广域网技术——SR


 传统IP/MPLS网络出现问题

     LDP:   标签分发协议

优点:

          为了解决IP网络依靠路由转发时每一条都要查询路由表的问题

          MPLS通过LDP协议来为网段分配标签,建立标签转发表,通过分发标签来代替三层路由转发,提升转发效率

缺点:

          状态化信息(同步、算路)

          路由黑洞问题

                           

                                初始路径:  A→B→E→F

  当B到E之间的链路发生故障时,由于LDP时依靠IGP协议分发标签的,所以先收敛IGP,在IGP收敛这段时间,LDP就无法分发新的标签,就相当于停运了,出现瞬间丢包行为,造成路由黑洞

     RSVP-TE:流量工程协议

标签建立过程:

       发送PATH,从头端到尾端

       尾端回复RESV

       每个路由器都会维护大量表项,整个路径的带宽、目的地这些每个路由器都知道

  

优点:

  为了解决LDP不支持流量工程的问题,MPLS中引入了RSVP-TE控制面

  传统路由是依据目的IP进行查找转发,且只关心下一跳怎么走,而并不关心流量的完整路径。

  而RSVP-TE隧道技术引入了源路由的概念:

          当流量进入RSVP网络后,在源节点就会计算出完整的每一跳路径(显式路径)收集了整网拓扑和链路状态信息,根据业务灵活选择路径,实现带宽资源预留

缺点:不能完全适应在大型广域网

           1.状态维护消耗性能

           2.配置极其复杂 (配单点通都要配置20条命令左右)

               RSVP信令非常复杂,每个节点都需要维护一个庞大的链路信息数据库

           3.可扩展性差

              为了准确预留带宽,RSVP-TE要求所有IP流量都需要通过隧道转发,节点之间建立Full-mesh隧道导致扩展性差,大规模部署几无可能

            4.不支持ECMP(等价多路径)

             从源路由的机制我们可以看到,RSVP-TE只会选择一条最优路径进行转发。如果想要实现流量分担,还需要在相同的源和目的之间预先建立多条隧道。

        

                 

SDN对网络的影响——以下讲解主要为SDN+SR的网络部署方式

  传统MPLS是分布式架构

  每台设备只可以看到自己的状态

  如果需要知道邻居状态,就必须依靠大量指令去实现(例如:RSVP-TE、LDP等)

    所以引出了集中式架构-SDN——控制器

         统一进行路径计算和标签分发

          

SR技术

  SR控制与转发平面

            主要分为SR-MPLS和SRV6两种技术           

          

         控制平面:都是基于IGP路由协议扩展实现         

         数据转发平面:

                     1.MPLS转发平面(上述所说的SR都是MPLS转发平面下的)

      此平面的Segment称为 SR-MPLS,其中SID为MPLS标签

      2.IPv6转发平面  

      此平面的Segment称为 SRv6,其中SID为IPV6地址

                             

     SR关键点:

              网络路径分段

                     “段‘的含义:

        1.网络节点   可以是路由器、交换机、防火墙

                             2.链路

              为段分配SID

                   1.邻接SID:链路的SID

        2.前缀SID:一个地址段的SID(一个网络节点的SID)

        3.节点SID:loopback 地址(设备本身)

                      

     SR隧道建立方式:

         SR-TE:

   1.手动配置:适合网络规模比较小的网络,不需要控制器的配合,但是不支持带宽预留等。

   2.头节点使用CSPF算法,支持带宽的预留。但是这种形式只是站在局部视角角度计算最优路径,无法做到全局最优

           3.控制器算路(引出了SDN,通过SDN进行算路)----接下来主要讲解的就是此种方式

  SR-BE:

            通过扩展IGP协议将标签在IGP域中扩散,动态生成的隧道。

     SR隧道类型:

       SR-TE:

                     使用多个SID组合来实现一条转发路由

                     SID组合方式:

        1.使用多个邻接SID(Adjacency SID)

        (严格路径,指定一条严格的路径,就走这条路)              

        2.多用多个前缀SID(Node SID)

        (松散路径,自己通过IGP计算到节点SID有几条路,然后选择最优的)

                            3.可以两个组合

         SR-BE:

      使用一个SID来指导设备进行最短路径转发

      SR-BE本质是实现传统IGP和LDP的最短路径转发。

      如果中间存在多个等价路径,也可以实现业务流量的负载分担。

 控制器算路:

 工作大致原理

        SDN控制器在在源头位置对Segment组合(在报文头部添加带顺序的Segment列表),提前确定整个出行规则,以指示接收到这个数据包的节点怎么去处理和转发该数据包。(中间节点并不感知和维护链路)

        通过SDN控制下发指令(标签)给头节点,规划路径

        所以只有SDN控制器知道整个网络路径的情况,其它网络节点不知道

   控制器算路工作步骤:

       a- 在转发器上配置IGP和SR,由IGP完成拓扑发现和标签生成;

  b- 转发器使用BGP LS将拓扑信息和标签信息上报给控制器;

  c- 控制器完成路径计算;

  d- 控制器将计算完成的SR-TE隧道信息通过Netcof下发给转发器;

  e- 由转发器生成隧道信息

    

  控制器算路辅助协议讲解

   BGP LS: 转发器汇总IGP协议收集的拓扑信息上送给上层控制器。

   优势:

          1.降低对上层控制器计算能力的要求,且不再对控制器的IGP能力有要求;

     2.BGP协议将各个进程或各个AS的拓扑信息做汇总,直接将完整的拓扑信息上送给控制器,有利于路径选择和计算;

     3.网络中所有拓扑信息均通过BGP协议上送控制器,使拓扑上送协议归一化。

   Netconf:控制器下发标签,下发隧道

   PCEP:用于为流量工程提供路径计算服务。

    把路径计算的控制逻辑从转发设备中抽离到远端,实现了部分数据平面和控制平面的分离。

    专门让SDN控制器算路,其它网元都不用管。

    将Netconf和PCEP协议结合使用实现SDN网络和传统网络的统一管理和调度

  控制器算路的优势:

    1.控制器支持带宽计算和资源预留,可以站在全局的视角计算最优路径

    2.控制器可以和网络中的应用进行配合,实现应用驱动网络 (根据应用的需求来选择网络路径)

           SDN控制器根据应用需求下发不同SID

    3.控制器下发隧道配置使无需大量的手工配置,更适合大规模网络,方便运维

    

    标签数字代表含义:

                               16xx   走哪个节点(具体走哪条链路要看底层路由怎么走)

                               24xx   走哪个链路(更严格)


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