O que é roteamento por segmentos?

O que é roteamento por segmentos?

SR (Segment Routing, Roteamento por segmentos) é uma técnica de roteamento baseado na origem que simplifica a engenharia de tráfego e o gerenciamento nos domínios de rede. Ele remove informações de estado da rede dos roteadores de trânsito e dos nós na rede e coloca as informações de estado do caminho em cabeçalhos de pacote em um nó de entrada.

Como as informações migram dos nós de trânsito para o pacote, o roteamento por segmentos é altamente responsivo a mudanças na rede, deixando-o mais ágil e flexível do que outras soluções de engenharia de tráfego. Os recursos da engenharia de tráfego permitem que SR ofereça QoS (Quality of Service, Qualidade de serviço) para aplicativos e também mapeie serviços de rede para usuários finais e aplicativos enquanto atravessam a rede.

Visão geral do roteamento por segmentos

Para compreender o roteamento por segmentos, você deve entender inicialmente os componentes fundamentais.

Domínio SR: uma coleção de nós que participam de protocolos SR. Dentro de um domínio SR, um nó pode executar procedimentos de entrada, trânsito ou saída.

Caminho SR:uma lista ordenada de segmentos que conecta um nó de entrada SR a um nó de saída SR. Normalmente, ela segue o caminho de menor custo da entrada à saída.

Segmento SR: uma instrução de encaminhamento que faz um pacote atravessar uma seção da topologia de rede. SR define muitos tipos de segmento SR, e os dois mais usados são os segmentos de adjacência e prefixo. Segmento de adjacência é um túnel de salto único encaminhado rígido. Ele faz um pacote atravessar um link especificado associado a uma adjacência IGP (Interior Gateway Protocol) entre dois nós, independentemente do custo do link. Segmento de prefixo é um túnel multissalto que usa links de caminho mais curtos compatível com multissalto de custo igual.

O roteamento por segmentos é implantado em domínios discretos, como data center, núcleo, borda e redes de acesso.

 

Como funciona o roteamento por segmentos

Quando chega ao nó de entrada SR, um pacote está sujeito à política. Caso o pacote atenda a condições correspondentes para um caminho SR, o nó de entrada SR encapsula o pacote em um túnel SR que atravessa um caminho SR, segmento por segmento.

Cada segmento em um caminho SR termina em um nó de endpoint do segmento. Quando um pacote chega a um endpoint do segmento, o endpoint examina o rótulo ou o cabeçalho do pacote externo para conseguir o segmento correspondente. Em seguida, ele destaca o rótulo ou o cabeçalho externo e encaminha o pacote para o próximo endpoint do segmento. Esse processo continuará até o pacote chegar ao endpoint do segmento final, que pode ser o nó de saída SR.

Quando um pacote chega ao nó de saída SR, esse nó determina se o pacote está ao final do caminho. Caso esteja, o nó remove as informações do cabeçalho SR e encaminha o pacote com base no endereço IP de destino.

Como os roteadores de trânsito simplesmente encaminham os pacotes com base no SID (Segment Identifier, Identificador de segmentos) SR, o SR pode ser usado para mapear pacotes associados a um usuário final ou aplicativo para serviços da função de rede. Ele faz isso mapeando um caminho para onde o serviço será aplicado e dando instruções sobre o serviço e informações de caminho adicionais do gateway de serviços para o roteador de saída SR.

Vantagens do roteamento por segmentos

A principal vantagem do SR é a capacidade de simplificar a rede e reduzir a utilização de recursos, facilitando o gerenciamento e a operação da rede.

Outras vantagens tornam o SR desejável em uma rede.

  • O SR reduz o número de nós que precisam ser afetados para o provisionamento do caminho e as alterações. Essa ação permite que o SR seja mais responsivo a alterações feitas na rede, deixando-o mais ágil e flexível do que outras soluções de engenharia de tráfego.
  • A engenharia de tráfego SR fornece serviços de QoS de aplicação e rede de mapas para usuários finais e aplicações enquanto eles atravessam a rede.
  • O SR oferece resiliência por meio da restauração e da tecnologia TI-LFA (Topology-Independent Loop-Free Alternate, Alternativa sem loop independente de topologia), o que ajuda na confiabilidade do caminho durante interrupções na rede.

Quando usado com um controlador PCE WAN, SR oferece vantagens adicionais.

