购买
下载掌阅APP,畅读海量书库
立即打开
畅读海量书库
扫码下载掌阅APP

“IPv6+”技术创新体系与标准进展

李振斌 范大卫
华为技术有限公司

一、引言

(一)5G和云的发展带来了新的IPv6创新机会

随着5G的兴起和不断发展,人与人的通信进一步延伸到物与物、人与物的智能互联,使网络技术进入更加广阔的行业和领域,进而涌现出丰富多样的垂直行业业务,如车联网、工业控制、环境监测、移动医疗等。随着应用领域的持续扩展,网络需要支持的节点和连接数量将扩大到前所未有的规模。IPv6可以提供海量的地址空间和无处不在的连接,从而满足5G及垂直行业对网络规模和连接数量的需求。此外,各种垂直行业的业务存在极大的差异,为了满足垂直行业对网络的差异化需求,IPv6本身所具有的灵活性和可扩展性,为垂直行业的业务创新提供了必要的技术支持。

目前,互联网协议的核心标准组织IETF已停止在新的协议标准中对IPv4兼容的要求,并将全力支持IPv6 [1] 标准的优化和完善,这为IPv6的进一步广泛部署和应用铺平了道路。

(二)“IPv6+”的起源

5G改变了连接的属性。5G在连接的服务质量方面有更高、更苛刻的要求,包括网络切片、确定性时延等,这也意味着对连接的属性有更高的要求,需要改变连接的属性,在网络的转发面上封装更多的属性信息。IPv6的扩展头机制可以灵活扩展,能够很好地达成这个目标。云改变了连接的范围。随着云的发展,第一个变化是网络功能的虚拟化,NFV等技术的发展使得以前基于物理设备实现的网络功能也可以基于虚拟机和云来实现,因为这个变化,网络设备的位置也变得非常灵活,这就需要在物理设备之间、云上的设备之间及云上和云下的设备之间建立连接。第二个变化是云计算的引入使处理基于IP业务的应用的位置变得非常灵活,应用服务可能由位于多个不同地方的服务实例共同处理。因为处理基于IP业务的应用服务实例的位置不再是固定的,所以对于网络连接也有了更高的要求,其应能够灵活地建立连接,满足服务处理的位置变化诉求。云打破了物理世界和虚拟世界的边界,为了能够更加灵活地建立连接,需要回到IP技术的本源,基于IPv6建立连接,满足连接范围变化的需求。

在过去20多年里,地址空间需求并没能强烈地驱动IPv6的部署,因为地址空间不足而发展IPv6并没有带来IPv6新应用,IPv6的应用IPv4同样可以支持,因此驱动力有限。现在,IPv6创新的目标是通过IPv6的扩展,能够支持5G和云的新应用,这些是真正的属于IPv6自己的应用,是IPv6创新发展的新机遇。为了区别于过去20多年IPv6的发展阶段,把面向5G和云的新的IPv6发展阶段称为“IPv6+”。

(三)“IPv6+”的内涵和发展阶段

“IPv6+”的技术内涵包括以SRv6网络编程、网络切片(VPN+)、随路网络测量(IFIT)、新型组播(BIERv6)、业务链(SFC)、确定性网络(DetNet)和感知应用的网络(APN)等为代表的一系列协议和技术创新。

为了更好地引导技术创新和产业发展,根据应用需求和软硬件产业的成熟度将IPv6+创新发展分为3个阶段。

“IPv6+1.0”的重点是SRv6基础能力,即把历史上MPLS成功的三大业务特性继承下来,包括VPN、流量工程(Traffic Engineering,TE)和FRR,同时借助IPv6的优势进行简化,如更好建立跨域连接,方便端到端业务部署等。

“IPv6+2.0”的重点是面向5G和云计算发展新的网络服务。这些新兴网络服务包括网络切片、随路网络测量、无状态组播、确定性时延、SFC等。SRv6压缩也是一个重点,在一些场景中,SRv6报文头过长会严重影响有效载荷效率和转发性能,因此要发展SRv6报文头压缩技术来解决这些问题。

“IPv6+3.0”的重点是发展感知应用的网络技术。为了能够更好地实现应用和网络融合,需要引入APN技术,通过感知应用信息提供精细化的网络服务,从而更好地提升网络的价值。

二、“IPv6+”标准全景图

(一)“IPv6+”相关标准组织

与“IPv6+”相关的标准组织主要包括IETF、ETSI和CCSA。这3个标准组织有各自的侧重点,负责“IPv6+”标准在不同平面的延展。同时,三者又相互协调,共同构建“IPv6+”标准的制定和推广平台。

IETF(Internet Engineering Task Force,互联网工程任务组)是互联网协议规范的核心标准组织,与“IPv6+”相关的领域主要有INT(Internet Area,互联网域)、RTG(Routing Area,路由域)和OPS(Operations and Management,运维管理域),相关的工作组主要包括6MAN(IPv6 Maintenance)、SPRING(Source Packet Routing in Networking)和V6OPS(IPv6 Operations)等。其中,6MAN工作组负责IPv6相关标准的制定,SPRING工作组负责SRv6相关标准的制定,V6OPS工作组负责IPv6部署与运维相关标准的制定。

ETSI(European Telecommunications Standards Institute,欧洲电信标准协会)是欧洲地区性信息和通信技术(ICT)标准化组织,主要负责与网络架构和部署相关的规范制定。其中,与“IPv6+”相关的工作组是IP6 ISG(Industry Specification Group)。

