工信学术出版基金
华为网络技术系列
华为数据通信架构与技术
IPv6网络切片：使能千行百业新体验
主编 李振斌 董杰
副主编 张亚伟 曾昕宗
人民邮电出版社
北京
图书在版编目（CIP）数据
IPv6网络切片：使能千行百业新体验/李振斌，董杰主编.--北京：人民邮电出版社，2023.6
（华为网络技术系列）
ISBN 978-7-115-61524-4
Ⅰ.①I... Ⅱ.①李...②董... Ⅲ.①计算机网络—通信协议 IV.①TN915.04
中国国家版本馆CIP数据核字（2023）第064956号
◆主编 李振斌 董杰
副主编 张亚伟 曾昕宗
责任编辑 哈宏疆 韦毅
责任印制 李东 焦志炜
◆人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 https://www.ptpress.com.cn
固安县铭成印刷有限公司印刷
◆开本：720×1000 1/16
印张：21 2023年6月第1版
字数：412千字 2023年6月河北第1次印刷
定价：99.00元
读者服务热线：（010）81055552 印装质量热线：（010）81055316
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广告经营许可证：京东市监广登字20170147号
IP网络切片技术随5G的发展而兴起，成为运营商2B业务的重要支撑技术，逐步得到广泛的部署和应用。本书以IP网络当前存在的现实问题开篇，分析IP网络切片技术与传统SLA保障技术的差异，解释IP网络切片为什么能够满足5G和云计算的业务发展需求，帮助读者从业务角度理解IP网络切片技术承载的历史使命。IPv6在IP网络切片技术中扮演了重要角色，本书聚焦IPv6网络切片的体系架构、实现方案、资源切分技术、数据平面技术和控制平面技术等，详细介绍IPv6网络切片的技术实现，同时结合IPv6网络切片控制器，介绍如何进行IPv6网络切片的部署，并且结合华为的具体实践，给出IPv6网络切片部署的建议。最后，本书结合华为对IP网络的理解以及研究进展，对IPv6网络切片产业的发展进行展望。
本书是华为IPv6网络切片技术研究团队的研究成果，代表IPv6网络切片技术的前沿发展方向。本书内容丰富、框架清晰、实用性强，适合网络规划工程师、网络技术支持工程师、网络管理员以及想了解前沿IP技术的读者阅读，也适合科研机构、高等院校通信网络相关专业的研究人员参考。
主任 徐文伟 华为董事、科学家咨询委员会主任
副主任 胡克文 华为数据通信产品线总裁
赵志鹏 华为数据通信产品线副总裁
吴局业 华为数据通信产品线研发总裁
委员 丁兆坤 段俊杰 冯苏 韩涛 胡伟 刘建宁 马烨 孟文君 钱骁 邱月峰 孙建平 孙亮 王辉 王雷 王岩军 王武伟 王焱淼 王志刚 业苏宁 张亮 左萌 祝云峰
主编 李振斌 董杰
副主编 张亚伟 曾昕宗
委员 吕东 陈立 骆兰军 刘潇杨 张钰婷 黄慧娴 林 晨 蔡义
技术审校 胡志波 郝建武
胡志波：华为公司（以下简称华为）SR与IGP专家，负责华为SR与IGP规划和创新工作。目前主要从事SR-MPLS/SRv6协议以及5G网络切片相关技术的研究。自2017年起，积极参与IETF标准创新工作，主导和参与SRv6可靠性保护、SRv6 YANG、5G网络切片和IGP等相关标准的制定，致力于通过SRv6创新支撑网络向5G和云化演进。
郝建武：华为数据通信产品线运营商IP网络首席架构师。2004年加入华为，长期从事解决方案的规划、设计工作。曾主导华为数据通信产品线移动承载3G、4G、5G三代的解决方案规划和设计工作，对数据通信产品解决方案端到端的规划、设计、验证有丰富的实践经验。2018—2019年曾在日本、韩国工作，依托华为先进的解决方案，助力日本、韩国5G承载网的建设和发展。当前主导智能云网的解决方案设计，致力于打造云网融合、算网融合时代的领先解决方案。
随着5G、云计算、物联网等技术与千行百业的数字化进程的加速融合，以段路由、网络编程、网络切片、随流检测等技术为代表的“IPv6+”网络创新体系蓬勃发展。其中，网络切片作为提升关键业务确定性体验的核心技术，越来越受业内人士和相关研究机构的重视。华为公司多年来一直关注数据通信技术及产业演进，致力于新型网络创新与实践，在“IPv6+”网络创新技术研究、产品研发以及解决方案上，取得了大量成果，积累了许多经验。本书汇聚了李振斌团队在网络切片领域的理论思考、技术创新和产业实践，以精练的语言、深度的思考和独特的视角为我们呈现了数据通信网络的高质量发展前景，必将为从事该领域研究开发的工程技术人员、师生带来新的启示和灵感。
——推进IPv6规模部署专家委员会副秘书长、
中国信息通信研究院融合创新中心主任
田辉
网络切片是近年来网络领域的重要创新方向，随着5G等新一代网络技术的大规模应用，运营商已经开始为客户提供5G网络切片服务，开辟了2B服务的新模式。为了实现5G端到端网络切片能力，IP网络如何提供切片服务备受关注。本书系统地阐述了IPv6网络切片这一重要技术方向，恰逢其时。持续推动IPv6规模部署是建设网络强国的重要基础之一，IPv6网络切片将为用户提供高品质的网络服务，有利于加速IPv6从公众互联网到产业互联网的应用发展。同时，算力网络也已经成为产业热点和重要发展方向，IPv6网络切片为算网融合发展提供重要技术支撑，有助于算力网络的加速建设。希望这部学术著作能够助推IPv6网络切片走向规模化商用，为业界提供重要的技术参考。
——中国移动研究院网络与IT技术研究所所长 段晓东
在数字经济时代，网络智能化、业务数字化、数据价值化、计算AI化的加速发展，驱动着IT和CT、连接和算力、应用与网络等的深度融合。海量数据爆炸式增长以及数以十亿计的泛在接入需求给网络SLA带来前所未有的挑战。IPv6网络切片技术在应对未来“数字洪水”，加速构建面向未来的新型信息基础设施的过程中必将发挥重大的作用，是构建IPv6端到端承载底座的关键使能技术。《IPv6网络切片：使能千行百业新体验》凝聚了华为和业界同行在网络切片技术领域的研究成果，系统地阐述了网络切片的架构原理、业界的应用实践，对其未来进行了技术展望。全书的叙述注重体系性、简洁性和实用性，对研究人员和工程技术人员都有极高的参考价值。
——中国电信研究院副院长 陈运清
“IPv6+”已经形成产业共识，中国联通在对算力网络的探索中，逐步形成了基于“IPv6+”的“四梁八柱”体系架构，网络切片是该体系架构中最为重要的一柱。网络切片使能网络具备“一网多用”能力，可以打造更加灵活的网络切片，提供差异化、高隔离、低时延能力。本书从网络切片的技术原理、方案部署、应用场景及标准等维度进行详细的阐述，对网络研究、部署、应用等均有较高的参考价值，相信这本书的出版有助于促进“IPv6+”产业繁荣发展。
——中国联通研究院副院长、首席科学家 唐雄燕
网络切片是当前业界的热点技术之一，这本书的出版非常及时，不仅详细介绍了网络切片的技术架构、实现细节，同时还将网络切片的来龙去脉、背后故事等娓娓道来，可见作者扎实的技术功底和深厚的行业背景。相信有了这本书的指导，中国联通在各省份的网络切片商用部署一定会更快、更稳、更好！
——中国联通网络线专家 屠礼彪
