Что такое сегментная маршрутизация?

Что такое сегментная маршрутизация?

Сегментная маршрутизация (SR) — это метод маршрутизации на основе источника, который упрощает управление трафиком между сетевыми доменами. Она удаляет информацию о состоянии сети из транзитных маршрутизаторов и узлов в сети и помещает информацию о состоянии пути в заголовки пакетов на входящем узле.

Поскольку информация перемещается от транзитных узлов к пакету, сегментная маршрутизация очень чувствительна к изменениям сети, что делает ее более адаптивной и гибкой, чем другие решения управления трафиком. Возможности управления трафиком позволяют SR обеспечивать качество обслуживания (QoS) для приложений, а также сопоставлять сетевые сервисы конечным пользователям и приложениям по мере их перемещения по сети.

Обзор сегментной маршрутизации

Чтобы понять, что такое сегментная маршрутизация, необходимо сначала понять, что такое ее фундаментальные компоненты.

Домен SR. Коллекция узлов, которые участвуют в протоколах SR. В SR-домене узел может выполнять процедуры входа, транзита или выхода.

Путь SR. Упорядоченный список сегментов, соединяющих входящий узел SR с исходящим узлом SR. Как правило, он следует по наименее затратному пути от входа к выходу.

Сегмент SR. Команда переадресации, которая заставляет пакет проходить через раздел топологии сети. SR определяет множество типов сегментов SR. Чаще всего используются сегменты смежности и префикса. Сегмент смежности — это строго переадресованный туннель с одним переходом. Это приводит к тому, что пакет проходит через указанный канал, связанный со смежностью протокола внутренних шлюзов (IGP) между двумя узлами, независимо от стоимости канала. Сегмент префикса — это многозвенный туннель, который использует многозвенные кратчайшие пути равной стоимости для достижения префикса.

Сегментная маршрутизация развертывается в отдельных доменах, таких как центр обработки данных, ядро, периферия и сети доступа.

 

Принципы работы сегментной маршрутизации

Когда пакет поступает на входящий узел SR, к нему применяется политика. Если пакет удовлетворяет условиям соответствия для пути SR, входящий узел SR инкапсулирует пакет в туннеле SR, который проходит путь SR, сегмент за сегментом.

Каждый сегмент пути SR завершается узлом конечной точки сегмента. Когда пакет поступает в конечное устройство сегмента, оно проверяет самую дальнюю метку или заголовок пакета, чтобы достичь соответствующего сегмента. Затем всплывает самая дальняя метка или заголовок и переадресует пакет конечной точке следующего сегмента. Этот процесс продолжается до тех пор, пока пакет не прибудет в конечную точку конечного сегмента, которая может быть исходящим узлом SR.

Когда пакет поступает в исходящий узел SR, этот узел определяет, находится ли пакет в конце своего пути. Если это так, узел удаляет информацию заголовка SR и переадресует пакет на основе его IP-адреса назначения.

Поскольку транзитные маршрутизаторы просто переадресуют пакеты на основе идентификатора сегмента SR (SID), SR можно использовать для сопоставления пакетов, связанных с конечным пользователем или приложением, с конкретными сетевыми функциональными сервисами. Это выполняется путем сопоставления пути месту применения сервиса и предоставления инструкций о сервисе и дополнительной информации о пути от шлюза сервиса к маршрутизатору исходящего трафика домена SR.

Преимущества сегментной маршрутизации

Основное преимущество SR — ее способность упростить сеть и сократить использование ресурсов, упрощая управление сетью и ее эксплуатацию.

Другие преимущества делают SR востребованной в сети.

  • SR уменьшает количество узлов, которые необходимо затронуть для инициализации путей и изменений. Это действие позволяет SR быстрее реагировать на изменения в сети, что делает ее более адаптивной и гибкой, чем другие решения для управления трафика.
  • Управление трафиком SR обеспечивает QoS приложений и сопоставляет сетевые сервисы конечным пользователям и приложениям по мере их перемещения по сети.
  • SR обеспечивает отказоустойчивость благодаря восстановлению головного узла и технологии резервных маршрутов, не зависящих от топологии (TI-LFA), которая помогает поддерживать надежность пути при сбоях в сети.

При использовании с PCE-контроллером беспроводной сети SR предоставляет дополнительные преимущества.

