什么是分段路由?

什么是分段路由?

分段路由 (SR) 是一种基于源的路由技术,可简化不同网域的流量工程和管理。它从网络中的中转路由器和节点中移除网络状态信息,并将路径状态信息放入入口节点的数据包标头。

由于信息会从过渡节点移至数据包,因此分段路由对网络变化具有高度的响应能力,使其比其他流量工程解决方案更加敏捷和灵活。分段路由可以通过流量工程功能为应用提供服务质量 (QoS),并在最终用户和应用遍历网络时将网络服务映射到最终用户和应用。

分段路由概述

要理解分段路由,必须首先理解其基础组件。

SR 域:一系列使用 SR 协议的节点。在 SR 域中,节点可以执行入口、中继或出口程序。

SR 路径:一个有序的分段列表,用于将 SR 入口节点连接到 SR 出口节点。通常,遵循从入口到出口的最低成本路径。

SR 分段:使数据包遍历网络拓扑中某一部分的转发指令。SR 定义了许多 SR 分段类型,其中,两个最常用的是邻接分段和前缀分段。邻接分段是严格转发的单跳隧道。它会使数据包遍历与两个节点之间的内部网关协议 (IGP) 邻接关系关联的指定链路,与链路成本无关。前缀分段是一种多跳隧道,使用等价的多跳感知最短路径链路来到达前缀。

Segment routing is deployed in discrete domains such as data center, core, edge, and access networks.

分段路由通常部署在数据中心、核心、边缘和接入网络等离散域中。

分段路由的工作原理

当数据包到达 SR 入口节点时,会受到策略的约束。如果该数据包满足某一 SR 路径的匹配条件,则该 SR 入口节点便会将该数据包封装在一个逐分段遍历某一 SR 路径的 SR 隧道中。

一条 SR 路径的每一个分段将止于某个分段的端点节点。当一个数据包到达某个分段端点时,该端点会检查最外面的数据包标签或报头以获取相应的分段。然后,该端点会弹出最外面的标签或标头,并将该数据包转发到下一个分段端点。这个过程一直持续到该数据包到达最终分段端点为止,该端点可能是 SR 出口节点。

当一个数据包到达 SR 出口节点时,该节点将确定数据包是否位于其路径的末端。如果是,则该节点会移除 SR 标头信息,并根据其目标 IP 地址转发数据包。

由于过渡路由器仅根据 SR 分段标识符 (SID) 转发数据包,因此 SR 可用于将与最终用户或应用关联的数据包映射到特定的网络功能服务。SR 通过将路径映射到将应用服务的位置,并提供有关服务的指令以及从服务网关到 SR 域出口路由器的其他路径信息来实现这样的映射。

 

分段路由的优势

SR 的主要优势在于其简化网络和降低资源占用的能力,从而使网络管理和运维更加容易。

其他优势则使 SR 在网络应用中深受欢迎。

  • SR 减少了路径调配和变更牵扯的节点数量。这使得 SR 能够对网络变化做出更快速的响应,从而比其他流量工程解决方案更加敏捷和灵活。
  • SR 流量工程提供应用 QoS,并在最终用户和应用遍历网络时将网络服务映射到最终用户和应用。
  • SR 通过前端恢复和独立于拓扑的无环路备用 (TI-LFA) 技术提供了弹性配置,而这有助于在网络中断期间提高路径可靠性。

SR 与 WAN PCE 控制器结合使用时,可以提供更多优势。

  • 由于控制器具有分配链路属性和路径约束并执行约束最短路径优先 (CSPF) 计算的能力,因此可通过简化的流量工程来提供带宽预留。
  • 无论您是在网络中部署 SRv6、SR-MPLS 还是 SRm6,都可以降低过渡的风险。通过为包括 MPLS 和 IPv6 在内的多个转发平面提供异构支持来做到这一点。
  • 通过不断评估通向网络服务的数据包流等实时网络状况,监视网络行为和性能,并进行一次可自动分布在整个网络中的更改,而不必通过 CLI 将更改推送到多个路由器,来促进闭环自动化。
  • 通过根据集合要求来定义特定的网络路径(也用于网络切片),可以提升最终用户的体验品质。

 

