Page 382 - 《软件学报》2026年第1期

马东超 等: SRv6 技术在数据转发平面的应用与挑战综述 379

随着互联网业务的爆发式增长, 网络流量无论是在体量还是种类上都日趋多样化. 据 Cisco 预测, 到 2023 年
[1]
全球联网设备将达 299 亿, 其中物联网设备占比 50% . IDC 的报告则显示, 2025 年全球连接设备数将超过
[2]
410 亿, 物联网设备占比高达 75% . 在“人-机-物”三元世界加速融合的大背景下, 以云计算、人工智能、虚拟现实
等为代表的创新应用, 对网络提出了更高的带宽、时延和可靠性要求. 面对日益复杂的网络场景和苛刻的性能要
求, 传统网络架构在可扩展性、灵活性、服务质量保障等方面的不足日益凸显. SRv6 技术作为面向未来的创新网
络架构, 通过重塑网络转发平面, 为破解网络发展瓶颈、加速网络智能进化提供了先进理念和关键使能.
SRv6 的出现并非偶然. 回望互联网发展的 30 余年历程, 网络技术经历了 3 次重大变革: 一是 20 世纪 80 年代
末期 TCP/IP 协议栈的建立, 奠定了互联网的技术根基; 二是 21 世纪初 IPv6、多协议标记交换 (multiprotocol label
switching, MPLS) 等技术的引入, 推动网络走向规模化与智能化; 三是近 10 年来软件定义网络 (software defined
network, SDN)、网络功能虚拟化 (network functions virtualization, NFV) 和段路由 (segment routing, SR) 等理念的
兴起, 加速网络的软件化转型与服务化升级. SRv6 正是在前人工作基础上, 顺应时代发展而提出的下一代网络范
式. 秉承 IPv6 先进理念, 叠加 SDN 可编程、NFV 灵活部署、SR 路径感知等关键技术优势.
SRv6 网络引入了 IPv6 编程机制, 实现了网络转发面与控制面的深度解耦与敏捷协同. 它允许网络运营者直
接利用 IPv6 地址空间对网络服务进行灵活编程和动态控制, 简化了控制平面, 降低了网络运维的复杂度. 同时,
SRv6 为网络服务提供了端到端编排与感知能力, 为服务质量保障、故障定位等问题提供了新的解决思路. 尽管
SRv6 展现出诸多技术优势, 但在源路由开销优化、运维管理与安全、部署策略等方面仍面临挑战.
近年来, SRv6 的标准化和产业化进程正在快速推进. IETF 的 SPRING 工作组发布了一系列 SRv6 相关的
RFC 文档 [3−12] , 为该领域提供了规范引导. 华为、思科、Juniper 等企业推出了成熟的 SRv6 商用产品和解决方案.
运营商和云服务商也积极开展 SRv6 概念验证和试点建设, 如中国电信在国内率先开通了基于 SRv6 的 5G 承载
网络试点, 实现了跨域端到端的 5G 网络切片. 这些产业实践为 SRv6 的规模商用积累了宝贵经验.
尽管 SRv6 技术在各方面取得了丰硕成果, 但现有文献缺乏对该领域的全局梳理和系统总结. 例如, 文献 [13]
主要关注 SR 标准化进程和专利布局, 难以反映 SRv6 领域的最新进展, 特别是创新应用场景、关键技术优化和演
进式部署演进等方面的重要成果. 因此, 有必要对 SRv6 相关领域的研究现状进行全面调研和梳理. 本文第 1 节介
绍 SRv6 技术的基本原理、关键特性和演进历程. 如图 1 所示. 第 2 节归纳 SRv6 在网络架构与性能、网络管理与
运维、新兴业务支撑等领域的应用创新, 并总结面临的技术挑战. 第 3 节深入讨论 SRv6 技术自身的挑战, 分析性
能与效率、可靠性与安全性、部署与演进策略方面的研究进展. 第 4 节总结全文并展望 SRv6 技术的发展前景.

2.1 SRv6 在网络架构与性能优化中的应用
2 SRv6 技术的应用 2.2 SRv6 在网络管理与运维领域的创新应用
2.3 对新兴业务的支持与增强
(深入探讨 SRv6 技术在多个领域中的创新 2.4 SRv6 技术应用方案分析与对比
SRv6 技术的应用 应用及其显著成效)
与挑战优化
3 SRv6 技术自身的挑战与优化 3.1 SRv6 性能与效率问题及优化
3.2 SRv6 的可靠性与安全性提升策略
(系统分析 SRv6 技术在实际部署和应用中 3.3 演进式部署方案
面临的主要挑战和优化方案)
图 1 本文结构框架图

1 背景概述

1.1 SRv6 技术原理
SR 是 IETF 在源路由理念基础上提出的新型路由转发架构. SR 将端到端的转发路径分割为多个段, 每个段由
一个段标识符 (segment identifier, SID) 唯一标识. 通过将数据包的转发信息编码在数据包头中, SR 实现了数据平
面的直接路径编程和转发控制. 基于 IPv6 的段路由技术 SRv6 则是 SR 理念在 IPv6 数据平面的具体实现. 与传统
IPv6 网络不同, SRv6 充分利用了 IPv6 灵活的地址结构和可定义的报文头, 通过引入段路由扩展头 (segment