鄔賀銓

中國工程院院士、推進IPv6規(guī)模部署專家委員會主任

在首屆IPv6技術應用創(chuàng)新大賽啟動會上，中國工程院院士、推進IPv6規(guī)模部署專家委員會主任鄔賀銓對IPv6發(fā)展趨勢和IPv6創(chuàng)新技術進行了分析、解讀和展望。他表示，IPv6開創(chuàng)了網絡技術的創(chuàng)新空間，希望中國企業(yè)和機構進一步在互聯(lián)網標準制定方面貢獻力量，引領IPv6創(chuàng)新發(fā)展。

IPv6發(fā)展呈現(xiàn)三大趨勢

趨勢一：從IPv4向IPv6的過渡在加速

據(jù)APNIC（亞太互聯(lián)網絡信息中心）統(tǒng)計，到今年6月底，全球IPv6活躍用戶數(shù)占網民數(shù)之比已經超過31%。根據(jù)我國推進IPv6規(guī)模部署專家委員會統(tǒng)計，截至今年5月，中國IPv6活躍用戶占比已達67%，IPv6流量分別占城域網流量的10.8%和LTE移動網流量的40.8%。數(shù)據(jù)表明，IPv4正在加速向IPv6過渡。

趨勢二：從IPv4/IPv6雙棧向IPv6單棧發(fā)展

從全球范圍看，IPv4/IPv6雙棧向IPv6單棧演進的方向越來越明顯。純IPv6不僅向IPv6過渡更徹底，而且使網絡更簡單。其中，美國把IPv6單?？闯墒蔷W絡面向未來創(chuàng)新增長的唯一選擇，并計劃到2025年，聯(lián)邦網絡80%將是IPv6單棧。

趨勢三：從IPv6向IPv6+發(fā)展

采用IPv6的動力不再只是補充IPv4地址的不足，而是看重IPv6地址空間能力的拓展與創(chuàng)新潛力的開發(fā)，以及IPv6與新一代信息技術的全面融合，并發(fā)揮乘數(shù)效應。

IPv6技術創(chuàng)新

基于IPv6的應用感知網絡（APN6）

傳統(tǒng)的IP報頭僅包含源地址、目的地址等選路基本信息，網絡無法識別該IP包承載的業(yè)務和服務等級（SLA）要求，運營商難以提供差異化的服務和精細化的運營。

而在APN6的幀頭格式中，能夠標識APP ID、用戶ID、服務等級（SLA）、會話ID（Session ID）等應用標識信息，并且可以承載帶寬、時延、抖動、丟包率等應用需求信息，可以從IPv6地址里直接感知業(yè)務。

例如，利用應用感知網絡（APN），企業(yè)敏感數(shù)據(jù)在本地處理，一般數(shù)據(jù)上云處理，在多云場景下可按APN選最合適的云。再如，捕獲多路視頻的增強現(xiàn)實（AR）需要邊緣計算與APN來提供與其帶寬、時延、可靠性需求相應的網絡服務。

此外，現(xiàn)有的APN6只對信道的性能有要求，期待未來在APN6中開發(fā)數(shù)據(jù)安全分級標記的能力，來支持對跨境數(shù)據(jù)流動的管理。

基于IPv6的隨流檢測（iFIT）

傳統(tǒng)的檢測方式采用發(fā)送檢測報文的間接測試方式，不能保證檢測報文與真實業(yè)務路徑一致，丟包檢測精度只能達到10-3。

IPv6開創(chuàng)了網絡技術的創(chuàng)新空間，希望中國企業(yè)和機構進一步在互聯(lián)網標準制定方面貢獻力量，引領IPv6創(chuàng)新發(fā)展。

而iFIT技術無需外掛探針，將OAM（操作管理和維護）指令攜帶在用戶報文中。處理節(jié)點根據(jù)報文中的OAM指令信息，收集數(shù)據(jù)并處理。

iFIT具有多方面優(yōu)勢：一是高精準度、真實業(yè)務?；谡鎸崢I(yè)務流染色檢測，丟包檢測率達10-6。二是場景、指標豐富?？蓹z測丟包、時延、路徑還原，還可開發(fā)跨境數(shù)據(jù)流動管理能力。三是易部署運維。頭節(jié)點定制，中間/尾節(jié)點全局使能；并能按需檢測，逐跳定界。

關于iFIT下一步標準化工作，要關注的是插入監(jiān)測信號的流的比例與選擇、自適應的監(jiān)測抽樣率等。

基于IPv6的分段選路（SRv6）

SRv6是在IPv6地址擴展頭中指定流量轉發(fā)路徑，通過路徑中節(jié)點不斷更新目的地址完成逐跳轉發(fā)，支持低時延、組播、快速倒換和高可靠并發(fā)。

在控制協(xié)議上，SRv6只需要邊界網關協(xié)議（BGP）和內部網關協(xié)議（IGP）；在業(yè)務配置上，只有源與宿兩端；中間的封裝協(xié)議則只有IP協(xié)議。由此看來，IPv4地址功能單一，需要靠增加協(xié)議來支撐新應用；而IPv6增強地址功能，能夠對網絡協(xié)議進行瘦身，簡單有效。

舉個例子，中國建行、農行等大型金融機構都建設了基于SRv6的骨干網，用來實施海外支行、本地支行與區(qū)域數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)，實現(xiàn)了智能調優(yōu)、極速上云、業(yè)務可視、擴容無感。

