1、SRv6基本概念
由於SR MPLS已經普及，相信大家已經對Segment Routing的基本概念有足夠的瞭解。這裏重點介紹SRv6獨有的工作原理和相關概念。
1.1 SRv6 Segment
與SR MPLS的Segment不同，SRv6的Segment有128bits，而且分成了三部分：
圖1 SRv6 SID
1、Locator（位置標識）：網絡中分配給一個網絡節點的標識，可以用於路由和轉發數據包。Locator有兩個重要的屬性，可路由和聚合。在SRv6 SID中Locator是一個可變長的部分，用於適配不同規模的網絡。
2、Function（功能）：設備分配給本地轉發指令的一個ID值，該值可用於表達需要設備執行的轉發動作，相當於計算機指令的操作碼。在SRv6網絡編程中，不同的轉發行爲由不同的功能ID來表達。一定程度上功能ID和MPLS標籤類似，用於標識VPN轉發實例等。
3、Args（變量）：轉發指令在執行的時候所需要的參數，這些參數可能包含流，服務或任何其他相關的可變信息。
從SRv6 SID的組成來看，SRv6同時具有路由和MPLS兩種轉發屬性，可以融合兩種轉發技術的優點。
1.2 SRv6擴展頭
爲了在IPv6報文中實現SRv6轉發，引入了一個SRv6擴展頭（Routing Type爲4），叫Segment Routing Header（SRH），用於進行Segment的編程組合形成SRv6路徑。
圖2是SRv6的報文封裝格式。綠色的是IPv6報文頭，棕色部分是SRH，藍色是報文負荷。
圖2 SRv6 SRH
IPv6 Next Header字段取值爲43，表示後接的是IPv6路由擴展頭。Routing Type = 4，表明這是SRH的路由擴展頭，這個擴展頭裏字段解釋如下：
1.3 SRv6三層編程空間
SRv6具有比SR-MPLS更強大的網絡編程能力。SRv6的網絡可編程性體現在SRH擴展頭中。SRH中有三層編程空間：
圖3 SRv6的三層編程空間
第一部分是Segment序列。如前所述，它可以將多個Segment組合起來，形成SRv6路徑。這跟MPLS標籤棧比較類似。
第二部分是對SRv6 SID的128比特的運用。衆所周知，MPLS標籤封裝主要是分成四個段，每個段都是固定長度（包括20比特的標籤，8比特的TTL，3比特的Traffic Class和1比特的棧底標誌）。而SRv6的每個Segment是128比特長，可以靈活分爲多段，每段的長度也可以變化，由此具備靈活編程能力。
第三部分是是緊接着Segment序列之後的可選TLV（Type-Length-Value）。報文在網絡中傳送時，需要在轉發面封裝一些非規則的信息，它們可以通過SRH中TLV的靈活組合來完成。
SRv6通過三層編程空間，具備了更強大的網絡編程能力，可以更好地滿足不同的網絡路徑需求。
1.4 SRv6報文轉發流程
圖4 SRv6轉發流程
上圖展示了SRv6轉發的一個範例。在這個範例中，結點R1要指定路徑（需要通過R2-R3、R4-R5的鏈路轉發）轉發到R6，其中R1、R2、R4、R6爲有SRv6能力的的設備，R3、R5爲不支持SRv6的設備。
步驟一：Ingress結點處理：R1將SRv6路徑信息封裝在SRH擴展頭，指定R2和R4的END.X SID，同時初始化SL = 2，並將SL指示的SID A2::11拷貝到外層IPv6頭目的地址。R1根據外層IPv6目的地址查路由錶轉發到R2。
步驟二：End Point結點處理：R2收到報文以後，根據外層IPv6地址A2::11查找本地Local SID表，命中END.X SID，執行END.X SID的指令動作：SL—，並將SL指示的SID拷貝到外層IPv6頭目的地址，同時根據END.X關聯的下一跳轉發。
步驟三：Transit結點處理：R3根據A4::13查IPv6路由表進行轉發，不處理SRH擴展頭。具備普通的IPv6轉發能力即可。
步驟四：End Point結點處理：R4收到報文以後，根據外層IPv6地址A4::13查找本地Local SID表，命中END.X SID，執行END.X SID的指令動作：SL—，並將SL指示的SID拷貝到外層IPv6頭目的地址，由於SL = 0, 彈出SRH擴展頭，同時根據END.X關聯的下一跳轉發。