配有分段路由控制器的流量工程

SR 控制器是一种 SDN 控制器,可为服务提供商和企业网络中的 SR 转发平面提供集中的路径计算、流量工程以及粒度可见性和流量控制。SR 控制器支持网络运营商进行主动监控和规划,并基于指定约束动态地路由大型流量负载,从而优化网络基础架构。

控制器的主要优势在于提供带宽预留的能力,而分段路由本身在这方面的能力差强人意。通过将路径状态信息从过渡路由器移动到数据包中,分段路由消除了对诸如标签分发协议 (LDP) 和资源预留协议流量工程 (RSVP-TE) 等协议的需求,这些协议原本用于在网络上分配路径信息。RSVP-TE 提供了一种带宽预留机制,因此在目前已实施带宽预留的网络中消除这种机制并非易事。

SR 控制器则解决了这一问题,因为他们可以实时监视整个网络拓扑及其流量。控制器使用这些数据来确定数据包应通过网络的显式路径,并且还可以为这些路径分配带宽。在计算出路径并分配了链路带宽之后,控制器会将这一信息添加到其数据库中。控制器在计算新路径时或在由于拥塞或其他动态网络状况而重新路由流量之前,会考虑现有带宽需求。

SR 控制器执行三项基本的操作。

  • 分析
  • 优化
  • 自动化

控制器从网络中收集细粒度的遥测数据,然后对数据进行分析和优化,以协助采取智能措施,例如通过最有效的网络路径建立流量隧道,满足 SLA 要求或主动解决拥塞问题。

NorthStar 控制器:瞻博网络用于流量优化的 WAN 软件定义网络 (SDN) 控制器,可以提供这些功能,并能让您查看和监视多个网域。NorthStar 控制器为您提供端到端的网络视图以及实现域间流量工程和端到端网络切片的能力。

此外,NorthStar 控制器通过集中路由控制并使您能够于迁移期间在同一基础架构上运行多个控制平面,来帮助迁移到 SR。NorthStar 控制器中的 GUI 提供了实时网络视图,其中包含非常精细的网络详细信息,使您可以更轻松地设计和操作网络。

 

瞻博网络实施

SR 在转发平面上使用 MPLS (SR-MPLS) 或是使用 IPv6 (SRv6)。瞻博网络同时提供了这两套解决方案。为了克服 SRv6 的缺点,瞻博网络开发了 SRm6,它可以使用较小的压缩路由标头减小 SR 标头中 SID 的大小,并缓解在广泛的 SRv6 部署中出现的资源约束问题。

强大、功能齐全的 NorthStar 控制器是唯一一款不只是提供带宽预留的 SR 控制器。它可以适应路径分集,并可以执行 CSPF 计算、带宽日历和其他实用功能。NorthStar 控制器是一种强大而灵活的流量工程解决方案,在大型服务提供商、云和企业网络中对 SR 和 IP/MPLS 流实现了细粒度可见性和控制能力。

什么是分段路由常见问题解答

分段路由如何帮助我的业务更有利可图?

首先,通过简化网络中的流量转发流程,您可以节省运维成本和资本支出。分段路由从中间路由器中删除网络状态信息,并将路径信息放入入口节点的数据包标头中。这种方法可减少整个网络范围内转发路径上的设备、功率和运维资源需求。

分段路由还可以帮助您轻松、优惠地满足对新服务和更高性能的需求,并提供一致的用户体验。要实现这些目标,需要一款网络传输解决方案,以提供控制、敏捷性、应用感知和简化的流量管理,这正是分段路由所能提供的。

Omdia 发布了一份独立研究报告《5G 时代的分段路由》,总结了网络运营商采用分段路由的主要原因。

  • 减少运维和资本支出
  • 网络可扩展性和可用性改进
  • 支持按服务策略、承诺或确定性服务级别协议 (SLA) 和网络切片
  • 更灵活地提供差异化的增值服务
  • 能够提供可靠的移动服务,包括 5G 和物联网 (IoT) 连接

随着行业转向可靠的网络切片,分段路由变得尤为重要,它允许虚拟、隔离的逻辑网络在相同的物理网络基础设施上运行。每个切片都可以放置在动态创建的分段路由路径上,能够满足差异化的定制应用和用户对服务质量的要求。

分段路由如何与网络自动化协作,以提高或保证服务质量?

