¿Qué es el enrutamiento por segmentos?

¿Qué es el enrutamiento por segmentos?

El enrutamiento por segmentos (SR) es una técnica de enrutamiento de origen que simplifica la ingeniería y administración de tráfico entre dominios de red. Elimina la información del estado de la red desde los enrutadores de tránsito y los nodos en la red, y coloca la información del estado de la ruta en encabezados de paquete en un nodo de entrada.

Debido a que la información se transfiere desde los nodos de tránsito al paquete, el enrutamiento por segmentos responde mejor a los cambios de la red, lo cual hace que sea más ágil y flexible que otras soluciones de ingeniería de tráfico. Las capacidades de ingeniería de tráfico permiten que el SR proporcione calidad de servicio (QoS) para aplicaciones y también que asigne servicios de red a usuarios finales y aplicaciones mientras viajan por la red.

Descripción general del enrutamiento por segmentos

Para entender el enrutamiento por segmentos, primero debe entender sus componentes fundamentales.

Dominio de SR: una colección de nodos que participan en los protocolos de SR. Dentro de un dominio de SR, un nodo puede ejecutar procedimientos de entrada, tránsito o salida.

Ruta de SR: una lista de segmentos ordenados que conecta un nodo de entrada de SR con un nodo de salida de SR. Normalmente, sigue la ruta de menor costo desde la entrada hasta la salida.

Segmento de SR: una instrucción de reenvío que hace que un paquete atraviese una sección de la topología de red. El SR define muchos tipos de segmentos de SR, y los dos tipos que se usan con más frecuencia son los segmentos de adyacencia y de prefijo. Un segmento de adyacencia es un túnel estricto de reenvío de un solo salto. Hace que un paquete viaje por un vínculo especificado que está asociado con una adyacencia entre dos nodos del protocolo de pasarla interior (IGP), sin importar el costo del enlace. Un segmento de prefijo es un túnel de múltiples saltos que utiliza vínculos de ruta más corta y múltiples saltos con costo similar para comunicarse con un prefijo.

El enrutamiento por segmentos se implementa en dominios discretos como centros de datos, núcleos, perímetros y redes de acceso.

 

¿Cómo funciona el enrutamiento por segmentos?

Cuando un paquete llega al nodo de entrada de SR, se somete a políticas. Si el paquete cumple condiciones coincidentes para una ruta de SR, el nodo de entrada de SR encapsula el paquete en un túnel de SR que viaja por una ruta de SR, segmento por segmento.

Cada segmento en una ruta de SR termina en un nodo de punto de conexión de segmento. Cuando un paquete llega a un punto de conexión de segmento, el punto de conexión examina la etiqueta o el encabezado del paquete más externo para obtener el segmento correspondiente. Luego, extrae la etiqueta o el encabezado del paquete más externo y reenvía el paquete al siguiente punto de conexión de segmento. El proceso continúa hasta que el paquete llega al punto de conexión de segmento final, el cual puede ser el nodo de salida de SR.

Cuando un paquete llega al nodo de salida de SR, ese nodo determina si el paquete está en el final de su ruta. Si ese es el caso, el nodo quita la información de encabezado de SR y reenvía el paquete según su dirección IP de destino.

Ya que los enrutadores de tránsito simplemente reenvían los paquetes según el identificador de segmento de SR (SID), se puede usar el SR para asignar paquetes asociados a un usuario final o una aplicación a servicios específicos de funciones de red. Para hacerlo, asigna una ruta en la cual se aplicará el servicio y proporciona instrucciones sobre el servicio e información de ruta adicional desde la puerta de enlace de servicio al enrutador de salida de dominio de SR.

Beneficios del enrutamiento por segmentos

El principal beneficio del SR es su capacidad para simplificar la red y reducir el uso de recursos, lo cual facilita la administración y operación de su red.

Otros beneficios hacen que el SR sea conveniente para una red.

  • El SR reduce la cantidad de nodos con los que se debe comunicar para fines de aprovisionamiento y cambios en rutas. Esta acción permite que el SR responda de mejor manera a los cambios en la red, lo cual hace que sea más ágil y flexible que otras soluciones de ingeniería de tráfico.
  • La ingeniería de tráfico de SR proporciona QoS de aplicación y asigna servicios de red a usuarios finales y aplicaciones a medida que viajan por la red.
  • El SR proporciona resistencia mediante restauración de encabezado y tecnología de alternativa sin bucles y sin dependencia de topología (TI-LFA), los cuales ayudan con la confiabilidad de ruta durante fallas de red.

Cuando se usa con un controlador PCE WAN, el SR ofrece beneficios adicionales.

