2022云栖精选—IPv6/G-SRv6技术创新及应用

简介: 程伟强中国移动研究院

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中国移动参与 IPv6 研究和推动已经持续 20 在技术研究、产业推动、现网部署、规模商用方面都取得了重大进展。

2003年是中国移动开始进行 IPv6 研发元年,这一年我们参加了国家 CNGI项目。2011 中国移动在 3GPP 主导发布了首个移动网 IPv6 过渡指导报告推动了移动网 IPv6 过渡进程。众所周知,移动网络更新换代以 10 年左右为周期,中国移动的这一举措突破了移动网和 IPv6 共同发展瓶颈,实现了两者融合发展。

2014,中国移动决策在 VoLTE网络中使用 IPv6 单栈也为后续 IPv6 单栈推进奠定了基础。截至目前,中国移动已经建成了全球用户规模最大 IPv6 双栈 4/5G 网络以及最大 IPv6 单栈 4/5g 网络。

经过 20 年努力,我们实现了 IPv6 与移动网络同步发展,通过 3G 起步,4G同步 5G 内生,切实推动了 IPv6 快速发展和应用,并各个方面取得了重要进展。

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可以说,中国移动已经成功打造了端到端 IPv6 基础网络能力。

在用户和终端方面,截至今年 7 月,我们的 IPv6 移动网络用户达到 7.72 亿,流量占比达41.7%,而固定网络 IPv6 用户达到 1.69 亿,流量占比达12.6%,取得了重要进展。

另外,在网络基础设施应用基础设施自营网站方面也有长足发展。承载网络超 9000 台路由器,100% 支持 IPv6 单双栈。自营网站和自营 App 也在自研 IPv6 浓度测试工具推动下快速实现了升级改造。目前自有网站 IPv6 浓度达100%,自营 App IPv6 浓度接近98%

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进入 IPv6 时代,中国移动也携手业界共同推动创新成果落地。

首先中国移动推动了 3GPP IETF 两大组织在 IPv6 方面合作,将 IPv6 和移动网标准推动进行了融合。其次,在关键技术创新方面也做出了较多贡献比如中国移动主导BIH/PNAT技术为手机支持 IPv6 提供了非常好过渡方案。相关技术方案也已经在 EITF 发布为 FC 6535 ,该方案也为全球多个移动操作系统IPv6过渡提供了技术支持,比如安卓系统

同时3GPP 也针对IPv6 演进过渡提出了相关架构,获得了多项奖项比如中国通信标准化协会科学技术一等奖、中国标准创新贡献一等奖、中国通信学会科学技术一等奖等。

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随着技术发展,中国移动也在大力推动算力网络战略。

算力网络基础架构可以分三个层面,最底层算网一体基础设施中间层为集成了AI算网大脑,为网络提供端到端全局视角智能调度。最上层为融合统一运营服务层会产生很多新业态,比如算力交易能力开放等。

最底层,我们希望构建统一算IP底座持续推动 IPv6 SRv6 创新,为底座注入新动力。

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G-SRv6在新运营商基础设施里已经成为非常重要核心协议开销较大,特别是 ToB 网络开销大可能会成为一种致命问题。

   比如,运营商要使用管道技术封装客户业务,而运营商客户提供净带宽同时毛带宽也需要一系列配置。假设客户1G的带宽需求,如果使用SRv6 技术,客户往往会要求最小包长为 256 byte 时要达到限速意味着每增加一层 128 Byte标签,则会损失 12.5% 带宽。如果链路有 8 SRv6 ,则毛带宽需要用 2G 才能达到客户侧带宽1G的需求。

因此,我们提出了 G-SRv6 技术,该技术主要存在以下几个创新之处

第一,采用了压缩前缀技术。利用IPv6地址格式规律,压缩后的G-SID仅包含不同部分,解决SRv6封装效率低问题。

第二,采用二维指针定位技术,快速实现 SID匹配。

第三,支持多长度 SID混编。能够在不同场景下支持多种网络混合连接,使网络具备极佳的灵活性

第四,支持COC压缩标记,从而能够拉通转发。

以上技术已写入 IETF C-SID成为 SRv6 未来重要基础技术。

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针对SRv6存在的问题在标准推动过程中主要存在三个流派五种方案。三个流派分别共用前缀+SID拼接共用前缀+SID shifting以及SID IPv6 地址映射。

为了解决问题, IETF 成立了 SRv6 头压缩设计组。经过两年的多方磋商最终达成妥协方案,采用了中国团队为主导的G-SRv63思科为主导micro-SID方案融合方案。方案 Draft 被称为 C-SID方案,目前已经被 IETF 接收为工作组文稿为后续标准推进奠定了基础。

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为了构建完整的网络,中国移动牵头构建了全面技术和标准体系。上图金字塔模型是技术和标准体系呈现。

最下层为基础层,主导G-SRv6帧格式、转发机制、路由协议;第二层保障层,包括基础路由保护方案基础 OAM 方案;最上层有针对 G-SRv6 跨域方案切片方案同时我们也在拓展网融合智享WAN采用 G-SRv6 技术作为基础,能够实现类似于 SD-WAN 服务,能够将网络和云互联,实现云算网整合。

目前,以上能力已经形成产品,将很快投入现网部署。

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在技术体系之下中国移动积极构建了 G-SRv6 完整产业链。国内参与方包括华为、中兴、华三、锐捷,国际上包括思科博通马威尔等,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

中国移动也希望基于 G-SRv6 统一协议,构建从接入骨干云内端到端基础 IP 网络预计很快为用户提供确定敏捷G-SR6服务。

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我们希望能够面向算力网络构建统一 IP 底座,它将具备以下几个特点:

第一,采用 G-SRv6 统一协议,实现云间以及云内网络整合

第二,通过高可靠确定性技术实现更好算法服务比如可以通过随流检测提供更精细化性能和故障监测,通过网络切片实现确定性差异化网络服务

第三,通过和网融合,发挥 G-SRv6 应用感知和业务链特性,真正实现多要素拉通。

最终,基于 IPv6 G-SRv6底座构建出大带宽、低时延、高可靠统一 IP 网络协议整体 IP 网络底座。

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