SRv6兼具IPv6寻址与源路由调度机制 ， 协议简单 ， 可编程能力强 ， 被认为是新一代IP网络的核心协议 。
但是 ， 由于SRv6采用了128bit作为段标识 ， 当段标识层数增多时 ， 存在开销大、芯片要求高、现网升级难等问题 ， 难以在运营商网络规模部署 。 解决该问题涉及帧头结构和转发机制的变动 ， 影响较大 ， 因而引起业内广泛关注 。 本文介绍了G-SRv6的基本机制和技术体系 ， 以及G-SRv6标准进展情况 ， 并就基于G-SRv6构建运营商算网IP底座组网方案进行了探讨 。
G-SRv6技术方案
G-SRv6基础机制简介
G-SRv6对SRv6报文头的基础帧格式和基本转发机制进行了优化 ， 彻底解决SRv6开销大的问题 ， 其基本的报文组织结构如图1所示 。
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图1 G-SRv6基本的报文组织结构
G-SRv6主要创新机制包括：压缩冗余前缀技术、多长度SID混编技术、二维指针定位技术、压缩标记技术、控制面通告技术 。
压缩冗余前缀技术：利用IPv6地址格式规律 ， 提取SRH的SID列表中每个128位原生SID的共享公共前缀 ， 压缩后的SID仅包含NodeID和Function部分 ， 从而解决SRv6封装效率低的问题 。
多长度SID混编技术：定义G-SID容器 ， 实现压缩SID和原生SID使用统一128位G-SID容器承载 ， 可在一个报文中携带多种长度的SID ， 解决与原生SRv6兼容的难题 。
二维指针定位技术：新增基于SRv6目的地址携带的第二维指针SI(SIDindex) ， 与原有SL形成二级索引 ， 准确定位G-SID容器中每个压缩SID的位置 ， 解决压缩SID索引技术难题 ， 降低转发硬件实现复杂度 。
压缩标记技术：定义新的COC(ContinueofCompression)Flavor指示SRH中SID的压缩属性 ， 兼容多种长度SID混编 ， 实现了G-SRv6路径灵活编排 ， 具有良好的可扩展性 。
控制面通告技术：扩展IGP、BGP-LS协议实现节点和链路SID压缩属性的通告 ， 扩展BGPSR Policy和PCEP协议实现G-SRv6压缩SID路径通告 。
基于上述创新机制 ， 在G-SRv6方案能够兼容SRv6所有特性的前提下 ， 将报文头压缩4倍,因而受到了业内的广泛支持 。
基于G-SRv6的技术体系
目前 ， 基于上述G-SRv6压缩帧结构和转发机制 ， 形成了完善的数据面和控制面板协议 ， 并在此基础上构建了包括技术基础、组网保障、网络应用的完整金字塔形技术体系 ， 实现了从概念提出、技术布局到组网应用的跨越 ， G-SRv6技术体系如图2所示 。
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图2 G-SRv6技术体系
基础OAM：通过新型的BFD回程机制 ， 实现严格路径保护的双向检测 ， 大大提升网络检测可靠性 。
重路由及保护：通过创新的中间节点、尾节点故障保护机制 ， 在指定路径的情况下 ， 实现本地保护 ， 提升可靠性 。
跨域互联：通过跨域端到端全压缩技术方案 ， 能够实现多域互联免配置 ， 支持网业分离的新型业务模式 ， 实现端、边、云一跳互联 。
随流检测：采用交替染色的机制实现快速感知质量劣化故障 ， 并自动进行故障定界 ， 提升用户SLA保障能力 。
网络切片：通过“Flex-Algo+切片子接口+切片ID”的方案实现层次化切片 ， 提供100kbit粒度软硬切片差异化服务保障 ， 并能够实现现网的平滑升级 。
智享WAN：基于G-SRv6实现融合Overlay和Underlay网络的新一代SD-WAN 。
G-SRv6标准进展
SRv6压缩技术涉及IP网络基础数据面和控制面变化 ， 因而成为近期IETF讨论最为激烈的领域 。
为了加速技术收敛 ， 中国移动联合国内外多个合作伙伴率先在IETF主导提出了SRv6压缩技术需求 ， 得到了多方响应 ， 推动成立了IETFSRv6压缩设计组 ， 中国移动专家当选设计组主席 ， 进而推动标准的发展 。 经过长达两年的不懈努力——上百次设计组会议及上千封邮件沟通、讨论 ， SRv6压缩设计组输出了SRv6压缩需求和SRv6压缩方案分析两个重要的文稿 ， 并且被接纳为工作组标准草案 ， 为SRv6压缩标准奠定了技术基础 。