CCSA(China Communication Standards Association,中国通信标准化协会)是中国的通信行业标准组织,负责中国通信领域行业标准的制定。其中,TC3的WG1和WG2为负责“IPv6+”框架和协议扩展规范制定的主要工作组。当前,CCSA还成立了国家标准IPv6工作组,制定终端IPv6技术要求和多个垂直行业(政务、油气、水利、金融、工业互联网等业务场景)“IPv6+”网络部署要求,固化垂直行业“IPv6+”创新经验,将“IPv6+”网络部署要求向全国推广,加快创新部署,统一网络模型,降低部署成本。

(二)“IPv6+”在各标准组织的标准布局

“IPv6+”在内容上包括基于IPv6扩展和增强的多个创新技术方案,在标准上对应一个协议族,在各标准组织形成了一个有机结合的协议标准体系。“IPv6+”涵盖的技术标准在各标准组织的分布如表1所示。

表1 “IPv6+”涵盖的技术标准在各标准组织的分布

img

“IPv6+”创新的技术标准制定工作目前正在IETF和CCSA同步开展。由于国内在5G和云等新兴领域的先行先试,国内标准得到了快速发展,因此未来“IPv6+”在CCSA的标准进展可能会快于IETF的国际标准进展。

除了IETF和CCSA,ETSI也针对“IPv6+”创新开展了与架构和部署相关的标准制定工作。其中,IPv6 ISG发布了包含IPv6实践、演进及“IPv6+”创新的技术白皮书,ENI ISG立项了“IPv6+2.0”中IFIT的技术需求和框架。

三、“IPv6+1.0”:SRv6基础能力

“IPv6+1.0”的重点是在IPv6的基础上引入SRv6网络编程能力,基于SRv6在IPv6网络中提供VPN、TE、FRR等特性。

SRv6基础能力的标准布局如图1所示。

SRv6网络编程的框架在IETF标准RFC8986 [2] 中定义,主要描述了SRv6网络编程概念和SRv6功能集。SRv6的报文头格式在IETF标准RFC8754 [3] 中定义,主要描述了SRv6报文头的封装格式定义。这两项标准的发布是SRv6标准成熟的重要标志和里程碑。

img

图1 SRv6基础能力的标准布局

SRv6的基础协议扩展包括如下草案。

● draft-ietf-lsr-isis-srv6-extensions [4] :该草案定义了为支持SRv6对ISIS所进行的协议扩展,包括SRv6 Capabilities sub-TLV(指示节点是否具有支持SRv6的能力)、SR Algorithm TLV(指示所支持的算法)、SRv6 MSD(指示节点/链路支持的最大SID栈深)、SRv6 Locator TLV和End SID/End.X等SID sub-TLV、SRv6 SID Structure sub-sub-TLV等。

● draft-ietf-lsr-ospfv3-srv6-extensions [5] :该草案定义了为支持SRv6对OSPFv3所进行的协议扩展,与ISIS扩展支持SRv6类似,包括SRv6 Capabilities sub-TLV(指示节点是否具有支持SRv6的能力)、SR Algorithm TLV(指示所支持的算法)、SRv6 MSD(指示节点/链路支持的最大SID栈深)、SRv6 Locator LSA和End SID/End.X等SID sub-TLV、SRv6 SID Structure sub-sub-TLV等。

SRv6流量工程的协议扩展包括如下标准和草案。

● RFC9256 [6] :该标准系统介绍了SR Policy的框架、概念、标识、信息模型、引流实现及保护场景应用等,并引入了Candidate Path和相应的BSID等概念。该标准同时适用于SR-MPLS和SRv6两种数据面。

● draft-ietf-idr-bgpls-srv6-ext [7] :该草案定义了为支持SRv6对BGP-LS所进行的协议扩展。通过BGP-LS对SRv6网络节点、链路、前缀、SID等相关属性信息的收集和传递,可以实现对同一域甚至多域网络拓扑的可视化,从而可以更好地进行SRv6网络编程。

● draft-ietf-idr-segment-routing-te-policy [8] :该草案定义了BGP用于支持SR Policy所进行的协议扩展。具体地,定义了一个新的BGP SAFI和NLRI用于发布SR Policy的Candidate Path信息,描述了SR Policy的具体编码(Encoding)及相关发布、接收和错误处理操作(Operations)。该草案同时适用于SR-MPLS和SRv6两种数据面。

● draft-ietf-pce-segment-routing-policy-cp [9] :相对于BGP,该草案定义了PCEP用于支持SR Policy所进行的协议扩展,构建SR Policy Association Group将多个Candidate Path指向一个SR Policy。该草案同时适用于SR-MPLS和SRv6两种数据面。

SRv6 VPN在IETF标准RFC9252 [10] 中定义,主要描述了为支持VPN业务对BGP协议所进行的扩展,包括支持基于SRv6的BGP业务(L3VPN、EVPN、Internet Services)的具体流程和消息。

SRv6的网络可靠性方案包括如下草案。

● draft-ietf-rtgwg-segment-routing-ti-lfa [11] :该草案定义了SRv6 TI-LFA保护方案,旨在为SR框架下的节点和链路Segment提供保护,可以在任何IGP网络中提供有保障的覆盖。

● draft-ietf-rtgwg-srv6-egress-protection:该草案描述了SRv6路径或隧道尾节点快速保护方案的机制和所需IGP协议扩展,包括ISIS和OSPF。

