聊聊通信界的“超級網紅”SRv6
2020年的最后一篇技術科普，我來聊聊SRv6。
這兩年，SRv6可謂是通信界的“超級網紅”。不管是技術峰會，還是行業論壇，都少不了它的身影。很多大佬甚至聲稱：“SRv6是未來網絡的靈魂”。
究竟SRv6是個什么東東?它真的這么牛掰嗎?
表急，且聽我從頭開始說起——
大家都知道，我們現在喜聞樂見的互聯網，是20世紀80年代誕生并發揚光大的。
互聯網的基礎是啥?當然是IP啊，Internet Protocol(網際互連協議)。
你電腦或手機沒有安裝IP協議，沒有分配IP地址，就沒辦法上網，更沒辦法撩妹、刷劇、玩游戲。
其實說白了，互聯網就是一套“快遞系統”。IP地址就是你的通信地址，IP協議是快遞公司的“工作流程和制度”。
所有的文字、音頻、視頻，都被打包成一個個的“快遞包裹”，然后經過快遞系統的運輸，最終送到目的地。
最早期的IP協議，并不成熟。搗鼓了幾個版本(version)之后，到了version 4，總算比較靠譜了，然后開始廣泛部署。
這個version 4，也就是我們一直以來使用的IPv4。IPv4地址和IPv4協議，通常直接簡稱為IP地址和IP協議。
所以說，雖然IP協議的版本是v4，但實際上，我們應該將它稱為“IP 1.0時代”。
“IP 1.0”奠定了早期互聯網的基礎。但是，隨著互聯網的迅速膨脹，它很快暴露出自身的問題。
在“IP 1.0”的網絡里面，每個路由器都是獨立對數據包進行路由決策的。也就是說，快遞送到每個站點，站點都需要拆開快遞盒，看看里面的內容，然后決定送到哪里去。這樣一來，整個系統的效率就會非常低下。
拆快遞，看內容，做決定
即便是決定了運送方向，快遞員也是采取“勉力而為”的態度，盡量運送。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
這樣的機制，毫無靈活性和可靠性可言，運送能力也很差。
到了20世紀，磚家們對“IP 1.0”越來越不爽。于是，提出了MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多協議標簽交換)。
MPLS，關鍵在于這個標簽Label。
前面說了，傳統的路由網絡里面，每個經手的快遞站點都需要打開盒子，看看里面的內容，再決定送往哪。
在MPLS網絡里面，數據被封裝在了盒子里，上面貼了標簽。每個經手的快遞站點，只需要讀標簽就知道盒子該送到哪。
MPLS出現之后，迅速風靡了整個IP網絡，成為主流技術。尤其是面向政企用戶，MPLS提供的穩定可靠服務，幫助運營商賺了不少小錢錢。
以MPLS為代表的時代，我們可以稱為“IP 2.0”時代。這個時代，一直持續到現在。
好了，終于輪到IPv6和SRv6閃亮登場了。
SRv6，簡單來理解，其實就是SR+IPv6。我們先說說IPv6。
IPv6大家應該都非常熟悉了，網上介紹它的文章很多。但是，大部分文章都只強調了IPv6的地址更長，數量更多。
IPv6的地址范例：
2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344
其實，如果只站在普通用戶上網的角度，采用“公網+私網”的方式，省著點用，我們的網絡完全可以再撐個幾年，甚至十幾年。
所謂私網，其實說白了，就是個“門衛”技術。
一棟樓，住著很多住戶。因為郵箱數量不夠，所以，每次快遞到了，都只能放在門衛那里。門衛認識每個住戶，會進行二次派送。
這就是私網地址的用法，技術上叫做NAT(Network Address Translation，網絡地址轉換)。
我們絕大多數的上網設備，不太需要公網地址。因為我們是訪問者，是需要找數據的人。真正更需要公網地址的，是產生數據和存放的設備，是被訪問者。
而現在不斷崛起的物聯網設備，就屬于被訪問者。例如網絡攝像頭、共享單車、智能水表、智能電表等，它們產生數據，并且接受云端的控制。
物聯網設備采用公網IP地址，可以更容易實現端到端的“直達”，便于數據上傳和指令下發。
還是以剛才的門衛為例。如果你非常期待這件快遞，你會希望快遞員直接送到你的手上，而不是送到門衛或豐巢快遞柜那邊，不是嗎?
