通信世界网消息（CWW）互联网基础设施建设的发展历程可以分为三代，包括IPv4、IPv6和IPv6演进技术。IPv4作为首批建设的网络，具有良好的扩展性和互联互通能力。然而，随着互联网用户数量的激增，IPv4地址逐渐捉襟见肘，无法满足日益增长的需求，为了应对IPv4地址不足的问题，IPv6应运而生，成为第二代互联网基础设施。
相比于IPv4，IPv6拥有更大的地址空间和更好的可扩展性，能够更好地满足未来互联网的发展需求，而目前正在快速发展的IPv6演进技术，可以看作是第三代互联网基础设施。当前阶段的主要特点在于新一代信息通信技术的融合创新，目标是实现下一代互联网的全面升级。互联网基础设施经历了从IPv4到IPv6再到IPv6演进技术的演变过程，每一次变革都带来了新的机遇和挑战，也推动着互联网技术的不断进步。
自2021年起，我国拉开了IPv6规模发展和应用部署的帷幕。在新一轮科技革命和产业变革深入推进的大背景下，发展IPv6对促进互联网演进升级，加快建设网络强国和数字中国具有重要意义。
新业务形态下的网络挑战
随着技术的不断发展，网络中涌现出众多新业务与新场景。
在AI智算中心场景中，要传输和处理海量的数据，包括图像、语音、文本等多种形式，数据量往往达到PB级甚至更大，数据传输速度往往需要达到每秒数十甚至数百G比特，这就要求网络能够处理海量的数据传输，适应大规模数据的迁移和共享，保证数据传输过程中不出现丢失或错误，并支持对传输的数据进行按需加密，防止数据泄露和被篡改。
在大视频与视频联网场景中，4K、8K高清视频数据量巨大，例如一部4K电影，需要几十甚至上百GB的流量才能流畅播放。多人同时在线观看高清直播赛事时，需要网络能够瞬间承载大量的数据传输，避免卡顿。在视频通话中，时延过高会导致对话不流畅，数据包丢失会导致视频出现马赛克、卡顿甚至中断，影响交流体验。
在车联网自动驾驶场景中，车辆在行驶时需要实时与其他车辆、基础设施和云端进行通信。例如紧急制动预警时，时延必须控制在极低水平，指令传输时延关乎行车安全。当车辆移动引发算力服务变动时，应确保业务的连续性，自动驾驶中的车辆决策也依赖实时的环境感知数据，稍有延迟就有可能造成严重后果。
新场景和新业务的发展对网络提出更高的要求，产业界应积极开展IPv6技术体系“再”完善、核心技术“再”创新、网络能力“再”提升、产业生态“再”升级，促进互联网向高通量、高性能、高质量、高安全的方向演进。
“IPv6+”技术创新持续升级
“IPv6+”技术包括以SRv6网络编程、网络切片、随流检测（IFIT）、新型组播（BIERv6）、业务链（SFC）、确定性网络（DetNet）和感知应用网络（APN）等为代表的一系列协议和技术创新，根据技术标准成熟度可分为三个阶段。
“IPv6+”1.0：在IPv6的基础上引入SRv6网络编程能力，基于SRv6源路由及可编程机制，简化网络协议，并且支持多种业务需求。“IPv6+”2.0：在“IPv6+”1.0的基础上，针对5G与云时代的新业务和新功能需求，进一步扩展出SFC、BIERv6等一系列技术。
“IPv6+”2.0网络技术具有更高的传输速率、更低的时延、更高的安全性和更好的可扩展性等特点，关键技术包括精细化网络切片、IFIT、新型组播、确定性网络等。
“IPv6+”3.0：包括感知应用的IPv6网络APN6等技术，可以实现高度自治网络、应用驱动网络编程，进而为不同的应用提供精准且差异化的网络服务。
中国联通积极推进IPv6规模部署战略并不断推动网络能力持续提升，包括完成智能城域网SRv6能力规模升级，并按需向“IPv6+”2.0演进，在北京、河北等地完成“IPv6+”2.0服务功能链、网络切片、IFIT等网络能力的规模部署和应用，并在上海完成了“IPv6+”2.0首批省级认证等。
“IPv6+”应用创新加速落地
基于IFIT的跨云网性能测量方案创新
随着快速入云、多云互联等业务的快速发展，云网融合的重要性凸显，受设备形态和协议部署的影响，云侧的网络与运营商承载网缺乏有效衔接及端到端的业务融合保障，承载网及云内性能检测相对割裂。Ping、Traceroute、TWAMP等传统测量手段，主动向待测网络目的地发送测量数据包，测量数据包经过待测网络时特性发生变化，通过对测量数据包的特性变化进行计算与处理，从而获取待测网络的性能状况。这种方式存在测量精度低、能耗高等诸多问题，难以满足自动化、智能化网络运维的要求。基于IFIT技术并结合虚拟业务网关（vRouter）的IPv6增强能力，可实现跨云网场景的性能测量，并支持按需检测、故障主动告警及逐跳定界。跨云网性能测量技术架构如图1所示。
图1 跨云网性能测量技术架构
IFIT技术结合在云网络内部署vRouter，可实现跨云网端到端高精度的性能测量，解决跨域定界关键问题。云中部署具备IFIT能力的vRouter作为检测锚点，本方案中，由网络头节点触发IFIT，在数据报文IPv6扩展头中加入IFIT指令头，承载网及云内检测节点将统计数据通过GRPC方式上报给管控系统，管控系统实现网络性能（时延和丢包）的可视化分析。基于IFIT的跨云网性能测量有以下三大特点。
一是支持高精度、多维度真实业务质量的检测。不同于主动测量的方式，IFIT基于真实的业务进行检测，能真实还原报文的实际转发路径，丢包检测精度可达10-6量级，时延检测精度可达微秒级。
