廣域網技術——SR


 傳統IP/MPLS網絡出現問題

     LDP:   標簽分發協議

優點:

          為了解決IP網絡依靠路由轉發時每一條都要查詢路由表的問題

          MPLS通過LDP協議來為網段分配標簽,建立標簽轉發表,通過分發標簽來代替三層路由轉發,提升轉發效率

缺點:

          狀態化信息(同步、算路)

          路由黑洞問題

                           

                                初始路徑:  A→B→E→F

  當B到E之間的鏈路發生故障時,由於LDP時依靠IGP協議分發標簽的,所以先收斂IGP,在IGP收斂這段時間,LDP就無法分發新的標簽,就相當於停運了,出現瞬間丟包行為,造成路由黑洞

     RSVP-TE:流量工程協議

標簽建立過程:

       發送PATH,從頭端到尾端

       尾端回復RESV

       每個路由器都會維護大量表項,整個路徑的帶寬、目的地這些每個路由器都知道

  

優點:

  為了解決LDP不支持流量工程的問題,MPLS中引入了RSVP-TE控制面

  傳統路由是依據目的IP進行查找轉發,且只關心下一跳怎么走,而並不關心流量的完整路徑。

  而RSVP-TE隧道技術引入了源路由的概念:

          當流量進入RSVP網絡后,在源節點就會計算出完整的每一跳路徑(顯式路徑)收集了整網拓撲和鏈路狀態信息,根據業務靈活選擇路徑,實現帶寬資源預留

缺點:不能完全適應在大型廣域網

           1.狀態維護消耗性能

           2.配置極其復雜 (配單點通都要配置20條命令左右)

               RSVP信令非常復雜,每個節點都需要維護一個龐大的鏈路信息數據庫

           3.可擴展性差

              為了准確預留帶寬,RSVP-TE要求所有IP流量都需要通過隧道轉發,節點之間建立Full-mesh隧道導致擴展性差,大規模部署幾無可能

            4.不支持ECMP(等價多路徑)

             從源路由的機制我們可以看到,RSVP-TE只會選擇一條最優路徑進行轉發。如果想要實現流量分擔,還需要在相同的源和目的之間預先建立多條隧道。

        

                 

SDN對網絡的影響——以下講解主要為SDN+SR的網絡部署方式

  傳統MPLS是分布式架構

  每台設備只可以看到自己的狀態

  如果需要知道鄰居狀態,就必須依靠大量指令去實現(例如:RSVP-TE、LDP等)

    所以引出了集中式架構-SDN——控制器

         統一進行路徑計算和標簽分發

          

SR技術

  SR控制與轉發平面

            主要分為SR-MPLS和SRV6兩種技術           

          

         控制平面:都是基於IGP路由協議擴展實現         

         數據轉發平面:

                     1.MPLS轉發平面(上述所說的SR都是MPLS轉發平面下的)

      此平面的Segment稱為 SR-MPLS,其中SID為MPLS標簽

      2.IPv6轉發平面  

      此平面的Segment稱為 SRv6,其中SID為IPV6地址

                             

     SR關鍵點:

              網絡路徑分段

                     “段‘的含義:

        1.網絡節點   可以是路由器、交換機、防火牆

                             2.鏈路

              為段分配SID

                   1.鄰接SID:鏈路的SID

        2.前綴SID:一個地址段的SID(一個網絡節點的SID)

        3.節點SID:loopback 地址(設備本身)

                      

     SR隧道建立方式:

         SR-TE:

   1.手動配置:適合網絡規模比較小的網絡,不需要控制器的配合,但是不支持帶寬預留等。

   2.頭節點使用CSPF算法,支持帶寬的預留。但是這種形式只是站在局部視角角度計算最優路徑,無法做到全局最優

           3.控制器算路(引出了SDN,通過SDN進行算路)----接下來主要講解的就是此種方式

  SR-BE:

            通過擴展IGP協議將標簽在IGP域中擴散,動態生成的隧道。

     SR隧道類型:

       SR-TE:

                     使用多個SID組合來實現一條轉發路由

                     SID組合方式:

        1.使用多個鄰接SID(Adjacency SID)

        (嚴格路徑,指定一條嚴格的路徑,就走這條路)              

        2.多用多個前綴SID(Node SID)

        (松散路徑,自己通過IGP計算到節點SID有幾條路,然后選擇最優的)

                            3.可以兩個組合

         SR-BE:

      使用一個SID來指導設備進行最短路徑轉發

      SR-BE本質是實現傳統IGP和LDP的最短路徑轉發。

      如果中間存在多個等價路徑,也可以實現業務流量的負載分擔。

 控制器算路:

 工作大致原理

        SDN控制器在在源頭位置對Segment組合(在報文頭部添加帶順序的Segment列表),提前確定整個出行規則,以指示接收到這個數據包的節點怎么去處理和轉發該數據包。(中間節點並不感知和維護鏈路)

        通過SDN控制下發指令(標簽)給頭節點,規划路徑

        所以只有SDN控制器知道整個網絡路徑的情況,其它網絡節點不知道

   控制器算路工作步驟:

       a- 在轉發器上配置IGP和SR,由IGP完成拓撲發現和標簽生成;

  b- 轉發器使用BGP LS將拓撲信息和標簽信息上報給控制器;

  c- 控制器完成路徑計算;

  d- 控制器將計算完成的SR-TE隧道信息通過Netcof下發給轉發器;

  e- 由轉發器生成隧道信息

    

  控制器算路輔助協議講解

   BGP LS: 轉發器匯總IGP協議收集的拓撲信息上送給上層控制器。

   優勢:

          1.降低對上層控制器計算能力的要求,且不再對控制器的IGP能力有要求;

     2.BGP協議將各個進程或各個AS的拓撲信息做匯總,直接將完整的拓撲信息上送給控制器,有利於路徑選擇和計算;

     3.網絡中所有拓撲信息均通過BGP協議上送控制器,使拓撲上送協議歸一化。

   Netconf:控制器下發標簽,下發隧道

   PCEP:用於為流量工程提供路徑計算服務。

    把路徑計算的控制邏輯從轉發設備中抽離到遠端,實現了部分數據平面和控制平面的分離。

    專門讓SDN控制器算路,其它網元都不用管。

    將Netconf和PCEP協議結合使用實現SDN網絡和傳統網絡的統一管理和調度

  控制器算路的優勢:

    1.控制器支持帶寬計算和資源預留,可以站在全局的視角計算最優路徑

    2.控制器可以和網絡中的應用進行配合,實現應用驅動網絡 (根據應用的需求來選擇網絡路徑)

           SDN控制器根據應用需求下發不同SID

    3.控制器下發隧道配置使無需大量的手工配置,更適合大規模網絡,方便運維

    

    標簽數字代表含義:

                               16xx   走哪個節點(具體走哪條鏈路要看底層路由怎么走)

                               24xx   走哪個鏈路(更嚴格)


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