带你揭开SR手艺神秘面纱

宣布时间：2020-12-03

作者：江十一

前言

早在1997年，，，，，，，MPLS网络的推出，，，，，，，其接纳标签交流，，，，，，，一个标签对应一个用户数据流的方法，，，，，，，很是易于用户间数据的隔离，，，，，，，使用区分服务系统容易地解决困扰古板IP网络的QoS/CoS问题，，，，，，，同时MPLS自身提供流量工程的能力，，，，，，，可以最大限度地优化设置网络资源，，，，，，，自动快速修复网络故障，，，，，，，提供高可用性和高可靠性。。。。。。。然而，，，，，，，为了知足越来越多的应用需求，，，，，，，MPLS手艺在已往20多年一直在做加法，，，，，，，功效一直富厚的同时，，，，，，，也带来了实验和使用上的重大性。。。。。。。

Segment Routing的看法和手艺系统在2013年首次提出，，，，，，，短短四年间已经获得了业界的普遍支持，，，，，，，并已经在海内外前沿运营商的网络中最先现实安排。。。。。。。Segment Routing的源路由和无状态特征，，，，，，，使得其成为SDN/NFV在IP网络上下一步生长的要害手艺，，，，，，，其超大规模组网能力也是实现IP网络端到端运营调理和网络重构的基础。。。。。。。

Segment Routing是继MPLS之后，，，，，，，IP领域主要的立异，，，，，，，获得了业界的普遍支持，，，，，，，并逐渐成为SDN的主流网络架构标准。。。。。。。

本文通过讲述Segment Routing的降生、爆发SR的驱动力、SR的事情方法、SR的相关基础看法以及SR的应用场景，，，，，，，带各人起源熟悉SDN网络新兴手艺Segment Routing。。。。。。。

01 什么是SR？？？？？

Segment Routing，，，，，，，分段路由是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的协议，，，，，，，借助MPLS转发平面实现数据转发，，，，，，，Segment Routing将网络路径分成一个个段，，，，，，，并且为这些段和网络中的转发节点（Node）分派段标识ID，，，，，，，通过对段和网络节点举行有序的排列（Segment List），，，，，，，获得一条完整的转发路径。。。。。。。

02 SR的降生

关于SR命名的泉源，，，，，，，听说泉源于SR项目组的一次罗马履历，，，，，，，SR名字由来于“通往罗马之路”，，，，，，，意大利语中SR即“Strade Romane”，，，，，，，也就是我们经常听到的“All roads lead to Rome”，，，，，，，“条条亨衢通罗马”，，，，，，，通过组合多条蹊径，，，，，，，罗马人可以去往罗马帝海内的恣意地方。。。。。。。

Clarence Filsfils是Segment Routing手艺的发明者和推动者；；；；；；；；在思科事情的 20 年间，，，，，，，Clarence Filsfils 拥有极其富厚的立异、工业化、市场推广和现实安排履历，，，，，，，受到全球运营商、OTT 和大型企业客户的尊重和信任。。。。。。。

2012年，，，，，，，项目组建设

2015年，，，，，，，SR加速成熟，，，，，，，思科路由器支持SR-TE后，，，，，，，用户最先批量安排

2016年，，，，，，，海内外前沿电信运营商和互联网公司最先使用SR手艺

2017年，，，，，，，Linux4.0正式版本最先支持SR

2018年，，，，，，，PFC标准：PFC8402，，，，，，，落实SR手艺

03 SR爆发的驱动力

优雅的MPLS数据平面很少受到挑战，，，，，，，可是人们越来越显着的感受到MPLS经典的控制平面（LDP、RSVP-TE）过于重大，，，，，，，且缺乏可扩展性。。。。。。。

SR的手艺优势，，，，，，，进一步驱动了SR应用的大规模安排应用。。。。。。。

04 SR的事情方法

在SR项目的早期，，，，，，，SR项目组用飞机行李转运的行李标签向没有相关手艺配景的职员诠释，，，，，，，SR是怎样事情的。。。。。。。以一个行李，，，，，，，从德国慕尼黑机�。。。。。。。∕UC）到日本成田机�。。。。。。。∟RT），，，，，，，途径美国亚特兰大机�。。。。。。。ˋTL）为例。。。。。。。

如上图，，，，，，，当一个包裹在始发机场给行李贴上一个标签“慕尼黑（MUC）à亚特兰大（ATL）à成田（NRT）”，，，，，，，这样的话，，，，，，，传输系统中的每个站点不需要再识别单个行李的完整路径，，，，，，，只需要识别几千个机场的代码，，，，，，，如MUC代表慕尼黑机场等，，，，，，，通过行李的标签代码，，，，，，，就可以凭证标签将行李发往指定的目的地机场。。。。。。。

SR的做法着实相同，，，，，，，一个prefix segment代表一个机场代码，，，，，，，报文中的segment代表着行李上的标签，，，，，，，源节点知道数据包的特定要求，，，，，，，凭证此编码为segment列表，，，，，，，压入报头中，，，，，，，网络中的其他装备不需要知道此数据包的特定要求，，，，，，，只需要知道，，，，，，，怎么处置惩罚prefix segment即可。。。。。。。

