版本（version）之后，總算可以廣泛部署。

version4就是我們所熟知并一直使用的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。你可以將互聯(lián)網(wǎng)看成一套物流系統(tǒng)，你的通信地址叫IP地址，物流公司的運(yùn)作流程和制度叫IP協(xié)議。你在某地（IP地址）發(fā)出一個(gè)快遞（內(nèi)容：文字、音頻、視頻、圖像）通過(guò)物流公司（IP協(xié)議）的分發(fā)、運(yùn)輸后，最終送到目的地。

雖然可以實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)了，但是它的限制、缺陷還是很多的。如果知道當(dāng)年帶寬速度是256kb、512kb、1M，你對(duì)這個(gè)“IP進(jìn)化”的理解和感覺(jué)會(huì)更明顯。這其中緣由主要是因?yàn)槊總€(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)，快遞到達(dá)每一個(gè)物流分發(fā)站，分發(fā)站都需要拆開(kāi)快遞，看看里面的東西，然后才能決定送到哪里去。這樣一來(lái)，整個(gè)系統(tǒng)的效率就會(huì)非常低下。

即便是確定好了運(yùn)送方向，分揀員也是采取“盡力而為”的態(tài)度，如果這條線路包裹太多，他拿不下，就直接給你扔掉。

這樣運(yùn)送能力差、毫無(wú)靈活性和可靠性可言的機(jī)制，到了21世紀(jì)初，大神們對(duì)“IP1.0”越來(lái)越不爽。于是，提出了MPLS（Multi-ProtocolLabelSwitching，多協(xié)議標(biāo)簽交換）。

第二個(gè)階段，IP/MPLS時(shí)代：20世紀(jì)初MPLS風(fēng)靡整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入IP/MPLS VPN的時(shí)代，一直延續(xù)到現(xiàn)在成為IP網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。

IP/MPLS解決了傳統(tǒng)IP/ETH網(wǎng)絡(luò)的不足，實(shí)現(xiàn)流量工程，可以提供面向連接的服務(wù)。在IP/MPLS技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，隨著不同業(yè)務(wù)需求涌現(xiàn)出不同改進(jìn)技術(shù)，例如MPLS-TP， SR-MPLS、PWE3等，它們的本質(zhì)依然是MPLS轉(zhuǎn)發(fā)范疇。IP/MPLS解決了路由隔離、大規(guī)模組網(wǎng)、流量工程、以及ALL IP時(shí)代電信級(jí)業(yè)務(wù)IP化承載問(wèn)題，保障了網(wǎng)絡(luò)可靠性和業(yè)務(wù)承載質(zhì)量。

MPLS關(guān)鍵在于標(biāo)簽Label。在MPLS網(wǎng)絡(luò)里，數(shù)據(jù)被封裝在貼了標(biāo)簽的盒子里，每個(gè)經(jīng)手的分發(fā)站只需要讀標(biāo)簽就知道盒子該送到哪。

以MPLS為代表的時(shí)代，我們可以稱(chēng)為“IP2.0”時(shí)代。這個(gè)時(shí)代，一直持續(xù)到現(xiàn)在。

每一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展本質(zhì)原因是業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)。IP/MPLS引入的根本原因是，IP只能提供盡力而為的服務(wù)，無(wú)法滿(mǎn)足大規(guī)模組網(wǎng)，不能提供面向連接的服務(wù)，不具備流量工程能力。

另一方面，5G、智慧城市發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)又提出新的要求，要求網(wǎng)絡(luò)具備可編程、物物互聯(lián)等能力，提供基于業(yè)務(wù)級(jí)別的QOE測(cè)量、感知等功能。

隨著5G、云業(yè)務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)，IP技術(shù)迎來(lái)第三階段，進(jìn)入SRv6時(shí)代。SRv6解決了傳統(tǒng)MPLS標(biāo)簽信息擴(kuò)展性不足的問(wèn)題，可以攜帶更多的擴(kuò)展信息。作為新一代IP網(wǎng)絡(luò)承載協(xié)議，SRv6統(tǒng)一了復(fù)雜的多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是構(gòu)建IP網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。

SRv6基于原生IPv6，可以提供多達(dá)340萬(wàn)億萬(wàn)億萬(wàn)億個(gè)地址，足以讓地球上的每一粒沙子都擁有一個(gè)IPv6地址，為海量應(yīng)用和終端提供接入能力。

