会议时间：2020.12.11 14:00-17：40

会议地点：中科院信工所1号楼1105会议室（闵庄）

1 会议简介

主讲人：李振斌

主讲人简介：华为首席IP协议专家，IEIF互联网架构委员会（IAB）委员，负责华为IP协议创新研究和标准化工作。2000年加入华为至今，主要研究IP操作系统、MPLS子系统的架构设计、SRv6、5G承载、Telemetry、网络智能等。

会议内容：从网络应用推动的角度介绍IP网络协议的发展历程以及IPv6+。

报告说明：PPT中有的内容不在报告中重复，仅记录一些问题和帮助理解的内容，总体上还是很有收获的。

2 IP协议的演进

在本阶段主要讲述了IETF组织架构和职能、IP历史规律总述以及IPv4转发、ATM交换、MPLS、VXLAN的基本工作过程，并解答了熊老师的问题。

2.1 IETF组织

IETF是民间组织，互联网是自由访问的，不讨论未公开技术，其好处是不受政府影响。并且它致力于研究去中心化，降低霸权对自由互联网的影响，如讨论DNS根服务器问题等等，成员单位可根据需求参与到组织中去。IETF组织的输出就是RFC(Request for Comment)文档。

组织层级：IESG->IRTF->IAB->IETF LLC

IESG划分了7个域，可看PPT第3页，其中划分的标准有些和层有关，还有的如SEC和OPS和每个层都相关，就属于通用划分；RTG是INT派生的；总体来说是分层分面，层相当于横向的，相对独立，而面是纵向的，是和各个层都有关系。根据我的理解是大概图1这样（没画全，领会精神）。

图1 层级立体划分

2.2 IP网络协议

具体内容可以看PPT，这里记录一些PPT上没有的内容。

IP最开始只用于计算机网络，而随着通信网络的发展，通信领域发现IP也可以完美地解决通信网络上的问题，所以通信网络IP化，出现VoIP，MPLS。IP网络主要解决小型网络的问题，纯IP不能满足电信网络的需求。IP的数据平面和控制平面都是无连接的，异步传输模式（ATM）即有线连接的数据平面和控制平面都是有连接的，由此出现了MPLS，控制平面无连接，数据平面有连接。MPLS就是把实际有连接的电信网络转变成无连接的，MPLS部署在IP骨干网、城域网和移动承载网上。

主要介绍了MPLS的三个应用：

l  MPLS VPN：为区分流量（华为的？腾讯的?）需要有VPN标签，但用IP Option太慢，所以选择使用MPLS标签。MPLS标签是个定长的，对于硬件来说非常友好，能够用硬件实现，所以速度非常快，从而扩展了IPv4功能。

l  MPLS TE：流量工程。因为最短路径算法，导致所有包都走到了最短路上，直接就拥塞了，所以不能全都走最短路径，要走较短的空闲路。

l  MPLS TE FRR：fast re route，快速路由切换，发生故障时以最快时间恢复。

在国际互联网和通信网络建立较为完善之后，数据中心网络兴起，很完美的是，IP又可以应用到数据中心网络上，VXLAN是数据中心网络的IP化。其原因是数据中心网络虽然也分租户，但在数据中心中计算、存储、网络，其中网络仅占10%，技术占比低，不需要差异化，需要网络越简单越好，几乎只需要吞吐量的要求，所以多用三层交换机代替路由器，它高速且不需要过多的复杂功能。

此部分一些其它有趣的内容：

l  电信网络过去是暴利行业，华为把几千块钱的线降低到几十块钱，还是赚翻了。

l  通常拿不到MPLS的数据，运营商不会提供，所以几乎没有MPLS的相关论文，它虽然在流量比例中占比大，但没有研究条件。而如果知道流量模型，大概率可以得到有效的研究结果，所以有很多关于IPv4互联网和VXLAN的论文，因为它们的数据很容易获取，很多数据中心的数据都是开放的。

l  骨干网的设备在各个层面上讲都十分重要，为了网络稳定和管理人员工作的稳定，轻易不会替换或换代这些设备。如中国某用户访问谷歌需要经过中国电信（Tier 2）、美国的AT&T（Tier 1）、谷歌，其中Tier two的路由策略就有9000行，Tier one的复杂程度难以想象。

l  诺基亚最早做木材生意，后来把控了2G端到端的电信设备市场，包括核心网骨干网的设备，不仅仅是卖手机，但移动网络基站（2G、3G、4G、5G）是断代式发展，每次迭代将替换之前的基站。

