SRv6 deep thinking

（本篇文章写于2022年4月3日，现在快2年的时间过去了，技术发展很多，比如RFC9800的诞生，因此本文仅作参考）

IPv6发展了这么多年，终于出了一个杀手级应用SRv6，但是这中间并不是一个简单的过程。

故事首先从MPLS的起源说起

互联网在经过IP网络的快速崛起之后，出现了网络规模急剧膨胀，数据量急剧增大，网络质量急剧下降，网络设备性能急剧提升的情况。传统的IP网络已经不适合了，ATM网络虽然降低了网络的复杂度，但是本身又不够灵活。MPLS应运而生。

MPLS通过标签分发协议，在ETH和IP之间建立起一个2.5层的网络。他通过静态或者动态建立的隧道，封装了ETH/IP协议，极大地降低了路由转发的性能要求，降低了路由表规模，平滑了网络的发展。随后IETF基于MPLS提出了L2VPN网络，支持在IP网络上实现客户二层ETH报文的传统，支持点对点和点对多点模型；MPLS同时还支持L3VPN网络，支持在IP网络上实现客户的三层IP报文传送。在此基础上，发展出了各种OAM检测机制，保护实现机制，MPLS网络得到了蓬勃的发展。在基站回传，政企专线领域得到了极大的应用。运营商的网络也是IP+MPLS的架构，从接入，汇聚，到核心都是如此，实现了网络的规模化应用，同时适应了企业，移动对于网络带宽，测量，可靠性等要求。

这些年在MPLS的网络上逐渐又提出了新的技术方案。

首先是EVPN，传统的L2VPN, L3VPN需要配置多种协议，IGP路由协议OSPF, IS-IS, EGP路由协议BGP, 标签分发协议LDP, RSVP-TE，VPN会话协议LDP远端会话，BGP等。EVPN在控制层面实现了VPN协议的统一，L2VPN, L3VPN都通过BGP协商会话，同时针对L2VPN 中的VPLS，将网络域中的MAC地址学习功能提高到控制层面管理，降低了网络中组播流量，同时可以支持流量的负载分担和保护模型。是对于传统EVPN的一种架构创新。EVPN不仅仅应用在MPLS VPN上，还支持其他比如VXLAN网络，所以在数据中心中也得到了极大的应用。

然后是Segment Routing（简称SR），传统的L2VPN,L3VPN的标签分发协议LDP, RSVP-TE实现复杂，需要维护各个MPLS节点之间的状态，同时由于这些协议又依赖于IGP, 因此标签分发协议和IGP之间的同步和互通，又提升了系统的复杂度，增加了故障点和维护成本。即使是中国移动的PTN方案，虽然缺少很多动态的标签分发协议，但是针对5G的多场景应用来说，也是显得力不从心。SR针对这些问题都有自己的解决方案。针对标签分发协议，SR针对IGP增加了TLV扩展，实现在IGP层面完成标签分发；针对多业务场景，SR实现了源节点基于路径的显示规划，实现了不同业务的按需转发；同时针对SR新的业务场景，提出了TI-LFA保护方案，完美实现了业务的高可靠性。

IPv6 for SR（SRv6）故事的开始

传统IP网络吸取了EVPN和SR的优势，同时利用IPV6本身长地址的优势，提出了SRv6功能。

这里要说一点，在IPV4网络上有一种GRE方案，可以支持用户的L2VPN, L3VPN业务，但这只是将隧道跑在IPV4网络上，用户的业务封装还是MPLS标签。虽然可以用BGP实现用户的标签分配，也即是EVPN over IPv4，但本质还是IPV4和MPLS的一种组合创新，算不上革命性的传统方式。这里你也可以使用IPV6 GRE方案，但是VPN层面还是MPLS技术，没有彻底脱离MPLS的范围。

这里还要提一点为什么要脱离MPLS网络，尤其是对于数据中心业务。因为上述已经提到了MPLS和IGP之间的复杂性，并且需要IP设备硬件升级才能支持MPLS转发，所以传统交换机是无法支持MPLS的。而且数据中心主要是大二层网络，再加部分三层网络，对于MPLS VPN并没有强烈需求，MPLS就更不会有多大的考虑空间。基于IP封装+UDP+VXLAN的方案实现了数据中心的需求，再加上EVPN控制层面的助力，数据中心更没有动力使用MPLS技术了。

上面EVPN over IPv6 GRE其实已经接近了SRv6，只是还差一些。EVPN应该彻底摒弃MPLS的VPN管理思路，而直接使用IPV6地址来提到VPN管理；IPv6 GRE只是完成了BE转发的隧道，并没有SR那种显示路径优势，也没有SR利用IGP扩展带来的网络管理。如果这两者往前走一步，就是SRv6了。

EVPN控制层面实现通过IPV6完成对VPN的管理。

SR层面需要控制层面实现IGP对IPV6 SR的支持，还要转发层面实现IPv6多层封装和转发。

OAM检测机制，保护倒换机制，可以从SR MPLS借鉴过来，并且适应IPV6网络。

幸运的是，上面这些问题都慢慢被解决了。不过我们还会遇到新的问题，最大就是IPv6地址要远远大于MPLS标签（16>4），因此对于硬件实现来说，不仅仅是复杂更是可不可能的问题；对于报文效率来说也是极大的挑战，封装多个IPV6头支持将降低有效载荷的利用率，特别是对于小包来说，报文头长度可能远远大于报文净荷，这当然是低效和浪费的。目前中国移动主导的G-SRV6方案正积极解决这个问题，不过需要控制层面，转发层面，标准协议，芯片厂商等各个方面的支持。

另一方面，如果EVPN over SR MPLS往前走一步，VPN管理摒弃MPLS转而使用IPV6地址，隧道使用IPv6技术来替代MPLS，也就是SRv6了。其实历史究竟是如何演化的，我们现在已经很清楚了，就是后一种方式。不论前一种还是后一种，都需要我们解决几个问题。