什么是SRv6？

SRv6是一種網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，SR指Segment Routing技術(shù)，v6指原生IPv6，SRv6就是IPv6+Segment Routing。

SR-MPLS使用4字節(jié)標(biāo)簽標(biāo)識(shí)路徑信息，MPLS標(biāo)簽僅能標(biāo)識(shí)標(biāo)簽值、TTL、標(biāo)簽棧底三個(gè)信息，無(wú)擴(kuò)展信息能力。與SR MPLS的Segment不同，SRv6的Segment有128bits，而且分成了三部分：

1. Locator（位置標(biāo)識(shí)）：網(wǎng)絡(luò)中分配給一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，可以用于路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。Locator有兩個(gè)重要的屬性，可路由和聚合。在SRv6 SID中Locator是一個(gè)可變長(zhǎng)的部分，用于適配不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。
2. Function（功能）：設(shè)備分配給本地轉(zhuǎn)發(fā)指令的一個(gè)ID值，該值可用于表達(dá)需要設(shè)備執(zhí)行的轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)作，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)指令的操作碼。在SRv6網(wǎng)絡(luò)編程中，不同的轉(zhuǎn)發(fā)行為由不同的功能ID來(lái)表達(dá)。一定程度上功能ID和MPLS標(biāo)簽類(lèi)似，用于標(biāo)識(shí)VPN轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)例等。
3. Args（變量）：轉(zhuǎn)發(fā)指令在執(zhí)行的時(shí)候所需要的參數(shù)，這些參數(shù)可能包含流，服務(wù)或任何其他相關(guān)的可變信息。

總之，SRv6同時(shí)具有路由和MPLS兩種轉(zhuǎn)發(fā)屬性，具備TE流量工程能力、擴(kuò)展性能力、兼容IPv6，也便于未來(lái)固移融合，實(shí)現(xiàn)IP轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)統(tǒng)一。

作為普通用戶(hù)，我們采用“公網(wǎng)+私網(wǎng)”的方式上網(wǎng)。公網(wǎng)是公交車(chē)，我們就是私網(wǎng)。我們要去城市的某個(gè)地方，只需要找到合適線路的公交車(chē)，它會(huì)將我們送到你想到達(dá)的站點(diǎn)（1個(gè)或N個(gè)人）。這就是私網(wǎng)地址的用法，技術(shù)上叫做NAT（NetworkAddressTranslation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）。

絕大多數(shù)上網(wǎng)設(shè)備不需要公網(wǎng)地址。因?yàn)槲覀兪切枰覕?shù)據(jù)的人，屬于訪問(wèn)者。產(chǎn)生數(shù)據(jù)和存放的設(shè)備，是被訪問(wèn)者，它們才需要公網(wǎng)地址。

近幾年不斷崛起的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，就屬于被訪問(wèn)者。例如智能燃?xì)獗怼⑺怼㈦姳怼⒕W(wǎng)絡(luò)攝像頭等，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)。

就像坐公交車(chē)，無(wú)論是誰(shuí)，足額交錢(qián)就能坐，不同的線路能送你到不同的地方。換句話(huà)說(shuō)就是，只要滿(mǎn)足一定條件，就能訪問(wèn)不同的公網(wǎng)設(shè)備。

IPv6呢，就像有了私家車(chē)，讓每個(gè)人都能實(shí)現(xiàn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的自由出行”，不用按著公交的規(guī)則來(lái)出行，目標(biāo)站點(diǎn)離自己的最終目的地還有一段尷尬的距離，這大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

再到SR

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，由一個(gè)SegmentID（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。

總結(jié)

以IPv6、SRv6為代表的新IP網(wǎng)絡(luò)，我們可以稱(chēng)之為“IP3.0”

我們國(guó)家是世界上推動(dòng)IPv6最積極的國(guó)家。主要原因我認(rèn)為有：

我們是網(wǎng)絡(luò)大國(guó)，我們的骨干網(wǎng)規(guī)模在世界上排名前列。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。

我們重視“科技強(qiáng)國(guó)”，主推的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，還有智慧城市、智慧地產(chǎn)、智慧農(nóng)業(yè)、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”。

因?yàn)橛辛恕霸缛兆杂伞钡膲?mèng)想，所以我們?cè)跇?biāo)準(zhǔn)制定上表現(xiàn)得很激進(jìn)，目前是和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)同步甚至有所領(lǐng)先的。