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当前数据已成为新的生产要素,数字化转型成为社会生产发展的主旋律。面向数字化发展,IP网络面临着万物互联、算网融合、确定性服务等诸多新的需求,基于IPv6的技术创新成为网络升级演进的必然趋势。IPv6规模部署、新基建、东数西算工程等国家政策的实施,推动着互联网内容、应用基础设施、网络基础设施、终端等逐步向新型IPv6网络体系发 展。基于IPv6的创新已成为业界热点,从技术范畴看,已经形成了以SRv6/G-SRv6、MSR6等为基础的IPv6技术创新体系,包括基础协议、保障能力及应用能力创新;从业务范畴上看,IPv6将覆盖2B、2H、2C等全系列场景,并将IPv6创新技术应用到千行百业、千家万户,以IPv6海量地址空间和可达性作为基础,增强网络能力和客户体验。 本白皮书主要介绍了IPv6网络需求及发展趋势,总结了IPv6技术创新的核心理念,分析了SRv6/G-SRv6、MSR6、IP网络切片、随流检测、应用感知和内生安全等IPv6演进关键技术,以及各项技术的应用案例与现网部署实施计划,旨在阐述中国移动对IPv6部署的研究与思考,促进达成产业界共识,共同推进IPv6演进技术的应用与发展。
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中国移动IPv6
技术演进及应用
白皮书
中国移动
2023年6月
前言
Introduction
当前,数据已成为新的生产要素,数字化转型成为社会生产发展的
主旋律。面向数字化发展,IP网络面临着万物互联、算网融合、确定性服
务等诸多新的需求,基于IPv6的技术创新成为网络升级演进的必然趋势。
IPv6规模部署、新基建、东数西算工程等国家政策的实施,推动着互联网
内容、应用基础设施、网络基础设施、终端等逐步向新型IPv6网络体系发
展。同时,基于IPv6的创新已成为业界热点,从技术范畴看,已经形成了
以SRv6/G-SRv6、MSR6等为基础的IPv6技术创新体系,包括基础协
议、保障能力及应用能力创新;从业务范畴上看,IPv6将覆盖2B、2H、
2C等全系列场景,并将IPv6创新技术应用到千行百业、千家万户,以
IPv6海量地址空间和可达性作为基础,增强网络能力和客户体验。
本白皮书主要介绍了IPv6网络需求及发展趋势,总结了IPv6技术
创新的核心理念,分析了SRv6/G-SRv6、MSR6、IP网络切片、随流检
测、应用感知和内生安全等IPv6演进关键技术,以及各项技术的应用案例
与现网部署实施计划,旨在阐述中国移动对IPv6部署的研究与思考,促进
达成产业界共识,共同推进IPv6演进技术的应用与发展。
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发展趋势
1. 国家政策及行业发展
IP网络作为国家“新基建”战略和“东数西算”工程涵盖的重要基础
设施,是推动数字经济持续健康发展的重要基石。IPv6规模部署和应用是
互联网演进升级的必然趋势,是网络技术创新的重要方向。
2017年,中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发《推进互联网协
议第六版(IPv6)规模部署行动计划》(以下简称《行动计划》),明确
提出未来五到十年我国基于IPv6的下一代互联网发展的总体目标、路线图、
时间表和重点任务。2021年,中央网信办、国家发展改革委、工信部印发
《关于加快推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署和应用工作的通知》,
提出“十四五”期间IPv6部署的主要目标和重点工作。2023年,工信部等
八部门联合印发《关于推进IPv6技术演进和应用创新发展的实施意见》,提
出到2025年底,初步形成以IPv6演进技术为核心的产业生态体系。
党的十八大以来,网络强国建设逐步推进互联网和经济社会融合发
展。党的二十大报告中多处提及互联网,明确提出“建设现代化产业体
系。坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,推进新型工业化,加快建
设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。”
网络基础设施建设贯穿了网络强国、新基建、东数西算等国家战略的实
施,其重要程度不言而喻。目前,我国的网络基础设施正在全面迈向
IPv6时代,IPv6作为下一代互联网的基础承载协议,有利于提升我国互联
网的承载能力、安全系数和服务质量,是我国网络强国、新基建及东数西
算等国家战略走向成功的重要支撑。
目录
Catalogue
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1 发展趋势
