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ソフトウェア定義ネットワーク(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。

リソース

セグメントルーティングの基礎

このビデオは、パスやセグメントなどの重要な概念を含むセグメントルーティング(SR)の基本的な概要を紹介し、SRがトラフィックエンジニアリングを簡素化する方法について説明します。