  • Proporciona reserva de ancho de banda con una ingeniería de tráfico simplificada, ya que el controlador tiene la capacidad de asignar atributos de vínculo y restricciones de ruta, así como de realizar cálculos de primera trayectoria restringida más corta (CSPF).
  • Reduce el riesgo de transición, ya sea que implemente SRv6, SR-MPLS o SRm6 en su red. Para ello, proporciona soporte heterogéneo para varios planos de reenvío, incluidos MPLS y IPv6.
  • Facilita la automatización de bucle cerrado mediante la evaluación continua de las condiciones de la red en tiempo real como flujos de paquete a servicios de red, monitoreo del comportamiento y rendimiento de la red, y la realización de cambios una vez que se puedan distribuir automáticamente a toda la red sin tener que forzar los cambios a varios enrutadores mediante CLI.
  • Mejora la calidad de la experiencia del usuario final mediante la definición de rutas de red específicas según requisitos establecidos (también se usa para la división de red).

Ingeniería de tráfico con controladores de enrutamiento por segmentos

Un controlador de SR es un tipo de controlador SDN que proporciona computación centralizada de rutas, ingeniería de tráfico, visibilidad detallada y control de flujo de tráfico para planos de reenvío de SR en redes empresariales y de operadores de telecomunicaciones. El controlador de SR permite que los operadores de red optimicen su infraestructura de red mediante monitoreo y planificación proactivos, y el enrutamiento dinámico de grandes cargas de tráfico según restricciones especificadas.

Un beneficio clave de los controladores es su capacidad para proporcionar reserva de ancho de banda, algo que el enrutamiento por segmentos no hace bien por sí solo. Mediante la transferencia de la información del estado de la ruta desde los enrutadores de tránsito hacia el paquete, el enrutamiento de segmentos elimina la necesidad de protocolos como el protocolo de distribución de etiquetas (LDP) y el protocolo de reserva de recursos para ingeniería de tráfico (RSVP-TE), los cuales distribuyen información de ruta en toda la red. El RSVP-TE proporciona un mecanismo para la reserva de ancho de banda, por lo cual eliminarlo puede presentar un problema en redes en las cuales actualmente se implementa una reserva de ancho de banda.

Los controladores de SR solucionan este problema, ya que pueden monitorear toda la topología de red y sus flujos de tráfico en tiempo real. Utilizan estos datos para determinar las rutas explícitas que los paquetes deben utilizar en la red y también pueden asignar ancho de banda a esas rutas. Después de calcular las rutas y asignar el ancho de banda de vínculo, el controlador agrega esta información a su base de datos. El controlador procesa las necesidades existentes de ancho de banda a medida que calcula nuevas rutas o antes de volver a enrutar tráfico debido a congestión u otras condiciones de red dinámica.

El controlador de SR realiza tres operaciones básicas.

  • Analizar
  • Optimizar
  • Automatizar

Mediante la recopilación detallada de datos de telemetría de la red, el controlador analiza los datos y los optimiza para ayudar en la aplicación de acciones inteligentes, como la tunelización de tráfico mediante la ruta de red más eficiente, el cumplimiento de requisitos de SLA o la solución de problemas de congestión de forma proactiva.

El controlador NorthStar, el controlador de redes definidas por software (RDS) de WAN de Juniper para la optimización de tráfico, ofrece estas capacidades, y le permite ver y supervisar varios dominios de red. El controlador NorthStar le brinda una vista integral de la red y la capacidad de realizar ingeniería de tráfico entre dominios y división integral de red.

El controlador NorthStar también ayuda con la migración a SR mediante la centralización del control de enrutamiento y al permitirle ejecutar varios planos de control en la misma infraestructura durante la migración. La GUI en el controlador NorthStar proporciona una vista de la red en tiempo real con detalles de red muy completos que simplifican el diseño y la operación de la red.

Implementación de Juniper

El SR usa MPLS (SR-MPLS) o IPv6 (SRv6) en el plano de reenvío. Juniper ofrece ambas soluciones. Para superar las deficiencias de la tecnología SRv6, Juniper desarrolló la solución SRm6, la cual reduce el tamaño de las SID en el encabezado de SR mediante un encabezado de enrutamiento comprimido más pequeño, y mitiga los problemas de restricción de recursos que se observan en gran parte de las implementaciones de SRv6.

El sólido y completo controlador NorthStar es el único controlador de SR que proporciona más que solo reserva de ancho de banda. Es compatible con diversidad de rutas y puede realizar cálculos de CSPF, calendarización de ancho de banda y otras funciones útiles. El controlador NorthStar, una solución de ingeniería de tráfico potente y flexible, permite una visibilidad detallada y control de los flujos de SR e IP/MPLS en grandes redes de operadores de telecomunicaciones, nube y empresas.

Recursos

Aspectos básicos del enrutamiento por segmentos

Este video presenta información básica del enrutamiento por segmentos (SR) y conceptos clave como rutas y segmentos; además, explica la forma en que el SR simplifica la ingeniería de tráfico.