セグメントルーティングとは

セグメントルーティングとは

セグメントルーティング(SR)とは、ネットワークドメイン全体のトラフィックエンジニアリングと管理を簡素化するソースベースルーティング技術です。ネットワーク内のトランジットルーターとノードからネットワーク状態情報を削除し、パス状態情報をイングレスノードのパケットヘッダーに配置します。

セグメント ルーティングは、情報がトランジット ノードからパケットに移動するため、ネットワークの変化への応答性が非常に高く、他のトラフィック制御ソリューションと比べ俊敏性と柔軟性に優れています。トラフィック制御機能により、アプリケーションにサービス品質(QoS)を提供し、エンドユーザーとアプリケーションがネットワークを通過するときに、ネットワーク サービスをエンドユーザーとアプリケーションにマッピングできます。

セグメント ルーティングの概要

セグメント ルーティングを理解するには、まずその土台となるコンポーネントを理解する必要があります。

SR プロトコルに参加するノードの集まりです。SR ドメイン内では、ノードはイングレス、トランジット、またはエグレスの各手続きを実行できます。

SR イングレス ノードを SR エグレス ノードに接続するセグメントの順序指定済みリストです。通常、イングレスからエグレスへの最小コスト パスに従います。

パケットにネットワーク トポロジのセクションを通過させる転送命令です。SR は多くの SR セグメント タイプを定義します。最も頻繁に使用される 2 つは隣接セグメントとプレフィックス セグメントです。隣接セグメントは、ストリクト転送されるシングルホップ トンネルです。リンク コストに関係なく、2 つのノード間の内部ゲートウェイ プロトコル(IGP)隣接に関連付けられた指定リンクをパケットが通過します。プレフィックス セグメントは、マルチホップ トンネルであり、等コストのマルチホップ対応の最短パス リンクを使用してプレフィックスに到達します。

セグメント ルーティングは、データ センター、コア、エッジ、アクセス ネットワークなどの個別のドメインに導入されています。

セグメント ルーティングのしくみ

パケットが SR イングレス ノードに到着すると、ポリシーが適用されます。パケットが SR パスの一致条件を満たしている場合、SR イングレス ノードは、SR パスをセグメントごとに通過する SR トンネルにパケットをカプセル化します。

SR パスの各セグメントは、セグメント エンドポイント ノードで終了します。パケットがセグメント エンドポイントに到着すると、エンドポイントは最も外側のパケット ラベルまたはヘッダーを調べて、対応するセグメントを取得します。次に、最も外側のラベルまたはヘッダーをポップし、パケットを次のセグメント エンドポイントに転送します。このプロセスは、パケットが最終セグメント エンドポイントに到着するまで続きます。これは SR エグレス ノードである場合があります。

パケットが SR エグレス ノードに到着すると、そのノードがパケットがパスの最後にあるかどうかを判断します。パスの最後である場合、ノードは SR ヘッダー情報を削除し、宛先 IP アドレスに基づいてパケットを転送します。

中継ルーターは SR セグメント識別子(SID)に基づいてパケットを転送するだけです。そのため、SR を使用して、エンドユーザーまたはアプリケーションに関連付けられたパケットを特定のネットワーク機能サービスにマッピングできます。これは、サービスが適用される場所へのパスをマッピングし、サービスに関する指示とサービスゲートウェイから SR ドメイン エグレス ルーターへの追加のパス情報を提供することで行われます。

 

セグメント ルーティングのメリット

SR の主なメリットは、ネットワークを簡素化してリソースの使用率を削減し、ネットワークの管理と運用を容易にすることです。

また、他にも SR にはネットワークとって望ましいメリットがあります。

  • SR は、パスのプロビジョニングと変更のために操作が必要なノードの数を減らします。これより、SR はネットワークの変更に敏感に反応するようになり、他のトラフィック制御ソリューションよりも俊敏性と柔軟性が向上します。
  • SR トラフィック制御は、アプリケーション QoS を提供し、ネットワーク サービスをエンドユーザーとアプリケーションがネットワークを通過するときにマッピングします。
  • SR は、ヘッドエンドの復元とトポロジに依存しないループフリーの代替(TI-LFA)テクノロジを介して耐障害性を提供します。

