上世紀80年代TCP/IP誕生至今,IP技術發(fā)展大體可以分為三個階段:
第一個階段,IP/ETH時代:掀起了Internet革命,組網(wǎng)技術采用IP+以太網(wǎng),基本滿足業(yè)務服務,網(wǎng)絡承載質量不高,網(wǎng)絡可靠性差,組網(wǎng)規(guī)模受限。[新一代IP網(wǎng)絡SRv6了解一下]。
這個階段奠定了互聯(lián)網(wǎng)的基礎,代表人類正式迎來互聯(lián)網(wǎng)時代。正因為有了IP,我們才能上網(wǎng)。雖然最早期的IP協(xié)議并不成熟,但經(jīng)過各路大神孜孜不倦的輸出,在迭代了4個版本(version)之后,總算可以廣泛部署。
version4就是我們所熟知并一直使用的IPv4。IPv4地址和IPv4協(xié)議,通常直接簡稱為IP地址和IP協(xié)議。你可以將互聯(lián)網(wǎng)看成一套物流系統(tǒng),你的通信地址叫IP地址,物流公司的運作流程和制度叫IP協(xié)議。你在某地(IP地址)發(fā)出一個快遞(內容:文字、音頻、視頻、圖像)通過物流公司(IP協(xié)議)的分發(fā)、運輸后,最終送到目的地。
雖然可以實現(xiàn)上網(wǎng)了,但是它的限制、缺陷還是很多的。如果知道當年帶寬速度是256kb、512kb、1M,你對這個“IP進化”的理解和感覺會更明顯。這其中緣由主要是因為每個路由器都是獨立對數(shù)據(jù)包進行路由決策的。也就是說,快遞到達每一個物流分發(fā)站,分發(fā)站都需要拆開快遞,看看里面的東西,然后才能決定送到哪里去。這樣一來,整個系統(tǒng)的效率就會非常低下。
即便是確定好了運送方向,分揀員也是采取“盡力而為”的態(tài)度,如果這條線路包裹太多,他拿不下,就直接給你扔掉。
這樣運送能力差、毫無靈活性和可靠性可言的機制,到了21世紀初,大神們對“IP1.0”越來越不爽。于是,提出了MPLS(Multi-ProtocolLabelSwitching,多協(xié)議標簽交換)。
第二個階段,IP/MPLS時代:20世紀初MPLS風靡整個IP網(wǎng)絡,網(wǎng)絡進入IP/MPLS VPN的時代,一直延續(xù)到現(xiàn)在成為IP網(wǎng)絡的主流技術。
IP/MPLS解決了傳統(tǒng)IP/ETH網(wǎng)絡的不足,實現(xiàn)流量工程,可以提供面向連接的服務。在IP/MPLS技術的發(fā)展過程中,隨著不同業(yè)務需求涌現(xiàn)出不同改進技術,例如MPLS-TP, SR-MPLS、PWE3等,它們的本質依然是MPLS轉發(fā)范疇。IP/MPLS解決了路由隔離、大規(guī)模組網(wǎng)、流量工程、以及ALL IP時代電信級業(yè)務IP化承載問題,保障了網(wǎng)絡可靠性和業(yè)務承載質量。
MPLS關鍵在于標簽Label。在MPLS網(wǎng)絡里,數(shù)據(jù)被封裝在貼了標簽的盒子里,每個經(jīng)手的分發(fā)站只需要讀標簽就知道盒子該送到哪。
以MPLS為代表的時代,我們可以稱為“IP2.0”時代。這個時代,一直持續(xù)到現(xiàn)在。
每一代網(wǎng)絡技術發(fā)展本質原因是業(yè)務驅動。IP/MPLS引入的根本原因是,IP只能提供盡力而為的服務,無法滿足大規(guī)模組網(wǎng),不能提供面向連接的服務,不具備流量工程能力。
另一方面,5G、智慧城市發(fā)展對網(wǎng)絡又提出新的要求,要求網(wǎng)絡具備可編程、物物互聯(lián)等能力,提供基于業(yè)務級別的QOE測量、感知等功能。
隨著5G、云業(yè)務、物聯(lián)網(wǎng)的推動,IP技術迎來第三階段,進入SRv6時代。SRv6解決了傳統(tǒng)MPLS標簽信息擴展性不足的問題,可以攜帶更多的擴展信息。作為新一代IP網(wǎng)絡承載協(xié)議,SRv6統(tǒng)一了復雜的多種網(wǎng)絡協(xié)議,是構建IP網(wǎng)絡自動化的基礎。
