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什么是Segment Routing?

Segment Routing是一种源路由协议,其核心思想是将网络报文转发路径切割为不同的分段,并在路径起始点往报文中插入分段信息指导报文转发。目前,Segment Routing支持MPLSIPv6两种数据平面,对应着两种技术方案:基于MPLS数据平面的Segment Routing称为SR-MPLS;基于IPv6数据平面的Segment Routing称为SRv6

Segment Routing是如何产生的?

全球信息化的进程使得互联网应用得到了迅速而蓬勃的发展,随着网络规模的扩大以及云时代的到来,网络业务种类越来越多,不同业务对网络的要求不尽相同,传统IP/MPLS网络遇到不少挑战:

  • IP承载网的孤岛问题。MPLS统一了承载网,但是IP骨干网、城域网、移动承载网之间是独立的MPLS域,是相互分离的,需要使用跨域VPN等复杂的技术来互联,导致端到端业务的部署非常复杂。 而且在L2VPN、L3VPN多种业务并存的情况下,设备中可能同时存在LDP、RSVP、IGP、BGP等协议,管理复杂,不适合大规模业务部署。
  • IPv4与MPLS的可编程空间有限。当前很多新业务需要在转发平面加入更多的转发信息,但IETF已经发表声明,停止为IPv4制定更新的标准,另外MPLS只有20bit的标签空间,且标签字段固定、长度固定,缺乏可扩展性,导致很难满足未来业务的网络编程需求。
  • 应用与承载网隔离。目前应用与承载网的解耦,导致网络自身的优化困难,难以提升网络的价值。当前运营商普遍面临被管道化的挑战,无法从增值应用中获得相应的收益;而应用信息的缺失,也使得运营商只能采用粗放的方式进行网络调度和优化,造成资源的浪费。MPLS也曾试图更靠近主机和应用,但因为其本身网络边界多、管理复杂度大等多方面的原因,均以失败告终。
  • 传统网络数据面和控制面紧密耦合,相互绑定销售,在演进上相互依赖,业务上线周期长,难以应对现在新兴业务快速发展的局面。

为了破解上述困局,出现了很多新的网络技术思潮。SDNSoftware-Defined Networking软件定义网络)就是其中的佼佼者。SDN是一种新的网络体系架构,由美国斯坦福大学 尼克 · 麦基翁(Nick McKeown)教授的团队提出,通过借鉴计算机领域通用硬件、软件定义和开源理念来解决传统网络架构中网络设备硬件、操作系统和网络应用紧密耦合,相互依赖的问题。SDN主要有3大特征:网络开放可编程、逻辑上的集中控制、控制平面与转发平面分离。符合这3大特征的网络都可以称为SDN。

Segment Routing技术就是在SDN思潮的影响下产生的,其核心思想是将报文转发路径切割为不同的分段,并在路径起始点往报文中插入分段信息,中间节点只需要按照报文里携带的分段信息转发即可。Segment Routing具有简单、高效、易扩展的特点,其优势体现在以下几方面:

  • 具备网络路径可编程能力:Segment Routing具备源路由优势,仅在源节点对报文进行标签操作即可任意控制业务路径,且中间节点不需要维护路径信息,设备控制平面压力小。
  • 简化设备控制平面,减少路由协议数量,简化运维成本;标签转发表简单,标签占用少,设备资源占用率低。
  • 更好的向SDN网络平滑演进:面向SDN架构设计的协议,融合了设备自主转发和集中编程控制的优势,能够更好地实现应用驱动网络。同时,支持传统网络和SDN网络,兼容现有设备,保障现有网络平滑演进到SDN网络。

Segment Routing有哪些技术方案?

Segment Routing的设计理念在现实生活中屡见不鲜,下面举一个例子,来更好的理解其原理。假设你从上海出发去巴黎旅游,需要在维也纳转机。那么你的出行路线分为两段,上海→维也纳、维也纳→巴黎。则你只需要在上海买好上海途经维也纳到巴黎的票,按照计划根据机票,经过两段,飞到巴黎即可。

上海到巴黎出行示意图
上海到巴黎出行示意图

网络报文利用Segment Routing技术进行转发的过程也是类似的。Segment Routing技术关键在于两点:对路径进行分段(Segment)以及在起始节点对路径进行排序组合(Segment List),确定出行路径。在Segment Routing技术中,将代表不同功能的Segment进行组合,可以实现对路径的编程,满足不同路径服务质量的需求。

Segment Routing技术支持MPLSIPv6两种转发平面,对应着两种主流的技术方案:基于MPLS转发平面的Segment Routing称为SR-MPLSSegment Routing MPLS);基于IPv6转发平面的Segment Routing称为SRv6。关于上述两种技术方案的详细介绍,可参考词条SR-MPLS和SRv6。

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  • 作者: 郭凤海
  • 最近更新: 2023-04-14
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