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Segment Routing Primer — SR-MPLS and SRv6

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Segment Routing Primer — SR-MPLS und SRv6

Source Routing ohne per-flow-Zustand: wie SR RSVP-TE ersetzt, was Node-SIDs und Adj-SIDs tun, wie SRv6 Anweisungen in IPv6-Adressen kodiert und wo SR-TE in die Verkehrstechnik passt.

1. Das Problem mit RSVP-TE

RSVP-TE (Resource Reservation Protocol — Traffic Engineering, ) ermöglichte eine explizite Wegsteuerung in MPLS-Netzwerken, führte jedoch erhebliche betriebliche Komplexität ein:

  • Per-flow-Zustand:
  • Kopf-End-Signalisierung:
  • Skalierbarkeit:
  • Schnell-Reroute Komplexität:

Segment Routing () eliminiert Per-Flow-Zustand an Transit-Knoten ganz. Der Quellrouter kodiert den gesamten Weiterleitungspfad als geordnete Liste im Paketkopf selbst. Transitrouter verarbeiten nur das aktive Segment und benötigen keinen LSP-Zustand.

2. SR Architektur (RFC 8402)

A ist eine Anweisung, die einem Router sagt, wie man das Paket weitergibt – es könnte bedeuten, "zu diesem Knoten zu gehen", "auf diese bestimmte Adjacency" oder "anwenden dieses VPN-Lookup." Segmente werden von Segment Identifiers (SIDs) identifiziert. Eine geordnete Liste von SIDs ist die (oder SID-Liste). Das aktive Segment wird an jedem Hopfen verarbeitet; bei vollständiger Verarbeitung wird das Segment entfernt und das nächste wird aktiv.

Es existieren zwei Datenplan-Istrationen:

  • SR-MPLS
  • SRv6

3. SR-MPLS: Node-SIDs, Adj-SIDs und SRGB

SR-MPLS () definiert zwei grundlegende SID-Typen, die von IS-IS () oder OSPF () als TLV-Erweiterungen:

SID-Typ Anwendungsbereich Stabilität Bedeutung
Node-SID Global (SRGB) Dauer "Liber an diesen Knoten mit dem kürzesten IGP-Pfad." Jeder Router hat eine Node-SID pro Loopback/router-ID. Alle Router in der SR-Domain müssen dieses Label programmieren.
Adjacency-SID Lokal (SRLB oder dynamisch) Ephemeral (pro-session) "Forward out this specific interface to this specific Nachbar." Wird verwendet, um ein Paket auf einen bestimmten Link unabhängig vom kürzesten Weg zu drücken.
Jedecast-SID Global Persistent Geteilt durch eine Reihe von Knoten (z.B. eine beliebigecast Gruppe von Routenreflektoren oder Rechenzentrum PoPs). Pakete werden an das nächste Mitglied geliefert.

Die (Segment Routing Global Block) ist die Label-Range für weltweit bedeutende SIDs reserviert. Der gemeinsame Standard ist 16000–23999 (Cisco, Juniper), obwohl er konfigurierbar ist. Node-SIDs werden als (z.B. Index 100) und auf ein Etikett durch Hinzufügen des Index zur SRGB-Basis (z.B. 16000 + 100 = Label 16100) aufgelöst. Alle Router müssen den gleichen SRGB für globale SIDs verwenden, um konsistent zu sein — fehlübertroffene SGRBs zwischen Anbietern oder Konfigurationen verursachen eine falsche Kennzeichnung.

Adj-SIDs sind lokal und nicht über Neuboote oder Linkklappen stabil.

SR-MPLS Etikettenstapel Beispiel

Ingress R1 pushes: [Node-SID(R3)] [Node-SID(R5)]
  R1→R2: outer label = SID(R3), inner = SID(R5)
  R2→R3: pops SID(R3) (PHP or explicit-null)
  R3 sees top label = SID(R5); forwards on shortest path to R5
  R5 pops SID(R5); delivers to local application

4. SRv6: SIDs als IPv6-Adressen

SRv6 () kodiert SIDs als 128-Bit IPv6-Adressen strukturiert als:

| Locator (e.g., /48) | Function (operator-defined, typically 16 bits) | Argument (remaining bits) |
  • Ort
  • Funktion
  • Argument

Die Segmentliste wird in der (Segment Routing Header, ) — ein IPv6-Erweiterungskopf mit Next Header = 43 (Routing Header), Routing Type = 4. Der SRH enthält:

  • Segment Left (SL): Index in die Segmentliste mit dem aktiven SID
  • Tag: Flussklassifikation Hinweis
  • Segmentliste[0.n]: die bestellten SIDs (letzte SID ist das Ziel)

An jedem SR-Aware-Knoten, wenn das IPv6-Ziel einer lokalen SID entspricht, führt der Knoten die Funktion der SID aus, dekrementiert Segment Left und kopiert Segment List[Segment Left] in den IPv6 DA vor dem Weiterleiten.

5. Verkehrstechnik mit SR-TE

SR-TE ( — SR Policy Architecture) ersetzt RSVP-TE LSPs durch , jeweils definiert durch:

  • Kopf
  • Farbe
  • Endpunkt
  • ein oder mehrere , jede mit einer gewichteten Segmentliste

Kandidatpfade werden vom Headend (mit lokalem CSPF/PCE) berechnet oder von einem zentralisierten SR-PCE/Controller über PCEP verteilt () oder BGP SR Policy (siehe §8). Dies eliminiert die RSVP-Signalisierungsebene vollständig, während die explizite Wegsteuerung beibehalten wird.

On-Demand Next-Hop (ODN)

6. SR-MPLS vs SRv6 vs RSVP-TE

SR-MPLS SRv6 RSVP-TE
Datenebene MPLS Etikettenstapel IPv6 + SRH Verlängerungskopf MPLS label stack
Per-Flow-Zustand beim Versand Keine None Ja (RSVP weicher Zustand)
Signalisierungsprotokoll IGP (IS-IS/OSPF) Erweiterungen IGP Erweiterungen RSVP-TE (PATH/RESV)
HW-Kompatibilität Alle MPLS HW Erfordert SRv6-fähigen ASIC Any MPLS HW
Overhead pro Paket 4 B pro Etikett 8 + 16n B (SRH mit n SIDs) 0 (MPLS-Label bereits im Stapel)
VPN Unterstützung Über MPLS VPN-Etiketten End.DT4/DT6/DX2 SID Funktionen Via MPLS VPN labels
Schnelle Umleitung TI-LFA (topologieunabhängig, keine Vorkonfiguration) TITEL-LFA RSVP-FRR (vorbereitete Bypass)
Laufzeit der Bereitstellung Weit verbreitet in SP/DC Wachsen; ASIC-Unterstützung noch widerstandsfähig Reifen, jedoch abnehmend

Referenzen