一、IPv6+概述
我們知道，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP，Internet Protocol）目前有IPv4和IPv6兩個協(xié)議版本，且目前處于長期的共存階段。然而，由于IPv4網(wǎng)絡的地址已用竭（INAN從2019年11月26日已終止IPv4地址的分配），在用的IPv4網(wǎng)絡將逐步推出歷史舞臺。目前的IPv6網(wǎng)絡得到了國際社會的大力推廣與部署，必將加速IPv4網(wǎng)絡的出局。關鍵是隨著IPv6網(wǎng)絡的廣泛應用，IPv6網(wǎng)絡的優(yōu)勢得到了極大的彰顯，它不僅是擁有巨大地址空間，同時，IPv6還具有更簡單、更方便、更可擴展、更安全的特征，這些特有的特征，可以高效支撐移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等領域的快速發(fā)展。這就為IPv6技術的應用與演進帶來了極大的空間，導致了IPv6+的起源，IPv6+技術即IPv6演進與創(chuàng)新技術。
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IPv6+以IPv6海量地址為基礎，包括SRv6、網(wǎng)絡切片、IFIT、BIERv6等協(xié)議創(chuàng)新，和以網(wǎng)絡分析、自動調優(yōu)等網(wǎng)絡智能化為代表的技術創(chuàng)新。IPv6+在智能、安全、超寬、廣聯(lián)接、確定性和低時延六個維度全面提升IP網(wǎng)絡能力，助力打造無處不在的智能IP聯(lián)接，構建萬物互聯(lián)的智能世界。下圖 1給出了IPv6+網(wǎng)絡能力概貌。
圖 1： IPv6+網(wǎng)絡能力概貌
在5G和云時代，帶寬需求巨大，連接數(shù)量極大，并且連接模型特別靈活；此外，智能時代，各種業(yè)務對SLA（Service Level Agreement，服務等級協(xié)定）保障的要求也更加嚴格，僅僅提供連通性顯然不夠，保障嚴格的時延、抖動、丟包等綜合指標成為必須，隨之而來的，是運維變得超級復雜。因此，IPv6+是面向5G和云時代的智能IP網(wǎng)絡，需要具備智能超寬、智能聯(lián)接、智能運維三大特征。
在我國，IPv6+技術的推廣與應用得到了高度的重視。我國在2019年專門成立了IPv6+技術創(chuàng)新工作組。國家政府部門的工信部曾聯(lián)合八部門于2023年4月20日發(fā)布了《關于推進IPv6技術演進和應用創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》（工信部聯(lián)通信[2023] 45號），以推動“IPv6+”技術全面賦能重點行業(yè)轉型升級，加快推進我國IPv6從“能用”到“好用”轉變，構筑下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新優(yōu)勢。
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我國的企業(yè)即研究單位也積極的推入到推進IPv6技術演進和應用創(chuàng)新（IPv6+）發(fā)展的進程之中，為我國“IPv6+”技術全面賦能做出了極大的貢獻。如我國的華為技術公司就為IETF在IPv6+技術方面提交了50%以上的RFC文檔。同時，強有力地推動其IPv6+技術在我國各行業(yè)各領域的應用與創(chuàng)新。目前可以說，我國已處于IPv6+技術的應用與創(chuàng)新發(fā)展的前列。
二、IPv6+的關鍵技術
1、IPv6擴展分組頭的利用
我們知道，IPv6的分組（Packet）格式是由IPv6基本分組頭、IPv6擴展分組頭以及上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（載荷）三部分組成。與IPv4報文（datagram）格式不同，專門增加了擴展分組頭。正是因為引入了多種擴展分組頭，在提高處理效率的同時增強了IPv6的靈活性，為IP協(xié)議提供了良好的擴展能力。擴展分組頭中Next header字段指明下一個擴展分組頭或上層協(xié)議類型。IETF的相關RFC文檔定義了多種擴展分組頭，用于不同的用途，如已成功應用于SRv6、網(wǎng)絡切片、IFIT、BIERv6和APN6等技術（見下述介紹）中，業(yè)界將這些統(tǒng)稱為IPv6+技術。事實上，現(xiàn)在很多基于IPv6的創(chuàng)新都是在擴展分組頭里進行修改，不改變IPv6基本報文頭，這樣做的好處在于一方面可以保障IPv6的可達性，另一方面，IPv6擴展頭長度任意，理論上可以任意擴展，具備優(yōu)異的靈活性和巨大的創(chuàng)新空間。
