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带你揭开SR手艺神秘面纱

97国际·(中国区)集团官方网站 宣布时间:2020-12-03
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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97国际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

 

 

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