网络切片是“IPv6+”的核心技术之一，利用该技术，一张物理网络在逻辑上可以分出多个子网平面，不同子网平面间逻辑隔离，能够在实现集约化建网的同时，满足业务多样性、差异化的部署需求。当前，在数字政府建设的大背景下，政务外网在智能化、集约化建设过程中，采用网络切片技术，能够很好地应对专网迁移、业务整合、数据安全、资源调度、感知网接入等多种挑战。华为是“IPv6+”网络切片技术的引领者，这本书对网络切片体系架构、控制器、转发平面等进行了详细描述，可帮助读者了解网络切片技术，也为政务外网未来技术演进提供了参考。
——国家信息中心政务外网技术管理处副处长 金梦然
“2020年12月31日，华为CloudEngine数据中心交换机全年全球销售额突破10亿美元。”
我望向办公室的窗外，一切正沐浴在旭日玫瑰色的红光里。收到这样一则喜讯，倏忽之间我的记忆被拉回到2011年。
那一年，随着数字经济的快速发展，数据中心已经成为人工智能、大数据、云计算和互联网等领域的重要基础设施，数据中心网络不仅成为流量高地，也是技术创新的热点。在带宽、容量、架构、可扩展性、虚拟化等方面，用户对数据中心网络提出了极高的要求。而核心交换机是数据中心网络的中枢，决定了数据中心网络的规模、性能和可扩展性。我们洞察到云计算将成为未来的趋势，云数据中心核心交换机必须具备超大容量、极低时延、可平滑扩容和演进的能力，这些极致的性能指标，远远超出了当时的工程和技术极限，业界也没有先例可循。
作为企业BG的创始CEO，面对市场的压力和技术的挑战，如何平衡总体技术方案的稳定和系统架构的创新，如何保持技术领先又规避不确定性带来的风险，我面临一个极其艰难的抉择：守成还是创新？如果基于成熟产品进行开发，或许可以赢得眼前的几个项目，但我们追求的目标是打造世界顶尖水平的数据中心交换机，做就一定要做到业界最佳，铸就数据中心带宽的“珠峰”。至此，我的内心如拨云见日，豁然开朗。
我们勇于创新，敢于领先，通过系统架构等一系列创新，开始打造业界最领先的旗舰产品。以终为始，秉承着打造全球领先的旗舰产品的决心，我们快速组建研发团队，汇集技术骨干力量进行攻关，数据中心交换机研发项目就此启动。
CloudEngine 12800数据中心交换机的研发过程是极其艰难的。我们突破了芯片架构的限制和背板侧高速串行总线（SerDes）的速率瓶颈，打造了超大容量、超高密度的整机平台；通过风洞试验和仿真等，解决了高密交换机的散热难题；通过热电、热力解耦，突破了复杂的工程瓶颈。
我们首创数据中心交换机正交架构、Cable I/O、先进风道散热等技术，自研超薄碳基导热材料，系统容量、端口密度、单位功耗等多项技术指标均达到国际领先水平，“正交架构+前后风道”成为业界构筑大容量系统架构的主流。我们首创的“超融合以太”技术打破了国外FC（Fiber Channel，光纤通道）存储网络、超算互联IB（InfiniBand，无限带宽）网络的技术封锁；引领业界的AI ECN（Explicit Congestion Notification，显式拥塞通知）技术实现了RoCE（RDMA over Converged Ethernet，基于聚合以太网的远程直接存储器访问）网络的实时高性能；PFC（Priority-based Flow Control，基于优先级的流控制）死锁预防技术更是解决了RoCE大规模组网的可靠性问题。此外，华为在高速连接器、SerDes、高速AD/DA（Analog to Digital/Digital to Analog，模数/数模） 转换、大容量转发芯片、400GE光电芯片等多项技术上，全面填补了技术空白，攻克了众多世界级难题。
2012年5月6日，CloudEngine 12800数据中心交换机在北美拉斯维加斯举办的Interop展览会闪亮登场。CloudEngine 12800数据中心交换机闪耀着深海般的蓝色光芒，静谧而又神秘。单框交换容量高达48 Tbit/s，是当时业界最高水平的3倍；单线卡支持8个100GE端口，是当时业界最高水平的4倍。业界同行被这款交换机超高的性能数据所震撼，业界工程师纷纷到华为展台前一探究竟。我第一次感受到设备的LED指示灯闪烁着的优雅节拍，设备运行的声音也变得如清谷幽泉般悦耳。随后在2013年日本东京举办的Interop展览会上，CloudEngine 12800数据中心交换机获得了DCN（Data Center Network，数据中心网络）领域唯一的金奖。
我们并未因为CloudEngine 12800数据中心交换机的成功而停止前进的步伐，我们的数据通信团队继续攻坚克难，不断进步，推出了新一代数据中心交换机——CloudEngine 16800。
华为数据中心交换机获奖无数，设备部署在90多个国家和地区，服务于3800多家客户，2020年发货端口数居全球第一，在金融、能源等领域的大型企业以及科研机构中得到大规模应用，取得了巨大的社会效益和经济效益。
数据中心交换机的成功，仅仅是华为在数据通信领域众多成就的一个缩影。CloudEngine 12800数据中心交换机发布一年多之后，2013年8月8日，华为在北京发布了全球首个以业务和用户体验为中心的敏捷网络架构，以及全球首款S12700敏捷交换机。我们第一次将SDN（Software Defined Network，软件定义网络）理念引入园区网络，提出了业务随行、全网安全协防、IP（Internet Protocol，互联网协议）质量感知以及有线和无线网络深度融合四大创新方案。基于可编程ENP（Ethernet Network Processor，以太网络处理器）灵活的报文处理和流量控制能力，S12700敏捷交换机可以满足企业的定制化业务诉求，助力客户构建弹性可扩展的网络。在面向多媒体及移动化、社交化的时代，传统以技术设备为中心的网络必将改变。
多年来，华为以必胜的信念全身心地投入数据通信技术的研究，业界首款2T路由器平台NetEngine 40E-X8A/X16A、业界首款T级防火墙USG9500、业界首款商用Wi-Fi 6产品AP7060DN……随着这些产品的陆续发布，华为IP产品在勇于创新和追求卓越的道路上昂首前行，持续引领产业发展。
这些成绩的背后，是华为对以客户为中心的核心价值观的深刻践行，是华为在研发创新上的持续投入和厚积薄发，是数据通信产品线几代工程师孜孜不倦的追求，更是整个IP产业迅猛发展的时代缩影。我们清醒地意识到，5G、云计算、人工智能和工业互联网等新基建方兴未艾，这些都对IP网络提出了更高的要求，“尽力而为”的IP网络正面临着“确定性”SLA（Service Level Agreement，服务等级协定）的挑战。这是一次重大的变革，更是一次宝贵的机遇。
我们认为，IP产业的发展需要上下游各个环节的通力合作，开放的生态是IP产业成长的基石。为了让更多人加入推动IP产业前进的历史进程中来，华为数据通信产品线推出了一系列图书，分享华为在IP产业长期积累的技术、知识、实践经验，以及对未来的思考。我们衷心希望这一系列图书对网络工程师、技术爱好者和企业用户掌握数据通信技术有所帮助。欢迎读者朋友们提出宝贵的意见和建议，与我们一起不断丰富、完善这些图书。
华为公司的愿景与使命是“把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界”。IP网络正是“万物互联”的基础。我们将继续凝聚全人类的智慧和创新能力，以开放包容、协同创新的心态，与各大高校和科研机构紧密合作。希望能有更多的人加入IP产业创新发展活动，让我们种下一份希望、发出一缕光芒、释放一份能量，携手走进万物互联的智能世界。
