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IPv6+,下一代互联网核心技术

发布时间:2021-05-17
文章来源:未知
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摘要:20世纪后半叶,随着集成电路、计算机、光通信、网络为代表的信息通信技术不断取得突破,基于TCP/IP的互联网技术迅猛发展。互联网已经渗透到全社会的方方面面,深刻的影响到人类的生产和生活组织方式。同时伴随数字化的蓬勃发展,各行各业都在加速数字化探索和转型,广域网络作为企业 ...

20世纪后半叶,随着集成电路、计算机、光通信、网络为代表的信息通信技术不断取得突破,基于TCP/IP的互联网技术迅猛发展。互联网已经渗透到全社会的方方面面,深刻的影响到人类的生产和生活组织方式。同时伴随数字化的蓬勃发展,各行各业都在加速数字化探索和转型,广域网络作为企业数字化转型的底座,所有支持企业数字化转型的技术和应用如车联网、工业互联网、全息通信、物联网 (IoT) 以及互联网金融等都对行业广域网络提出了新的需求。
 
网络技术的演进趋势
 
云网加速融合的需求
随着云计算技术和产业的发展,企业越来越多的业务和数据被迁移到云端,网络上已经存在着大量可以提供计算功能、存储能力的IT基础设施资源。目前,云计算基础设施的云内网络、云间网络和用户上云网络尚不能构成一个有机整体,无法实现对资源的端到端管控。碎片化的云不能作为一个整体的IT资源池为用户提供服务,便很难成为ICT基础设施的组成部分。
 
云要发挥作用,最关键的是企业可以使用“云”,云到企业之间网络的条件和能力是关键。当前“不可知、不可管、不可控、不能保证安全、提供尽力而为信息传输能力”的网络,尚不能按照用户要求提供灵活IT能力。因此,云与网络加速融合,实现按需的IT资源分配能力,保障IT资源得到充分灵活应用,才能支撑企业快速释放“数据”潜能,从而创造更高的商业价值。
 
5G的业务承载的需求
5G是人类将数字化从个人娱乐为主,推向全联接社会的起点,5G应用将带来更加丰富的沟通方式和更加真实的体验。与以往移动通信系统相比,5G多样化的应用场景需要满足更加极致的性能挑战,对传输网络提出了全新的低时延、移动性和海量连接等要求。同时5G RAN 自身架构的改变(比如 AAU、CU、DU 分离部署)也对传输网络提出了低时延的需求。
 
企业业务体验保障的需求
随着ICT逐渐成为企业的核心系统,所有的业务都逐渐开始基于“数据”的驱动,来实现更好的组织效率提升和更优质客户的服务,从而实现商业成功;广域网络作为“数据血液“的关键 载体,是保障业务质量的生命线,虽说公共业务如邮件、即时通信办公业务等对网络的带宽、时延不敏感,但如何保障生产业务的质量至关重要;以电力行业为例,继电保护、SCADA监控等业务需要稳定的带宽,否则可能会带来电力保护失效等故障,引起严重后果。以金融行业为例,联机交易、线上收付款等业务要求稳定的时延,否则可能造成交易延迟甚至失败。在进行带宽、时延保障时,由于企业应用种类繁多,不同应用对带宽和时延要求各不相同,因此广域网络必须具备应用级智能选路和关键业务质量保障的能力。
 
对广域网络的特征要求
行业广域网络不仅仅要求云网加速融合、多种类业务的体验保障,也还需要更高效的网络运营能力等,从技术的角度看,需要满足以下特征:
 
网络可规划能力。网络层功能需针对特定场景采用相应的带宽保证策略。在制定带宽保证策略时,以端到端时延作为触发机制。采用更多、更准的网络底层参数作为传输层策略的判断依 据。传输层设计需要针对普适场景的可靠/不可靠传输需求,支持上层应用的各种特征,确保传输层带宽预留保障策略更好地匹配业务需求。
 
网络和应用状态感知能力。网络状态感知是实现网络资源管控的基础。网络状态需要首先被实时、精确、完整地监测与感知,包括网络的可用性、利用率、吞吐量、链路或网元的拥塞状态、流的真实传输路径等。基于感知到的实时、准确、完整的网络状态数据,资源管控系统需要做出全面、精准的管理与控制决策,包括合理调度分配计算、存储及网络资源,制定安全控制策略,提高网络整体利用率,提升用户体体验。
 