步驟5：彈出SRH擴展頭以後，報文就變成普通的IPv6頭，由於A6::1是1個正常的IPv6地址，遵循普通的IPv6轉發到R6。
從上面的轉發可以看出，對於支持SRv6轉發的節點，可以通過SID指示經過特定的鏈路轉發，對於不支持SRv6的節點，可以通過普通的IPv6路由轉發穿越。這個特性使得SRv6可以很好地在IPv6網絡中實現增量部署。
2、SRv6的標準和產業進展
2.1 SRv6標準進展
SRv6的標準化工作主要集中在IETF SPRING（Source Packet Routing in Networking）工作組，其報文封裝格式SRH（Segment Routing Header）等標準化工作在6MAN（IPv6 Maintenance）工作組，其相關的控制協議擴展的標準化，包括IGP、BGP、PCEP、VPN等，分別在LSR、IDR、PCE、BESS等工作組進行。
截止目前，SRv6的標準化基本上分爲兩大部分：
第一部分是SRv6基礎特性，包括SRv6網絡編程框架、報文封裝格式SRH以及IGP、BGP/VPN、BGP-LS、PCEP等基礎協議擴展支持SRv6，主要提供VPN、TE、FRR等應用。所有SRv6基本特性文稿均由華爲和思科共同引領，並有Bell Canada、SoftBank、Orange等運營商參與。目前所有文稿（除OSPFv3）均被接收爲工作組文稿，標準的成熟度進入了一個新的階段，特別是最關鍵的SRH封裝草案已經經過IETF IESG批准，很快就會成爲RFC。
第二部分是SRv6面向5G和雲的新應用，這些應用包括網絡切片、確定性時延（DetNet）、OAM、IOAM（In-situ OAM）、SFC、SD-WAN、組播/BIER等。這些應用都對網絡編程提出了新的需求，需要在轉發面封裝新的信息。SRv6可以很好地滿足這些需求，充分體現了其在網絡編程能力方面具備的獨特優勢。當前客戶對於這些應用需求的緊迫性並不一致，反映到標準化和研究的進展也不盡相同。總體而言SRv6用於OAM、IOAM、SFC的標準化進展較快，已經有多篇工作組草案，網絡切片也是當前標準化的一個重點，VPN+切片框架草案已經被接納爲工作組，SRv6 SID用於指示轉發面的資源保證服務需求逐漸獲得了廣泛的認同。
2.2 SRv6的產業進展
SRv6產業的整體進展在SRv6 Implementation and Deployment Status草案中進行了描述（draft-matsushima-spring-SRv6-deployment-status）。
1.SRv6產品實現
目前主流設備廠商、測試儀和商用芯片已明確支持SRv6。其中華爲全系列路由器產品均支持SRv6，思科ASR9000、ASR1000、NCS5500、NCS540等產品也已經支持SRv6。測試儀廠商思博倫和IXIA支持SRv6，芯片廠商海思、博通等也已發佈可規模部署的商用芯片，並在主流設備上完成驗證。
除此以外，一些開源平臺也支持SRv6，如Linux Kernel，Linux Srext module，FD.io VPP等，提供對SRH的一些功能處理。開源工具應用，如Wireshark、Tcpdump、Iptables、Nftables，Snort等，也已經支持了對包含SRH的IPv6報文的處理。
2.SRv6互通測試
歐洲高級網絡測試中心（EANTC：European Advanced Networking Test Center）在今年3月成功地進行了SRv6多廠商互通測試，其結果在MPLS + SDN + NFV World Congress 上進行了展示，併發布了互通測試白皮書。參加互通測試的廠商包括華爲、Cisco、思博倫和IXIA，完成了SRv6 VPN、TI-LFA、OAM等互通測試例。
3.SRv6部署
在世界範圍內已經有多家運營商開啓了SRv6商用部署，包括中國電信、中國聯通、CERNET2、日本軟銀和LINE公司、意大利Iliad、烏干達MTN等。
2017年中國推動IPv6的規模部署，經過一年多的建設，各大運營商的IP網絡均已支持IPv6，這爲SRv6的規模部署提供新業務提供了堅實的基礎。截止目前爲止，中國電信、中國聯通、CERNET2等已經完成了7個局點的部署，SRv6跨域組大網、易於增量部署、快速業務開通的優勢得到了充分體現，爲整個產業創新起到了積極的示範作用。