徐文伟
华为董事、战略研究院院长
2021年12月
IPv6网络切片是IPv6技术领域的又一系统级创新。网络切片的概念源于5G的需求，其在提出之后被不断地发展和延伸，现不仅应用于移动业务，还应用于各种公众固定网络业务和企业业务。特别是随着各种企业上云和2B业务的迅猛发展，业务对网络的服务质量提出了更高要求。IPv6网络切片提供了实现业务隔离和资源隔离的优化方案，从而可以在一张网络上更好地服务千行百业，保证不同行业、不同用户的业务需求。IPv6网络切片具有广阔的应用前景，具备重要的产业价值。
自2017年11月中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》以来，经过各方协同努力，在过去几年的时间里，我国不仅在IPv6规模部署方面取得了丰硕成果，而且在面向5G和云时代的IPv6技术创新方面也取得了很大成就。2019年11月，中国推进IPv6规模部署专家委员会批准成立了“IPv6+”技术创新工作组，进一步加强基于IPv6下一代互联网技术的体系创新。截至目前，SRv6在全球已经实现了一百多个局点的规模部署和应用，标准也趋于成熟。网络切片、随流检测、感知应用网络等IPv6技术创新的研究和标准化工作也在有序展开。IPv6网络切片当前已经在数十个局点实现了规模商用，是继SRv6之后IPv6的又一项重要创新，进一步提升了IPv6的价值，推动和促进了IPv6的广泛部署和应用。
华为很早便启动了对IPv6网络切片的技术研究，积极与业界合作，在技术创新、产品开发和标准化等方面都取得了很多成果，同时积极支持运营商和企业开展IPv6网络切片的测试验证、部署和应用，积累了丰富的实践经验。在此基础上，华为“IPv6+”技术创新团队编写了《IPv6网络切片：使能千行百业新体验》一书。这本书系统地阐述了IPv6网络切片的技术体系架构、关键技术、应用方法以及实践经验等，在每一章之后还附上设计背后的故事，交流设计心得，有助于读者深入了解IPv6网络切片技术的背景、标准化过程及问题导向的解决思路。本书对网络产品开发人员、网络运维管理人员及垂直行业应用部门都有重要的参考价值，相信本书的出版会对IPv6产业的发展产生积极的影响。
邬贺铨
推进IPv6规模部署专家委员会主任
2022年11月
推进IPv6规模部署和持续创新，是我国在互联网和通信领域的重大发展战略，亦是全球公认的互联网发展方向。建设数字中国对数据网络提出了全新的需求，亟须通过“IPv6+”技术创新打造新一代高质量网络底座。“IPv6+”是面向5G和云时代的智能IP网络，通过AI与协议创新的有机结合，满足5G承载和云网融合的灵活组网、按需服务、差异化保障等业务需求。“IPv6+”1.0阶段的核心技术是SRv6网络编程，网络切片则是“IPv6+”2.0阶段的核心技术之一，也是网络为各行各业的新业务、新应用提供有保障的服务质量的重要基础。
在标准体系建设方面，CCSA针对“IPv6+”和网络切片开展了广泛的标准化工作。在网络切片领域，CCSA于2019年年底成立了5G网络端到端切片特设项目组，经过近3年的持续性工作，已经发布《5G网络切片 端到端总体技术要求》《5G网络切片 基于IP承载的端到端切片对接技术要求》等一系列行业标准，以及5G切片与承载网切片对接的相关行业标准。CCSA TC3也陆续完成了《支持IP网络切片的增强型虚拟专用网（VPN+）技术要求》《IP网络切片控制器北向接口技术要求》等IP网络切片相关的系列行业标准的建立。与此同时，CCSA还成立了IPv6标准工作组，下设国家标准组、行业标准组和国际标准推进组，提出了包括各垂直行业的“IPv6+”网络部署要求，以加快“IPv6+”的创新和部署。
《IPv6网络切片：使能千行百业新体验》以5G和云时代的应用发展给IP网络带来的挑战为切入点，详细介绍了IPv6网络切片的产生背景、体系架构、关键技术和方案设计，给出了部署建议，并结合华为对IP网络的理解及研究，对IPv6网络切片产业的发展进行了展望。本书全面翔实，是IP网络切片领域第一本专业技术图书，可以看作《SRv6网络编程：开启IP网络新时代》一书的延续，期望本书的出版能够进一步推动“IPv6+”的快速发展，加快数字中国的建设步伐。
赵慧玲
工信部通信科技委信息网络技术专家组组长
中国通信标准化协会（CCSA）网络与业务能力技术工作委员会主席
2022年11月
IP网络切片技术是随着5G的发展而兴起的。IP网络切片技术服务于5G承载网，进而扩展到支持固定网络业务、企业业务，并可应用于IP城域网和IP骨干网。IP网络切片技术成为运营商2B业务的重要支撑技术，逐步得到广泛的部署和应用。
IP网络切片技术也是基于IP保障SLA技术的一个重要发展。IP网络起先使用DiffServ等QoS技术在单点设备上提供服务质量保证，后来发展出了MPLS TE等流量工程技术，通过流量工程路径来提供服务质量保证。IP网络切片技术则可以实现全网的资源隔离，从而提供服务质量保证。与建立物理专网相比，IP网络切片技术能够节省大量成本。
华为数据通信产品线从2015年起就开始投入IP网络切片技术的创新和标准化工作，和业界同人一起推动基于SR SID的网络切片技术、基于Slice ID的网络切片技术、跨域网络切片技术、层次化网络切片技术等，逐步构建起IP网络切片技术体系。在这个过程中，我们深感系统地阐述IP网络切片技术体系的重要性和迫切性。我们在积聚多年IP网络切片研究、标准、产品研发和部署应用经验的基础上完成了本书的编写，希望能够帮助业界更好地理解IP网络切片技术，从而推动IP网络切片技术和产业的发展。
IPv6在IP网络切片技术中扮演了重要角色。因为IP网络切片技术不仅需要普通的基于拓扑的转发，还要能够指示网络切片对应的资源，这就需要在数据平面上通过资源标识来指示，从而对数据平面封装扩展提出了新的需求。IPv6在诞生时就定义了IPv6扩展报文头机制，通过IPv6扩展报文头携带资源标识信息，可以很好地满足IP网络切片对数据平面的需求。相对MPLS扩展机制，IPv6扩展报文头机制更为成熟。本书聚焦基于IPv6实现网络切片的关键技术，这也是本书定名为“IPv6网络切片：使能千行百业新体验”的原因。我们相信网络切片会是IPv6的一个关键应用，也会进一步促进IPv6的规模部署和应用。
本书内容
本书共10章，可以分为3个部分：首先，第1章重点介绍IP网络切片技术的产生背景和价值；其次，第2~9章详细介绍IPv6网络切片技术；最后，第10章总结IP网络切片产业的发展并展望未来的发展趋势。
第1章 IP网络切片综述
本章基于5G和云时代下的多样化业务分析IP网络所面临的SLA挑战，揭示IP网络切片的产生背景及其价值。随后，本章介绍IP网络切片的技术研究情况。
第2章 IPv6网络切片的体系架构
本章首先介绍IP网络切片的架构，以及IPv6网络切片的可扩展性对IPv6网络切片技术和方案的影响，然后进一步介绍IPv6网络切片关键技术。
第3章 IPv6网络切片的实现方案
本章主要介绍IPv6网络切片的实现方案，包括基于SRv6 SID的网络切片方案和基于Slice ID的网络切片方案、IPv6层次化网络切片方案和IPv6网络切片映射方案。
