セグメント ルーティング入門 — SR-MPLS および SRv6

1. RSVP-TE の問題

RSVP-TE (リソース予約プロトコル - トラフィック エンジニアリング、RFC 3209) MPLS ネットワークでの明示的なパス制御が可能になりましたが、運用が大幅に複雑になりました。

• フローごとの状態:すべての LSP には、パス (RSVP PATH および RESV メッセージ) に沿ったすべてのルーターの状態が必要です。数千の LSP を含むネットワークでは、トランジット ルーターは、継続的に更新する必要がある巨大なソフト ステート テーブルを維持します。
• ヘッドエンド シグナリング:イングレス (ヘッドエンド) ルーターは、R​​SVP を通じてパスに信号を送ります。トポロジの変更には再シグナリングが必要となり、コンバージェンスのオーバーヘッドが発生します。
• スケーラビリティ:フルメッシュの場合、LSP の数は O(N²) で増加し、各 LSP はすべての中継ルーター上の LFIB エントリを消費します。
• 高速リルートの複雑さ:RSVP-FRR (RFC 4090) は、事前に計算された迂回またはファシリティ バイパス トンネルを使用して LSP を保護します。この機能は機能しますが、状態のレイヤーが追加されます。

セグメントルーティング (RFC 8402) トランジットノードでのフローごとの状態を完全に排除します。ソースルーターは、転送パス全体を次の順序付きリストとしてエンコードします。セグメントパケットヘッダー自体に含まれます。トランジット ルーターはアクティブ セグメントのみを処理するため、LSP 状態は必要ありません。

2. SR アーキテクチャ (RFC 8402)

A セグメントこれは、ルータにパケットの転送方法を指示する命令です。これは、「このノードに移動する」、「この特定の隣接関係で終了する」、または「この VPN ルックアップを適用する」などを意味します。セグメントはセグメント識別子 (SID) によって識別されます。 SID の順序付きリストは次のとおりです。セグメントリスト(または SID リスト)。アクティブなセグメントはホップごとに処理されます。処理が完了すると、セグメントは削除され、次のセグメントがアクティブになります。

2 つのデータ プレーンのインスタンス化が存在します。

• SR-MPLS: SID は MPLS ラベルです。セグメントリストはラベルスタックです。既存の MPLS ハードウェアとの下位互換性があります。
• SRv6: SID は 128 ビットの IPv6 アドレスです。セグメント リストは、セグメント ルーティング ヘッダー (SRH、IPv6 拡張ヘッダー) で伝送されます。 IPv6 ネイティブ。 MPLSは必要ありません。

3. SR-MPLS: ノード SID、Adj-SID、および SRGB

SR-MPLS (RFC 8660) は、IS-IS (RFC 8667) または OSPF (RFC 8665) TLV 拡張子として:

のSRGB(セグメント ルーティング グローバル ブロック) は、グローバルに重要な SID 用に予約されているラベル範囲です。一般的なデフォルトは 16000 ～ 23999 (Cisco、Juniper) ですが、構成可能です。ノード SID は次のようにエンコードされます。インデックス値(例: インデックス 100)、SRGB ベースにインデックスを追加することでラベルに解決されます (例: 16000 + 100 = ラベル 16100)。グローバル SID を一貫させるには、すべてのルータで同じ SRGB を使用する必要があります。ベンダー間または構成間で SGRB が一致しないと、ラベルの誤りが発生します。

SR-MPLS ラベル スタックの例— R1→R5 の直接パスを避けて、R3 (明示的なウェイポイント) 経由で R1 から R5 にトラフィックを送信します。

Ingress R1 pushes: [Node-SID(R3)] [Node-SID(R5)]
  R1→R2: outer label = SID(R3), inner = SID(R5)
  R2→R3: pops SID(R3) (PHP or explicit-null)
  R3 sees top label = SID(R5); forwards on shortest path to R5
  R5 pops SID(R5); delivers to local application

4. SRv6: IPv6 アドレスとしての SID

SRv6 (RFC 8986) SID を次のような構造の 128 ビット IPv6 アドレスとしてエンコードします。

| Locator (e.g., /48) | Function (operator-defined, typically 16 bits) | Argument (remaining bits) |

• ロケータ: ノードに割り当てられたルーティング可能な IPv6 プレフィックス。トランジット ルーターは通常、このプレフィックスに向かってルーティングします。ロケーターは IGP でアドバタイズされます。
• 関数: SID エンドポイントで実行する特定の操作を識別します。例: End (次の SID に転送)、End.X (特定の隣接関係を転送)、End.DT4 (デキャップおよび IPv4 テーブル ルックアップ - IPv4 VPN に使用)、End.DX2 (デキャップおよび L2 クロスコネクト)。
• 口論: 関数のオプションの追加コンテキスト (エントロピーのフロー ID など)。

セグメントリストは、SRH(セグメントルーティングヘッダー、RFC 8754) - 次のヘッダー = 43 (ルーティング ヘッダー)、ルーティング タイプ = 4 の IPv6 拡張ヘッダー。SRH には以下が含まれます。

• セグメント左 (SL): アクティブな SID を指すセグメント リストへのインデックス
• タグ: フロー分類のヒント
• セグメント リスト[0..n]: 順序付けられた SID (最後の SID が宛先)

各 SR 認識ノードでは、IPv6 宛先がローカル SID と一致する場合、ノードは SID の関数を実行し、セグメント左をデクリメントし、転送前にセグメント リスト[セグメント左] を IPv6 DA にコピーします。

5. SR-TE を使用したトラフィック エンジニアリング

SR-TE (RFC 9256— SR ポリシー アーキテクチャ) は、RSVP-TE LSP をSR ポリシー、それぞれは次のように定義されます。

• ヘッドエンド: ポリシーをインスタンス化する入力ノード
• 色: トラフィック (BGP カラー拡張コミュニティ経由) をポリシーに関連付けるために使用される 32 ビットの識別子
• 終点: 宛先ノード
• 1 つ以上候補パス、それぞれに重み付けされたセグメント リストが含まれます

候補パスは、ヘッドエンドによって（ローカル CSPF/PCE を使用して）計算されるか、集中型 SR-PCE/コントローラによって PCEP 経由で配布されます（RFC 5440) または BGP SR ポリシー (「RFC 9256§8)。これにより、明示的なパス制御を維持しながら、RSVP シグナリング プレーンが完全に排除されます。

オンデマンド ネクストホップ (ODN)SR-TE 機能では、BGP ルートが特定のカラー コミュニティに到着すると、事前プロビジョニングなしでヘッドエンドが自動的に SR ポリシーをインスタンス化し、VPN および CDN プレフィックスの自動トラフィック ステアリングが可能になります。

6. SR-MPLS 対 SRv6 対 RSVP-TE

参考文献

• RFC 8402— セグメントルーティングアーキテクチャ
• RFC 8660— MPLS データ プレーンを使用したセグメント ルーティング
• RFC 8665— セグメントルーティング用の OSPF 拡張機能
• RFC 8667— セグメントルーティング用の IS-IS 拡張
• RFC 8669— BGP のセグメント ルーティング プレフィックス SID 拡張
• RFC 8754— IPv6 セグメント ルーティング ヘッダー (SRH)
• RFC 8986— セグメント ルーティング オーバー IPv6 (SRv6) ネットワーク プログラミング
• RFC 9252— IPv6 上のセグメント ルーティング (SRv6) に基づく BGP オーバーレイ サービス
• RFC 9256— セグメントルーティングポリシーのアーキテクチャ
• IETF SPRING ワーキング グループ— Networking でのソース パケット ルーティング (アクティブな SR ドラフト)