SR | 理論(一)
MPLS TE缺點
- RSVP-TE大部分都是為了FRR的目的
- 不支持ECMP
- 所有流量都需要在隧道里
- 誕生了“戰術型”TE，只在需要的時候使用。
術語
TI-LFA:與拓撲無關的無環路備份，能保證備份路徑的最優性即備份路徑是收斂后路徑，並且是針對每個目的地單獨計算的。特點：
- 小於50ms鏈路、節點和SRLG保護
- 100%覆蓋率
- 基於IGP自動計算
- 是PLR本地機制
- 可增量部署
- 適用於IP、LDP、SR流量
PLR：本地修復點
SRv6：把SR架構應用到IPV6數據平面稱為SRV6
LFIB：MPLS轉發表
LSD：標簽交換數據庫，用於管理本地標簽的分配。
SR定義
基於源路由，節點選擇路徑並引導數據包沿着該路徑轉發，做法是在數據包報頭插入帶順序的segment list，而segment可以表示任何類型的指令，轉發路徑上的節點不需要維護流狀態信息，除了源節點之外其他節點不需要存儲和維護任何流狀態信息，流量引導只在於節點。
segment和SID
segment是節點針對所接受到的數據包要執行的指令，包含在數據包報頭中。
SID（segment標識segment Identifier）用於標識segment，格式可自行實現。
Segment List（SID List）是segment的有序列表，每個條目是一條指令。
segment list支持的操作
PUSH：在SID list頭部壓入一個或多個segment，並將第一個設為活動segment；
CONTINUE：表示segment還沒處理完成，繼續保持活動狀態；
NEXT：活動segment已完成，segment列表中的下一個segment將成為活動segment；
全局和本地segment
全局：表示所有啟用SR的節點均質池與全局segment相關聯的指令，每個節點轉發表中均裝載全局segment的指令。
本地：只有生成本地segment的節點支持與該segment相關的指令。不一定只在本地有效
SR控制平面
可由IGP或BGP分發segment，、
IGP segment
IS-IS和OSPF都支持分發SID的擴展，IGP segment分為IGP前綴segment（IGP prefix segment）和鄰接segment（IGP Adjacency segment），分別對應IGP前綴和IGP鄰接。
IGP Prefix Segment
Prefix-SID是由IS-IS或OSPF通告的全局segment，特點：
- 全局性，SR域中所有節點都知道如何處理prefix segment為活動segment的數據包
- 多跳的，並且允許使用跨多跳ECMP
- 支持ECMP
- 由動態路由協議自動維護和計算
- 自動50ms保護
要求：prefix-SID是全局唯一的，最典型的是分配Loopback地址，使用的是SPF的最短路徑算法，但支持松散最短路徑和嚴格最短路徑兩種模式。一個算法中一個prefix只能關聯一種prefix-SID。
IGP節點segment
即Node segment Node-SID，也是一種IGP prefix segment，通常用於該節點環回地址的主機前綴，類似路由器ID
Node-SID是prefix-SID的子類型，所以二者的指令相同，不同點在於Node-SID僅與主機前綴相關聯，即N-flag被置位，其他被通告時不會有該指示。
IGP anycast segment
域中多個節點上分配相同的單播前綴，該單播前綴構成anycast segment，該前綴在語法上和單播IP前綴無區別，Anycast-SID是與anycast前綴相關聯的特殊類型IGP prefix segment，Anycast segment是Prefix segment的子類型，因此指令相同。不標識特定節點，而是標識一組節點。通告時N-flag`不置位。
一個prefix-SID即使關聯到一個loopback地址上的主機前綴也不一定總是標識一個節點，也可能是一個anycast-SID
