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。

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。

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。