Wat is segment routing?

Wat is segment routing?

Segment routing (SR) is een brongebaseerde routingtechniek die verkeersengineering en management over netwerkdomeinen vereenvoudigt. Het verwijdert informatie over de netwerkstatus van doorvoerrouters en knooppunten in het netwerk en plaatst de padstatusinformatie in pakketheaders bij een ingangsknooppunt.

Omdat informatie verplaatst wordt van doorvoerknooppunten naar pakketten, is segment routing zeer gevoelig voor netwerkveranderingen, waardoor het flexibeler is dan andere oplossingen voor verkeersengineering. Dankzij de verkeersengineeringscapaciteiten is het voor SR mogelijk om servicekwaliteit (QoS) te leveren voor applicaties en tevens netwerkdiensten in kaart te brengen voor eindgebruikers en applicaties terwijl zij zich over het netwerk bewegen.

Overzicht van Segment Routing

Om segment routing te begrijpen, moet u eerst de fundamentele componenten ervan begrijpen.

SR-domein: Een verzameling knooppunten die deelnemen aan SR-protocollen. Een knooppunt binnen een SR-domein kan ingangs-, doorvoer- en uitgangsprocedures uitvoeren.

SR-pad: een geordende lijst van segmenten die SR-ingangsknooppunten met SR-uitgangsknooppunten verbindt. Het volgt over het algemeen het snelste pad van ingang naar uitgang.

SR-segment: Een doorstuurinstructie die ervoor zorgt dat een pakket een deel van de netwerktopologie doorkruist. SR defineert veel verschillende SR-segmenten. De twee die het meest gebruikt worden zijn aangrenzing- en prefixsegmenten. Een aangrenzingsegment is een eenvoudig doorgestuurde tunnel van een enkele hop. Hiermee kan een pakket tussen twee aangrenzende knooppunten worden verplaatst middels een gespecificeerde link die is geassocieerd met een intern gateway-protocol (IGP), ongeacht de kosten van de link. Een prefixsegment is een tunnel van meerdere hops die gebruikmaakt van links met het kortste pad tegen gelijke kosten om een prefix te bereiken.

Segment routing wordt geïmplementeerd binnen discrete domeinen zoals datacenter-, core-, edge- en toegangsnetwerken.

Hoe segment routing werkt

Wanneer een pakket bij een SR-ingangsknooppunt arriveert, is het onderhevig aan beleid. Als het pakket voldoet aan de overeenkomstvoorwaarden van een SR-pad, zal het SR-ingangsknooppunt het pakket inkapselen in een SR-tunnel dat segment voor segment over een SR-pad loopt.

Elk segment in een SR-pad wordt beëindigd bij het eindknooppunt van een segment. Wanneer een pakket bij een segmentknooppunt arriveert, zal het eindpunt de buitenste pakketlabel of -header controleren om te bepalen bij welk segment het hoort. Vervolgens 'popt' het de buitenste label of header en stuurt hij het door naar het volgende segmenteindpunt. Deze procedure blijft zich herhalen tot het pakket aankomt bij het laatste segmenteindpunt, wat het SR-uitgangsknooppunt kan zijn.

Wanneer een pakket bij een SR-uitgangsknooppunt arriveert, stelt dat knooppunt vast of het pakket aan het eind van zijn pad is gekomen. Als dat zo is, verwijdert het knooppunt de SR-header-informatie en stuurt het het pakket door aan de hand van zijn IP-adresbestemming.

Omdat de doorvoerrouters pakketten simpelweg doorsturen aan de hand van de SR segment identifier (SID), kan SR worden toegepast om pakketten in kaart te brengen die gerelateerd zijn aan een eindgebruiker of een applicatie voor specifieke netwerkfunctieservices. Dit gebeurt door het vinden van pad naar waar de service wordt toegepast, en door instructies te geven over de service en overige padinformatie van de servicegateway naar de uitgangsrouter van het SR-domein.


Voordelen van segment routing

Het grootste voordeel van SR is het vermogen een netwerk te vereenvoudigen en het gebruik van resources te verminderen, waardoor het eenvoudiger wordt om uw netwerk te beheren en te besturen.

Andere voordelen zorgen ervoor dat SR gewenst is binnen netwerken.

  • SR vermindert het aantal knooppunten dat nodig is voor pad-provisioning en -veranderingen. Hierdoor reageert SR sneller op netwerkveranderingen, waardoor het flexibeler is dan andere oplossingen voor verkeersengineering.
  • SR-verkeersengineering levert QoS voor applicaties en brengt netwerkservices in kaart voor eindgebruikers en applicaties terwijl zij zich over het netwerk bewegen.
  • SR zorgt voor veerkracht middels herstel van headends en de topology-independent loop-free alternate (TI-LFA)-technologie, waardoor paden betrouwbaarder blijven bij een netwerkuitval.

Wanneer SR wordt gebruikt met een WAN PCE Controller biedt het tevens nog andere voordelen.

