segment routing

Posted 2020-12-18 dream397

什么是 Segment Routing？

• Segment Routing （分段路由，简称 SR）是基于源路由理念设计。节点（路由器 / 主机）选择路径，并引导数据包沿着该路径转发。

• Segment Routing 在数据包头报文中插入带顺序的 Segment 列表，以指示接收到的这些数据包的节点怎么去处理和转发数据包。

Segment Routing 相关概念

• Segment：节点针对所接收的数据包要执行的指令，包括：最短路径转发；通过特定接口转发；将数据包转发到特定应用 / 服务实例等。

• Segment Identifier （SID）：用于标识 Segment。在转发时可映射为 MPLS 标签。

• Segment List：通过把多个 SID 组合成一个有序的列表，可以引导数据包到网络的任何路径。例如：{16002,16003,16005,16006}。

• 全局 Segment：SR 域中的所有启用 SR 的节点均支持与全局 Segment 相关的指令，且每个 SR 节点在其转发表中均安装全局 Segment 的指令。

• 本地 Segment：只有生成本地的 Segment 的节点支持与该本地 Segment 相关的指令，且只有生成本地的 Segment 节点在其转发表中安装相关指令。

• SRGB （Segment Routing Global Block）：是用于全局 Segment 的 SID 的集合。SRGB 中的第一个标签值+SID index （索引）= 全局 SID 的标签值。本地有效。

Segment Routing 控制平面

SR 控制平面当前支持链路状态 IGP （ISIS/OSPF）以及 BGP。

IGP Segment 将 Segment 信息包括在 IGP 通告中，仅需要对链路状态 IGP 做少量的扩展，这样 IGP 网络中的所有节点都能接收到 IGP segment。

• Prefix SID：此 Segment 与该 IGP 通告的一条前缀相关联。全局 SID，手工分配。

• Node SID：是 PrefixSID 的子类型。它与标识特定节点的环回接口的主机前缀，即 route-id 的 Segment。全局 SID，全局可见，全局有效，手工分配。

• Anycast SID：在 SR 域中的多个节点上分配相同的单播前缀，就会使得该单播前缀成为 Anycast 前缀。全局 SID，全局可见，全局有效，手工分配。支持负载均衡和冗余。

• Adjacency Segment：Adj-SID 是与单向邻接相关联的 Segment。使用 Adj-SID 转发流量被引导至指定链路（接口），而不管最短路径如何。本地 SID，全局可见，本地有效，动态分配。

Segment Routing 数据平面

• SR 的 MPLS 数据平面可以利用现有的 MPLS 架构，通常称为 SR MPLS。SID 对应 MPLS 标签；Segment List 在 MPLS 数据包中被表示为 MPLS 标签栈。适用于 IPv4 和 IPv6 地址族。

• SR 的 IPv6 数据平面实现通常称为 SRv6，通过使用 IPv6 扩展报头 Segment Routing Header （SRH）实现，Segment 体现为 IPv6 地址。Segment List 被编码为 SRH 中的含有多个 IPv6 地址的有序列表。

Segment 转发路径

• ST-BE （Best Effort）：最短路径转发。这与 LDP 转发数据类似。

• 从节点 1 到前缀为 60.6.6.0/24 的网段（Prefix-SID 17006）。所有节点通过 IGP 学习到 Prefix-SID 17006，之后 IGP 通过 SFP 算法得到一条去往 60.6.6.10 的最短路径。

• 严格显示路径 SR-TE （Traffic Engineering）：基于 Adj-SID，头节点指定严格显示路径（Strict Explicit）。

• 松散路径 ST-TE：显示路径与最短路径相结合（Adj-SID +Node-SID，LooseExplicit）。

Segment Routing 的优势

• Segment Routing 部署简单，不需要 LDP/RSVP 信令协议，仅通过 IGP 完成标签分发和路径计算即可。转发层面，不需要改变网络当前的 MPLS 转发架构。

• SID 虽然使用了 MPLS 的标签形式，但同时蕴含了一个转发指令。

• Node-SID/ Prefix-SID：指示设备按照最短路径进行转发，同时支持负载分担。

• Adj-SID：指示设备按照指定的出接口进行转发。

• SR 基于 IGP 协议扩展，比 LDP/RSVP 部署更加简单。没有信令交换，对网络设备的资源消耗少。

• 没有 LDP，就不存在于 IGP 的同步问题。在冗余链路故障保护时，就不会发生路由黑洞问题。提供 100% 的 TI-LFA （Topology Independent Loop FreeAlternate） FRR 保护。

• SR-TE 在头节点对报文进行路径编排，中间节点不需要维护路径信息，配置简单。比较 RSVP，更容易组建大规模网络。

• 更好的实现 SDN。提供集中控制和分布转发之间的平衡。

• 采用源路由技术，通过头节点控制编排路径，网络可以快速响应上次应用的需求。

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