其中 ， SRv6压缩需求文稿提出了SRv6头压缩详细的技术要求 ， 包括数据面压缩效率和转发性能需求、压缩功能需求、运维需求、安全需求以及协议设计需求等 ， 为SRv6压缩技术的设计和选择提供了基本依据 。
SRv6压缩方案分析文稿则重点比较了IETF各方提出的4种技术方案：CSID方案、CRH方案、vSID方案以及UIDSR方案 ， 其中CSID方案中包含了完整的G-SRv6的压缩SID方案 。 经过详细比较分析 ， 形成了如表1所示的分项结果 。
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表1 4种技术方案比较结果
从表中可见包含G-SRv6方案的CSID文稿能够满足所有重要技术需求 ， 成为IETF推动的技术方向 。
近期 ， IETF已经将CSID文稿接收为工作组文稿 ， 这标志着G-SRv6技术方案被IETF接纳 ， 成为主流的SRv6压缩方案 ， 为SRv6的商用部署奠定了基础 。
为了推动标准和产业成熟 ， 中国移动主导在ONF成功立项了G-SRv6开源项目 ， 联合多方形成了G-SRv6开源项目种子代码 ， 并于2021年4月发布了全球首个SRv6系统开源项目 。
基于G-SRv6的算网IP底座探讨
基于G-SRv6技术体系构建智享WAN和云专网 ， 端到端采用G-SRv6统一协议体系承载 ， 范畴包含从企业园区、广域网到数据中心网络 ， 具备端到端G-SRv6连接、切片和可视化服务 ， 形成“云下一张网”能力 ， 打造新一代运营商IP网络底座 ， 推动以云为中心的网络转型 。 IP网络底座通过统一协议体系 ， 极大简化跨接入、城域、骨干等域网络拉通复杂度 ， 满足快速灵活的端、边、中心云算力服务接入需求 ， 实现将算力输送到千行百业、千家万户 ， 可为各类型企业提供上云、组网、云间互联和上网的综合网络服务 。
如图3所示 ， IP网络底座由入云网络和云间网络构成 ， 云间网络围绕云布局构建一张全国性覆盖地市的高质量网络 ， 采用SDN进行网络管控 ， 以G-SRv6为统一承载协议进行多云资源网络承载并疏导云间流量 ， 实现多云互联以及“入网即入多云” 。 入云网络通过Overlay整合多种接入资源进行统一调度 ， 实现资源整合和优化调度 ， 并通过感知应用、感知网络结合网络资源调度来保障业务质量 。
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图3 IP网络底座架构
基于G-SRv6的IP网络底座具备四大特点：网业分离的G-SRv6网络部署架构 ， 实现网络配置与业务开通解耦 ， 提升了业务开通效率；“G-SRv6BSID即服务”的新型业务模式 ， 将运营商网络能力开放给用户 ， 提供服务化的业务；通过端到端G-SRv6隧道消除跨域网络VPN对接复杂度 ， 提供端到端的业务感知和质量优化保障能力；通过G-SRv6拉通云间和云内的算网业务链 ， 使得算力无所不在 ， 网络无所不达 。
产业进展及展望
目前 ， G-SRv6创新技术体系及标准已被设备厂商、芯片厂商以及测试仪厂商广泛采用 ， 包括华为、中兴、博通、新华三、英特尔等在内的10余家国内外主流厂商已推出成熟的芯片、设备及测试仪表 ， 形成了完整的产业链 。
近两年 ， 随着G-SRv6技术成熟和标准完善 ， 全球多个运营商已经开展了G-SRv6的测试及试商用 。 以中国移动为例 ， 目前已在浙江、河南、福建、广东等省进行了现网试商用 ， 验证了G-SRv6技术体系在单域和跨域多场景条件下的业务功能、网络可靠性、操作维护等特性 ， 标志G-SRv6已具备商用落地和规模部署能力 。
G-SRv6是我国在IP基础协议领域的少有突破 ， 可全面应用于IP承载网 ， 包括骨干网、城域网 ， 以及数据中心和SD-WAN承载 ， 以G-SRv6为基础的技术创新体系将有望成为算网融合时代IP网络底座的基础技术 。
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本文首发于通信世界杂志2022年2月10日第四期 总第889期
作者：中国移动研究院
程伟强 姜文颖 杨锋 刘毅松 龚立艳 杨雪
责编/版式：范范
审核：申晴
监制：刘启诚
【方案|IPv6“＋”速跑 | IP基础协议领域“突破者”G-SRv6】我就知道你“在看”
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