第4章 IPv6网络切片的资源切分技术
本章主要介绍IPv6网络切片方案中常用的资源切分技术，包括FlexE技术、基于HQoS的信道化子接口和灵活子通道等技术，并对不同的资源切分技术进行比较分析。
第5章 IPv6网络切片的数据平面技术
本章主要介绍IPv6网络切片的数据平面技术，分别说明如何基于IPv6扩展报文头及SRv6 SID携带网络切片信息。
第6章 IPv6网络切片的控制平面技术
本章主要介绍IPv6网络切片的控制平面技术以及针对网络切片所进行的控制协议扩展，包括IGP多拓扑和Flex-Algo的网络切片扩展、BGP-LS的网络切片扩展、BGP SPF的网络切片扩展、SR Policy的网络切片扩展，以及基于FlowSpec引流到网络切片的协议扩展。
第7章 IPv6网络切片控制器
本章首先介绍典型的网络控制器架构，然后介绍IPv6网络切片控制器的架构、功能和外部接口。在此基础上，全面描述IPv6网络切片控制器的关键技术和工作原理。
第8章 IPv6网络跨域切片技术
本章首先介绍5G端到端网络切片映射到IPv6网络切片的架构、流程和功能实现，然后分别介绍基于IPv6的跨域网络切片技术和基于SRv6的跨域网络切片技术，最后介绍基于意图路由的机制，该机制用于通过意图在不同网络域中将流量引导到IPv6网络切片上。
第9章 IPv6网络切片的部署
本章介绍IPv6网络切片部署的相关信息，首先分析智慧医疗、智慧政务、智慧港口、智慧电网和智慧企业场景的网络切片解决方案设计，然后介绍网络切片方案的资源切分配置方法和基于SRv6 SID、Slice ID的两种网络切片方案的部署，最后介绍如何通过IPv6网络切片控制器部署单层网络切片、层次化网络切片和跨域网络切片方案。
第10章 IP网络切片产业的发展与未来
本章总结IP网络切片产业的发展情况，并对IP网络切片未来的发展进行展望，包括IP网络切片服务进一步原子化、更细粒度和动态化的网络切片，以及网络切片保障业务确定性。
在本书的后记“IPv6网络切片技术发展之路”中，李振斌作为亲历者，对IP网络切片技术的发展以及华为参与创新和标准推动的过程进行了总结。
另外，在每章结尾部分还提供了一些IPv6网络切片设计背后的故事（李振斌执笔），在这些故事的描述中，对IPv6网络切片技术的设计经验进行总结，希望能够帮助读者进一步了解设计的来龙去脉，加深对IPv6网络切片技术的理解。一家之言，仅供参考。
本书由李振斌和董杰担任主编，张亚伟和曾昕宗担任副主编，全书由李振斌统稿。本书是华为数据通信产品线多个团队合作成果的体现，赵永鹏、耿雪松、吴波、吴钦、骆兰军、王建等同事提供了大量技术资料，技术资料部陈立、刘潇杨、张钰婷、黄慧娴、林晨、蔡义等同事精心编辑和制作了图表，这些工作保证了本书的质量。全书由胡志波和郝建武完成技术审校。
致谢
IP网络切片的创新和标准推动得到了来自华为内部和外部同人的广泛支持和帮助。借本书出版的机会，衷心感谢胡克文、刘少伟、赵志鹏、王晨曦、冯苏、陈金助、左萌、杜志强、王焱淼、钱骁、王建兵、丁兆坤、孙建平、文慧智、金闽伟、朱科义、范大卫、古锐、孟文君、张建东、刘悦、刘树成、徐菊华、陈新隽、鲍磊、郑娟、闫朝阳、刘淑英、曾毅、卢延辉、孙同心、陈松岩、马岑、方伟、胡珣、李志永、魏秀刚、李璐、谢振强、李云飞、李正良、吴哲文、吴兆胜、陈伟玮、朱俊翔、蒋宇、魏琦、王晓鹏、陈菲、尹作鹏、王勤、胡春悦、葛艳杰、杨名、赵刚、高晓琦、李佳玲、郑鹏、吴鹏、苗福友、陈国义、吴波、耿雪松、Dhruv Dhody、闫新、沈虹、董文霞、周冠军、经志军、孙元义、王乐妍、王述慧、佟晓惠、席明研、王晓玲、毛拥华、马琳、黄璐、王开春、莫华国、田辉辉、王白辉、孟光耀、郭强、李泓锟、田太徐、夏阳、闫刚、赵凤华、杨平安、盛成、王海波、庄顺万、高强周、方晟、王振星、曾海飞、张永平、张文武、陈闯、张卡、陈大鹏、徐国其、钱国锋、陈重、张力、王文强、胡同福、梅小玲、孙昌盛、马明星、张闯、刘春、韩宇、赵艳青、李薇、张招弟、姜晨、周学、邓亚东、George Fahy、Samuel Luke Winfield-D'Arcy等华为领导和同事，衷心感谢田辉、赵锋、陈运清、赵慧玲、解冲锋、李聪、马晨昊、王爱俊、朱永庆、陈华南、杨广铭、罗锐、马彧嵩、段晓东、程伟强、李振强、姜文颖、秦凤伟、龚立艳、杜宗鹏、李欣林、唐雄燕、曹畅、屠礼彪、庞冉、秦壮壮、金梦然、武刚等长期支持我们技术创新和标准推动工作的我国IP领域的各位技术专家。最后还要特别感谢邬贺铨院士和赵慧玲老师为本书作序，我们倍感鼓舞，未来当更加努力。
本书尽可能完整地呈现IPv6网络切片架构、技术和部署应用，因为IPv6网络切片技术作为新技术还处于变化过程中，加之我们能力有限，书中难免存在疏漏，敬请各位专家及广大读者批评指正。
李振斌
2022年7月
IP（Internet Protocol，互联网协议）网络切片技术起源于5G网络切片。5G网络切片包括RAN（Radio Access Network，无线电接入网）切片、TN（Transport Network，传送网，在本书中表示为承载网）切片和CN（Core Network，核心网）切片。IP网络切片服务于5G承载网，也就是IP移动承载网，后面又扩展用于IP城域网、IP骨干网，因此有IP移动承载网切片、IP城域网切片、IP骨干网切片。
IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）在制定网络切片标准的过程中，为了区分3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）为5G定义的网络切片，定义了术语“IETF网络切片”。IP是IETF的核心协议，因此IETF网络切片等同于IP网络切片。IP网络切片对外以IP网络切片服务的形式呈现，并通过网络切片控制器的北向IP网络切片服务接口提供。与IP网络切片实现相关的主要术语如下。
● Overlay切片和Underlay切片：IP网络切片的实现通常分成Overlay切片和Underlay切片。Overlay切片在IP网络边缘提供，实现业务的接入和隔离；Underlay切片在IP网络内部提供，实现全网的资源隔离和选路控制。Overlay切片需要映射到相应的Underlay切片上。
● 业务切片和资源切片：Overlay切片用于接入相应的业务并实现业务隔离，因此也称为业务切片；Underlay切片在网络侧提供了资源隔离，因此也称为资源切片。
● VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网）、VPN+（Enhanced VPN，增强虚拟专用网）和VTN（Virtual Transport Network，虚拟承载网）：VPN+是IETF定义的IP网络切片的一种实现框架，将IP网络切片作为一种增强的VPN服务进行部署和实现，其中业务切片通过各种VPN技术实现，资源切片通过VTN技术对承载网进行增强来实现。
● NRP（Network Resource Partition，网络资源切分）：IETF将Underlay切片的实现也定义为NRP；资源切片、VTN和NRP属于同义语。