“門衛技術”有一定的好處(例如安全、節約地址資源)，但是，它意味著更大的時延，對門衛更高的要求，以及不必要的能耗和成本。
而IPv6，直接干掉了門衛，讓每個人都實現了“快遞收發自由”，大大簡化了網絡架構。
雖然IPv6大幅增加了IP地址數量，但這并不是運營商耗費巨資進行全網升級的原因和動力?；蛘哒f，IPv6的地址數量優點，只占了它全部優點的30%。它最大的改進，是數據包報文格式的擴容和升級。
換句話說，IPv6的最大優勢，不是郵箱數的增加，而是快遞包裝盒的改變。
IPv6的數據包報文格式，比IPv4更加“豪華”。
再繼續介紹IPv6之前，我們先說說SR。
SR的全名叫Segment Routing，分段路由。它的落地時間，比IPv6更早。
大家都知道，整個IP網絡，如下圖所示，就是一段一段的。
對于SR網絡來說，連接任意兩個SR節點的一段網絡，就叫Segment。Segment由一個Segment ID (SID) 標識。
注意，并不一定是相鄰節點
SR的核心原理，就是諸葛亮的“錦囊妙計”。
當一個數據包進入網絡的時候，網絡會把它要經過的所有鏈路和節點信息，全部告訴這個數據包。
N張紙條，排好順序。每過一地，撕掉一張。等撕完的時候，你也就到終點了。
而傳統的MPLS，是把所有的路徑信息，下發給每個節點，然后數據包到了之后，再去問路。
SR技術可以直接運用在MPLS架構上。IPv6出現后，SR開始和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”技術。IPv6獨特的報文結構，可以與SR完美搭配。
SRv6還可以和現在很流行的SDN技術相結合。SDN就是軟件定義網絡，說白了，整個網絡被統一控制起來，集中管理。
SDN網絡
SRv6的優點都是基于技術的，限于篇幅，改天小棗君詳細說明。總之大家記住，它簡單高效，而且具備可編程能力。
什么是可編程能力?
簡單來說，數據網絡就像是計算機硬件，SDN就是程序，SRv6就是指令。SDN借助SRv6，可以驅動數據網絡，按需求進行運作。
圖片來自CISCO
IPv6這個豪華快遞包裝盒，可以貼很多的“標簽”，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，非常容易實現對包裹的“區別對待”。
舉個例子來說，如果貼著“小心輕放”，說明是貴重業務。如果貼著“加急”，則說明是緊急業務。
對網絡來說，時延、帶寬、優先級等，都是標簽，都可以通過Label進行標識。這對業務來說，充滿了“人性化”，更加靈活。
盡管SRv6看上去非常美好，但存在一個致命的缺陷，那就是——資源浪費。按數通網絡的傳統說法，就是開銷太大。
你想啊，數據包格式變得那么龐大，報文頭變得那么復雜。那么，真正的用戶數據，占整個包裹的重量比，不是更小了嗎?
SRv6報文封裝格式
快遞員累得半死搬個10公斤重的快遞，其中只有5公斤是貨，你說這不是扯淡嘛?
作為數據網絡的所有者，電信運營商對網絡效率非常敏感。他們砸錢擴容網絡容量，是為了發送更多的真實貨物，而非快遞箱。
而且，報文長度太長，對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，提升真實貨物的占比。
這個，就有點像視頻、音頻和圖片的壓縮格式，比拼的就是各自的算法。例如中國移動主推的G-SRv6，就屬于壓縮方案之一。
最后我再說說IPv6和SRv6的商用化進展。
以IPv6、SRv6為代表的新IP網絡，我們可以稱之為“IP 3.0”。
我們國家是世界上推動IPv6最積極的國家。原因不僅是因為我們人口多，還因為我們非常重視5G和萬物互聯。我們主推的工業互聯網、車聯網，還有智慧城市、智慧教育、智慧醫療、智慧礦山等等，全部都需要IPv6。
傳統IPv4，依賴于ICANN的地址分配，總歸是受制于人。所以，實現IPv6，其實也就是為了“擺脫控制”。
而且，我們國家是網絡大國，我們的骨干網規模在全球排名前列。越先進的網絡技術，越能提升我們的網絡效率，降低網絡運行的能耗。
正因為我們著急，所以我們在標準上也很激進。我們國家在IPv6標準的制定方面，是和國際標準同步甚至有所領先的。說是中國引領世界，完全不過分。
運營商方面，目前中國移動在標準制定上，沖在最前面。而中國電信，在具體落地上，動作更快一些。
設備商就更不用說了，技術上新，就意味著大量的設備需要替換，業績又有了新著落，簡直美滋滋。
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系。搞懂了邏輯關系，你再去學習具體技術細節，就簡單多了。
就算不深入學習技術，至少和小伙伴吹吹牛皮，也是夠用了。對不?