IGP Adjacency Segment
Adj-SID是單向鄰接segment，指令為“引導流量由與該segment相關聯的鄰接鏈路（集合）轉發出去”而不再遵循最短路徑如何。
一般Adj-SID用於通告它的節點的本地segment。雖然協議允許全局，但一般用在本地使用。
可以給一條特定的鏈路分配多個Adj-SID，使得每個Adj-SID具有不同的屬性。
Adj-SID只能被始發它的路由器識別。但不支持ECMP。
二層Adj-SID
用於引導流量到單個LACP成員組的一個成員鏈路上。
組Adj-SID
group Adj-SID用於實現ECMP的方式下在組內鏈路上轉發流量
BGP Prefix segment
BGP Prefix-SID與BGP前綴相關聯，屬於全局segment，指令為“引導流量沿着支持ECMP的BGP多路徑去往該segment相關聯的前綴”。BGP prefix-SID可以把流量負載均衡到可用的BGP多路徑上。
BGP anycast segment
效果與IGP anycast segment效果相同，簡寫為BGP Anycast-SID。
BGP 對等體segment
與BGP peer特定鄰居或一組鄰居相關聯，為本地segment。通常由BGP speaker分配給其對等體會話，並通過BGP通告出去。
還有BGP 對等體節點segment，對等體鄰接segment。
SR數據平面
SR的MPLS數據平面利用MPLS架構，SID表現為MPLS標簽或MPLS標簽中的索引。segment列表在MPLS數據包中被表示為MPLS標簽棧。
SR的IPV6數據平面被稱為SRv6，在SRv6中，segment體現為IPv6地址，SRv6無需網絡支持MPLS就可以提供SR功能。
SID在數據平面被編碼為MPLS標簽，在SR中前綴到FEC的映射方式與傳統MPLS基本相同，唯一的區別為對應該FEC的標簽是從Prefix-SID（IGP/BGP作為信令協議）獲得，而不是從LDP分發獲得。
SRGB
SR的全局塊SRGB是用於全局segment的SID集合。SID是一個標簽值或標簽塊的一個索引，本地segment的SID是本地標簽值，而全局segment的SID是全局唯一的索引。SRGB是給特定節點分配全局segment的一個本地標簽集合
每個節點都可獨立決定分配SRGB的預留范圍。
SID索引從0開始，指向每個節點本地SRGB中的一個本地標簽值，一般SRGB中的第一個標簽值加上SID索引數字，就可計算出全局segment的本地標簽值。
SRGB只本地有效，所以每個節點需向其他節點通告它的SRGB。但SRGB不適用於本地segment，SID也是SRGB外的標簽范圍分配的。
SR MPLS標簽棧操作
| segment列表 | MPLS標簽棧 |
|---|---|
| PUSH | PUSH |
| CONTINUE | SWAP |
| NEXT | POP |
倒數第二跳
倒數第二跳彈出會導致MPLS的EXP（SR中稱為TC字段）在倒數第二跳被彈出，導致COS信息無法到達最后一跳節點，解決方案為倒數第二跳將頂層標簽交換為顯式空標簽，而不是彈出。代價就是最后1跳必須先彈出空標簽，再進行二次查找。
最后一跳
該跳可以是不帶任何標簽，直接按照報頭進行查找。
Adj-SID和MPLS
Adj-SID的MPLS標簽動作總是彈出，和Prefix-SID的倒數第二跳不同。
Adj-SID與鄰接相關聯，而不是和前綴相關聯。因此流量不會自動被壓入Adj-SID標簽。Adj-SID被用於引導流量到特定鏈路，不管是不是最短，比如TI-LFA，SRTE
MPLS TTL和TC/EXP
- LABEL: 20bit標簽值；
- TC: 3bit TC字段，也叫EXP位；
- TTL：8bit TTL字段；
- S：1bit 是否棧底；