上图中，，，，，，，当一个数据包从，，，，，，，Site_A需要转发到Site_B时，，，，，，，当Site_A为数据包压入一个（16002à28003à16006）segment-list时，，，，，，，当路径中的网络节点举行转发时，，，，，，，只需要凭证标签顺序去转发数据包，，，，，，，并不需要关注数据包的泉源等，，，，，，，最终流量会凭证图中紫色虚线举行转发。。。。。。。

05 SR相关看法

源路由

源路由器为要转发的数据包选择一个路径，，，，，，，并将其作为segment-list编码到数据包的包头中，，，，，，，网络中其余的路由器，，，，，，，执行编码的指令，，，，，，，并举行转发。。。。。。。

Segment Routing转发平面

MPLS转发平面

Segment-List体现为MPLS的标签栈
Segment Routing可以使用现有的MPLS数据平面
Segment即MPLS标签
可用于IPv4或IPv6地址簇

IPv6转发平面

Segment-List体现为路由扩展报头中的多个IPv6地址

全局Segment、外地Segment

Global Segment（全局Segment）

SR域中任一节点都明确Segment的相关指令
SR域中的每个节点都装置了该Segment的相关指令
在MPLS SR中体现为SRGB中的全局标签值

Local Segment（外地Segment）

只有该Segment的始发节点明确该Segment的相关指令
MPLS SR中体现为外地分发的标签

以R1àR3的两条路径为例，，，，，，，蓝色路径中的{16002,16003}，，，，，，，为全局segment，，，，，，，SR域中任一节点都明确Segment的相关指令，，，，，，，流量凭证R1àR2àR3转发；；；；；；；；红色路径中{16004,27003,16003}，，，，，，，其中27003位外地segment，，，，，，，指导流量转发至R4毗连R5的互联链路中的其中一根链路，，，，，，，流量凭证R1àR4à(27001对应链路)àR5àR3举行转发。。。。。。。

全局标签索引

Global Segment（全局Segment）始终以“SRGB（标签规模）”+index（索引）组成

SR域中，，，，，，，索引必需唯一
最佳实践：所有局点具有相同的SRGB
运营商现在均要求使用“Global模式”
Global Segment简化了网络运营本钱
各厂商SRGB界说差别，，，，，，，如Cisco使用16000-23999

具有相同SRGB的几个利益

标签具有绝对值，，，，，，，即SRGB + Index
SRGB牢靠后，，，，，，，Index可以由IGB/BGP分派

Segment Routing控制平面

SR的控制平面可以是IGP（ISIS、OSPF）或BGP

1 IGP作为控制平面

IGP分发的Segment分为两种，，，，，，，为构建转发路径的基本构建�？？？？？�

Prefix Segment – 前缀段，，，，，，，又称Prefix-SID
Adj Segment – 毗邻段，，，，，，，又称Adj-SID

IGP Prefix-SID

通常给/32 loopback接口分派标签
寄义：指导流量沿着支持ECMP最短路径去往与该Segment相关联的前缀
支持ECMP
Global Segment
Segment = SRGB + Index
索引通过ISIS/OSPF分发

IGP Adj-SID

寄义：指导流量向与该Segment相关联的毗邻链路转发出去，，，，，，，而不思量最短路径怎样
Local Segment
作为标签值来通告
通过ISIS/OSPF分发
只被Segment的始发节点识别

2 BGP作为控制平面

使用BGP新属性，，，，，，，Type 40

非必选，，，，，，，可转达属性

BGP中使用自力地址簇 address-family Label unicast

BP分发的Segment分为两种，，，，，，，为构建转发路径的基本构建�？？？？？�

Prefix Segment – 前缀段，，，，，，，又称Prefix-SID
BGP EPE（Egress Peer Engineering）扩展

BGP Prefix-SID

通常以环回口分派标签
Global Segment
寄义：指导流量沿着支持BGP ECMP多路径去往该Segment相关联的前缀

BGP EPE（Egress Peer Engineering）扩展

Local Segment
用于为对等体分派Peer-Node SID、Peer-Adj SID和Peer-Set SID

06 SR的应用场景

SR应用的最终目的是实现通过应用驱动网络，，，，，，，应用提出网络需求àSDN妄想路径à网络装备转发数据。。。。。。。

应用场景1：路径疏散服务

路径选择就犹如机场VIP通道服务，，，，，，，通过对路径的妄想，，，，，，，使得主要的流量获得优先的转发包管。。。。。。。

1）无Segment Routing

R1àR2：只能通过负载平衡或强制简单起径

2）有Segment Routing

R1àR2：差别营业自由界说，，，，，，，动态妄想，，，，，，，可以凭证差别的营业需求界说差别的路径，，，，，，，包管要害营业的转发

应用场景2：路径质量妄想

路径质量妄想就犹如地图导航，，，，，，，以从stake官网北京公司到福州公司为例，，，，，，，会有三条路径举行选择，，，，，，，我们可以凭证自身需求，，，，，，，妄想路径，，，，，，，如：时间最短、公里数最短、收费最少等，，，，，，，亦可选择不走高速，，，，，，，逃避拥堵等等；；；；；；；；SR也可以凭证网络延时、开销、带宽、颤抖等为特定的营业需求选择特定的数据转发路径。。。。。。。

1）无Segment Routing

R1àR2：只能通过负载平衡或强制简单起径

2）有Segment Routing

R1àR2：差别营业自由界说，，，，，，，动态妄想，，，，，，，可以凭证差别的营业需求界说差别的路径，，，，，，，包管要害营业的转发

应用场景3：端到端统一数据平面