● MPLS（Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换）网络切片和IPv6（Internet Protocol Version 6，第6版互联网协议）网络切片：数据平面使用的MPLS和IPv6技术均可通过扩展支持IP网络切片，对应的网络切片称为MPLS网络切片和IPv6网络切片。
由于网络切片的术语繁多，为了简化术语的使用，帮助读者理解，本书除了在特定章节使用“5G网络切片”这一术语，其他章节提到的切片均指IP网络切片。对于IP网络切片，本书除了在特定章节使用“业务切片”这一术语，其他章节提到的IP网络切片均指资源切片。对于资源切片，除非另行说明，本书中均指IPv6网络中的资源切片。本书各章中IP网络切片术语的使用具体说明如下。
第1章：本章是IP网络切片的综述，IP网络切片不特指IPv6网络切片。
第2章：2.1节中的IP网络切片不特指IPv6网络切片，并且涉及5G端到端网络切片架构，因此使用RAN切片、CN切片、TN切片和IP网络切片进行区分。
第3~9章：这几章具体介绍IPv6网络切片相关的方案、技术和部署，里面的IP网络切片一般特指IPv6网络切片。8.1节介绍5G端到端网络切片技术方案，因此使用5G端到端网络切片和IPv6网络切片来区分；3.6节介绍业务切片到资源切片的映射方案，9.3节、9.4节介绍业务切片到资源切片映射方案的部署，故使用业务切片和资源切片来区分。
第10章：本章介绍IP网络切片产业的发展和未来展望，其中的IP网络切片不特指IPv6网络切片。
IP网络切片是为了满足5G和云时代不断涌现的差异化业务需求，而提出的针对IP网络的架构性创新技术，其代表一整套解决方案。在提出后的短短数年间，IP网络切片已经成功应用于多个行业中。本章将从5G和云时代下的多样化业务出发，分析IP网络所面临的SLA（服务等级协定）挑战，介绍IP网络切片产生的背景，并阐述IP网络切片的价值以及IP网络切片的技术研究情况。
随着5G和云时代多样化新业务的涌现和新连接模式的产生，不同的行业、用户和业务对网络提出了各种各样的新要求，例如接入数量、时延、可靠性等。
5G技术带来了层出不穷的新场景和新业务，这些新业务的发展对网络提出了更多、更高的要求，例如更严格的SLA保障、超低时延等。同时，各种类型云的蓬勃发展进一步打破了物理网络设备的限制，拓宽了虚拟网络设备的边界，使得业务接入网络的位置灵活多变，业务与网络更加紧密地融合在一起，从而改变了网络的范围。
5G时代，不同的业务类型以及不同行业间的业务特征差异巨大。移动通信、智能家居、环境监测、智能农业和智能抄表等业务，需要网络支持海量设备连接和大量小报文频发；网络直播、视频回传和移动医疗等业务对传输速率提出了更高的要求；车联网、智慧电网和工业控制等业务则要求毫秒级的时延和接近100%的可靠性。因此，5G网络应具有海量接入、超低时延、极高可靠性等能力，以满足用户和垂直行业的多样化业务需求。
基于未来移动互联网和物联网的主要场景和业务需求特征，ITU（International Telecommunication Union，国际电信联盟）明确提出以下3种5G典型应用场景[1]，如图1-1所示。
·eMBB（enhanced Mobile Broadband，增强型移动宽带）聚焦对带宽有高要求的业务，如高清视频、增强现实等。
·URLLC（Ultra-Reliable and Low-Latency Communication，超可靠低时延通信）聚焦对时延和可靠性极其敏感的业务，如工业自动化等。
·mMTC（massive Machine-Type Communication，大连接物联网，也称海量机器类通信）则覆盖高连接密度的场景，如智慧城市等。
这些5G应用场景对网络提出了完全不同的功能和性能上的要求，这些要求难以通过一张网络来满足。
随着云和互联网技术的快速发展，越来越多的行业开始数字化转型，如图1-2所示。
数字化转型的目标是实现轻资产运营模式，即企业将内部的各类应用和系统逐步迁移到云上，享受云服务带来的高效和敏捷。企业上云可以分为3个主要阶段：门户网站上云、办公和IT（Information Technology，信息技术）系统上云，以及企业生产系统上云。企业上云重构了企业到云、企业之间、云与云之间的专线网络，重塑了运营商的2B（To Business，面向企业）业务。云网一站式服务是企业网络建设最关键的诉求之一。特别地，企业的生产系统和核心业务上云对网络的SLA提出了前所未有的要求，也引发了对网络切片的需求。
面对企业ICT（Information and Communication Technology，信息通信技术）的庞大市场，业界越来越多的参与者开始采用不同的方案来满足客户的诉求。公有云厂商在提供云的基础上布局云骨干，提供云网一体的服务，这种方式改变了传统的互联网专线和组网专线的连接方式。SD-WAN（Software-Defined Wide Area Network，软件定义广域网）厂商提供灵活、具有成本竞争力的方案以满足客户互联诉求。这些产品和服务不仅重塑了专线连接的方式，而且具备灵活连接、快速开通、动态调整的能力，给运营商的传统专线市场带来了压力。发挥网络优势，提供广覆盖、灵活敏捷、SLA可保障的专线，以及云网融合的能力，是运营商在2B市场保持竞争力的重要因素。
随着5G和云时代多样化新业务的涌现，网络需要具备超低时延、安全隔离、高可用性/可靠性、灵活连接以及业务精细化、智能化管理的能力。但是传统IP网络仅提供尽力而为的转发能力，无法满足新业务的SLA需求。
在构建IP网络时，一般将网络分为接入层、汇聚层和骨干层。从接入层到汇聚层再到骨干层，规划的带宽会有一定的收敛。这种方式充分利用了IP网络统计复用的能力，以达到资源充分利用的目的，可以极大地降低建网成本。由于收敛比的存在，网络中存在多接口进入、单接口流出的问题，容易造成拥塞。虽然路由器通过端口大缓存可以解决拥塞丢包问题，但报文遇到拥塞时会进入队列缓存，这就会产生较大的排队时延。
图1-3列举了5G时代的多样化新业务。不同业务对带宽和时延有着截然不同的需求。例如，直播视频类业务流量呈现脉冲式突发特征，容易造成瞬时拥塞，因此需要大带宽，对时延的要求比较低。但是远程医疗、5G VR（Virtual Reality，虚拟现实）、精密制造等业务对时延有较高的要求。如果能够基于业务提供差异化时延通道，就可以满足业务对时延的要求。
政务、金融、医疗等垂直行业的生产制造和交互类业务对业务的安全性及稳定运行有着明确的要求，如图1-4所示。为了确保这些核心业务不受其他业务干扰，其通信系统一般采用专用的网络承载，与企业信息管理类业务以及公共网络业务隔离。但是受建设成本、运维、快速拓展业务等因素影响，企业也在满足安全隔离需求的前提下，寻求新的方式承载其核心业务。传统IP网络统计复用模式下，容易出现业务之间互相抢占资源的情形，因此只能提供尽力而为的服务，无法提供安全隔离能力。此外，传统MSTP（Multi-Service Transport Platform，多业务传送平台）专线面临退网，部分基于MSTP的政务、金融专线业务逐步迁移到IP网络上，这些业务也存在安全隔离、资源独享的诉求。