二是支持跨云网场景下的故障定界定位。在跨云网场景中，一旦出现网络故障，端到端定位涉及多个团队，定界难、定位慢，发生故障时的业务状态无法回放，网络难以“自证清白”，网络故障点定位效率低，用户感知差。基于IFIT的跨云网性能测量支持端到端以及逐跳的测量，可针对云网边界及各个网络段落进行精细化分析，实现故障精准快速定位。
三是灵活适配大规模、多类型业务场景。能够面向检测特定业务流以及不同检测粒度场景，支持检测MPLS/SR/SRv6/L3VPN/EVPN等多种业务模式。同时，IFIT支持用户一键下发、全网使能，只需在头节点按需定制端到端和逐跳检测，中间节点和尾节点一次使能IFIT即可完成部署，能较好适应设备数量大的网络，对现有网络兼容性较好，不支持IFIT的设备可透传IFIT检测流，能规避与第三方设备的对接问题，较好适应设备类型多的网络。
混合式算力路由解决方案创新
算力路由是算力网络的关键技术，其目的是实现资源的最优调度、服务的最优体验。算力路由根据算力和网络的实时状态进行最优节点选择和最优路由计算，目前业界较为成熟的算力路由技术方案分为两种，即集中式方案和分布式方案。
集中式方案是通过统一的集中管控系统完成算力节点状态感知、算力服务选择及路由决策，网络设备根据上层系统的决策执行流量转发；分布式方案是由网络设备之间进行算力节点状态感知，并由网络设备自己完成算力服务选择和路由决策，然后执行流量转发的。
混合式算力路由具备“按需灵活、快速路由、易于实现”的特点，它以集中式为基础，通过算网架构和协议创新，增加快速敏捷的分布式路由调度能力，构建按需灵活、差异化的算网一体服务能力。混合式算力路由方案架构如图2所示，其具有以下三大特点。
图2 混合式算力路由方案架构
一是提供按需灵活的差异化服务能力。混合式算力路由方案既可以由算网服务编排系统进行集中的服务调度，也可以通过系统下发算力状态后由网络设备节点进行分布的服务调度，两种方式可分别面向不同的业务需求提供差异化的能力。分布式服务调度可提供更低时延的路径调优能力，提升服务切换的效率。集中式服务调度则可以综合考虑全局资源情况，实现全局利用率最大化。因此，混合式方案既可以面向时延敏感型业务提供分布式路由调度能力，又可以面向普通业务提供集中式路由调度能力。
二是提供快速调度与调优的路由能力。算网服务编排系统将收集并处理的算力资源状态下发给网络入口节点，网络入口节点可以综合算力和网络的多维度信息，进行最优服务节点选择和最优路径计算。当服务节点发生状态变化或用户接入位置发生变化时，网络入口节点可以基于实时的算力和网络状态，进行服务节点和转发路径的重计算，从而实现快速的路径调优和服务切换。
三是面向现网部署更易于实现。在纯分布式方案中，算力状态通告是基于BGP/IGP等协议扩展实现的，需要算力节点以及承载网中边界网络设备之间通过协议扩展进行信息扩散，一方面在协议标准化方面有较高的要求，另一方面在现网部署时，需要对现网设备进行大规模升级改造。混合式方案通过南北向接口进行算力资源状态感知与通告，避免了BGP/IGP协议扩展问题，从管控能力升级角度看更为简单。
基于“IPv6+”的高通量数据网应用创新
“东数西算”、超智算承载等场景下的海量数据传输均存在长距离、大带宽、任务突发的特点，此类型业务面临网络承载能力、现有业务影响等多方面的挑战。基于“IPv6+”的高通量数据网应用创新，实现了高通量数据网业务的有效带宽最大化、传输效率最大化、网络丢包最小化、现网影响最小化。基于“IPv6+”的高通量数据网具有以下两大特点。
一是网络状态精准感知。通过APN6对高通量数据流进行标识，并基于IFIT实现对网络资源实时精准的感知。IFIT能够实时监测网络中的数据流，获取时延、丢包率、带宽利用率等关键参数，依据所感知到的网络资源状态，系统可以实时灵活地调整流量发送速率。当网络资源充足时，提高发送速率以充分利用带宽，实现数据的快速传输；而当网络出现拥塞或资源紧张时，降低发送速率，避免数据积压和丢包现象的发生，从而确保数据传输的稳定性和可靠性。这种根据实时网络状况进行动态调整的机制，能够充分且有效地利用网络带宽资源，避免网络资源的浪费，使得网络在不同负载情况下都能保持较高的传输效率。
二是路径按需动态调整。通过SRv6多路径协同实现高通量数据业务流量的负载分担，数据流量不再仅仅依赖于单一的路径进行传输，而是能够智能地分配到多条路径上，从而有效地避免某些路径的过度拥堵和其他路径的资源闲置。这种负载分担机制能够充分发挥网络的传输能力，最大程度地提高数据传输的效率和稳定性。均衡网络资源的整体利用率，可使网络资源得到更为合理和高效的配置，无论是在高峰时段的大量数据传输，还是在复杂多变的网络环境下，都能够确保网络资源得到充分利用。
“IPv6+”实现了互联网基础技术的再升级，提升了网络承载能力和服务水平，为数字经济的高质量发展提供了有力保障。
开展“I P v 6+”技术研究及应用创新是构建未来数智网络空间的基石，将支撑更加复杂和多样化的应用场景。强化“IPv6+”技术及其应用创新是推进新质生产力发展的关键动力，将促进传统行业与新兴技术的深度融合以及产业的数字化转型，推动经济社会朝着更加繁荣和进步的方向迈进。
*本篇刊载于《通信世界》8月10日*
第15期 总949期