  • Het kan bandbreedte reserveren via vereenvoudigde verkeersengineering, omdat de controller linkattributen en padbeperkingen kan toewijzen en Constrained Shortest Path First (CSPF)-calculaties kan uitvoeren.
  • Het vermindert het transitierisico wanneer u SRv6, SR-MPLS of SRm6 in uw netwerk implementeert door heterogene ondersteuning te bieden aan verschillende doorstuurlagen, waaronder MPLS en IPv6.
  • Het faciliteert kringloopautomatisering door het constant bepalen van netwerkcondities zoals pakketstromen naar netwerkservices, het controleren van netwerkgedrag en -prestaties, en het eenmalig maken van aanpassingen die automatisch over het netwerk kunnen worden verspreid zonder de noodzaak om de aanpassingen via CLI naar meerdere routers te pushen.
  • Het verbetert de kwaliteit van de gebruikerservaring door het definiëren van specifieke netwerkpaden aan de hand van vastgestelde voorwaarden (ook toegepast bij network slicing).


Verkeersengineering met controllers voor segment routing

Een SR-controller is een type SDN-controller die gecentraliseerde padberekening, verkeerengineering en gedetailleerde zichtbaarheid en verkeerstroombeheer biedt voor SR-doorstuurlagen in netwerken van serviceproviders en bedrijven. De SR-controller stelt netwerkbeheerders in staat hun netwerkinfrastructuur te optimaliseren door proactieve controle en planning, en door het dynamisch routeren van grote verkeersladingen aan de hand van specifieke beperkingen.

Een belangrijk voordeel van de controllers is dat ze bandbreedte kunnen reserveren. Iets waar segment routing op zichzelf moeite mee heeft. Door informatie van padstatussen te verplaatsen van doorvoerrouters naar pakketten elimineert segment routing de behoefte aan protocollen zoals Label Distribution Protocol (LDP) en Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering (RSVP-TE), die de padinformatie over het netwerk versturen. RSVP-TE is een mechanisme voor het reserveren van bandbreedte, dus wanneer het wordt verwijderd in netwerken waar bandbreedtereservering op dat moment wordt toegepast, kunnen er problemen ontstaan.

SR-controllers kunnen die problemen oplossen, omdat zij de gehele netwerktopologie en verkeersstromen in realtime kunnen controleren. Ze gebruiken die informatie om vast te stellen welk uitdrukkelijk pad het pakket moet volgen door het netwerk en ze kunnen bovendien bandbreedte aan dat pad toewijzen. Nadat de controller het pad heeft berekend en de bandbreedte van de link heeft toegewezen, voegt het die informatie toe in zijn database. De controller calculeert bestaande bandbreedtebehoeftes in bij het berekenen van nieuwe paden of voordat het verkeer omleidt vanwege opstoppingen of andere dynamische netwerkomstandigheden.

De SR-controller voert drie basisstappen uit.

  • Analyseren
  • Optimaliseren
  • Automatiseren

Terwijl de controller nauwkeurige telemetriegegevens van het netwerk ophaalt, zal het die gegevens analyseren en optimaliseren zodat ze ingezet kunnen worden bij het uitvoeren van intelligente acties, zoals verkeer over het efficiëntste pad leiden, het voldoen aan SLA-vereisten of het proactief oplossen van ophopingsproblemen.

NorthStar Controller, de WAN software-defined networking (SDN)-controller van Juniper voor verkeersoptimalisatie, heeft deze capaciteiten en stelt u in staat om meerdere netwerkdomeinen te bekijken en te controleren. Met de NorthStar-controller kunt u het hele netwerk overzien en verkeersengineering binnen domeinen en end-to-end network slicing bereiken.

De NorthStar-controller helpt ook bij het migreren naar SR door gecentraliseerde routing control en stelt u in staat om tijdens uw migratie meerdere controlelagen uit te voeren op dezelfde infrastructuur. De GUI in NorthStar-controller biedt een realtime overzicht op het netwerk met nauwkeurige netwerkdetails, waardoor het eenvoudiger wordt om uw netwerk te ontwerpen en besturen.


Implementatie van Juniper

SR maakt op de doorstuurlagen gebruik van MPLS (SR-MPLS) of IPv6 (SRv6). Juniper biedt beide oplossingen. Om de tekortkomingen van SRv6 te overwinnen, heeft Juniper SRm6 ontwikkelt, die de omvang van SID's in SR-headers vermindert door kleinere, gecomprimeerde routingheaders te gebruiken en problemen met bronbeperkingen opvangt zoals die voorkomen daar waar SRv6 breed ingezet wordt.

De robuuste, volledig uitgeruste NorthStar-controller is de enige SR-controller die meer biedt dan alleen bandbreedtereservering. Het accommodeert paddiversiteit en kan CSPF-berekening, bandbreedterangschikking en andere nuttige functies uitvoeren. De NorthStar-controller is een krachtige en flexibele verkeersengineering-oplossing. Het zorgt voor gedetailleerde zichtbaarheid en maakt het mogelijk om SR- en IP/MPLS-stromen in grote serviceprovider-, cloud- en bedrijfsnetwerken te beheren.

Informatiebronnen

Basisprincipes van Segment routing

Deze video geeft een basisoverzicht van Segment routing (SR), inclusief belangrijke concepten zoals paden en segmenten en legt uit hoe SR traffic engineering vereenvoudigt.