【世界熱聞】中國聯通“IPv6+”創(chuàng)新探索與實踐

（CWW）近年來，國家部委多次發(fā)文推動IPv6規(guī)模部署和應用。2019年底，中央網信辦、工業(yè)和信息化部等有關部門指導“IPv6規(guī)模部署專家委員會”成立了“‘IPv6+’技術創(chuàng)新工作組”，依托我國IPv6規(guī)模部署成果，整合IPv6相關產業(yè)鏈力量，積極開展創(chuàng)新研究、標準制定、測試驗證和應用示范；2021年7月，工業(yè)和信息化部、中央網信辦聯合印發(fā)《IPv6流量提升三年專項行動計劃（2021—2023年）》，旨在推動SRv6等“IPv6+”網絡技術創(chuàng)新研發(fā)及標準研究，擴大現網試點并逐步實現規(guī)模部署；2021年11月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，以此推動IPv6與AI、云計算、工業(yè)互聯網、IoT等融合發(fā)展，并在重點行業(yè)開展“IPv6+”創(chuàng)新技術試點以及規(guī)模應用，增強IPv6網絡對產業(yè)數字化轉型升級的支撐能力；2022年3月，中央網信辦、國家發(fā)展改革委、工信部、教育部、科技部等12個部門聯合印發(fā)《IPv6技術創(chuàng)新和融合應用試點名單》，加快推動IPv6關鍵技術創(chuàng)新、應用創(chuàng)新、服務創(chuàng)新、管理創(chuàng)新持續(xù)突破。

中國聯通積極貫徹國家關于IPv6高質量發(fā)展的部署決策，持續(xù)深化網絡基礎設施IPv6改造，提供覆蓋全國、性能優(yōu)良的IPv6承載能力，全力構建“IPv6+”新一代高品質網絡?；贗Pv6研究成果牽頭申報的“‘IPv6+’標準制定、設備研制、組網設計及規(guī)模應用”榮獲“2022年世界互聯網領先科技成果”獎，集中體現了中國聯通在“IPv6+”領域堅持技術創(chuàng)新引領、加大研發(fā)資源投入、實現高質量發(fā)展的成果，同時也體現了中國聯通對“網絡強國”和“數字中國”戰(zhàn)略的堅定踐行，相關成果對于打造IPv6規(guī)模部署和應用高質量發(fā)展新優(yōu)勢、加快互聯網演進升級和助力經濟提質增效具有重要意義。

構建“IPv6+”云網邊端一體可編程服務體系

【資料圖】

作為算力承載網的技術底座，“IPv6+”以用戶為中心，以支持IPv6協議的網絡全面部署為基礎，結合“IPv6+”技術創(chuàng)新，打造承載網基礎能力，構建算網能力底座。“IPv6+”可以實現更加開放活躍的技術與業(yè)務創(chuàng)新，提供更加高效靈活的組網與業(yè)務服務、更加優(yōu)異的性能與用戶體驗，以及更加智能可靠的運維與安全保障?；凇癐Pv6+”技術可構建算力網絡的“四梁八柱”，實現云網邊端一體化的可編程服務體系，“IPv6+”網絡可編程技術體系如圖1所示。

圖1 “IPv6+”網絡可編程技術體系

實現算力網絡可編程服務，需要有能力“四梁”，即承載能力、調度能力、感知能力和運維能力，同時以新型組播、網絡切片、服務功能鏈、應用感知、隨流檢測等為代表的技術“八柱”是鞏固能力“四梁”的重要支撐。

首先，通過新型組播、網絡切片、確定性承載等技術提升網絡承載能力，最大化網絡價值。

新型組播技術：如BIER（比特位索引顯式復制）將組播報文目的節(jié)點的集合以比特串的方式封裝在報文頭部發(fā)送給中間節(jié)點，無需為每一條組播流建立組播分發(fā)樹和保存流狀態(tài)，僅需根據報文頭部的比特串完成復制轉發(fā)，可以簡化組網、實現業(yè)務解耦和提升業(yè)務質量。

網絡切片技術：如VPN技術可以提供“彈性”隔離通道，用不同的VPN提供業(yè)務層面的邏輯隔離，也可以通過FlexE（靈活以太網）技術對接口資源進行靈活、精細化管理，提供硬管道隔離，實現對承載網的精細化切片處理，并能夠提供多種業(yè)務的差異化承載能力。