SR は WAN PCE コントローラと一緒に使用すると、さらにメリットがあります。

  • リンク属性とパス制約を割り当てて Constrained Shortest Path First(CSPF)計算を実行する機能により、帯域幅予約のトラフィック制御を簡素化します。
  • ネットワークに SRv6、SR-MPLS、SRm6 のいずれを導入する場合でも、移行のリスクを軽減します。これは MPLS や IPv6 を含む、複数の転送プレーンへの異種混在環境サポートの提供によるものです。
  • 閉ループの自動化を促進するために、ネットワーク サービスへのパケット フローなどのリアルタイムのネットワーク状態を継続的に評価し、ネットワークの動作とパフォーマンスを監視し、それがネットワーク全体に自動的に配布されると変更が適用され、CLI 経由で複数のルーターに変更をプッシュする必要はありません。
  • セットの要件ごとに特定のネットワーク パスを定義することにより、エンドユーザーのエクスペリエンスの品質を向上させます(ネットワークスライスにも使用されます)。

 

セグメント ルーティング コントローラによるトラフィック制御

SR コントローラは、サービス プロバイダとエンタープライズ ネットワークの SR 転送プレーンの集中パス計算、トラフィック制御、詳細な可視化とトラフィック フロー制御を提供する SDN コントローラの一種です。SR コントローラを使用すると、ネットワーク事業者は、指定した制約に基づいて、プロアクティブなモニタリングと計画、大量のトラフィック負荷のダイナミックなルーティングにより、ネットワーク インフラストラクチャを最適化できます。

コントローラの主なメリットは、帯域幅の予約を提供できることです。これは、セグメント ルーティングだけではうまく機能しません。セグメント ルーティングは、パス状態情報をトランジット ルーターからパケットに移動することにより、ネットワークにパス情報を配布するラベル配布プロトコル(LDP)やリソース予約プロトコル トラフィック制御(RSVP-TE)などのプロトコルを不要にします。RSVP-TE は帯域幅予約のメカニズムを提供するため、帯域幅予約が現在実装されているネットワークでは、RSVP-TE を削除すると問題が発生する可能性があります。

一方で SR コントローラは、ネットワーク トポロジ全体とそのトラフィック フローをリアルタイムで監視できるため、この問題が解決します。SR コントローラは、このデータを使用して、パケットがネットワークを通過する必要のある明示的なパスを決定し、そのパスに帯域幅を割り当てることもできます。パスが計算され、リンク帯域幅が割り当てられた後、コントローラがこの情報をデータベースに追加します。コントローラは、新しいパスを計算するとき、または輻輳やその他の動的なネットワーク条件のためにトラフィックを再ルーティングする前に、既存の帯域幅のニーズを考慮します。

SR コントローラは 3 つの基本的な操作を実行します。

  • 分析
  • 最適化
  • 自動化

このコントローラは、ネットワークから粒度の細かいテレメトリ データを収集し、データを分析して最適化し、最も効率的なネットワーク パスを介したトラフィックのトンネリング、SLA 要件への対応、輻輳問題のプロアクティブな解決など、インテリジェントなアクションを実行できるようにします。

トラフィックを最適化するジュニパーのWAN「software-defined」ネットワーク(SDN)コントローラーであるNorthStar Controllerは、これらの機能を提供することで、複数のネットワークドメインの表示と監視を可能にします。NorthStar Controller には、エンドツーエンドのネットワーク ビューと、ドメイン間トラフィック エンジニアリングとエンドツーエンドのネットワーク スライスを行います。

また、SR への移行を支援するために、ルーティング制御を一元化し、移行中に同じインフラストラクチャ上で複数の制御プレーンを実行できるようにします。NorthStar Controller の GUI は、非常に細かいネットワークの詳細をリアルタイム ネットワーク ビューに提供し、ネットワークの設計と運用をより簡単にします。

 