  • Ele oferece reserva de largura de banda com engenharia de tráfego simplificada, porque o controlador tem a possibilidade de designar atributos de link e restrições de caminho, além de realizar cálculos CSPF (Constrained Shortest Path First, Caminho mais curto restrito primeiro).
  • Ele reduz o risco de transição, independentemente de você estar implantando SRv6, SR-MPLS ou SRm6 na rede. Ele faz isso dando suporte heterogêneo para vários planos de encaminhamento, inclusive MPLS e IPv6.
  • Isso facilita a automação de loop fechado avaliando continuamente as condições de rede em tempo real, como fluxos de pacotes para serviços de rede, monitorando o comportamento e o desempenho da rede e fazendo alterações uma vez que podem ser distribuídas automaticamente pela rede sem que seja necessário enviar por push as alterações para vários roteadores por CLI.
  • Ele melhora a qualidade da experiência do usuário final definindo caminhos de rede específicos de acordo com requisitos definidos (também usados no fatiamento da rede).

Engenharia de tráfego com controladores de roteamento por segmentos

Controlador SR é um tipo de controlador SDN que oferece computação de caminho centralizado, engenharia de tráfego e visibilidade granular, além de controle do fluxo de tráfego, para planos de encaminhamento SR em redes empresariais e do provedor de serviços. O controlador SR permite que os operadores de rede otimizem a infraestrutura de rede por meio do monitoramento e do planejamento proativos, além do roteamento dinâmico de grandes cargas de tráfego com base em restrições especificadas.

Uma vantagem fundamental dos controladores é a possibilidade de oferecer reserva de largura de banda, algo que o roteamento por segmentos não faz bem sozinho. Migrando informações de estado do caminho de roteadores de trânsito para o pacote, o roteamento por segmentos elimina a necessidade de protocolos, como LDP (Label Distribution Protocol) e RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering), que distribuem informações de caminho pela rede. O RSVP-TE oferece um mecanismo para reserva de largura de banda, porque a eliminação pode ser problemática em redes nas quais a reserva de largura de banda esteja implementada no momento.

Os controladores SR resolvem esse problema porque podem monitorar toda a topologia de rede e os fluxos de tráfego em tempo real. Eles usam esses dados para determinar os caminhos explícitos que os pacotes devem seguir pela rede, além de poder alocar a largura de banda a esses caminhos. Depois que os caminhos são calculados e a largura de banda do link é alocada, o controlador adiciona essas informações ao banco de dados. O controlador avalia as necessidades da largura de banda enquanto computa novos caminhos ou antes de reencaminhar o tráfego por causa do congestionamento ou de outras condições de rede dinâmicas.

O controlador SR realiza três operações básicas.

  • Analisar
  • Otimizar
  • Automatizar

Coletando dados de telemetria altamente detalhados da rede, o controlador analisa os dados e os otimiza para auxiliar na tomada de ações inteligentes, como tunelamento de tráfego por meio do caminho de rede mais eficiente, cumprimento de exigências SLA ou resolução proativa de problemas de congestionamento.

NorthStar Controller, um controlador SDN (Software-Defined Networking, Redes definidas por software) WAN da Jupiter para otimização de tráfego, oferece esses recursos e permite exibir e monitorar vários domínios de rede. O NorthStar Controller oferece uma visão da rede de ponta a ponta e a possibilidade de realizar a engenharia de tráfego interdomínio e o fatiamento da rede de ponta a ponta.

O NorthStar Controller também ajuda na migração para SR centralizando o controle de roteamento e oferecendo a possibilidade de executar vários planos de controle na mesma infraestrutura durante a migração. A GUI do NorthStar Controller apresenta uma visão da rede em tempo real com detalhes muito específicos da rede, o que facilita o projeto e a operação da rede.

Implementação da Juniper

O SR usa MPLS (SR-MPLS) ou IPv6 (SRv6) no plano de encaminhamento. A Juniper oferece ambas as soluções. Para superar problemas de SRv6, a Juniper desenvolveu o SRm6, que reduz o tamanho de SIDs no cabeçalho SR usando um cabeçalho de roteamento comprimido menor e atenua os problemas de restrição do recurso visto em implantações mais amplas do SRv6.

O NorthStar Controller robusto e repleto de recursos é o único controlador SR a oferecer mais do que simplesmente reserva de largura de banda. Ele acomoda diversidade de caminho e pode realizar computação CSPF, calendário de largura de banda e outras funções úteis. Uma solução de engenharia de tráfego eficiente e flexível, o NorthStar Controller permite a visibilidade granular e o controle do SR, além dos fluxos IP/MPLS, em grandes redes de provedor de serviços, nuvem e empresariais.

Recursos

Conceitos básicos de roteamento por segmentos

Este vídeo fornece uma visão geral básica do roteamento por segmentos (SR), incluindo conceitos fundamentais, como caminhos e segmentos, e explica como o SR simplifica a engenharia de tráfego.