高价值业务要求IP网络提供高可用性企业业务专线，如政务、金融、医疗等行业对可用性的要求往往高达99.99%。而5G业务，尤其是对URLLC业务而言，其可用性要求是99.999%。部分业务如远程控制、高压供电等，其可用性关系着社会与生命安全，要求高达99.9999%。因此，在一张IP网络中提供高可用性的专线来承载这类业务至关重要。
在5G和云时代，单一业务向综合业务发展，流量走向由单一向多方向综合发展，这将导致网络的连接关系变得更加灵活、复杂和动态化，如图1-5所示。5G核心网的云化、UPF（User Plane Function，用户平面功能）的下沉，以及MEC（Multi-Access Edge Computing，多接入边缘计算）的广泛应用，使得基站之间、基站到不同网络层次的DC（Data Center，数据中心）之间，以及不同网络层次的DC之间的连接越来越复杂，且这些连接关系是动态变化的，这就要求网络具备提供任意按需连接的能力。此外，由于不同的行业、业务或用户在网络和云中的业务范围及接入位置的差别，网络需要满足定制化网络拓扑与连接的需求。
垂直行业有多种业务类型，对网络服务的需求也千差万别。提供具有差异化、动态化以及实时性特征的网络服务，成为网络业务SLA保障中的重要内容。传统IP网络偏静态的业务规划，基于分钟级的网络利用率统计监控，忽略了网络流量在微观上的突发特征，难以避免业务之间互相影响，无法保障业务的SLA，也无法满足业务的动态部署和灵活调整的需求。很显然，一张传统的IP网络是无法满足租户级精细化、智能化的业务管理的要求的。
传统的IP网络采用统计复用、尽力而为的方式进行数据包的转发，可以通过较低的成本提供灵活的网络连接服务，但无法高效地为网络中的不同业务提供差异化和可保障的SLA，也难以实现不同业务或网络用户的隔离和独立运营。为了在同一张IP网络上满足不同业务的差异化需求，业界提出了IP网络切片的概念。
通过IP网络切片，运营商能够在一张通用的物理网络之上构建多张专用的、虚拟化的、互相隔离的逻辑网络，来满足不同用户对网络连接、资源及其他功能的差异化需求。IP网络切片示例如图1-6所示。
运营商通过IP网络切片满足不同业务类型或行业用户的差异化网络连接和服务质量需求，不仅降低了建网的成本，而且可提供高度灵活的按需调配的网络服务，从而提升运营商的网络价值和变现能力，并助力各行各业的数字化转型。
IP网络切片最初的应用场景是提供5G承载网切片。但是，由于IP网络不仅可以承载移动业务，还可以承载固定宽带业务以及各种企业专线业务，因此，IP网络切片的应用场景也不再局限于5G网络切片，而是应用在更加广泛的领域中。
IP网络切片有不同的应用场景，典型的应用场景如表1-1所示。
IP网络切片可基于不同维度进行分类。按照用途，可以分为商业切片和自营切片；按照所服务对象的层次不同，可以划分为行业切片和租户切片；按照所服务用户的类型不同，可以划分为2B切片和2C（To Consumer，面向消费者）切片；按照网络域，可以划分为移动承载网切片、城域网切片、骨干网切片；按照网络连接模型，可以划分为专线型切片、组网型切片和混合型切片。下面介绍一下专线型切片、组网型切片和混合型切片，图1-7展示了这3种网络切片的组网方式。
·专线型切片按照指定的业务接入点进行切片。专线型切片通常要求独享带宽资源，如政企切片。专线型切片通常只要求在有限的业务接入点之间进行互联，接入点之间的连接关系较为确定，因此单个专线型切片的连接数量有限，但整个网络专线型切片的连接数量较多。
·组网型切片按照网络覆盖范围（全网或局部网络）进行切片，切片内的节点之间呈现全网状互联，如运营商自营业务切片、面向特定行业的切片、面向特定大客户的切片等。组网型切片通常要求切片之间不共享带宽资源，但同一切片内不同连接之间的带宽资源可以共享。组网型切片通常要求多点到多点的互联，连接数量多且连接关系复杂。
·混合型切片是组网型切片和专线型切片的组合，具备组网型切片和专线型切片的特点。
IP网络切片具有提供资源与安全隔离、差异化SLA保障、极高可靠性保障、灵活定制拓扑连接的能力。使用IP网络切片技术对构建智能云网、助力企业的数字化转型有极大的帮助。
不同的行业、业务或用户可以通过不同的IP网络切片承载在同一张IP网络中，IP网络切片之间需要根据业务和客户的需求提供不同类型及程度的隔离能力。
从服务质量的角度来看，IP网络切片隔离的目的是控制和避免某个切片中的业务突发或异常流量对同一网络中其他切片的影响，需要做到不同网络切片内的业务之间互不影响。这一点对垂直行业尤其重要，如智慧电网、智慧医疗、智慧港口等，这类行业对时延、抖动等方面的要求十分严苛，无法容忍其他业务对其业务性能的影响。从安全性角度来看，某个IP网络切片中的业务或用户信息不希望被其他IP网络切片的用户访问或者获取，这就需要为不同切片之间提供有效的安全隔离措施，如政务、金融等专线业务。
如图1-8所示，按照隔离需求等级的不同，IP网络切片可以提供3个层次的隔离：业务隔离、资源隔离和运维隔离。
·业务隔离：针对不同业务，在公共网络中建立不同的网络切片，从而实现业务连接和访问的隔离。业务隔离本身不保证服务质量，只使用业务隔离的不同网络切片的业务性能可能会相互影响。业务隔离可以满足部分对服务质量要求相对不苛刻的传统业务的隔离需求。
·资源隔离：某一网络切片独享网络资源或与其他网络切片共享网络资源。资源隔离对5G的URLLC业务尤其重要，因为URLLC业务通常有十分严格的服务质量要求，不允许任何其他业务干扰。资源隔离按照隔离程度可以分为硬隔离和软隔离。结合软、硬隔离技术，可以灵活选择哪些网络切片需要独享资源，哪些网络切片之间可以共享部分资源，从而实现在同一张网络中满足不同业务的差异化SLA要求。
·运维隔离：对一部分网络切片租户来说，除了需要业务隔离和资源隔离提供的能力，还需要对运营商分配的网络切片进行独立的管理和维护操作，即做到对网络切片的使用近似于使用一张专网。网络切片通过管理平面接口的开放提供运维隔离功能。
如图1-9所示，以智慧电网场景为例，智慧电网业务分为采集类业务和控制类业务，这两类业务对网络的SLA要求存在差异，需要进行资源隔离，同类型业务之间需要进行业务隔离。通过网络切片既可以实现智慧电网业务与公众网络业务之间的资源和安全隔离，还可以实现智慧电网采集类业务与控制类业务的资源隔离。
网络业务的快速发展不仅使网络流量剧增，还促使用户对网络性能提出了更高的要求。不同的行业、业务或用户对网络的带宽、时延、抖动等SLA有不同的需求，需要在同一个网络基础设施中满足不同业务场景的差异化SLA需求。网络切片利用共享的网络基础设施为不同的行业、业务或用户提供差异化SLA保障。
IP网络切片使运营商从单一的流量售卖服务，逐步向面对2B和2C提供差异化服务转变。如图1-10所示，运营商以切片商品的方式为租户提供差异化服务。按需、定制、差异化的服务将成为未来运营商提供业务的主要模式，也是运营商新的价值增长点。
高价值业务，例如URLLC业务，要求IP网络提供高可靠性、毫秒级故障恢复等能力，这些已经成为对当前网络的基础要求。基于SR（Segment Routing，段路由）的网络切片支持针对网络中任意故障点的本地保护技术，如TI-LFA（Topology-Independent Loop-Free Alternate，与拓扑无关的无环路备份）、中间节点保护等。利用这些技术可以极大地提高保护成功率，增强IPv6网络切片的可靠性。而且，各网络切片内的链路故障切换能够控制在切片内进行，不影响其他切片，如图1-11所示。