● draft-chen-rtgwg-srv6-midpoint-protection:该草案定义了SRv6 Midpoint保护方案,使发生故障的Endpoint的直接邻居执行该Endpoint的功能,将IPv6目的地址换成另一个Endpoint,并基于这个新的目的地址选择下一跳。

SRv6 YANG模型主要在如下草案中定义。

● draft-ietf-spring-srv6-yang [12] :该草案定义了SRv6 Base YANG模型。

● draft-ietf-spring-sr-policy-yang:该草案定义了SR Policy YANG模型。

● draft-raza-bess-srv6-services-yang:该草案定义了SRv6 Service YANG模型。

● draft-ietf-lsr-isis-srv6-yang:该草案定义了SRv6 ISIS YANG模型。

● draft-ietf-lsr-ospf-srv6-yang:该草案定义了SRv6 OSPF YANG模型。

● draft-ietf-pce-pcep-srv6-yang:该草案定义了SRv6 PCEP YANG模型。

四、“IPv6+2.0”标准布局:5G与云计算新业务使能

“IPv6+2.0”在“IPv6+1.0”提供网络编程能力的基础上,针对5G与云时代的新业务与新功能需求,进一步扩展了一系列技术创新,并在标准上进行了布局。

(一)网络切片与“VPN+”

“VPN+”(Enhanced VPN)定义了一种分层网络架构及其中各层的关键技术,基于VPN和TE等技术,结合必要的扩展以提供增强的VPN服务,从而满足5G和云的各种应用场景下有严格服务质量要求和保证的业务需求。5G网络切片是“VPN+”的典型应用场景之一。

“VPN+”的标准布局如图2所示。

“VPN+”框架在IETF草案draft-ietf-teas-enhanced-vpn [13] 中定义,主要描述了实现“VPN+”业务的分层网络架构及各层的关键技术,并指出了对现有技术所要进行的扩展。

“VPN+”特别考虑了承载网切片的扩展性,并提出了创新的解决方案,这些方案的原理在IETF草案draft-ietf-teas-nrp-scalability [14] 中进行了描述,主要对海量与大规模承载网切片场景下“VPN+”方案在控制面与数据面的扩展性进行了分析,并提出了优化扩展性的方案建议。

“VPN+”的数据面方案主要有两种,一种是基于SR/SRv6的数据面封装,通过扩展SR SID/SRv6 Locator的含义,指示报文对应的网络切片的拓扑、功能,以及为切片分配的资源;另一种是扩展IPv6报文头携带全局网络切片标识,用于指示报文所对应的网络切片的资源。具体包含如下草案。

● draft-ietf-spring-resource-aware-segments [15] :扩展SR SID用于标识为报文处理预留的网络资源。

img

图2 “VPN+”的标准布局

● draft-ietf-spring-sr-for-enhanced-vpn [16] :定义基于SR/SRv6 SID/Locator扩展的“VPN+”数据面封装和处理流程。

● draft-ietf-6man-enhanced-vpn-vtn-id [17] :定义基于IPv6报文头扩展的“VPN+”数据面封装和处理流程。

“VPN+”控制面协议扩展方案考虑了两类网络切片需求场景,即基本功能需求和可扩展功能需求。对于第一类需求,基于对现有控制面技术(如多拓扑和灵活算法)的少量扩展满足基本的承载网切片控制面功能,这类方案相对容易实现,但灵活性和扩展性会受限制;对于第二类需求,基于对各种控制面技术和属性的组合与扩展,提供满足承载网切片灵活定制和海量、大规模切片需求的控制面能力。具体包含如下草案。

● draft-ietf-lsr-isis-sr-vtn-mt [18] :基于多拓扑的“VPN+IGP”协议扩展,用于在网络设备之间分发切片拓扑与资源等属性信息。

● draft-ietf-idr-bgpls-sr-vtn-mt [19] :基于多拓扑的“VPN+BGP-LS”协议扩展,用于向控制器上报网络切片的拓扑与资源等属性信息。

● draft-zhu-lsr-isis-sr-vtn-flexalgo [20] :基于灵活算法的“VPN+IGP”协议扩展,用于在网络设备之间分发切片拓扑与资源等属性信息。

● draft-zhu-idr-bgpls-sr-vtn-flexalgo [21] :基于灵活算法的“VPN+BGP-LS”协议扩展,用于向控制器上报网络切片的拓扑与资源等属性信息。

● draft-dong-lsr-sr-enhanced-vpn [22] :支持灵活、海量切片的“VPN+IGP”协议扩展,用于在网络设备之间分发切片拓扑与资源等属性信息。

● draft-dong-idr-bgpls-sr-enhanced-vpn [23] :支持灵活、海量切片的“VPN+BGP-LS”协议扩展,用于向控制器上报网络切片的拓扑与资源等属性信息。

“VPN+”的管理面通过网络切片北向接口模型,使承载网切片使用者可以下发网络切片的需求信息,并收集网络切片的能力和状态信息;网络切片控制器通过网络切片的配置模型,完成网络切片的创建和生命周期管理。这两个模型分别对应如下IETF草案。

