IP技术演进三个阶段

上世纪80年代TCP/IP诞生至今，IP技术发展大体可以分为三个阶段：

第一个阶段，IP/ETH时代：掀起了Internet革命，组网技术采用IP+以太网，基本满足业务服务，网络承载质量不高，网络可靠性差，组网规模受限。

这个阶段奠定了互联网的基础，代表人类正式迎来互联网时代。正因为有了IP，我们才能上网。虽然最早期的IP协议并不成熟，但经过各路大神孜孜不倦的输出，在迭代了4个版本（version）之后，总算可以广泛部署。

version4就是我们所熟知并一直使用的IPv4。IPv4地址和IPv4协议，通常直接简称为IP地址和IP协议。你可以将互联网看成一套物流系统，你的通信地址叫IP地址，物流公司的运作流程和制度叫IP协议。你在某地（IP地址）发出一个快递（内容：文字、音频、视频、图像）通过物流公司（IP协议）的分发、运输后，最终送到目的地。

虽然可以实现上网了，但是它的限制、缺陷还是很多的。如果知道当年带宽速度是256kb、512kb、1M，你对这个“IP进化”的理解和感觉会更明显。这其中缘由主要是因为每个路由器都是独立对数据包进行路由决策的。也就是说，快递到达每一个物流分发站，分发站都需要拆开快递，看看里面的东西，然后才能决定送到哪里去。这样一来，整个系统的效率就会非常低下。

即便是确定好了运送方向，分拣员也是采取“尽力而为”的态度，如果这条线路包裹太多，他拿不下，就直接给你扔掉。

这样运送能力差、毫无灵活性和可靠性可言的机制，到了21世纪初，大神们对“IP1.0”越来越不爽。于是，提出了MPLS（Multi-ProtocolLabelSwitching，多协议标签交换）。

第二个阶段，IP/MPLS时代：20世纪初MPLS风靡整个IP网络，网络进入IP/MPLS VPN的时代，一直延续到现在成为IP网络的主流技术。

IP/MPLS解决了传统IP/ETH网络的不足，实现流量工程，可以提供面向连接的服务。在IP/MPLS技术的发展过程中，随着不同业务需求涌现出不同改进技术，例如MPLS-TP， SR-MPLS、PWE3等，它们的本质依然是MPLS转发范畴。IP/MPLS解决了路由隔离、大规模组网、流量工程、以及ALL IP时代电信级业务IP化承载问题，保障了网络可靠性和业务承载质量。

MPLS关键在于标签Label。在MPLS网络里，数据被封装在贴了标签的盒子里，每个经手的分发站只需要读标签就知道盒子该送到哪。

以MPLS为代表的时代，我们可以称为“IP2.0”时代。这个时代，一直持续到现在。

每一代网络技术发展本质原因是业务驱动。IP/MPLS引入的根本原因是，IP只能提供尽力而为的服务，无法满足大规模组网，不能提供面向连接的服务，不具备流量工程能力。

另一方面，5G、智慧城市发展对网络又提出新的要求，要求网络具备可编程、物物互联等能力，提供基于业务级别的QOE测量、感知等功能。

随着5G、云业务、物联网的推动，IP技术迎来第三阶段，进入SRv6时代。SRv6解决了传统MPLS标签信息扩展性不足的问题，可以携带更多的扩展信息。作为新一代IP网络承载协议，SRv6统一了复杂的多种网络协议，是构建IP网络自动化的基础。

SRv6基于原生IPv6，可以提供多达340万亿万亿万亿个地址，足以让地球上的每一粒沙子都拥有一个IPv6地址，为海量应用和终端提供接入能力。

什么是SRv6？

SRv6是一种网络转发技术，SR指Segment Routing技术，v6指原生IPv6，SRv6就是IPv6+Segment Routing。

SR-MPLS使用4字节标签标识路径信息，MPLS标签仅能标识标签值、TTL、标签栈底三个信息，无扩展信息能力。与SR MPLS的Segment不同，SRv6的Segment有128bits，而且分成了三部分：

SRv6 SID

1. Locator（位置标识）：网络中分配给一个网络节点的标识，可以用于路由和转发数据包。Locator有两个重要的属性，可路由和聚合。在SRv6 SID中Locator是一个可变长的部分，用于适配不同规模的网络。
2. Function（功能）：设备分配给本地转发指令的一个ID值，该值可用于表达需要设备执行的转发动作，相当于计算机指令的操作码。在SRv6网络编程中，不同的转发行为由不同的功能ID来表达。一定程度上功能ID和MPLS标签类似，用于标识VPN转发实例等。
3. Args（变量）：转发指令在执行的时候所需要的参数，这些参数可能包含流，服务或任何其他相关的可变信息。

总之，SRv6同时具有路由和MPLS两种转发属性，具备TE流量工程能力、扩展性能力、兼容IPv6，也便于未来固移融合，实现IP转发技术统一。

作为普通用户，我们采用“公网+私网”的方式上网。公网是公交车，我们就是私网。我们要去城市的某个地方，只需要找到合适线路的公交车，它会将我们送到你想到达的站点（1个或N个人）。这就是私网地址的用法，技术上叫做NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）。

绝大多数上网设备不需要公网地址。因为我们是需要找数据的人，属于访问者。产生数据和存放的设备，是被访问者，它们才需要公网地址。

近几年不断崛起的物联网设备，就属于被访问者。例如智能燃气表、水表、电表、网络摄像头等，它们产生数据，并且接受云端的控制。

物联网设备采用公网IP地址，可以更容易实现端到端的“直达”，便于数据上传和指令下发。

就像坐公交车，无论是谁，足额交钱就能坐，不同的线路能送你到不同的地方。换句话说就是，只要满足一定条件，就能访问不同的公网设备。

IPv6呢，就像有了私家车，让每个人都能实现“点对点的自由出行”，不用按着公交的规则来出行，目标站点离自己的最终目的地还有一段尴尬的距离，这大大简化了网络架构。

再到SR

对于SR网络来说，连接任意两个SR节点的一段网络，就叫Segment，由一个SegmentID（SID）标识。

SR的核心原理，就是诸葛亮的“锦囊妙计”。

当一个数据包进入网络的时候，网络会把它要经过的所有链路和节点信息，全部告诉这个数据包。

N张纸条，排好顺序。每过一地，撕掉一张。等撕完的时候，你也就到终点了。

而传统的MPLS，是把所有的路径信息，下发给每个节点，然后数据包到了之后，再去问路。

SR技术可以直接运用在MPLS架构上。IPv6出现后，SR开始和IPv6亲密接触。于是，就有了SRv6。

总结

以IPv6、SRv6为代表的新IP网络，我们可以称之为“IP3.0”

我们国家是世界上推动IPv6最积极的国家。主要原因我认为有：

我们是网络大国，我们的骨干网规模在世界上排名前列。越先进的网络技术，越能提升我们的网络效率，降低网络运行的能耗。

我们重视“科技强国”，主推的工业互联网、农业物联网，还有智慧城市、智慧地产、智慧农业、智慧医疗、智慧矿山等等，全部都需要IPv6。

传统IPv4依赖于ICANN的地址分配，总归是受制于人。所以，实现IPv6其实也就是为了“摆脱控制”。

因为有了“早日自由”的梦想，所以我们在标准制定上表现得很激进，目前是和国际标准同步甚至有所领先的。