  • Обеспечивает резервирование полосы пропускания с упрощенным управлением трафиком, так как контроллер может назначать атрибуты каналов и ограничения пути и выполнять вычисления на основе алгоритма CSPF (Constrained Shortest Path First).
  • Снижает риск перехода при развертывании в своей сети SRv6, SR-MPLS или SRm6. Это достигается за счет обеспечения гетерогенной поддержки нескольких уровней переадресации, включая MPLS и IPv6.
  • Облегчает автоматизацию с обратной связью путем непрерывной оценки сетевых условий в реальном времени, таких как потоки пакетов к сетевым сервисам, отслеживания поведения и производительности сети и внесения изменений, которые можно автоматически распределить по сети, без необходимости передавать изменения нескольким маршрутизаторам через интерфейс командной строки.
  • Повышает качество обслуживания конечного пользователя путем определения конкретных сетевых путей в соответствии с установленными требованиями (также используется для разделения сети).

Управление трафиком с помощью контроллеров сегментной маршрутизации

Контроллер SR относится к контроллерам SDN, которые обеспечивают централизованное вычисление пути, управление трафиком, а также подробную визуализацию и управление потоком трафика для уровней переадресации SR в сетях поставщика услуг и предприятия. Контроллер SR позволяет операторам сети оптимизировать свою сетевую инфраструктуру с помощью упреждающего мониторинга и планирования и динамической маршрутизации больших нагрузок трафика на основе указанных ограничений.

Ключевое преимущество этих контроллеров — их способность обеспечивать резервирование полосы пропускания, что само по себе не очень хорошо делает сегментная маршрутизация. Перемещая информацию о состоянии пути из транзитных маршрутизаторов в пакет, сегментная маршрутизация устраняет необходимость в таких протоколах, как протокол распределения меток (LDP) и протокол резервирования ресурсов — управление трафиком (RSVP-TE), которые распространяют информацию о пути по сети. RSVP-TE предоставляет механизм резервирования полосы пропускания, поэтому его устранение может быть проблематичным в сетях, где в настоящее время реализовано резервирование полосы пропускания.

Контроллеры SR решают эту проблему, поскольку они могут отслеживать всю топологию сети и потоки трафика в режиме реального времени. Они используют эти данные для определения явных путей, по которым пакеты должны проходить через сеть, а также могут распределять пропускную способность по этим путям. После расчета путей и выделения полосы пропускания канала контроллер добавляет эту информацию в свою базу данных. Контроллер учитывает существующие потребности в полосе пропускания по мере вычисления новых путей или до того, как перенаправляет трафик из-за перегрузки или других динамических условий в сети.

Контроллер SR выполняет три основные операции.

  • Анализ
  • Оптимизация
  • Автоматизация

Собирая детализированные данные телеметрии из сети, контроллер анализирует данные и оптимизирует их, чтобы помочь в выполнении интеллектуальных действий, таких как туннелирование трафика по наиболее эффективному сетевому пути, выполнение требований соглашения об уровне обслуживания или упреждающее решение проблем перегрузки.

Контроллер NorthStar, контроллер беспроводных программно-определяемых сетей (SDN) Juniper для оптимизации трафика, предоставляет эти возможности и позволяет просматривать и контролировать несколько сетевых доменов. Контроллер NorthStar дает сквозное представление сети и возможность управления междоменным трафиком и сквозного разделения сети.

Контроллер NorthStar также помогает перейти на SR, централизуя управление маршрутизацией и позволяя запускать несколько плоскостей управления в одной и той же инфраструктуре во время перехода. Графический интерфейс контроллера NorthStar обеспечивает представление сети в режиме реального времени с очень мелкими деталями, что упрощает проектирование и эксплуатацию сети.

Внедрение Juniper

На уровне переадресации SR использует MPLS (SR-MPLS) или IPv6 (SRv6). Juniper предлагает оба решения. Чтобы преодолеть недостатки SRv6, компания Juniper разработала версию SRm6, которая уменьшает размер SID в заголовке SR, используя сжатый заголовок маршрутизации меньшего размера, и смягчает проблемы ограничения ресурсов, наблюдаемые при широком развертывании SRv6.

Надежный полнофункциональный контроллер NorthStar — единственный контроллер SR, который не только обеспечивает резервирование полосы пропускания. Он учитывает разнообразие путей и может выполнять вычисления CSPF, календарное планирование полосы пропускания и другие полезные функции. Контроллер NorthStar — это мощное и гибкое решение для управления трафиком, которое обеспечивает детальную визуализацию и контроль потоков SR и IP/MPLS в сетях крупных поставщиков услуг, облаков и предприятий.

Ресурсы

Основы сегментной маршрутизации

В этом видео представлен базовый обзор сегментной маршрутизации (SR), в том числе ключевые понятия, такие как пути и сегменты, а также приводятся пояснения того, как сегментная маршрутизация упрощает управление трафиком.