5G和云时代业务的不断发展，使得网络的连接关系更加灵活、复杂和动态化。网络切片可以通过定义逻辑拓扑实现按需定制网络切片的拓扑和连接，从而满足不同行业、业务和用户差异化的网络连接需求，如图1-12所示。
定制逻辑拓扑连接后，网络切片无须感知基础网络的全量网络拓扑，只需看到该网络切片的逻辑拓扑与连接，而且网络切片内的业务也被限定在该网络切片对应的拓扑内部署。对网络切片用户来说，这简化了需要感知和维护的网络信息。对运营商来说，这避免了将基础网络过多的内部信息暴露给网络切片用户，提高了网络的安全性。
网络切片这一概念首先是在无线网络中被提出的，是面向丰富多样的5G业务需求提出的重要架构创新。无线网络切片相关的技术研究主要由3GPP主导。IP网络切片相关的技术研究主要由IETF主导，包括架构、协议的标准制定等方面。其他一些标准组织也开展了针对网络切片的研究工作。本节将分别介绍3GPP、IETF及其他标准组织在网络切片方面的研究情况。
在3GPP中，PCG（Project Coordination Group，项目协调组）是最高管理机构，负责全面协调工作，如3GPP组织架构管理、时间计划、工作分配等。技术方面的工作由TSG（Technology Standards Group，技术规范组）完成。
目前3GPP共3个TSG，分别为TSG RAN、TSG SA（Service and System Aspects，业务与系统方面）、TSG CT（Core Network and Terminal，核心网与终端）。每一个TSG下面又分成多个WG（Working Group，工作组），每个WG分别承担具体的任务，目前共有16个WG。TSG RAN有6个WG，TSG SA有6个WG，TSG CT有4个WG，如图1-13所示。
作为移动通信网络标准化的主导者，3GPP从2015年开始启动5G相关的标准研究和制定工作。在3GPP众多的工作组中，参与网络切片研究的工作组主要集中在TSG RAN和TSG SA中，如表1-2所示。
与网络切片相关的主要是TSG SA中的SA WG1（业务）、SA WG2（架构）、SA WG3（安全）、SA WG5（电信管理），以及TSG RAN中的RAN WG1（无线层1规范）和RAN WG2（无线层2&3规范）这些工作组。表1-2列举了3GPP中与网络切片研究相关的几个工作组。
通过表1-2可以看出，3GPP定义了5G网络切片的整体架构，以及5G核心网与接入网的网络切片技术和标准。
IETF定义的网络切片可以作为5G端到端网络切片中的承载网切片部分，也可以应用在5G之外其他有网络切片需求的网络场景中。
IETF针对网络切片的技术研究和标准化工作从2016年开始。华为首先在IETF发起了对IP网络切片问题的思考和对网络切片架构的讨论，并率先提出了基于IETF核心技术的重用和增强的网络切片实现框架VPN+[2]，将IP网络切片作为一种增强的VPN服务。IETF还定义了IETF网络切片的概念、术语和通用架构。IETF网络切片主要基于IP及相关的技术实现，因此本书也将IETF网络切片称为IP网络切片。同时，IETF还定义了基于VPN、TE（Traffic Engineering，流量工程）和SR（Segment Routing，段路由）等技术的增强实现网络切片的技术架构及协议扩展，包括支持网络切片的数据平面封装协议扩展、控制协议扩展以及用于实现网络切片管理和部署的管理接口模型。
在华为和多家网络设备商、运营商的共同推动下，IETF首先进行了基于SR的网络切片数据平面和控制平面的关键技术及协议的研究。之后，为了解决海量网络切片的可扩展性问题，IETF又开始对可扩展网络切片技术进行研究，还提出了跨域网络切片、层次化网络切片等的相关需求、场景和技术研究方向。
虽然目前网络切片的主要研究和标准化工作在3GPP和IETF中开展，但其他标准组织也有相关的工作在开展，主要包括如下一些标准组织和项目。
BBF（Broadband Forum，宽带论坛）主要进行承载网与5G网络切片管理器对接的承载网切片管理接口的需求描述和信息模型定义。
ETSI（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准组织）的ZSM（Zero-touch Network & Service Management，零接触网络和服务管理）工作组进行端到端网络切片生命周期的自动化管理相关的标准化工作。
OIF（Optical Internetworking Forum，光互联论坛）、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，电气电子工程师学会）和ITU-T（International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector，国际电信联盟电信标准化部门）主要进行与网络切片相关的二层及以下的转发平面技术研究和标准制定，这些技术可以作为IP网络切片实现其架构的底层技术，提供网络切片之间的转发资源隔离能力。
CCSA（China Communications Standards Association，中国通信标准化协会）也积极开展和IP网络切片相关的技术研究与标准制定工作，涉及的内容包括5G端到端网络切片与IP网络切片的对接、IP网络切片架构以及基于VPN+的网络切片技术实现要求等。图1-14展示了各个标准组织在网络切片方面的研究和标准化工作。
IPv6是网络层协议的第二代标准协议[3]，最初也被称为IPng（IP Next Generation，下一代IP）[4]。它是IETF设计的一套规范，是IPv4（Internet Protocol version 4，第4版互联网协议）的升级版本。由于IPv6是IETF的核心协议，因此IPv6网络切片是IP网络切片的一种主要实现方式。
IPv4是目前广泛部署的互联网协议。在互联网发展初期，IPv4以其简单、易于实现、互操作性好的优势而得到快速发展。但随着互联网技术的迅猛发展，IPv4设计的不足也日益明显，比如地址空间不足、处理报文头及报文选项的复杂度高、地址维护工作量大、路由聚合效率低，以及对安全、QoS（Quality of Service，服务质量）、移动性等缺乏有效的解决方案等。
IPv6的出现，针对性地解决了IPv4的一些问题。但是，在过去的一段时间里，IPv6的部署和应用非常缓慢。归根结底在于IPv6缺乏有效的应用牵引，而IPv4地址不足的问题也因为CIDR（Classless Inter-Domain Routing，无类别域间路由）和NAT（Network Address Translation，网络地址转换）等解决方案的应用得到缓解。5G和云等新业务的兴起，使IPv6迎来了新的创新和发展机遇。
