IPv6 理想世界背后：总线、桥接与遗留问题如何拖垮网络？

IPv6 会议初体验去年 11 月作者首次参加 IETF 会议。这里的工作大概三分之一是维护性苦差事三分之一是对现有技术的拓展还有三分之一是天马行空的设想。作者参加会议主要想看看人们对 [TCP BBR] 的反应结果大家大多持积极态度但也心存疑虑。IPv6 的美好愿景在 IETF 会议上有大量关于 IPv6 的展示。有人认为 IPv4 已被取代或取代早已完成不少人坚信 IPv6 棒极了是有史以来最伟大的发明很快会普及而 IPv4 早该被淘汰。作者认为这是个深入探究的好机会提出疑问为什么与 IPv4 相比IPv6 如此复杂混乱如果它只是 [增加了地址位的 IPv4] 会不会更好呢总线搞砸了一切曾经电话网络采用物理电路交换后来电话公司进行优化发明了时分复用和“虚拟电路交换”。互联网建立在这些电路之上IP 地址、子网和路由诞生。与此同时局域网作为另一种选择被发明出来人们建立“总线”网络多个设备可连接到一根电线上通信。早期的本地总线网络之一是 arcnet其第 2 层地址简单通过跳线或 DIP 开关设置。几年后以太网出现其第 2 层地址使用更多位以太网 MAC 地址诞生。各种局域网技术不断涌现又消失IPX 和 Netware 曾是黄金时代。但大型公司和大学的网络把一切搞砸了他们需要连接多个总线当时互联网协议不成熟、不流行他们发明自己的方法扩展以太网用以太网地址作为路由机制的关键。以太网地址无法分层桥接表不如现代 IP 路由表桥接虽大多能正常工作但有点混乱时不时会出现广播风暴路由也不总是最优且几乎无法调试。不过桥接经过硬件优化速度很快。基于总线的互联网互联网开发者注意到局域网技术的发明ARPANET 可能在这时正式更名为互联网。人们需要一个长途桥接设备但以太网桥接存在拥塞控制等问题无法实现。幸运的是互联网开发者为以太网等设计了“帧格式”。但问题也随之而来当把互联网数据包放到电线上时不清楚哪个设备应接收并转发需用路由器的 MAC 地址识别。设置本地 IP 路由表时人们通常写成通过 IP 地址指定路由器这让事情更复杂还需添加 ARP 协议将 IP 地址转换为以太网地址过多广播会成为问题人们采取了一些临时解决办法。被遗留问题拖垮时间推移网络基本变成物理电线、总线、桥接器和 IP 路由器的组合。人们希望自动配置 IP 地址于是 bootp 和 DHCP 应运而生它们与 ARP 一样特殊需要知道以太网地址与真正的 IP 服务不同。以太网和 IP 之间联系紧密如今几乎不可分割。桥接和路由同时存在且越来越复杂桥接基于硬件路由基于软件两个组织假装对方不存在。网络运营商根据速度和对配置 DHCP 服务器的厌恶程度选择桥接或路由桥接失控后出现了软件定义网络SDN但它本质上就是 IP大型数据中心基本采用了 SDN。忘掉上面说的一切……现在假装上面说的都没发生回到 20 世纪 90 年代初IETF 的人们认为即将到来的灾难可以避免。实际上我们完全不再使用总线网络了以太网只是假装是总线回到了星型拓扑结构。就连 wifi 也普遍使用“基础设施模式”模拟星型拓扑结构。当节点 X 想通过 IP 路由器 Y 和 wifi 接入点 A 向互联网节点 Z 发送数据时数据包的情况存在问题。