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2、基于IPv6的段路由（SRv6）技術及G-SRv6技術
基于IPv6的段路由（SRv6，Segment Routing over IPv6）是新一代IP承載協(xié)議，可以簡化并統(tǒng)一傳統(tǒng)的復雜網(wǎng)絡協(xié)議，是5G和云時代構建智能IP網(wǎng)絡的基礎。SRv6結合了Segment Routing的源路由優(yōu)勢和IPv6的簡潔易擴展特質，而且具有多重編程空間，符合軟件定義網(wǎng)絡（SDN，Software Defined Network）思想，是實現(xiàn)意圖驅動網(wǎng)絡的利器。SRv6技術旨在簡化協(xié)議，端到端跨域協(xié)同，構建無處不在的任意聯(lián)接，因此，SRv6的價值主要體現(xiàn)詳見于下表2-2中。為了解決 SRv6 報文頭開銷過大的問題，華為公司聯(lián)合業(yè)界的合作伙伴提出了通用 SRv6（G-SRv6，Generalized Segment Routing over IPv6）技術。
表 2-2：SRv6技術和G-SRv6技術的價值體現(xiàn)
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3、IP 網(wǎng)絡切片技術
當今網(wǎng)絡的發(fā)展，要實現(xiàn)從人與人聯(lián)接到萬物互聯(lián)，連接數(shù)量和數(shù)據(jù)流量將持續(xù)快速上升。如果不加干預，網(wǎng)絡必將越來越擁堵，越來越復雜，最終影響網(wǎng)絡的業(yè)務性能。與交通系統(tǒng)的管理相似，通信網(wǎng)絡也需要對網(wǎng)絡實行“車道”劃分和流量管理，此乃網(wǎng)絡切片技術。網(wǎng)絡切片是指在同一個共享的網(wǎng)絡基礎設施上提供多個邏輯網(wǎng)絡（切片），每個邏輯網(wǎng)絡服務于特定的業(yè)務類型或者行業(yè)用戶，如下圖 2-3 所示。每個網(wǎng)絡切片都可以靈活定義自己的邏輯拓撲、SLA（服務等級協(xié)定）需求、可靠性和安全等級，以滿足不同業(yè)務、行業(yè)或用戶的差異化需求。運營商通過網(wǎng)絡切片滿足不同業(yè)務類型或行業(yè)用戶的差異化網(wǎng)絡連接和服務質量需求，不僅降低了建設多張專網(wǎng)的成本，而且可根據(jù)業(yè)務需求提供高度靈活的按需調配的網(wǎng)絡服務，從而提升運營商的網(wǎng)絡價值和變現(xiàn)能力，并助力各行各業(yè)的數(shù)字化轉型。
圖 2-3：網(wǎng)絡切片示意圖
網(wǎng)絡切片是為了應對5G和云時代不斷涌現(xiàn)的差異化業(yè)務需求提出的解決方案。同時，網(wǎng)絡切片從廣義上來說，是一整套解決方案，涉及無線接入網(wǎng)、IP 網(wǎng)絡和移動核心網(wǎng)三個部分。對于 IP 網(wǎng)絡的網(wǎng)絡切片，其旨在一網(wǎng)多用，滿足千行百業(yè)的確定性網(wǎng)絡，其價值主要體現(xiàn)在下表2-3中所述。
表 2-3：IP 網(wǎng)絡的網(wǎng)絡切片技術的價值體現(xiàn)
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4、隨流檢測（IFIT）技術
隨流檢測（IFIT，In-situ Flow Information Telemetry）是一種通過對網(wǎng)絡真實業(yè)務流進行特征標記，以直接檢測網(wǎng)絡的時延、丟包、抖動等性能指標的檢測技術。IFIT與傳統(tǒng)網(wǎng)絡運維技術相比，具有高精度、實時性、可視化的優(yōu)點，可以靈活適配多種業(yè)務場景，并進一步通過與大數(shù)據(jù)平臺和智能算法的結合為智能運維的發(fā)展奠定堅實基礎。如下圖2-4所示，在業(yè)務流的頭節(jié)點對報文進行染色，然后在業(yè)務流經(jīng)過的每一跳設備上進行打卡，數(shù)據(jù)上送控制器后，由控制器進行統(tǒng)一的計算和分析，最后得到時延、抖動和丟包率等數(shù)據(jù)。IFIT技術旨在隨流檢測，業(yè)務體驗可視可管理，其價值主要體現(xiàn)在下表2-4中所述。IFIT是由華為公司向IETF提交的標準化檢測協(xié)議。