確定性承載技術：如DetNet（確定性網絡）通過資源預留（鏈路帶寬和緩存空間等）、冗余保障方法，DIP技術通過增強的周期排隊和轉發(fā)技術，能夠保證網絡報文傳輸時延上限、時延抖動上限、丟包率上限，可以提供精確保障的業(yè)務體驗。

其次，SRv6 Policy和服務功能鏈技術可以使能網絡可編程，提升網絡調度能力，實現網絡服務編排。

SRv6 Policy：利用Segment Routing的源路由機制，通過在報文頭節(jié)點封裝有序的指令列表來指導報文按序穿越網絡，實現網絡編程。

服務功能鏈：這是一種為應用層提供有序服務的技術，其本質是意圖驅動服務，即依據用戶的意圖，使業(yè)務流按照指定的順序依次經過指定的增值業(yè)務設備，從而保證網絡能夠按照預先規(guī)劃的路徑為用戶提供安全、快速、便捷、穩(wěn)定的服務。

再次，通過應用感知技術和算力感知技術，可滿足未來網絡業(yè)務、算力和服務良好匹配的需求，提升網絡感知能力，推動網絡能力變現。

應用感知技術：利用IPv6擴展頭將應用信息及其需求傳遞給網絡，網絡根據這些信息進行業(yè)務部署和資源調整，以便提供精細化和定制化服務。

算力感知技術：將服務所需的算力資源信息，結合路由機制在網絡發(fā)布，作為服務尋址的關鍵依據，使應用能夠按需、實時調用不同地方的多樣化計算資源，實現連接和算力在網絡的全局優(yōu)化，提供一致的用戶體驗。

最后，通過隨流檢測實現網絡路徑可視、性能可度量，提升網絡運維能力，推動網絡更靈活、管理更智慧、服務更智能。

隨流檢測技術：可以實現隨流逐包檢測，精準檢測每條業(yè)務的時延、丟包、抖動等性能信息，通過Telemetry秒級數據采樣，實時呈現真實業(yè)務流的性能。

構建SIDaaS可編程的算網協同服務架構

中國聯通提出了基于“IPv6+”的IP承載網算網協同承載底座構建方法，率先開展“IPv6+”網絡技術研究，構建SID as a Service（SIDaaS）的網絡可編程服務架構及技術體系。SIDaaS可編程服務架構如圖2所示，SIDaaS旨在增強承載網絡可編程服務能力，推動云網邊端一體化感知、編排與調度的應用服務發(fā)展。在SIDaaS中將SRv6 SID的內涵進行擴展，基于對用戶提供的服務能力及場景定義了Network SID、Service SID、Binding SID等3種SID，通過將不同類型的SID進行統(tǒng)一編排，提供承載網絡的可編程服務能力、云服務能力以及跨域可編程服務能力?；谠摷軜?，中國聯通構建了云網邊端一體化的編排管控系統(tǒng)，實現云網邊端一體的可編程服務能力開放，面向用戶提供差異化、端到端、靈活高效的融合服務，打造“一網聯多云、一鍵網調云”的能力。

圖2 SIDaaS可編程服務架構

面向進一步增強“IPv6+”算力網絡可編程服務能力的應用需求，中國聯通將繼續(xù)開展IPv6 HBH/DOH等一系列可編程能力的研究，探索面向服務感知網絡的演進方案，打造用戶服務需求感知、算力服務能力感知、算網服務一體化調度、端到端服務質量測量與保障的新型服務感知網絡。

推進“IPv6+”網絡創(chuàng)新實踐，賦能千行百業(yè)

構建SRv6基礎能力，打造“IPv6+”數字新底座

目前，中國聯通已完成4G網絡IPv6改造，同步在千兆光網、5G、新建直聯點部署IPv6。此外，新增的家庭網關、家庭智能組網產品、物聯網終端也已全部支持IPv6。

為盡快樹立一批IPv6建設成果典型，并在全國實現推廣，中國聯通啟動了“基于IPv6的5G組網能力提升和應用示范工程”，同時在國內率先開展了“第一階段‘IPv6+’技術測試驗證工作”，還在北京、天津、河北、河南、山東、廣東、重慶等省市推進IPv6單棧試點和物聯網單棧試點。