● draft-ietf-teas-ietf-network-slice-nbi-yang [24] :定义网络切片的业务模型。

● draft-wd-teas-nrp-yang [25] :定义网络切片的配置模型。

(二)随路网络测量与IFIT

随路网络测量是数据面的Telemetry使用的一种关键技术,可以提供数据面逐个分组报文的信息。随路网络测量并不会发送主动探测报文,而是在用户报文中携带OAM的指令。在报文转发过程中,OAM信息跟随报文一起转发,完成测量。IFIT提供了随路网络测量的架构和方案,支持多种数据面,通过智能选流、高效数据上送、动态网络探针等技术,融合隧道封装,使得在实际网络中部署随路网络测量成为可能。

IFIT的标准布局如图3所示。

img

图3 IFIT的标准布局

IFIT框架在IETF草案draft-song-opsawg-ifit-framework [26] 中定义,描述了一个运营商可以部署的自动化Telemetry架构。在该架构下,通过智能选流、动态探针、上送压缩等技术解决大型网络部署时遇到的诸多挑战。IFIT架构“Reactive In-situ Flow Information Telemetry”已由ETSI发布。

IFIT的数据面包括如下IETF标准和草案。

● RFC9197 [27] :定义Passport模式的IOAM数据面封装。在该模式下,网络节点收到IOAM指令,并根据指令抓取和报文相关的信息,然后直接将信息记录在数据报文中,直到报文到达尾节点,将信息上送给分析器。该标准于2022年5月发布。

● draft-ietf-ippm-ioam-direct-export [28] :定义Postcard模式的IOAM数据面封装。在该模式下,网络节点收到IOAM指令,并根据指令抓取和报文相关的信息,然后直接将信息上送给分析器。

● draft-ietf-6man-ipv6-alt-mark [29] :定义交替染色数据面封装。基于RFC8321报文染色技术,通过对IPv6报文扩展头部特定字段的交替染色及各节点设备报文统计周期上报控制器,实现报文丢弃、转发时延及抖动的高精度可视,提供对网络实际流量进行直接测量的能力。该草案已被IESG宣布为提案标准(Proposed Standard)。

● draft-ietf-ippm-rfc8889bis [30] :定义多点交替染色方法解决RFC8889中的歧义。

● draft-ietf-ippm-rfc8321bis [31] :定义交替染色方法解决RFC8321中的歧义。

IFIT的控制面协议扩展主要用于信息能力通告和SR Policy的IFIT能力使能,主要包含如下IETF草案。

● draft-ietf-idr-sr-policy-ifit [32] :IFIT自动部署,通过对SR Policy的扩展,为不同的SR隧道配置IFIT能力,使进入对应隧道的流自动触发SLA的测量。

● draft-ietf-idr-bgp-ifit-capabilities [33] :通过对BGP协议的扩展定义IFIT能力通告。

● draft-ietf-pce-pcep-ifit [34] :通过PCEP协议自动将IFIT配置在LSP上,或者通过SR Policy下发随流检测的模板。

IFIT的管理面协议扩展包括对IFIT功能的配置和对数据的高速上送,主要包含如下草案。

● draft-ietf-ippm-ioam-yang [35] :IOAM YANG模型定义了IOAM的配置接口,支持通过NETCONF协议对指定的流应用IOAM。

● draft-ietf-netconf-udp-notif [36] :提供一种基于UDP的订阅和发布机制,支持大量流信息的高速上送。

(三)新型组播与MSR6/BIERv6

MSR6(Multicast Source Routing over IPv6)/BIERv6(Bit Indexed Explicit Replication using IPv6 data plane,基于IPv6的位索引显示复制)是利用IPv6扩展头、IPv6地址可达性及其可编程空间,以Native IPv6的方式实现的BIER组播架构,能提供更好的组播部署能力和扩展支持后续Native IPv6特性的能力。

MSR6/BIERv6在IETF的标准布局如下。

● MSR6/BIERv6的需求和设计在IETF草案draft-liu-msr6-use-cases [37] 和draft-chengspring-ipv6-msr-design-consideration [38] 中定义,主要描述无状态组播在IPv6网络中承载的场景和技术需求。

● MSR6/BIERv6的封装格式在IETF草案draft-lx-msr6-rgb-segment [39] 中定义,主要定义了BIERv6类型的IPv6 Detonation Options Header用于携带BIER Header,并使用特定的IPv6 Address指示BIERv6转发。

(四)业务链

业务链(Service Function Chaining,SFC)是一种网络业务,一般指数据分组要经过的一组业务功能(Service Function,SF)的处理。一条业务链一般包含多个SF,这些SF一般是增值服务,如防火墙等。基于SRv6,可以将SF相关的SID插入SID List中,从而支持业务链。目前,基于SR的SFC的标准化工作主要由IETF进行,具体包括如下几方面。

(1)SFC数据面方案:SFC数据面之前主要有基于PBR与NSH的实现方式,随着SRMPLS/SRv6的出现,基于SR实现的SFC数据面成为当前的研究和标准化热点。目前,基于SR的SFC数据面的标准化已接近成熟,相关草案已被接收为工作组草案。具体介绍如下。

● draft-ietf-spring-sr-service-programming [40] :该草案定义了SRv6 SFC的数据面扩展,主要定义了SR-aware SFC的SR-MPLS和SRv6 SID,以及SF不支持SR时所需的SR Proxy SID。这些SID称为Service SID,可以被编码到SID List中,用于指定一条业务链。基于SR,可以在头节点指定SFC的转发路径,而无须像NSH那样在每一个节点维护逐流的转发状态,因此称之为无状态的SFC(Stateless SFC)。无状态的SFC减少了中间节点的状态,使部署SFC更简单。

