segment routing

什么是 Segment Routing？

• Segment Routing （分段路由，簡稱 SR）是基於源路由理念設計。節點（路由器 / 主機）選擇路徑，並引導數據包沿着該路徑轉發。

• Segment Routing 在數據包頭報文中插入帶順序的 Segment 列表，以指示接收到的這些數據包的節點怎么去處理和轉發數據包。

Segment Routing 相關概念

• Segment：節點針對所接收的數據包要執行的指令，包括：最短路徑轉發；通過特定接口轉發；將數據包轉發到特定應用 / 服務實例等。

• Segment Identifier （SID）：用於標識 Segment。在轉發時可映射為 MPLS 標簽。

• Segment List：通過把多個 SID 組合成一個有序的列表，可以引導數據包到網絡的任何路徑。例如：{16002,16003,16005,16006}。

• 全局 Segment：SR 域中的所有啟用 SR 的節點均支持與全局 Segment 相關的指令，且每個 SR 節點在其轉發表中均安裝全局 Segment 的指令。

• 本地 Segment：只有生成本地的 Segment 的節點支持與該本地 Segment 相關的指令，且只有生成本地的 Segment 節點在其轉發表中安裝相關指令。

• SRGB （Segment Routing Global Block）：是用於全局 Segment 的 SID 的集合。SRGB 中的第一個標簽值+SID index （索引）= 全局 SID 的標簽值。本地有效。

Segment Routing 控制平面

SR 控制平面當前支持鏈路狀態 IGP （ISIS/OSPF）以及 BGP。

IGP Segment 將 Segment 信息包括在 IGP 通告中，僅需要對鏈路狀態 IGP 做少量的擴展，這樣 IGP 網絡中的所有節點都能接收到 IGP segment。

• Prefix SID：此 Segment 與該 IGP 通告的一條前綴相關聯。全局 SID，手工分配。

• Node SID：是 PrefixSID 的子類型。它與標識特定節點的環回接口的主機前綴，即 route-id 的 Segment。全局 SID，全局可見，全局有效，手工分配。

• Anycast SID：在 SR 域中的多個節點上分配相同的單播前綴，就會使得該單播前綴成為 Anycast 前綴。全局 SID，全局可見，全局有效，手工分配。支持負載均衡和冗余。

• Adjacency Segment：Adj-SID 是與單向鄰接相關聯的 Segment。使用 Adj-SID 轉發流量被引導至指定鏈路（接口），而不管最短路徑如何。本地 SID，全局可見，本地有效，動態分配。

Segment Routing 數據平面

• SR 的 MPLS 數據平面可以利用現有的 MPLS 架構，通常稱為 SR MPLS。SID 對應 MPLS 標簽；Segment List 在 MPLS 數據包中被表示為 MPLS 標簽棧。適用於 IPv4 和 IPv6 地址族。

• SR 的 IPv6 數據平面實現通常稱為 SRv6，通過使用 IPv6 擴展報頭 Segment Routing Header （SRH）實現，Segment 體現為 IPv6 地址。Segment List 被編碼為 SRH 中的含有多個 IPv6 地址的有序列表。

Segment 轉發路徑

• ST-BE （Best Effort）：最短路徑轉發。這與 LDP 轉發數據類似。

• 從節點 1 到前綴為 60.6.6.0/24 的網段（Prefix-SID 17006）。所有節點通過 IGP 學習到 Prefix-SID 17006，之后 IGP 通過 SFP 算法得到一條去往 60.6.6.10 的最短路徑。

• 嚴格顯示路徑 SR-TE （Traffic Engineering）：基於 Adj-SID，頭節點指定嚴格顯示路徑（Strict Explicit）。

• 松散路徑 ST-TE：顯示路徑與最短路徑相結合（Adj-SID +Node-SID，LooseExplicit）。

Segment Routing 的優勢

• Segment Routing 部署簡單，不需要 LDP/RSVP 信令協議，僅通過 IGP 完成標簽分發和路徑計算即可。轉發層面，不需要改變網絡當前的 MPLS 轉發架構。

• SID 雖然使用了 MPLS 的標簽形式，但同時蘊含了一個轉發指令。

• Node-SID/ Prefix-SID：指示設備按照最短路徑進行轉發，同時支持負載分擔。

• Adj-SID：指示設備按照指定的出接口進行轉發。

• SR 基於 IGP 協議擴展，比 LDP/RSVP 部署更加簡單。沒有信令交換，對網絡設備的資源消耗少。

• 沒有 LDP，就不存在於 IGP 的同步問題。在冗余鏈路故障保護時，就不會發生路由黑洞問題。提供 100% 的 TI-LFA （Topology Independent Loop FreeAlternate） FRR 保護。

• SR-TE 在頭節點對報文進行路徑編排，中間節點不需要維護路徑信息，配置簡單。比較 RSVP，更容易組建大規模網絡。

• 更好的實現 SDN。提供集中控制和分布轉發之間的平衡。

• 采用源路由技術，通過頭節點控制編排路徑，網絡可以快速響應上次應用的需求。

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