SRv6基于原生IPv6,可以提供多達340萬億萬億萬億個地址,足以讓地球上的每一粒沙子都擁有一個IPv6地址,為海量應用和終端提供接入能力。
SRv6是一種網(wǎng)絡轉發(fā)技術,SR指Segment Routing技術,v6指原生IPv6,SRv6就是IPv6+Segment Routing。
SR-MPLS使用4字節(jié)標簽標識路徑信息,MPLS標簽僅能標識標簽值、TTL、標簽棧底三個信息,無擴展信息能力。與SR MPLS的Segment不同,SRv6的Segment有128bits,而且分成了三部分:
總之,SRv6同時具有路由和MPLS兩種轉發(fā)屬性,具備TE流量工程能力、擴展性能力、兼容IPv6,也便于未來固移融合,實現(xiàn)IP轉發(fā)技術統(tǒng)一。
作為普通用戶,我們采用“公網(wǎng)+私網(wǎng)”的方式上網(wǎng)。公網(wǎng)是公交車,我們就是私網(wǎng)。我們要去城市的某個地方,只需要找到合適線路的公交車,它會將我們送到你想到達的站點(1個或N個人)。這就是私網(wǎng)地址的用法,技術上叫做NAT(NetworkAddressTranslation,網(wǎng)絡地址轉換)。
絕大多數(shù)上網(wǎng)設備不需要公網(wǎng)地址。因為我們是需要找數(shù)據(jù)的人,屬于訪問者。產(chǎn)生數(shù)據(jù)和存放的設備,是被訪問者,它們才需要公網(wǎng)地址。
近幾年不斷崛起的物聯(lián)網(wǎng)設備,就屬于被訪問者。例如智能燃氣表、水表、電表、網(wǎng)絡攝像頭等,它們產(chǎn)生數(shù)據(jù),并且接受云端的控制。
物聯(lián)網(wǎng)設備采用公網(wǎng)IP地址,可以更容易實現(xiàn)端到端的“直達”,便于數(shù)據(jù)上傳和指令下發(fā)。
就像坐公交車,無論是誰,足額交錢就能坐,不同的線路能送你到不同的地方。換句話說就是,只要滿足一定條件,就能訪問不同的公網(wǎng)設備。
IPv6呢,就像有了私家車,讓每個人都能實現(xiàn)“點對點的自由出行”,不用按著公交的規(guī)則來出行,目標站點離自己的最終目的地還有一段尷尬的距離,這大大簡化了網(wǎng)絡架構。
再到SR
對于SR網(wǎng)絡來說,連接任意兩個SR節(jié)點的一段網(wǎng)絡,就叫Segment,由一個SegmentID(SID)標識。
SR的核心原理,就是諸葛亮的“錦囊妙計”。
當一個數(shù)據(jù)包進入網(wǎng)絡的時候,網(wǎng)絡會把它要經(jīng)過的所有鏈路和節(jié)點信息,全部告訴這個數(shù)據(jù)包。
N張紙條,排好順序。每過一地,撕掉一張。等撕完的時候,你也就到終點了。
而傳統(tǒng)的MPLS,是把所有的路徑信息,下發(fā)給每個節(jié)點,然后數(shù)據(jù)包到了之后,再去問路。
SR技術可以直接運用在MPLS架構上。IPv6出現(xiàn)后,SR開始和IPv6親密接觸。于是,就有了SRv6。
以IPv6、SRv6為代表的新IP網(wǎng)絡,我們可以稱之為“IP3.0”
我們國家是世界上推動IPv6最積極的國家。主要原因我認為有:
我們是網(wǎng)絡大國,我們的骨干網(wǎng)規(guī)模在世界上排名前列。越先進的網(wǎng)絡技術,越能提升我們的網(wǎng)絡效率,降低網(wǎng)絡運行的能耗。
我們重視“科技強國”,主推的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng),還有智慧城市、智慧地產(chǎn)、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智慧礦山等等,全部都需要IPv6。
傳統(tǒng)IPv4依賴于ICANN的地址分配,總歸是受制于人。所以,實現(xiàn)IPv6其實也就是為了“擺脫控制”。
因為有了“早日自由”的夢想,所以我們在標準制定上表現(xiàn)得很激進,目前是和國際標準同步甚至有所領先的。