IPv6技術與應用創新

7月12日，由中國資訊通訊研究院主辦的“首屆IPv6技術應用創新大賽啟動會暨IPv6+創新高峰論壇”在京成功召開。會上，中國工程院院士、推進IPv6規模部署專家委員會主任鄔賀銓分享了《IPv6技術與應用創新》的主題演講。

▲中國工程院院士、推進IPv6規模部署專家委員會主任 鄔賀銓

IPv6發展呈現三大趨勢

趨勢一：從IPv4向IPv6的過渡在加速

據APNIC統計，到今年6月底全球IPv6活躍使用者數佔網民數之比已經超過31%。根據我國推進IPv6規模部署專家委員會的統計，截止今年5月，中國IPv6活躍使用者佔比已達67%，IPv6流量分別已佔都會網路流量10.8%和LTE移動網流量的40.8%。

趨勢二：從IPv4/IPv6雙棧向IPv6 only即單棧發展

目前，方向越來越明顯，純IPv6不僅向IPv6過渡更徹底，而且使網路更簡單。美國把IPv6單棧看成是網路面向未來創新增長的唯一選擇，並計劃到2025年聯邦網路80%將是IPv6單棧。

趨勢三：從IPv6向IPv6+發展

採用IPv6的動力不再只是補充IPv4地址的不足，而是看重IPv6地址空間能力的擴充與創新潛力的開發，以及IPv6與新一代資訊科技的全面融合併發揮乘數效應。

IPv6應用感知網(APN6)

利用APN，企業敏感資料在本地處理，一般資料上雲處理，在多雲場景下可按APN選最合適的雲。同時，捕獲多路視訊的AR需要邊緣計算與APN來提供與其頻寬、時延、可靠性需求相應的網路服務。

鄔賀銓認為，“創新是發展IPv6+的關鍵動力，其中APN6(基於IPv6的應用感知)增強了網路對業務的感知能力，期待在APN6中開發對資料安全分級標記的能力。”

基於IPv6的隨流檢測(iFIT)

傳統的檢測方式採用傳送檢測報文的間接測試方式，不能保證檢測報文與真實業務路徑一致，丟包檢測精度只能達到10^(-3)。

iFIT(隨流檢測)技術無需外掛探針，將OAM指令攜帶在使用者報文中。處理節點根據報文中的OAM指令資訊，收集資料並處理。可檢測丟包、時延、路徑還原，還可開發對跨境資料流動管理能力。

關於下一步標準化工作，鄔賀銓透露道，“插入監測訊號的流的比例與選擇、自適應的監測抽樣率等。

基於IPv6的分段選路(SRv6)

SRv6(分段路由)是在IPv6地址擴充套件頭中指定流量轉發路徑，通過路徑中節點不斷更新目的地址完成逐跳轉發，支援低時延、組播、快速倒換和高可靠併發。

IPv4地址功能單一，靠增加協議來支撐新應用。IPv6增強地址功能，瘦身網路協議，簡單高效。

舉個例子，中國建行、農行等大型金融機構都建設了基於SRv6的骨幹網，用來實施海外支行、本地支行與區域資料中心的互聯，實現了智慧調優、極速上雲、業務可視、擴容無感。

基於IPv6的位索引顯式複製組播技術(BIERv6)

視訊會議和遊戲等組播應用、氣象雲圖釋出、股市資料向訂閱者釋出、資料中心間資料互動。傳統PIM(協議無關組播)N個VPN客戶且每客戶有M個組播業務時，運營商核心層裝置需維護N*M個組播流狀態資訊,傳統組播不堪重負。

通過全網洪泛建立BIER鏈路狀態庫，在組播流量的出入節點保留組播狀態資訊，中間節點不感知組播流，不建立組播轉發樹，也不維護組播轉發狀態資訊，高效完成組播報文分發。

IPv6的多歸屬(Multi Homing)特性

IPv6的多歸屬功能可為終端的一個PDU會話分配多個IPv6字首，有如下的應用：

• 適應同一個PDU會話中所含的有不同服務質量要求的業務;

• 為移動邊緣計算提供基於源地址的分流應用;

• 為5G網路提供先建後斷的業務連續性模式，減少切換中斷時延，提高可靠性;

• 支援核心網控制面與使用者面功能(UPF)分離，實現企業敏感資料與外網安全隔離。

IPv6多歸屬功能的實現包括：UPF基於資料包的源地址分流上行業務，主機選擇不同的源地址，多宿主站點與ISP共用閘道器來轉換源地址。

確定性IP(Deterministic IP-DIP)

工業網際網路一些場景需要控制資料到達的時延和抖動。在IPv6包頭中新增Flow Label欄位，入PE按業務流的QoS要求放行網路可滿足該條件的流。同時，通過SRv6向入PE下發路徑，同一個流的前後資料包需要路徑繫結，支援沿途資源預留。

SRv6路徑規劃，雲化引擎獲取網路狀態和報文流的抖動要求並計算路徑，對允許接入的流預留資源，形成面向連線的路徑。

傳送時間劃分為等長的週期T，資料包按週期進行排隊和轉發，最大的抖動控制在2T。報文在入PE被整形到T0，會產生最大為T的抖動。報文在出PE某個T週期發出，因與其它P節點發來的報文重排隊，可能會引入最大為T的抖動。

邊緣整形技術，在入PE對一條流的多個報文進行整形，放入合適的門控佇列中。

門控排程技術，多個門控用於確定性IP流，每隔10us輪流開啟一個門控。小量門控對普通IP流永遠開放。

週期對映技術，入PE在T0週期內的報文，通過計算轉到P1的T2週期，同時加入的還有來自其他入PE的報文。

雙發選收技術，為提高可靠性在入PE複製流到另一路徑，在出PE擇先選取。

IPv6支援雲網/算網協同，現代企業會使用多雲，雲網協同排程可優化網路資源，跨域免配置，分鐘級開通，應用級保障。SRv6可成為整合雲網邊端算等的統一通訊協議，配置效率可提高60%。

IPv6開創網路技術創新空間

IPv6+支援雲網邊端協同統一承載，實現業務和網路可感知及精準配置，適應智慧算力服務的需要。IPv6+潛力很大，還有很大的創新空間待開發。

近年來，以華為、中國移動、中國聯通、中國電信、清華大學、信通院等為代表的中國企業、學術機構，在網際網路標準制定的貢獻度逐年提升，在國際IPv6創新方面已形成主導力量。