2 技术创新理念
2.1 架构演进
2.2 技术创新
2.3 业务规划
3 IPv6演进关键技术
3.1 IPv6技术创新体系
3.2 G-SRv6及其关键技术
3.3 MSR6及其关键技术
3.4 IP网络切片
3.5 随流检测
3.6 应用感知
3.7 内生安全
3.8 智享WAN
4 IPv6创新网络架构
4.1 新型IPv6网络架构
4.2 新型IPv6网络特性
4.3 新型IPv6网络能力
5 业务场景展望
5.1 IPv6 + 户外媒体
5.2 IPv6 + 视频直播
5.3 IPv6 + 智慧工厂
5.4 IPv6 + 考务专网
5.5 IPv6 + 政务外网
5.6 IPv6 + 智慧医疗
6 部署实施计划
6.1 技术部署计划
6.2 网络实施计划
7 总结及展望
缩略语
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技术创新理念
网络将由IPv4全面向IPv6升级,面向5G垂直行业、算力网络、工业互
联网、物联网等发展新需求,IPv6技术演进将在架构演进、技术创新和业
务规划等方面引入全新的设计理念。
2.1 架构演进
IPv6网络架构将秉承SDN核心理念,通过管控面和转发面分离,同步
推进正交化、规模化管控和高速业务转发,并实现网络能力原子化服务能
力。
2.1.1 管控集中
管控系统集中化融合OMC、网管、控制器多系统能力,采用统一的
SDN管控架构实现对大规模网络的集中管控。传统的网管系统是分地域、
分段、分系统的运维模式,导致端到端业务的开通和运维需要多地域运维
人员协同配合才能完成,工作效率低下。随着SDN、SRv6协议等的发展和
成熟,加速了管控系统向集中化演进的趋势。集中化的管控系统令一站式
业务开通及集中化网络监控、运维、优化成为可能,实现IPv6多平面网络
的集中管理。
2.1.2 转发统一
IPv6吸取了IPv4协议设计的经验和教训,将转发报文头划分为简单、
定长的基本头以及灵活、变长的扩展头两部分。这种设计一方面可以降低
网络设备支持基础IPv6协议的门槛,有利于IPv6的快速大规模部署,同时
也为各种新功能的引入预留了强大的扩展能力。
由于IPv6报文头的扩展涉及网络设备的硬件能力,在引入新功能时需
要对功能可扩展性、转发性能、效率以及实现复杂度进行综合考虑。当引
入多个新功能时,需要根据各功能的需求和特点进行报文头扩展的统筹规
划,对相关功能的转发面扩展进行一体化设计,从而避免功能之间的冲
突,并提高报文封装和处理的效率。
2. 公司战略
为深入贯彻落实党中央决策部署,有效应对数字时代的业务挑战,持
续推动IPv6发展,中国移动专门成立了“中国移动IPv6规模部署领导小
组”,并在IPv6技术创新、标准制定以及基础设施升级改造等方面取得了
丰硕成果。技术创新方面,近年来,中国移动以突破4G/5G移动通信网
IPv6过渡核心技术,解决终端、网络和业务方面的应用兼容、双栈组网、
语音单栈等技术难题为主要方向,实现了移动网IPv6 “3G起步、4G
同步、5G内生”。标准推动方面,在IETF(国际互联网工程任务组)
主导立项多项国际标准并成立多个工作组,标准贡献度跃居全球运营
商首位。IPv6升级改造方面,中国移动已超前完成全部网络基础设施改
造,推动建成全球用户规模最大的IPv6双栈4G/5G网络和最大的IPv6单栈
VoLTE/VoNR网络,并打造了全球规模最大的SRv6骨干网。
未来,中国移动将面向算力网络打造新型统一IP底座,构建统一能
力、集中管控、灵活跨域的IP连接能力。其中以SRv6/G-SRv6为代表的
“IPv6+”技术成为新一代IP网络核心技术,推动“连接+算力+能力”的
新型信息服务体系,实现将算力输送到千行百业、千家万户。
3. 技术趋势
IPv6发展的原始动力来自于IPv4公网地址不足,2016年11月,国际
互联网架构理事会(IAB)发布公告,声明IETF正式放弃IPv4,未来所有
信息要全部建立在IPv6的基础上,IPv6的发展进入了快车道。IPv6可以提
供海量的地址空间和无处不在的连接,从而满足算力网络、5G以及垂直
行业对网络规模和连接数量的需求。
IPv6能够持续创新发展,不仅是地址空间的扩展,更重要的是IPv6协
议所具有的灵活性和可扩展性,支持多种扩展报文头的方式,可以在数据
面实现用户和业务的信息携带,同时提供了可编程性,为网络创新带来了
广阔的空间。近年来,业界主要围绕基于IPv6的各种创新技术,开展技术
研究和标准化工作,以SRv6为代表,包括G-SRv6、MSR6、IP网络切片、
随流检测、内生安全等,形成了新一代IP网络技术体系,满足多元化应用
承载需求,对全球互联网发展和运营商网络演进产生了深远的影响。
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