端到端业务自动化能力。云内网络、云间网络和云接入网络分别面临不同的挑战,采用了不同的技术(云内采用VXLAN、云间采用MPLS、云接入采用MPLS、IPSec)。业务部署时需要逐段对接,分布在不同数据中心的IT资源无法统一调配,难以实现业务自动化。引入一种能够兼容、统一现网技术,屏蔽不同网络之间差异的技术体系,从而实现资源统一管理,业务统一发放是云时代的必然需求。
 
IPv6+,下一代 IP网络核心技术
 
恰当的时间出现恰当的技术。以Segment Routing over IPv6(SRv6)为基础的IPv6+技术恰好满足了5G和云时代的需求。数据通信网络在经历了实现网络可达的Native IP时代、多业务综合承载的MPLS时代后,将迎来了自动化、智能化、云网协同的IPv6+时代。
 
Segment Routing over IPv6(SRv6)是基于IPv6的分段路由(Segment Routing,SR)技术。分段路由技术为每个节点或链路分配Segment,头节点把这些Segment组合起来形成 Segment序列,指引报文按照Segment序列进行转发,从而实现网络的编程能力。SRv6是采用IPv6地址作为Segment标记。因此SRv6可以与IPv6网络无缝集成,只需在关键节点使能 SRv6,就可以具备网络可编程、跨域部署、流量工程、快速倒换等能力。这样SRv6可以兼容overlay网络(VXLAN 技术)、underlay网络(MPLS 技术)以及其他以IP为基础的网络(IPSec、GRE等)。
 
SRv6具有如下优势:
 
简化的协议。SRv6几乎只采用内部网关协议(Interior Gateway Protocol,IGP),不再像 MPLS 那样在IGP的基础上还要LDP、RSVP-TE等协议,降低了运维的复杂度。
 
良好扩展性。现有网络实现流量工程(Traffic Engineer,TE)时一般采用 RSVP-TE。这是一种软状态协议,网络中的每个节点都要感知到每条路径的状态,协议开销大限制了TE隧道数量,难以部署维护。SRv6路径编程则是在头结点进行,海量的路径都是依赖于有限链路和节点的Segment组合,网络中间节点几乎不感知路径状态,理论上可以支持无限连接,具备很高的扩展性。
 
优秀的可编程性。SRv6的Segment类似于计算机的指令,通过对Segment的编排可以实现类似于计算机指令的功能。具备非常好的灵活性,可以灵活建立满足不同需求的路径,保障业务时延、优化转发路径保障业务SLA,甚至可以对增值业务进行编程,释放网络的价值。
 
更可靠的保护能力。SRv6能够提供全网覆盖的快速重路由(Fast Re-Route,FRR)保护,解决了IP网络长期面临的技术难题,能够在满足网络扩展性的前提下,达到完全的FRR可靠性保护。
 
良好的兼容性,实现端到端自动化。SRv6采用了以IPv6地址为基础的编址方式,只要IPv6 可达的网络都可以部署SRv6,可以在不损失网络能力的基础上完美兼容当前的所有IPv6网络。业务发放由原来的逐段发放变为只在两端业务节点部署,实现业务自动化。
IPv6+,下一代互联网核心技术
为了满足广域网络的灵活组网、按需服务、差异化保障、 网络可视化等需求,出现了以SRv6(网络基础隧道)、VPN+/ Slicing(网络分片)、Detnet(确定性网络技术)、iFIT(随路 流检测技术)、BIER6、APN6(应用感知网络)等协议为代表的IPv6+技术体系。这个技术体系实现网络统一部署、灵活编程、任意扩展,并支持网络可视、应用感知、弹性分片等能力,将成为下一代互联网部署的核心技术。
 
总结展望
 
IPv6不是下一代互联网的全部,而是下一代互联网创新的起点和平台。随着IPv6的规模部署,以SRv6为代表的IPv6+技术将在网络中广泛应用,形成像MPLS一样的一个时代,构建出自动化、可承诺的下一代网络,推动云业务的迅速发展的同时,助力企业数字化转型加速。
 

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