當SR MPLS域在入口收到去往隧道的報文，壓入Perfix-SID標簽，並將IP TTL減一后復制到MPLS標簽的MPLS TTL字段，或把MPLS TTL字段設置為255，默認是復制(可通過命令改變默認行為)，在壓入多個標簽時(TE, TI-LFA，L3VPN等)所有標簽的MPLS TTL都一樣，都是從IP TTL復制來的。可選擇對本地生成數據包有效，也可選擇對轉發的數據包有效。
當最后一個標簽被彈出且IP報頭暴露時，默認行為是將MPLS TTL減一后再將其復制到IP TTL（僅當MPLS TTL小於IP TTL時才會發生，防止環路導致IP TTL不會遞減到0），也可配置不復制，這樣數據包在MPLS網絡中的所有跳數不會被計入。
MPLS到MPLS 的TTL
交換
入向頂層標簽被交換的話，默認只有頂層的標簽MPLS TTL減一
交換+壓棧
入向頂層被交換同時有一個或多個標簽被壓入，則頂層標簽的MPLS TTL減一，然后復制到交換之后的MPLS TTL字段以及 所有新壓入標簽的MPLS TTL字段
彈出
頂層標簽要被彈出，則頂層MPLS TTL減一后復制到新暴露出標簽的MPLS TTL字段，僅當頂層MPLS TTL小於新暴露標簽的MPLS TTL值時才會發生。
MPLS TC/EXP
當入向數據包壓入一個或多個標簽時，默認將IP報頭的優先級復制到所有新壓入標簽的MPLS TC字段，如果IP DSCP的6個比特都被占用了則將DSCP的前三個比特復制。
當彈出最后一個標簽時，默認不會將MPLS TC字段復制到暴露出的IP優先級或DSCP位。
當頂層標簽被交換時，則MPLS TC字段復制到交換后的標簽上。
當頂層標簽被交換且又有新壓入的標簽時，則頂層標簽的TC字段復制到交換后的和新壓入的。
當彈出時，默認頂層TC字段不會復制到新暴露出的TC字段。
MPLS 負載均衡
為實現用數據包的MPLS報頭下的IP頭負載均衡，設備需要深入數據包報頭中查看，不同設備可以深入的能力不一樣，如果標簽棧過深則會有一定影響。
MPLS MTU
PTU（Protocol Data Unit）規定了該協議層最大數據包，如二層以太網MTU為1514字節（二層頭開銷14字節，三層1500字節，不含前導碼、幀定界符、FCS等）。而PPP/HDLC則二層開銷為4字節。
所有接口IP MTU默認1500字節，而MPLS MTU默認也是1500，單個MPLS頭4字節。為保持IP MTU的默認，則MPLS MTU要增加4*N字節。N為MPLS報頭中最大標簽數量。最后應用到接口上還必須增加二層MTU。
為考慮到Jumbo幀，還經常使用9216字節。
SRGB
SRGB用於指定全局Segment標簽范圍，SRGB范圍的大小在SR域中所有節點上應當相同，否則受限於最小的范圍。SRGB大小決定了全局segment的SID索引的最大值。
思科默認16000-23999，共8000個segment。可修改
SRGB與anycast segment
同一anycast集合中的所有節點應適用相同SRGB來簡化操作。最好網絡中使用相同的SRGB。
SRGB為節點屬性，與SR協議無關，修改SRGB會導致流量中斷
SGRB配置的優先級應用順序：每個IGP實例的配置>全局配置>默認
BGP僅使用全局SRGB，無默認值，必須顯式的配置。
- 標簽空間默認划分范圍：
- 0~15：特殊用途保留
- 16~15999：靜態MPLS
- 16000~23999：默認SRGB
- 大於24000，用於動態標簽分配
動態標簽的例子：LDP 、RSVP、L2VPN、BGP、TE、 ISIS、OSPF
在路由器啟動時，LSD會優先讓SR的控制平面協議(ISIS, OSPF和BGP)優先發起注冊，並執行SRGB的分配。
LSD首先等待SR協議客戶端去注冊，比如ISIS或OSPF，等他們激活分配標簽后，再為其他MPLS應用分配本地標簽。
- 每個節點保留一個范圍的本地標簽，用於全局segment的SGRB
- Prefix-SID是SRGB中的唯一索引
- 前綴始發節點使用Prefix-SID通告索引