● draft-ietf-spring-nsh-sr [41] :该草案定义了SR与NSH结合实现SFC的两种方法。第一种是将SR作为NSH的底层传输隧道的方法。在这种方法中,SFC的业务层转发路由依然由NSH指定,而每一个NSH节点之间的传输隧道可以为SR隧道。第二种是在头节点基于SR完整描述SFC转发路径,并通过NSH实现SFF与SF之间流量转发的方法。这两种方法是SFC业务从NSH数据面升级到SR/SRv6数据面的可选过渡方案。

(2)SFC控制面方案:SFC控制面需要基于已有的BGP/BGP-LS甚至IGP进行扩展,目前业界主要针对基于NSH数据面和基于SR/SRv6数据面的SFC设计控制面方案,主要标准和草案如下。

● draft-ietf-idr-bgp-ls-sr-service-segments [42] :该草案定义了SR based SFC的BGP-LS控制面扩展,主要扩展了对应的NLRI携带SF相关的信息。节点在上报SID给控制器时,通过给对应的SID增加Service Function信息绑定该SID到指定的SF。控制器基于上报的Service SID可以实现SFC的业务编排。

● RFC9015 [43] :该标准定义了基于NSH的SFC控制面扩展,主要定义了一种新的BGP地址族,用于携带NSH的路由信息。该地址族包含SF实例路由信息和SF路径路由信息,可用于SFC转发节点构建对应的SF路由表。该标准于2021年6月发布。

● draft-li-spring-sr-sfc-control-plane-framework [44] :该草案整理了SR based SFC的控制面扩展工作,介绍了BGP/BGP-LS/IS-IS/OSPF等相关内容。目前,基于NSH的SFC控制面可以基于BGP的扩展文档RFC9015实现;基于SR的SFC控制面可以基于draft-ietf-idr-bgp-ls-sr-service-segments实现。由于支持SFC的节点一般为业务节点,所以当前SFC控制面主流方案都基于BGP扩展。

(五)确定性网络

确定性网络(Deterministic Networking,DetNet)是一种提供可承诺SLA保证的网络技术,它能够综合统计复用和时分复用的技术优势,保证高价值业务流能提供有界时延、低抖动、零分组丢失的确定性网络服务。

目前DetNet的标准化工作主要由IETF进行,具体如下。

● DetNet架构在RFC8655 [45] 中被定义,主要描述实现确定性网络所需的技术方法,包括数据面的资源预留、显式路径及业务保护等。

● DetNet的SRv6有界时延数据面方案在draft-geng-spring-sr-enhanced-detnet [46] 中定义,主要描述有界时延所需的数据面扩展。

● DetNet的SRv6多发选收的数据面方案在draft-ietf-spring-sr-redundancy-protection [47] 中定义,主要描述在SRv6中实现确定性网络所需的数据面扩展,包括定义新的SRH Optional TLV等。

● Detnet控制面架构和方案在draft-ietf-detnet-controller-plane-framework [48] 中定义,主要描述实现DetNet的控制面架构设计和技术选项。

(六)SRv6压缩与G-SRv6

由于SRv6的SID为128bit的IPv6地址,所以当SID数目过多时,报头开销就相对可观,影响了硬件处理效率和报文传输效率。G-SRv6(Generalized SRv6)通过定义新的SID类型指示压缩SID的携带,从而在不改变SRH封装格式的情况下,支持在SRH中携带128bit的SID和32bit的压缩SID。携带压缩SID可以显著减少SRv6的报头开销,提升传输效率,降低对硬件的要求。

IETF的G-SRv6工作主要包含以下几个方面。

● G-SRv6框架在draft-cl-spring-generalized-srv6-np [49] 中被定义。该草案提出了G-SRv6的架构设想与架构需求,并描述了G-SRv6支持将SRv6 SID、压缩SID、MPLS甚至IPv4隧道信息封装到SRH中的方法。G-SRv6架构包含3个方面:支持压缩SRv6 SID编程、支持SR-MPLS SID编程和支持IPv4隧道信息编程。

● G-SRv6的数据面封装在draft-lc-6man-generalized-srh [50] 中被定义,该草案定义了GSRv6的数据面封装Generalized SRH,Generalized SRH支持封装多种SID,包括SRv6 SID、MPLS SID和IPv4隧道信息等内容。

● draft-cl-spring-generalized-srv6-for-cmpr [51] 定义了G-SRv6用于SRv6压缩的解决方案,该方案通过定义高效的SID编码格式和IPv6目的地址更新方式,实现在无须改变SRH封装格式的情况下支持SRv6压缩。此外,G-SRv6还支持与SRv6 SID灵活混编,因此可以很好地支持存量升级,支持SRv6网络平滑升级到支持压缩的GSRv6网络。当前,G-SRv6压缩方案已被接收到工作组草案draft-ietf-spring-srv6-srh-compression [52] 中,并且获得了行业共识,未来将会加速完成标准化工作。

五、“IPv6+3.0”:感知应用的网络

(一)感知应用的IPv6网络

感知应用的IPv6网络(Application-aware IPv6 Networking,APN6)作为“IPv6+3.0”的主体,在“IPv6+2.0”的基础上进一步实现网络能力与业务需求的无缝结合。利用IPv6/SRv6报文自身的可编程空间,将应用信息(应用标识和对网络性能的需求)随报文带入网络,以Native的方式使网络感知到应用及其需求,从而为其提供相应的SLA保障。