中國聯通智能城域網項目率先實現了SR/SRv6全業(yè)務承載、全網SDN管控，覆蓋全國330個本地網的大規(guī)模商用部署，并在北京、天津、上海、廣州、深圳等40個城市進行SRv6改造，全力打造“IPv6+”數字新底座。

基于“IPv6+”新型組播，開展IPTV業(yè)務改造

中國聯通開展了基于BIERv6技術的IPv6網絡組播承載方案研究，提出IPTV直播業(yè)務由分段單播傳輸模式升級為E2E BIERv6組播承載的創(chuàng)新解決方案，通過省內自建的云骨干網，打通從省中心到各地市的組播通道，提升固網IPv6流量占比，有效減少直播延時（延時控制在100ms以內），提升IPTV用戶感知體驗和業(yè)務競爭力。此方案可節(jié)約二級CDN轉換服務器和帶寬資源、降低CDN擴容訴求，為直播頻道擴容、高清化極致體驗預留超大空間；同時，E2E組播雙根實現“1+1”可靠性保護，能提供高可靠的直播業(yè)務體驗。目前，中國聯通在北京、廣東兩地開展了基于BIERv6的IPTV業(yè)務改造與專線產品研發(fā)，在多地開展“百城千屏”的落地推廣活動。

下一代IP網絡逐漸歸一化向Native IPv6、去MPLS演進，組播技術也不再僅限于服務IPTV，BIERv6未來將會給云間多點互聯業(yè)務帶來新的發(fā)展空間。

基于“IPv6+”的智簡切片，打造數字智能政務

中國聯通基于“IPv6+”智簡切片技術，開展了數字智能政務的實踐，本文以河北聯通為例進行說明。

河北聯通一直以來圍繞“IPv6+”開展大量創(chuàng)新實踐，包括SRv6、硬切片和隨流檢測等技術，并已率先實現河北全省規(guī)模部署“IPv6+”，獲得全國第一個省級“IPv6+”Ready認證。

為滿足政務用戶專線差異化承載需求，并提供批量業(yè)務敏捷開通的服務，河北聯通采用基于SRv6+FlexE技術的“IPv6+”解決方案，為用戶打造端到端快速開通、按需隨選、SLA可視、智慧運維的新型專線網絡，更好地滿足了稅務云業(yè)務需求。同時，將“IPv6+”技術應用于冬奧專網，首次在奧運場景引入“IPv6+”技術的賽事專網、5G切片等高質量服務，有力支撐了北京2022年冬奧會和冬殘奧會，被譽為中國聯通的“奧運黑科技”。基于“IPv6+”技術打造的智慧冬奧數據專網，為媒體提供了時延最優(yōu)的業(yè)務體驗；應用分段路由SRv6技術，專門對圖片和視頻等多媒體數據傳送進行了優(yōu)化，可以為各個業(yè)務提供低時延選路、時延劣化感知、時延調優(yōu)能力。目前這些成功實踐經驗已經在中國聯通IP承載網中全面推廣。

基于SRv6的服務功能鏈，打造云網安一體化服務

傳統(tǒng)企業(yè)核心業(yè)務部署在企業(yè)DC，分支企業(yè)通過組網專線訪問總部核心業(yè)務，并通過企業(yè)總部統(tǒng)一的出口對互聯網進行訪問，所有的安全防護均在總部部署。隨著核心系統(tǒng)上云，分支企業(yè)經過總部訪問的模式不再具有經濟效益，分支企業(yè)存在直接訪問云側服務的需求。面向用戶的安全服務需求，運營商通過集中類安全資源池和近源類安全資源池同時部署的方案，滿足用戶的訪問需要。

安全資源池的“集中+近源”部署策略使得用戶流量的牽引更加復雜，因此，中國聯通提出基于服務功能鏈SFC技術的云網安一體化服務創(chuàng)新解決方案，將安全等特殊業(yè)務功能組件作為一個服務節(jié)點，對外提供可編程的業(yè)務功能SID，利用SRv6靈活可編程能力，將服務節(jié)點與業(yè)務路徑統(tǒng)一編排，實現路徑和業(yè)務靈活編排、資源隨需調度。此方案解決了SRv6服務功能鏈從理論研究走向產品落地的系列關鍵問題，充分發(fā)揮了SRv6靈活可編程服務能力。

