什么是华为SRv6？华为SRv6简介

SRv6 的全称是 Segment Routing over IPv6，即基于 IPv6 数据平面的段路由。

可以把它理解为一种结合了源路由哲学和原生 IPv6 技术的现代网络架构。它利用 IPv6 扩展报头中的一个标准报头——分段路由报头，来引导数据包沿着一条预先定义好的路径穿越网络，这条路径上的每一个“指令”都编码在 IPv6 地址中。

简单来说，SRv6 让网络变得可编程。数据包的“旅行路线图”由源头（ ingress 节点）决定，并直接写在数据包的头里，网络中的设备只需要执行这个路线图中的一个个“指令”即可。

为什么需要 SRv6？—— 技术演进与驱动力

要理解 SRv6 的价值，我们需要看它解决了哪些问题：

1. 网络协议的复杂性： 传统网络（如 MPLS + LDP + RSVP-TE）运行着多种协议，协议之间相互交互，使得网络规划、运维和故障排查非常复杂。

2. 僵化的路径控制： 传统的流量工程（如 RSVP-TE）需要沿途每台设备维护状态，路径建立复杂，难以实现大规模、灵活的流量调度。

3. 与云和算力的融合需求： 云计算、5G、边缘计算等场景要求网络不仅能够连接，还能提供丰富的“网络服务”（如防火墙、负载均衡、SFC），而传统网络很难无缝集成这些服务。

4. MPLS 的局限性： MPLS 虽然成功，但它是一个与 IP 并行的标签体系，需要额外的分发和维护。业界希望有一个更统一、更面向未来的技术。

SRv6 的提出，旨在用一个统一的、基于 IP 的协议栈，简化网络，并提供前所未有的灵活性和可编程能力。

SRv6 的核心概念

1. Segment（段）:

o 这是段路由的基本单元，代表一个“指令”。在 SRv6 中，一个 Segment 就是一个 128 位的 IPv6 地址。

o 关键理解： 这个 IPv6 地址不仅仅标识一个位置（节点或接口），更代表一个要执行的操作。

2. SID - Segment Identifier（段标识符）:

o 就是具体的那个 IPv6 地址，用于标识一个 Segment。

o 例如，2001:db8::1 可能代表“通过节点 A”，2001:db8::B1 可能代表“将数据包发给某个虚拟化功能”。

3. SRH - Segment Routing Header（段路由报头）:

o 这是 SRv6 的“大脑”，是 IPv6 扩展报头的一种（类型 4）。

o 它包含了一个 Segment 列表，即数据包需要经历的路径指令清单。它还包含一个 Segments Left 字段，指向当前需要执行的 Segment。

4. 节点角色:

o 头节点： 路径的起点，负责在数据包中插入 SRH，并封装 SID 列表。

o 中转节点： 路径中间的普通 IPv6 路由器，根据 IPv6 目的地址（即当前活动的 SID）进行转发。

o 尾节点： 路径的终点，执行 SID 列表中的最后一个指令，通常还涉及解封装和交付给最终目的地址。

SRv6 的工作原理（数据包旅行记）

让我们通过一个经典例子来理解整个过程：

场景： 数据包要从 Host A 发送到 Host D，网络管理员希望它沿着路径 P1 -> P2 -> P3 传输。

1. 路径规划与 SID 分配：

o 网络控制器为路径上的关键点分配 SID。

 SID P1: 2001:db8::1 (代表“直达节点 P1”)

 SID P2: 2001:db8::2 (代表“直达节点 P2”)

 SID P3: 2001:db8::3 (代表“直达节点 P3”，并且包含“解封装并交付给 Host D”的指令)

o 控制器将路径 [2001:db8::1, 2001:db8::2, 2001:db8::3] 下发给头节点 P1。

2. 头节点封装：

o 数据包从 Host A 到达 P1。

o P1 作为头节点，创建一个 SRH，并将 SID 列表 [2001:db8::1, 2001:db8::2, 2001:db8::3] 放入其中。

o 注意： 在 SRv6 中，列表的顺序是 从尾到头 的。所以实际封装时，列表是 [SID P3, SID P2, SID P1]。

o P1 将数据包的 IPv6 目的地址 设置为列表中的最后一个 Segment，即 SID P3 (2001:db8::3)。

o 然后，P1 将 SRH 附加到数据包上，并转发出去。

3. 网络中传输：

o 到达 P2： 数据包根据目的地址 2001:db8::3 在底层 IGP/BGP 路由的指引下，被路由到 P2。P2 检查发现目的地址是自己的一个本地 SID（代表“End”行为，即普通转发），于是它执行 SRH 处理：将 Segments Left 减 1，然后将 IPv6 目的地址更新为 SRH 列表中的下一个 SID，即 SID P2 (2001:db8::2)。

o 到达 P3： 数据包现在目的地址是 2001:db8::2，被路由到 P3。P3 同样执行 SID 操作：Segments Left 减 1，然后将 IPv6 目的地址更新为最后一个 SID SID P1 (2001:db8::1)？等等，这里有个关键点！

 实际上，当 Segments Left 为 0 时，表示这是最后一个 Segment。此时，P3 会执行这个 SID 所定义的最终操作。SID P3 (2001:db8::3) 不仅是一个位置标识，它还绑定了一个 End.DT4 或 End.DT6 的行为（代表 End with Decapsulation and IPv4/6 Table Lookup）。所以 P3 会剥掉 SRH，露出原始的数据包（比如目标是 Host D 的 IP），然后根据本地路由表将其转发给 Host D。

SRv6 的核心优势

1. 极致的简化：

o 只需运行 IPv6 和 IGP/BGP（扩展支持 SRv6），消除了 MPLS 所需的 LDP、RSVP-TE 等协议，极大地降低了网络复杂度。

2. 强大的可编程性：

o SRv6 SID 可以表示任何指令，远超“从A到B”。它可以表示“转发到节点A，然后应用服务B，最后从节点C出去”。这实现了真正的 服务功能链。

3. 原生云网融合：

o SID 可以分配给云中的虚拟机、容器或网络功能。云编排器可以直接通过编排 SID 列表来定义应用的网络路径和服务链，实现了云和网络的统一语言。

4. 精细的流量工程：

o 控制器可以轻松为不同业务计算并下发任意路径，实现毫秒级、应用级的流量调度和路径优化。

5. 原生 IPv6：

o 顺应了未来网络向 IPv6 迁移的大趋势，具备长久的生命力。

SRv6 面临的挑战

1. 报文开销大：

o 每个 SID 128 位（16字节），一个包含多个 SID 的 SRH 会显著增加报文头长度，可能影响传输效率（尤其是小报文场景）。

2. 硬件要求高：

o 需要对 IPv6 扩展报头进行深度处理和状态维护，对路由器的硬件解析能力提出了更高要求。

3. 运维范式转变：

o 从分布式的、协议驱动的网络，转向更多集中式控制和源路由的模式，需要网络运维团队学习和适应新的技能。

SRv6 不仅仅是一种新的隧道技术，它更代表着一种网络架构的范式革命。它通过将 IPv6 的连通性 与 源路由的灵活性 相结合，创造了一个简化、可编程、与云原生深度集成的网络基础。尽管面临开销和硬件兼容性的挑战，但它已被业界普遍认为是构建未来网络（5G、云、工业互联网）的基石技术之一，是网络技术发展的重要方向。