目前IETF针对APN6标准规范开展的工作主要包括如下几个方面。

● draft-li-apn-problem-statement-usecases [53] :梳理了当前网络在应用识别和精细差异化运营等方面面临的问题和挑战,澄清了对APN的需求,并对关键用例进行了描述,如感知应用的SLA保障、感知应用的网络切片、感知应用的确定性时延网络、感知应用的网络测量、感知应用的业务链等。

● draft-yang-apn-sd-wan-usecase [54] :分析了APN在SD-WAN场景下的实际用例,描述了SD-WAN场景下的用户体验和SLA保障,以及APN6的商业模型。

● draft-peng-apn-scope-gap-analysis [55] :分析了现有的应用信息标记技术的不足之处,如MPLS Flow Label、IOAM Flow ID、SFC Service ID等都只适用于特定的场景或数据面,而APN是一个通用标记,支持不同数据面的封装。

● draft-li-apn-framework [56] :定义了APN的整体框架和APN6中的关键元素,包括感知业务的应用、应用感知网络边缘封装节点、应用感知隧道映射节点、应用感知中间节点和应用感知尾节点。

● draft-li-apn-header [57] :定义了通用APN Header的格式,包含APN ID、APN Parameter等。

● draft-li-apn-ipv6-encap [58] :定义了APN中的应用信息在IPv6网络中的封装。

● draft-peng-apn-bgp-flowspec [59] :定义了利用BGP Flowspec分发APN ID的流匹配规则及对应的动作。

● draft-peng-apn-yang [60] :定义了APN相关的YANG模型。

APN6 Side Neeting:在IETF 105和IETF 108举办了APN6 Side Meeting,针对APN6的需求澄清、框架和信息传递、用例等进行了宣讲和讨论,吸引了来自运营商、厂商、学术界等的广泛关注,共有50余位专家参会,与会专家对APN6的价值达成了一定的共识。

APN6 BoF:在IETF 111举办了APN6 BoF,针对APN6的用例、Gap分析、工作组的范围进行了宣讲和讨论,共有230位专家参会。会后在邮件列表中继续进行相关讨论。在IETF 115之前,APN工作组正式成立,工作组Charter内容正在讨论和修改。

(二)感知算力的路由

感知算力的路由(CAR)通过把算力信息引入路由层,辅助路由层进行选路等决策。通过网络感知算力节点的状态信息,综合考虑网络状态和算力信息,实现算力的灵活调度。目前IETF针对CAR标准规范开展的工作主要包括以下几个方面。

● draft-liu-dyncast-ps-usecases [61] :梳理了新型分布式部署的应用(如AR、VR、智能驾驶等)对实时调度的需求。

● draft-liu-dyncast-gap-reqs [62] :分析了现有调度方案的缺陷,提出了将算力信息引入路由层需要满足的要求,如算力的统一描述、算力信息更新的频次和影响范围、隐私的保护等。

● draft-zhang-computing-aware-sfc-usecase [63] :分析了结合SFC的算力信息和网络信息进行SFC选路的用例。

● draft-zhang-dyncast-computing-aware-sdwan-usecase [64] :分析了感知应用的算力信息进行SD-WAN调度和路由的用例。

CAN(Computing Aware Networking)在IETF 113举行了BoF,针对感知算力的路由的用例和可能的解决方案进行了宣讲和讨论,吸引了200多位专家参与,会上就算力信息和网络信息联合调度的用例达成了共识,解决方案则需要进一步讨论。

六、结束语

目前,与“IPv6+”相关的标准制定工作正在IETF、ETSI和CCSA等各个标准组织中有条不紊地展开。在部分技术方向上,国内标准已经与国际标准形成了齐头并进的态势,特别是一些与新应用、新场景结合紧密的新方向,国内的标准创新已经走在业界前沿。

参考文献

[1]DEERING S,HINDEN R.Internet protocol,version 6(IPv6)specification:IETF RFC 8200[S].2017.

[2]FILSFILS C,CAMARILLO P,LEDDY J,et al.Segment Routing over IPv6(SRv6)Network Programming:IETF RFC 8986[S].2021.

[3]FILSFILS C,DUKES E,PREVIDI S,et al.IPv6 segment routing header(SRH):IETF RFC 8754[S].2020.

[4]PSENAK P,FILSFILS C,BASHANDY A,et al.IS-IS Extension to Support Segment Routing over IPv6 Dataplane:draft-ietf-lsr-isis-srv6-extensions-18(work in progress)[Z].2022.

[5]LI Z,HU Z,CHENG D,et al.OSPFv3 Extensions for SRv6:draft-ietf-lsr-ospfv3-srv6-extensions-08(work in progress)[Z].2022.

[6]FILSFILS C,TALAULIKAR K,VOYER D,et al.Segment Routing Policy Architecture:RFC9256[S].2022.

[7]DAWRA G,FILSFILS C,TALAULIKAR K,et al.BGP Link State Extensions for SRv6:draft-ietf-idr-bgpls-srv6-ext-10(work in progress)[Z].2022.

[8]PREVIDI S,FILSFILS C,TALAULIKAR K,et al.Advertising Segment Routing Policies in BGP:draft-ietf-idr-segment-routing-te-policy-20(work in progress)[Z].2022.

[9]KOLDYCHEV M,SIVABALAN S,BARTH C,et al.PCEP extension to support Segment Routing Policy Candidate Paths:draft-ietf-pce-segment-routing-policy-cp(work in progress)[Z].2022.