基于安全服務鏈場景需求，廣東聯通在多個資源池分別部署WAF、FW等安全服務，根據業(yè)務的訴求，用戶可以選購不同的安全服務，網絡通過基于SRv6的SFC技術按需靈活地串接安全服務，實現企業(yè)分支通過安全服務后訪問云業(yè)務。

基于“IPv6+”計算資源感知技術，打造邊邊協同智能安防服務

智能安防對算力的實時性和確定性要求較高，需要通過MEC滿足，但由于算力資源分配差異、算力負載不均等因素，本地MEC可能無法完全滿足智能安防業(yè)務的需求。因此，需要對算力資源進行感知和優(yōu)化調度。中國聯通開展了基于“IPv6+”計算資源感知技術的邊邊協同試點，對智能安防領域的技術和解決方案演進做了有益探索。

此方案通過CFN（算力優(yōu)先網絡）技術完成算力資源信息分發(fā)，根據應用服務的需求，綜合考慮實時的網絡和計算資源狀況，將不同的應用調度到合適的計算節(jié)點處理，保證業(yè)務體驗，實現基于通信云和承載網協同的網絡編排。

基于“IPv6+”隨流檢測技術，實現智能運維提升網絡質量

中國聯通作為重大活動通信保障“國家隊”的一員，對保障工作一直是按照“穩(wěn)妥可靠、萬無一失”的標準完成的。中國聯通基于隨流檢測創(chuàng)新，提出適用于自身網絡的隨流檢測企業(yè)技術要求規(guī)范，并在標準化方案基礎上進行輕量級優(yōu)化設計，應用于政企網關相關產品研發(fā)。建設智能管控系統(tǒng)平臺，在賽事專網引入了以隨流檢測為代表的AI輔助運維技術，能夠覆蓋所有鏈路的保護倒換。隨流檢測技術通過對實際業(yè)務流進行特征標記（染色），實現了對特征字段丟包、時延測量等指標的實時檢測。基于隨流檢測的智能運維實現了分鐘級顆粒度的主動感知，從被動處理式運維轉變?yōu)橹鲃宇A防式運維，同時實現了分鐘級的人工智能輔助故障處理，從依靠運維人員分析問題轉變?yōu)橛葾I輔助運維人員對故障根本原因進行精準定位。

積極布局“IPv6+”領域標準，促進產業(yè)發(fā)展

在“IPv6+”領域，中國聯通向國際互聯網工程任務組（IETF）提交國際標準草案13項，完成國際電信聯盟國際標準立項8項，牽頭中國通信標準化協會（CCSA）行業(yè)標準20余項；中國聯通積極投身創(chuàng)新實踐，其中冬奧會專網建設等8項“IPv6+”的部署應用工作成功入選中央網信辦牽頭組織的“IPv6技術創(chuàng)新和融合應用試點”項目，基于“IPv6+”的7個項目入選中央網信辦和工信部指導的“2022年互聯網協議第六版（IPv6）規(guī)模部署和應用優(yōu)秀案例”。

隨著“IPv6+”技術的推進，中國聯通與產、學、研各界緊密合作，成立中國聯通算力網絡產業(yè)技術聯盟、算力網絡創(chuàng)新研發(fā)基地和“IPv6+”聯合創(chuàng)新實驗室等，并從架構、協議、設備、應用等方面開展合作，共同推進了“IPv6+”產業(yè)發(fā)展。

未來，中國聯通將在國家政策的有力指導下，持續(xù)打造高速泛在、開放智能、安全可信、綠色低碳的新一代IPv6基礎設施，提供覆蓋全國、性能優(yōu)良的IPv6承載能力，做深大連接、做優(yōu)大應用，構建領先的IPv6技術、設施、應用和安全體系，繼續(xù)大力推進對“IPv6+”網絡系列新技術的研究與應用，全方位推動“IPv6+”戰(zhàn)略研究與部署，提升網絡能力、增強產品競爭力，全力支撐千行百業(yè)數字化轉型，為網絡強國建設、數字經濟發(fā)展注入強勁動力。

關鍵詞： 中國聯通 IPv6+ 智能安防 智能政務 算網協同