ジュニパーネットワークスの実装

SR は、転送プレーンで MPLS(SR-MPLS)または IPv6(SRv6)のいずれかを使用します。ジュニパーは両方のソリューションを提供しています。SRv6 の欠点を克服するために、ジュニパーは SRm6 を開発しました。これにより、より小さい圧縮ルーティング ヘッダーを使用して SR ヘッダーの SID のサイズを削減し、幅広い SRv6 導入で見られるリソース制約の問題を軽減できるようになります。

堅牢でフル機能搭載の NorthStar Controller は、帯域幅予約以上のものを提供する唯一の SR コントローラです。多様なパスに対応し、CSPF コンピューティング、帯域幅カレンダー、その他の便利な機能を実行できます。強力で柔軟なトラフィック制御ソリューションである NorthStar Controller は、大規模なサービス プロバイダ、クラウド、エンタープライズ ネットワークにおける SR および IP/MPLS フローの細部の可視性を高め、制御を可能にします。

セグメントルーティングに関するFAQ

セグメントルーティングにより、ビジネスの収益を向上させる方法は?

まず、"ネットワークのトラフィック転送プロセスを簡素化することで、OpExとCapExを節約します。セグメントルーティングは、中間ルーターからネットワーク状態情報を削除し、代わりに入力ノードのパケットヘッダーにパス情報を配置します。このアプローチにより、ネットワーク全体の転送パスで機器、電力、運用リソースの要件が軽減されます。

セグメントルーティングは、新しいサービスとパフォーマンスの向上に対する要求を簡単に、手頃な価格で、一貫したユーザーエクスペリエンスで満たすうえでも役立ちます。これらの目標を達成するには、セグメントルーティングが提供する、制御、俊敏性、アプリケーション認識、および簡素化されたトラフィック管理を提供するネットワークトランスポートソリューションが必要です。

5G 時代のセグメントルーティングの独立調査報告では、ネットワーク事業者がセセグメントルーティングを採用している最重要理由の概要です。

  • 運用および資本費の削減
  • ネットワークの拡張性と可用性の向上
  • サービスごとのポリシー、コミットまたは決定論的なサービスレベル契約(SLA)、およびネットワークスライシングのサポート
  • ほかにはない付加価値の高いサービスを提供するための柔軟性の向上
  • 5Gとモノのインターネット(IIoT)接続を含む信頼モビリティサービスを提供できる機能

業界が確実なネットワークスライシングに移行するにつれて、セグメントルーティングは特に重要になります。これは、仮想の分離された論理ネットワークを同じ物理ネットワークインフラストラクチャで実行することを可能にします。各スライスは、サービス品質に対する、差別化されたカスタムアプリケーションと加入者の要件を満たす機能により、動的に作成されたセグメントルーティングパスに配置できます。

セグメントルーティングがネットワークオートメーションと連携しサービス品質の向上や保証を実現する方法とは?

セグメントルーティングと、Juniper Paragon Automationなどのネットワーク自動ネットワーク自動化ソリューションを組み合わせることで、差別化されたカスタマーエクスペリエンスを提供し、ネットワークを最適化して効率性を向上させることができます。 

例えば、WAN SDNコントローラを使用したセグメントルーティングにより、遅延ベースのルーティングを通じてより詳細なSLAが可能になります。セグメントルーティングは、現在最も遅延の少ないネットワークセグメントや地域からユーザーにサービスをダイナミックに提供することで、サービスやアプリケーションのパフォーマンスを保証し、自動化により低コストが実現します。

一部のアプリケーションではパケットロスの要件を正しく機能させる目的から、厳しいエンドツーエンドのレイテンシまたはパケット損失の要件を満たす必要があります。自動化がなければ、オペレータは、これらのアプリケーションのニーズに合わせた差別化されたサービスレベルを保証するために必要なネットワークの俊敏性を手に入れることができません。WANASSDN コントローラとして機能するParagon Automationは、いくつかの異なる方法でサービスレベルの目的を満たすために、トラフィックを自動的に最適なパスに配置します。

  • ネットワーク全体でテレメトリを分析し、遅延、ジッター、パケット損失、およびその他のメトリックの目標を満たさないパスを回避します。
  • パフォーマンス目標を達成するためのネットワークパスを計算
  • 最適なパス配置を自動化

自動化により、ネットワークの予測可能性、耐障害性、SLAを向上させ、新しいサービスを市場に迅速に導入できるようにします。また、自動化は、SLAをさらに改善するためのクローズドループ修復を含む、より高度なユースケースへの道をオペレーターに提供します。これは、データプレーンでのエンドツーエンドのサービス品質を継続的に測定する強力なサービス中心のインサイトで実現されます。

セグメントルーティングとWAN SDNコントローラの併用がCOVID-19の時代に役立つ方法とは?