将分段路由与 Juniper Paragon Automation 等网络自动化解决方案相结合,可助您提供差异化的客户体验,并优化您的网络以提高效率。 

例如,使用 WAN SDN 控制器的分段路由可以通过基于延迟的路由实现更精细的 SLA。分段路由可动态地为当前延迟水平最低的网段或地理区域的用户提供服务,借助自动化降低成本,并保证服务和应用性能。

某些应用必须满足严格的端到端延迟或丢包要求才能正常运行。自动化可为运营商提供所需的网络敏捷性,从而确保针对这些应用需求量身定制的差异化服务水平。 Paragon Automation 作为 WAN SDN 控制器,自动将流量放置在最佳路径上,以多种方式满足服务级别目标。

  • 分析网络范围内的遥测数据,以避免不符合您的 延迟、抖动、数据包 丢失和其他指标目标的路径
  • 计算网络路径以满足性能目标
  • 自动优化路径放置

自动化提高了网络的可预测性、弹性配置和 SLA,同时使新服务能够更快地推向市场。它还可帮助运营商实现更高级用例,包括闭环修复以进一步改进 SLA;这归功于其以服务为中心的强大洞察力,从而可持续测量数据平面上的端到端服务质量。

在疫情时代,将分段路由与 WAN SDN 控制器相结合有何帮助?

疫情期间,支持在家办公的需求不断增长,半导体供应链短缺导致难以采购网络设备,同时,企业还担忧测试和部署新设备的现场人员是否充足。借助“更频繁”地运行网络来最大限度地利用资产,是一种日益热门的解决方案,可以缓解这些问题,并通过削减资本支出来提高盈利能力。

借助采用 WAN SDN 控制器的分段路由,运营商可动态优化资源利用率,并利用通常因过度配置而隐藏的浪费容量,以减少网络资本支出,进而满足峰值需求。分段路由和软件定义网络 (SDN) 共同协作,以自动执行服务路径放置,进而以多种方式满足按需带宽的要求。

  • 借助对全网络利用率的实时可见性
  • 自动计算路径以避免拥塞
  • 根据利用率水平自动配置和优化流量工程/标签交换路径 (LSP)

该过程采用高级算法进行路径放置和持续优化,从而释放网络中的可用容量。将它们与分析相结合,可驱动软件定义的控制,从而帮助网络自动避免拥塞。 

为何说瞻博网络的分段路由控制器是您的理想之选?

Juniper Paragon Pathfinder 是业界最强大、功能最齐全的分段路由 WAN SDN 控制器。它可实现所需的细粒度和软件定义型控制,从而在 5G 和云时代保证服务质量。控制器为路径计算提供带宽预留,并通过不断接收和分析来自不同网络元素的遥测数据来进行主动网络监视。它可以在关键时间执行路径计算,以避免已经发生的网络延迟或中断,例如拥塞和光纤切断。它还可以根据遥测数据分析,绕过它预计会发生的未来网络事件。

总体而言,分段路由和 Paragon Pathfinder 提供了一种创新的流量控制方法,可用于解决流量工程和快速重新路由等优先活动。当以这种方式使用时,分段路由可以简化路由协议、网络设计和网络运维。此外,在 WAN SDN 控制器环境中部署的分段路由无需进行 LSP 管理,从而实现了进一步简化。

为何说瞻博网络是支持基于分段路由的网络转型的首选供应商?

您可以在当前的瞻博网络基础架构上部署瞻博网络分段路由,避免在过渡时更换网络硬件。我们使用高性能可编程 ASIC 设计设备,可帮助您以业界领先的可扩展性构建分段路由环境,同时继续使用您所依赖的,一致且相同的 Junos 操作系统。

瞻博网络还可通过分阶段部署实现轻松迁移。在将分段路由引入您的环境后,我们可以通过其独特的方式帮助您设计、管理并同时支持多种网络类型。借助瞻博网络的 Paragon Pathfinder,您可以同时运行多个控制平面:基于 MPLS 的分段路由 (SR-MPLS)、标签分发协议 (LDP)、资源预留协议 (RSVP) 和原生 IPv4 和 IPv6。

资源

分段路由基础知识

此视频介绍了分段路由 (SR) 的基本概述,包括路径和分段等关键概念,并解释了 SR 如何简化流量工程。