[10]DAWRA G,FILSFILS C,RASZUK R,et al.BGP Overlay Services Based on Segment Routing over IPv6(SRv6):RFC9252[Z].2022.

[11]LITKOWSKI S,BASHANDY A,FILSFILS C,et al.Topology Independent Fast Reroute using Segment Routing:draft-ietf-rtgwg-segment-routing-ti-lfa-08(work in progress)[Z].2022.

[12]RAZA K,RAJAMANICKAM J,LIU X,et al.YANG data model for SRv6 base and static:draft-ietf-spring-srv6-yang-02(work in progress)[Z].2022.

[13]DONG J,BRYANT S,LI Z,et al.A framework for enhanced virtual private networks(VPN+)services:draft-ietf-teas-enhanced-vpn-11(work in progress)[Z].2022.

[14]DONG J,LI Z,GONG L,et al.Scalability Considerations for Network Resource Partition:draft-ietf-teas-nrp-scalability(work in progress)[Z].2022.

[15]DONG J,BRYANT S,MIYASAKA T,et al.Introducing Resource Awareness to SR Segments:draft-ietf-spring-resource-aware-segments-06(work in progress)[Z].2022.

[16]DONG J,BRYANT S,MIYASAKA T,et al.Segment routing for resource guaranteed virtual networks:draft-ietf-spring-sr-for-enhanced-vpn-04(work in progress)[Z].2022.

[17]DONG J,LI Z,XIE C,et al.Carrying virtual transport network(VTN)identifier in IPv6 extension header for enhanced VPN:draft-ietf-6man-enhanced-vpn-vtn-id-02(work in progress)[Z].2022.

[18]XIE C,MA C,DONG J,et al.Using IS-IS multi-topology(MT)for segment routing based virtual transport network:draft-ietf-lsr-isis-sr-vtn-mt-03(work in progress)[Z].2022.

[19]XIE C,LI C,DONG J,et al.BGP-LS with multi-topology for segment routing based virtual transport networks:draft-ietf-idr-bgpls-sr-vtn-mt-01(work in progress)[Z].2022.

[20]ZHU Y,DONG J,HU Z.Using Flex-Algo for segment routing based VTN:draft-zhu-lsr-isissr-vtn-flexalgo-05(work in progress)[Z].2022.

[21]ZHU Y,DONG J,HU Z.BGP-LS with Flex-Algo for segment routing based virtual transport networks:draft-zhu-idr-bgpls-sr-vtn-flexalgo-01(work in progress)[Z].2021.

[22]DONG J,HU Z,LI Z,et al.IGP extensions for segment routing based enhanced VPN:draftdong-lsr-sr-enhanced-vpn-08(work in progress)[Z].2022.

[23]DONG J,HU Z,LI Z,et al.BGP-LS extensions for segment routing based enhanced VPN:draft-dong-idr-bgpls-sr-enhanced-vpn-04(work in progress)[Z].2022.

[24]BO W,DHODY D,HAN L,et al.A Yang data model for transport slice:draft-ietf-teas-ietfnetwork-slice-nbi-yang-02(work in progress)[Z].2022.

[25]BO W,DHODY D,BOUCADAIR M,et al.A YANG Data Model for Network Resource Partitions(NRPs):draft-wd-teas-nrp-yang-02(work in progress)[Z].2022.

[26]SONG H,QIN F,CHEN H,et al.A framework for in-situ flow information telemetry:draftsong-opsawg-ifit-framework-18(work in progress)[Z].2022.

[27]BROCKNERS F,BHANDARI S,MIZRAHI T,et al.Data fields for in-situ operations,administration,and maintenance(IOAM):IETF RFC 9197[S].2022.

[28]SONG H,GAFNI B,BROCKNERS F,et al.In-situ OAM direct exporting:draft-ietf-ippmioam-direct-export-11(work in progress)[Z].2022.

[29]FIOCCOLA G,ZHOU T,COCIGLIO M,et al.IPv6 application of the alternate marking method:draft-ietf-6man-ipv6-alt-mark-17(work in progress)[Z].2022.

[30]FIOCCOLA G,COCIGLIO M,SAPIO A,et al.Multipoint alternate-marking clustered method:draft-ietf-ippm-rfc8889bis-03(work in progress)[Z].2022.

[31]FIOCCOLA G,COCIGLIO M,MIRSKY G,et al.Alternate-marking method:draft-ietfippm-rfc8321bis-03(work in progress)[Z].2022.

[32]QIN F,YUAN H,YANG S,et al.BGP SR policy extensions to enable IFIT:draft-ietf-idr-srpolicy-ifit-04(work in progress)[Z].2022.

[33]FIOCCOLA G,PANG R,WANG S,et al.BGP extension for advertising in-situ flow information telemetry(IFIT)capabilities:draft-ietf-idr-bgp-ifit-capabilities-01(work in progress)[Z].2022.

[34]YUAN H,WANG X,YANG P,et al.Path computation element communication protocol(PCEP)extensions to enable IFIT:draft-ietf-pce-pcep-ifit-01(work in progress)[Z].2022.

[35]ZHOU T,GUICHARD J,BROCKNERS F,et al.A YANG data model for in-situ OAM:raftietf-ippm-ioam-yang-04(work in progress)[Z].2022.

[36]ZHENG G,ZHOU T,GRAF T,et al.UDP-based transport for configured subscriptions:draft-ietf-netconf-udp-notif-08(work in progress)[Z].2022.

