IPv6“+”速跑 IP基础协议领域“突破者”G-SRv6

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。返回搜狐,查看更多

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