基于IPv6的位索引顯式復制組播技術（BIERv6）

組播應用于視頻會議和游戲、氣象云圖發(fā)布、股市數(shù)據(jù)向訂閱者發(fā)布、數(shù)據(jù)中心間數(shù)據(jù)交互等。傳統(tǒng)PIM（協(xié)議無關組播）有N個VPN客戶，且每客戶有M個組播業(yè)務時，運營商核心層設備需維護N×M個組播流狀態(tài)信息，這會讓傳統(tǒng)組播不堪重負。尤其在疫情期間，視頻會議等應用更加廣泛，傳統(tǒng)組播的問題也愈發(fā)凸顯。

BIER組播通過全網洪泛建立BIER鏈路狀態(tài)庫，在組播流量的出入節(jié)點保留組播狀態(tài)信息，中間節(jié)點不感知組播流，不建立組播轉發(fā)樹，也不維護組播轉發(fā)狀態(tài)信息，高效完成組播報文分發(fā)。

BIERv6組播的優(yōu)勢在于：一是協(xié)議簡化，僅IGP/BGP，無組播轉發(fā)樹；二是易組大網，中間節(jié)點不感知業(yè)務，僅單張轉發(fā)表；三是配置簡單，僅在頭節(jié)點配置，現(xiàn)網用IPv6轉發(fā)；四是保障體驗，新用戶一跳加入，迅速獲得業(yè)務。

IPv6的多歸屬（Multi Homing）特性

IPv6的多歸屬功能可為終端的一個PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）會話分配多個IPv6前綴，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(yè)務；為移動邊緣計算提供基于源地址的分流應用；為5G網絡提供先建后斷的業(yè)務連續(xù)性模式，減少切換中斷時延，提高可靠性；支持核心網控制面與用戶面功能（UPF）分離，實現(xiàn)企業(yè)敏感數(shù)據(jù)與外網安全隔離。

IPv6多歸屬功能的實現(xiàn)包括：UPF基于數(shù)據(jù)包的源地址分流上行業(yè)務，主機選擇不同的源地址，多宿主站點與ISP（互聯(lián)網服務提供商）共用網關來轉換源地址。

確定性IP（Deterministic IP，DIP）

工業(yè)互聯(lián)網的一些場景需要控制數(shù)據(jù)到達的時延和抖動。在IPv6包頭中新增Flow Label（流標簽）字段，入PE（入口邊緣節(jié)點）按業(yè)務流的QoS（服務質量）要求放行網絡可滿足該條件的流。同時，通過SRv6向入PE下發(fā)路徑，同一個流的前后數(shù)據(jù)包需要路徑綁定，支持沿途資源預留。

如果將發(fā)送時間劃分為等長的周期T，數(shù)據(jù)包按周期進行排隊和轉發(fā)，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（出口邊緣節(jié)點）某個T周期發(fā)出，因與其他核心節(jié)點發(fā)來的報文重排隊，可能會引入最大為T的抖動。

確定性IP涉及的技術有：

SRv6路徑規(guī)劃。云化引擎獲取網絡狀態(tài)和報文流的抖動要求并計算路徑，對允許接入的流預留資源，形成面向連接的路徑。

邊緣整形技術。在入PE對一條流的多個報文進行整形，放入合適的門控隊列中。

門控調度技術。多個門控用于確定性IP流，每隔10μs輪流打開一個門控。小量門控對普通IP流永遠開放。

IPv6的一個重要應用是云網協(xié)同/算網協(xié)同。

周期映射技術。入PE在T0周期內的報文，通過計算轉到其他核心節(jié)點的T2周期，同時加入的還有來自其他入PE的報文。

雙發(fā)選收技術。為提高可靠性在入PE復制流到另一路徑，在出PE擇先選取。

IPv6支持云網/算網協(xié)同

IPv6的一個重要應用是云網協(xié)同/算網協(xié)同?，F(xiàn)代企業(yè)會使用多云，比如私有云、公有云、混合云，可以通過邊緣計算連接到數(shù)據(jù)源和用戶。由此可以提高企業(yè)的話語權，增加安全性，增加業(yè)務能力。

很多企業(yè)都用到人工智能，但并不意味著每個企業(yè)都會自建新的系統(tǒng)，企業(yè)可以單純作為一個算力網的業(yè)務消費者。算力網業(yè)務消費者與算力網業(yè)務提供者通過算力網的交易平臺結合在一起，在AI使能平臺的支持下，通過算力網控制面，直接連接到云網邊端，從而實現(xiàn)云網協(xié)同。

云網協(xié)同調度可優(yōu)化網絡資源，跨域免配置，實現(xiàn)分鐘級開通，應用級保障。而SRv6可成為整合云網邊端算的統(tǒng)一通信協(xié)議，配置效率可提高60%。

IPv6開創(chuàng)網絡技術創(chuàng)新空間

上述IPv6+技術支持云網邊端協(xié)同統(tǒng)一承載，實現(xiàn)業(yè)務和網絡可感知及精準配置，適應智能算力服務的需要。IPv6+潛力很大，還有很大的創(chuàng)新空間待開發(fā)。

在互聯(lián)網標準制定方面，從IPv4到IPv6，中國的貢獻占比顯著提升。以IETF的提交文稿計算，在IPv4時代，中國在整個標準化的貢獻只占5%；在IPv6時代，這個數(shù)據(jù)上升到20%；而現(xiàn)在，進入IPv6+階段，中國的標準文稿貢獻率有時甚至高達85%。

近年來，以華為、中國移動、中國聯(lián)通、中國電信、清華大學、中國信通院等為代表的中國企業(yè)、學術機構，在互聯(lián)網標準制定方面的貢獻度逐年提升，在國際IPv6創(chuàng)新方面已形成主導力量。下一步，我們應該繼續(xù)發(fā)揮力量，引領IPv6創(chuàng)新發(fā)展，開拓IPv6需求和應用空間。