[37]LIU Y,YANG F,WANG A,et al.MSR6(Multicast Source Routing over IPv6)Use Cases:draft-liu-msr6-use-cases(work in progress)[Z].2022.

[38]CHENG W,MISHRA G,LI Z,et al.Design Consideration of IPv6 Multicast Source Routing(MSR6):draft-cheng-spring-ipv6-msr-design-consideration(work in progress)[Z].2022.

[39]LIU Y,XIE J,GENG X,et al.RGB(Replication through Global Bitstring)Segment for Multicast Source Routing over IPv6:draft-lx-msr6-rgb-segment(work in progress)[Z].2022.

[40]CLAD F,XU X,FILSFILS C,et al.Service programming with segment routing:draft-ietfspring-sr-service-programming-06(work in progress)[Z].2022.

[41]GUICHARD J,TANTSURA J.Integration of network service header(NSH)and segment routing for service function chaining(SFC):draft-ietf-spring-nsh-sr-11(work in progress)[Z].2022.

[42]DAWRA G,FILSFILS C,TALAULIKAR K,et al.BGP-LS advertisement of segment routing service segments:draft-dawra-idr-bgp-ls-sr-service-segments-06(work in progress)[Z].2022.

[43]FARREL A,DRAKE J,ROSEN E,et al.BGP control plane for the network service header in service function chaining:IETF RFC 9015[S].2021.

[44]LI C,SAWAF A,HU R,et al.A framework for constructing service chaining systems based on segment routing:draft-li-spring-sr-sfc-control-plane-framework-06.2022.

[45]FINN N,THUBERT P,VARGA B,et al.Deterministic Networking Architecture:RFC 8655[S].2019.

[46]GENG X,LI Z,ZHOU T,et al.Segment Routing for Enhanced DetNet:draft-geng-springsr-enhanced-detnet(work in progress)[Z].2022.

[47]GENG X,CHEN M,YANG F,et al.SRv6 for Redundancy Protection:draft-ietf-spring-srredundancy-protection(work in progress)[Z].2022.

[48]MAILS A,GENG X,CHEN M,et al.Deterministic Networking(DetNet)Controller Plane Framework:draft-ietf-detnet-controller-plane-framework(work in progress)[Z].2022.

[49]CHENG W,LI Z,LI C,et al.Generalized SRv6 Network Programming:draft-cl-springgeneralized-srv6-np-03(work in progress)[Z].2021.

[50]LI Z,LI C,CHENG W,et al.Generalized Segment Routing Header:draft-lc-6mangeneralized-srh-03(work in progress)[Z].2021.

[51]CHENG W,LI Z,LI C,et al.Generalized SRv6 Network Programming for SRv6 Compression:draft-cl-spring-generalized-srv6-for-cmpr-05(work in progress)[Z].2022.

[52]CHENG W,FILSFILS C,LI Z,et al.Compressed SRv6 Segment List Encoding in SRH:draft-ietf-spring-srv6-srh-compression-02(work in progress)[Z].2022

[53]LI Z,PENG S,VOYER D,et al.Problem statement and use cases of application-aware networking(APN):draft-li-apn-problem-statement-usecases(work in progress)[Z].2022.

[54]YANG F,CHENG W,PENG S,et al.Usage scenarios of Application-aware Networking(APN)for SD-WAN:draft-yang-apn-sd-wan-usecase(work in progress)[Z].2022

[55]PENG S,LI Z,MISHRA G,et al.APN scope and gap analysis:draft -peng-apn-scope-gapanalysis(work in progress)[Z].2022

[56]LI Z,PENG S,VOYER D,et al.Application-aware networking(APN)framework:draft-liapn-framework(work in progress)[Z].2022.

[57]LI Z,PENG S,ZHANG S,et al.Application-aware Networking(APN)Header:draft-li-apnheader(work in progress)[Z].2022

[58]LI Z,PENG S,XIE C,et al.Application-aware IPv6 Networking(APN6)Encapsulation:draft-li-apn-ipv6-encap(work in progress)[Z].2022

[59]PENG S,LI Z,FANG S,CUI Y,et al.Dissemination of BGP Flow Specification Rules for APN:draft-peng-apn-bgp-flowspec(work in progress)[Z].2022

[60]PENG S,LI Z,et al.A YANG Model for Application-aware Networking(APN):draft-pengapn-yang(work in progress)[Z].2022

[61]LIU P,EARDLEY P,TROSSEN D,et al.Dynamic-Anycast(Dyncast)Problem Statement and Use Cases:draft-liu-dyncast-ps-usecases(work in progress)[Z].2022

[62]LIU P,JIANG T,EARDLEY P,et al.Dynamic-Anycast(Dyncast)Gap analysis and Requirements:draft-liu-dyncast-gap-reqs(work in progress)[Z].2022

[63]ZHANG S,CHEN X.Use Cases of Computing-aware Service Function Chaining(SFC):draft-zhang-computing-aware-sfc-usecase(work in progress)[Z].2022

[64]ZAHNG S,LI J,LI C,et al.Use Cases for Computing-aware Software-Defined Wide Area Network(SD-WAN):draft-zhang-dyncast-computing-aware-sdwan-usecase(work in progress)[Z].2022 atNIUN9p8qA3Ac5hghNJluET78oF4feB1Pd0nBvxOS0cQVuj44aZrzG7AVdchgtP

点击中间区域
呼出菜单
上一章
目录
下一章
×