圖 2-4：隨流檢測（IFIT）技術示意圖
表 2-4：隨流檢測（IFIT）技術的價值體現(xiàn)
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5、IPv6 封裝的比特索引顯式復制（BIERv6）技術
IPv6 封裝的比特索引顯式復制（BIERv6，Bit Index Explicit Replication IPv6 encapsulation）技術是一種新型組播方案。BIERv6是利用IPv6擴展頭、IPv6地址可達性及其可編程空間，以Native IPv6的方式實現(xiàn)的BIER多播架構，提供更好的多播部署能力和擴展支持后續(xù)Native IPv6特性的能力。如下圖2-5所示，在跨地域組播組網(wǎng)中，頭節(jié)點將組播接收者以比特字符串（Bit String）的形式進行編排，由頭節(jié)點向外發(fā)送，中間節(jié)點根據(jù)報文頭中的地址信息將數(shù)據(jù)向下一個節(jié)點進行無狀態(tài)轉發(fā)。不需要額外的組播協(xié)議，中間節(jié)點不需要為每條組播流維護狀態(tài)，實現(xiàn)了協(xié)議極簡，運維簡化，同時收斂與組播流的數(shù)量無關，用戶體驗和可靠性也得到了極大的增強。BIERv6 可以高效承載 IPTV、視頻會議、遠程教育、遠程醫(yī)療、在線直播等組播業(yè)務。BIERv6是IPv6時代組播業(yè)務最佳承載方案，其價值主要體現(xiàn)在下表2-5中所述。
圖 2-5：BIERv6技術示意圖
表 2-5：BIERv6技術的價值體現(xiàn)
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6、應用感知的 IPv6 網(wǎng)絡（APN6）
應用感知的 IPv6 網(wǎng)絡（APN6，Application-aware IPv6 Networking）利用IPv6 分組自帶的可編程空間，將應用信息（標識和/或網(wǎng)絡性能需求）攜帶進入網(wǎng)絡，使能網(wǎng)絡感知應用及其需求，并為其提供相應SLA保障，進而為其提供精細的網(wǎng)絡服務和精準的網(wǎng)絡運維。如下圖2-6所示；APN6旨在基于應用的差異化通道，實現(xiàn)網(wǎng)絡精細化運營，其價值主要體現(xiàn)于下表2-6中。
圖 2-6：APN6技術示意圖
表 2-6：APN6技術的價值體現(xiàn)
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三、IPv6+的發(fā)展
上述的相關IPv6+的關鍵技術，均是利用IPv6的更先進、更簡單、更方便、更可擴展、更安全的特征，對IPv6的演進與創(chuàng)新。關鍵是這種演進與創(chuàng)新是在不斷的發(fā)展之中。目前在我國，IPv6+技術創(chuàng)新體系的發(fā)展分為三個階段，其示意圖詳見下表3；其內容詳見下表3，包括目標、特征等內容描述。
圖 3：IPv6+技術創(chuàng)新體系的發(fā)展三階段示意圖
表 3：IPv6+技術創(chuàng)新體系的發(fā)展三階段內容
IPv6+技術創(chuàng)新與發(fā)展已成為我國的一項基本國策。IPv6+技術創(chuàng)新，一方面依托我國IPv6規(guī)模部署進展成果，加速IPv6+技術在各行業(yè)的應用實踐，另一方面，基于IPv6+充分釋放IPv6靈活開放能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡升級，促進下一代互聯(lián)網(wǎng)服務能力提升，為千行百業(yè)的數(shù)字化發(fā)展提供堅實的基礎，更有效的推動IPv6規(guī)模部署。
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