4.SRv6產業論壇
隨着SRv6技術和標準的不斷成熟，業界對SRv6的認可和接受度也越來越高，爲了進一步凝聚產業共識，推動SRv6創新應用，經過業界的共同努力，舉辦了多次SRv6產業會議。
2019年4月在法國巴黎MPLS+SDN+NFV大會期間舉辦了首屆SRv6圓桌會議，與會的業界專家圍繞SRv6的價值場景以及如何促進SRv6創新和部署等話題進行了熱烈的討論。
2019年6月推進IPv6規模部署專家委員會主辦了第一期SRv6產業沙龍，與會專家分享了SRv6標準創新的最新進展、整體解決方案以及現網的部署應用等。
這些產業活動對於SRv6創新應用起到了積極的推動作用。
3、SRv6的價值與意義
SRv6網絡編程草案從提出到現在不過兩年半的時間，已經有多個商用實現和商用部署，發展之快在IP技術發展的歷史上是不多見的。在兩年多推動SRv6創新和標準的過程中，我們與業界專家進行了廣泛的交流，對於互聯網發展歷史的經驗教訓進行了很多反思，從而對於SRv6的價值和意義也有了更進一步的認識。
IPv4技術發展的一個重要教訓是可擴展性問題，設計之初沒有想到會有這麼多的設備接入IP網絡，由此觸發了IPv6技術的發展。而IPv6技術發展的一個重要教訓是可兼容性問題。當時的設想比較簡單，32比特的地址空間不夠，就把它擴展成128比特，但是128比特的IPv6地址跟32比特的IPV4地址是沒有辦法兼容的，這樣就需要全網的升級支持IPv6，由此導致部署應用的困難。從這個角度看，SRv6可以兼容IPv6路由轉發的，並且通過Function ID兼顧了MPLS轉發的優點，這就保證了SRv6可以從IPv6網絡平滑地演進。
在過去的十多年裏，IP技術取得了巨大成功，統一了網絡承載，可以將其稱之爲All IP 1.0時代。這其中MPLS扮演了非常重要的角色。基於MPLS的承載技術用於IP Core承載，再到城域承載、移動承載，替代了幀中繼、ATM、TDM等多種網絡技術，實現了網絡承載技術的統一。MPLS成功依賴於三個重要的特性：VPN、TE和FRR，因此SRv6技術發展首先要把這三個特性優勢繼承下來，經過兩年多的發展，這個目標已經基本達成。
All IP 1.0成功的同時也帶來了一些問題和挑戰，總結起來主要有三個方面：
第一個是IP承載網絡的孤島問題。雖然MPLS統一了承載網，但是IP Core承載網、城域承載網、移動承載網之間是分離的，因此要使用跨域VPN等複雜的技術來解決，導致端到端業務部署的困難。
第二個是IPv4與MPLS封裝的可編程空間有限。現在產生了很多新的業務，需要在轉發面加入更多的封裝，而現在IETF已經發表聲明停止爲IPv4制定更進一步的標準，並且MPLS標籤的字段採用固定長度，標籤棧提供的網絡編程能力也相對受限，這些導致它們在滿足未來業務的網絡編程需求存在極大的挑戰。
第三個是應用與網絡承載的解耦，導致網絡自身的優化困難，而且難以提升價值。當前運營商普遍面臨被管道化的挑戰，無法從增值應用中獲得相應的收益，而應用信息的缺失，使得網絡調度和優化採用粗放的方式進行，也造成資源的浪費。網絡技術發展的歷史上也努力做過嘗試，但是都失敗了，例如ATM到桌面技術。MPLS也曾經試圖能夠入雲，實際連數據中心也沒能進去，反而是VXLAN成爲了事實標準。
圖5 IP技術發展代際
SRv6技術的出現，實際承擔瞭解決這些關鍵問題的使命：
第一個是SRv6兼容IPv6路由轉發，基於IP可達性實現不同網絡域間的連接更加容易，無需像MPLS那樣必須引入額外信令，並且還需要全網升級。
第二個是基於SRH能夠支持更多種類的封裝，可以很好地滿足新業務的多樣化需求。
第三個是SRv6對於IPv6的親和性使得它能夠將IP承載網絡與支持IPv6的應用無縫融合在一起，通過網絡感知應用，給運營商帶來更多可能的增值。
IPv6發展的二十年的里程證明，僅僅依靠地址空間的需求不足以支撐其規模部署，SRv6技術快速發展的實踐說明通過新的業務應用可以更好地促進IPv6發展應用。隨着5G、物聯網、雲等業務的發展，更多網絡設備的接入對於地址擴展的需求也在增加，SRv6和這方面的需求結合在一起，將會推動網絡進入一個新的All IP時代，基於All IPv6實現智簡網絡。