5G和云对IP技术创新的影响可以用一句话来总结：5G改变了连接的属性，云改变了连接的范围。IP网络的本质就是连接。5G业务的发展对网络连接提出了更多的要求，例如更严格的SLA保障、确定性时延等，改变（或者说增强）了连接的属性，要求报文携带更多的信息来指导和辅助报文的转发，这些要求都可以通过IPv6扩展得到很好的满足。云业务的发展使业务处理所在位置更加灵活多变，而一些云服务（如电信云业务）更是进一步打破了物理网络设备和虚拟网络设备的边界，使得业务与承载融合在一起，这些都改变了网络连接的范围。为了更好地应对连接范围的变化，需要基于IP建立网络连接，这是因为IP的可达性是IP网络的基础，基于IP可达性建立的连接会更加快速和灵活。而在IP技术发展历史上大获成功的MPLS需要使用额外信令，并且需要全网升级，因此很难满足5G和云发展的需求。IPv6不仅具备Native IPv6的可达性，而且通过IPv6扩展报文头可以非常方便地支持功能扩展，实现更多种类信息的封装，这也是IPv6网络切片技术得以发展的重要基础。
SR是一种源路由协议，支持在路径起点向报文中插入转发指令来指导报文在网络中的转发，从而支持网络可编程[5]。SR的核心思想是将报文转发路径切割为不同的分段，并在路径起点向报文中插入分段信息以指导报文转发。这样的路径分段被称为“Segment”，并通过SID（Segment Identifier，段标识）来标识。SR在支持流量工程等方面相比传统的RSVP-TE（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering，资源预留协议-流量工程）协议更有优势，比如简化了控制平面和网络状态等。
目前SR支持MPLS数据平面和IPv6数据平面。基于MPLS数据平面的SR被称为SR-MPLS，其SID为MPLS标签；基于IPv6数据平面的SR被称为SRv6（Segment Routing IPv6，基于IPv6的段路由），其SID为IPv6地址[6]。
SRv6支持在头节点插入转发指令，指导数据包转发。如图1-15所示，SRv6结合了SR在头端进行网络编程和IPv6报文头可扩展性两方面的优势，为IPv6网络切片创新带来了新的机会。
从一般意义上理解，SR提供了一种具有高可扩展性的路径服务，即通过组合节点SID和链路SID等信息，提供不同的SR路径来满足不同业务的特定需求。从这个角度来看，SR与IP网络切片的目标是一致的，并且SR可以直接作为实现专线型切片的技术。
换个角度来看，在SR网络中，节点SID是一个虚拟节点，邻接SID是一个虚拟链路，将节点SID和链路SID组合在一起，就是一个虚拟节点和虚拟链路的集合，从而形成了一个虚拟网络。所以，SR也是一个可方便提供虚拟网络的技术，可以用于实现组网型的IP网络切片。
我们对IP网络切片的认识是逐步加深的。开始的时候，我们对IP网络切片有两种基本的认识：第一，IP网络切片是SR的一个重要特性；第二，IP网络切片是5G端到端网络切片的一个组成部分。
在IP网络切片创新过程中，我们逐步意识到这些认识不够全面，IP网络切片技术比我们想象的复杂得多，完全可以自成体系。首先，IP网络切片可以不用和SR完全绑定。特别是基于Slice ID的网络切片方案，通过在转发平面引入独立的切片资源标识之后，也可以和其他类型的隧道结合使用。同时，IP网络切片技术和硬件技术发展密切相关，基于硬件的资源切分技术是IP网络切片技术的重要基础，这也是之前的SR特性所不具备的。其次，IP网络切片技术来源于5G。IP网络应用场景的多样性以及IP网络所承载业务的多样性，使得IP网络切片技术不仅可以用于移动业务，还可以用于固定网络业务、企业业务，同时既能用于移动承载网，又能用于IP城域网和骨干网。IP网络切片技术增强了原先的IP专线业务，使其可以有更好的资源隔离保证。这些都使得IP网络切片技术可以独立于5G存在。
IP网络切片技术应用的多样性以及所涉及技术的多样性（包括资源切分技术、控制平面技术、数据平面技术等），使其最终成为一个相对独立的技术体系。
IP网络切片从一定程度上提供了一种简便、快速建立“专网”的方法。建立物理专网的费用很高，而且费时、费力，一般的企业很难承受。IP网络切片则是在一张物理网络上通过资源隔离的方法建立属于企业或行业专用的虚拟网络，大大降低了建网的成本，而且省时、省力，这使得一般的企业也可以负担得起。因此，IP网络切片可以减少建立专网的需求，能为运营商带来一门“好生意”，具有很好的应用前景。
引入IP网络切片带来的一个问题是，传统的IP专线业务该如何定义。
普通的VPN专线可以称为IP网络切片吗？
基于MPLS TE（MPLS Traffic Engineering，MPLS流量工程）或SR-MPLS TE（Segment Routing-MPLS Traffic Engineering，段路由-MPLS流量工程）隧道的VPN专线可以称为IP网络切片吗？
RSVP-TE支持建立端到端预留资源的MPLS TE路径，那么基于资源预留的MPLS TE路径的VPN专线可以称为IP网络切片吗？
如果这些专线不能称为IP网络切片，那么假设基于IP网络切片技术的专网拓扑退化成只有两个端点，这样的IP网络切片应该叫专线还是切片呢？
虽然IP网络切片在特定场景下和专线在技术实现方面存在相似性，但是为了尊重IP技术历史发展的实际情况，避免IP网络切片的概念过度外延，本书将IP网络切片限定为：通过特定控制平面技术，如亲和属性、MT（Multi-Topology，多拓扑）、Flex-Algo（Flexible Algorithm，灵活算法），构建拓扑属性，以及通过特定数据平面技术（SRv6 SID或Slice ID）指示资源属性的技术方案。根据这个限定，基于RSVP-TE的MPLS TE路径的VPN专线不在本书描述的网络切片范围内，基于SR TE路径的VPN专线只有在满足上述两种限定条件的情况下才属于本书所描述的网络切片。
[1] HUSENOVIC K, BEDI I, MADDENS S, et al. Setting the scene for 5G: opportunities & challenges[R]. Geneva: International Telecommunication Union, 2018.
[2] DONG J, BRYANT S, LI Z, et al. A Framework for Enhanced Virtual Private Networks (VPN+) services[EB/OL]. (2022-09-20)[2022-09-30]. draft-ietf-teas enhanced-vpn-11.
[3] DEERING S, HINDEN R. Internet Protocol, version 6 (IPv6) specification[EB/OL].(2017-07)[2022-09-30].RFC 8200.
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[5] FILSFILS C, PREVIDI S, GINSBERG L, et al. Segment routing architecture[EB/OL].(2018-12-19)[2022-09-30].RFC 8402.
[6] FILSFILS C, CAMARILLO P, LI Z, et al. Segment routing over IPv6 (SRv6) network programming[EB/OL].(2021-02)[2022-09-30].RFC 8986.