2.3 IPv6+

IPv4的发展几乎达成了其全部的预期目标，其设计理念失败之处在于可扩展性，即地址空间不足。

IPv6解决了IPv4地址空间不足的问题，但它并没有高速发展起来。IPv6的缺陷在于其兼容性（基础设施需要变更，支持IPv4的设备都要支持IPv6），由于造价高，做了许多减少IPv4地址耗尽的工作，比如NAT。这个缺陷导致了IPv6的低速部署。IPv6有很多扩展头，对于业务应用意义不大，反而严重影响性能，基本都没启用，所以抓取的IPv6流量基本也没什么扩展头。技术需要在合适的时间段产生，硬件的发展促进了IPv6的部署，可编程交换机可以自定义数据包头部字段，且能够以线速处理数据包，且5G和云网络对于应用的需求，让IPv6的扩展头有了应用空间，IPv6+，启用了各种扩展头用于服务。

我国发展IPv6的原因：国家发现IPv6落后，落后美国还可以接受，但发现甚至落后于印度，不太行，需要大力发展IPv6；落后主要是因为中国解决地址耗尽问题的其它手段较为先进，多次NAT性能仍然很好，所以不着急发展IPv6，但NAT不容易定位攻击源或者谣言源，不利于监管，而IPv6地址定位迅速，后32位根据省市分布，光速定位；当前很多技术依赖于IPv6扩展，如网络切片（IPv6扩展头的设计符合当前5G、云网融合技术趋势的发展）。由于政策支撑和市场服务需求驱动，中国网络运营商迅速支持了IPv6，但应用支持IPv6的速度没跟上。欧美的状况恰好相反，欧美的应用大多支持IPv6，但他们的网络仍然是IPv4网络。

IPV6+1.0就是SRv6，它由思科提出，被华为发展，同MPLS一样，它具有三个应用方向：SRv6 VPN、SRv6 TE、SRv6 FRR。目前全球有三十个运营商应用了SRv6。和MPLS标签相比，SRv6把128bit分成两部分，分成Locator和Function，需要时启用Function走有连接方式，不需要就使用Locator走无连接方式。MPLS是定制化的，直接打造通路（可以看成是直接制造35元钞票，60元钞票），而SRv6构建路径是利用基础segment进行组合（可以看作是用1元，5元，10元组合出不同的金额）。SRv6构建路径首先要有目的地址，然后知道源，再提出诉求（切片/低时延……）；如何保证诉求（比如保证低时延）。

未来可能有很多IPv6的创新应用。目前可以使用SRv6进行数据面带内监控，但带内遥测携带数据量太大，有很多这方面的论文，涉及到携带数据的筛选、抑制和商用。

（备注：PPT 002 P7的图，A2是Locator，1是Function，B100是私有路由表）

2.4 会议上的几个问题

Q：IPv4的Option字段大多承载什么？

A：主流设备厂商没有一家支持Option，因为以前硬件资源有限，不好支持变长，定长硬件比较好做；这个字段现在基本没人用。Option的内容就和文档中描述的一样，比如源路由Option，头节点就指定中间的每一跳，路由时不查目的地址，查这个选项进行路由，把这个信息放在Option中。IETF已经声明不再扩展IPv4的功能，所以也别再用Option。

Q：简单讲解一下5G切片？

A：5G切片是5G中一个重要应用，手机网络大约需要经过：手机->基站->基站承载网->基站控制器……通过切片保证资源专用，即这个范围内的网络仅供该区域使用，比如远程手术，需要很高的网络质量，用切片技术保证这个医院的网络畅通，网络资源仅供医院使用。切片业务是5G定义（定义接入网和核心网）的，承载网的技术是IPv6，接入网和核心网的技术是虚拟机。

Q：为什么不用虚通道概念，而提出“切片”的概念？

切片服务是服务多点到多点，适用于海量连接，仅仅是资源互不干扰，具有隔离性。切片是面向QoS的资源隔离，并不影响网络监管。

Q：SRv6的报文头部有4个IPv6地址，比IPv6头部的地址增加了两倍，如何解决带宽浪费问题？

硬件能力得到提升（可编程交换机），即使报头很长，也能够线速转发。未来可能考虑把128bit的segment压缩bit到32bit-40bit，会写入RFC标准当中。

Q：应用SRv6需不需要了解网络全局信息？

A：SRv6是网络层面的，没有到达用户层面，需要控制器全局感知有哪些segment，然后控制器将segment组合的路径下发，控制器感知全局，对组合路径进行动态调整；这种感知小型网络中能实现（比如用户A给某网络控制器发一个Request，要求低时延，然后控制器处理），internet级别不行。