パンデミック時には、在宅勤務者への支援需要の高まり、半導体のサプライチェーン不足によるネットワーク機器の調達難、新しい機器のテスト・配備のための十分な現場スタッフの確保が懸念されるなど、いろいろな課題があります。ネットワークを「ホット」を実行することで、アセットを最大限に利用することは、これらの問題を緩和し、CapEx 費用を削減することで収益性の向上を支援するための成長するソリューションです。

WAN SSDN コントローラによるセグメントルーティングは、オペレーターがリソースの利用を動的に最適化し、ネットワークCapExを削減し、ピーク需要に対応するためにオーバープロビジョニングにより隠された容量を活用して、多くの場合の無駄容量を削減します。セグメントルーティングとSoftware-Defined Networking(SDN)を組み合わせることで、いくつかの方法でオンデマンド帯域幅の要件を満たすサービスパス配置を自動化します。

  • ネットワーク全体の利用をリアルタイムで可視化
  • 混雑を回避するためのパス計算の自動化
  • 使用レベルに基づくトラフィックエンジニアリング/ラベルスイッチパス(LSP)のプロビジョニングと最適化を自動化します。

これらのプロセスは、パス配置と継続的な最適化に高度なアルゴリズムを使用して、ネットワークで利用可能な容量を解除します。ソフトウェア定義の制御を推進する分析を組み合わせることで、ネットワークは混雑を自動的に回避できます。 

ジュニパーのセグメントルーティングコントローラが選ばれる理由とは?

Juniper Paragon Pathfinderは、業界最高の堅牢さと完全な機能を備えたセグメントルーティング向けWAN SDNコントローラです。5Gやクラウド時代のサービス品質を保証するために必要となるきめ細かなソフトウェア定義の制御を可能にします。コントローラは、帯域予約による経路計算を行い、また多様なネットワーク要素からのテレメトリデータを継続的に受信・分析することにより、アクティブなネットワーク監視を行います。輻輳やファイバーカットなど、すでに発生しているネットワークの遅延や障害を回避するために、戦略的なタイミングでパス計算を行うことができます。また、テレメトリデータ分析に基づいて、発生予測される将来のネットワークイベントをルーティングするすることもできます。

セグメントルーティングとParagon Pathfinderは、トラフィックエンジニアリングや高速再ルートなどの優先アクティビティに対応できる、トラフィックステアリングの革新的なアプローチを提供します。この方法で使用する場合、セグメントルーティングにより、ルーティングプロトコル、ネットワーク設計、ネットワーク運用を簡素化します。さらに、WAN SDNコントローラのコンテキストで展開されるセグメントルーティングでは、LSPの管理が不要になるため、さらに簡素化されます。

ジュニパーがセグメントルーティングベースのネットワーク変革を可能にする優先ベンダーである理由とは?

ジュニパーのセグメントルーティングをジュニパーの既存のインフラストラクチャに導入し、移行する際にネットワークハードウェアを交換する必要を避けることができます。高性能なプログラマブルASICsを使用して機器を設計しているため、すでに信頼しているJunosオペレーティングシステムをそのまま使用しながら、業界最高水準の拡張性でセグメントルーティング環境を構築できます。

ジュニパーなら段階的な導入による簡単な移行を可能にします。セグメントルーティングを環境に導入する際に、複数のネットワークタイプを設計、管理、同時にサポートすることができます。Juniper Paragon Pathfinderを使用することで、複数の制御プレーンを同時に実行できます。Segment routing over MPLS(SR-MPLS)、Label Distribution Protocol(LDP)、Resource Reservation Protocol(RSVP)、ネイティブIPv4およびIPv6。