Segment Routing Primer — SR-MPLS and SRv6

1. Težava z RSVP-TE

RSVP-TE (protokol za rezervacijo virov – prometni inženiring,RFC 3209) je omogočil ekspliciten nadzor poti v omrežjih MPLS, vendar je uvedel znatno kompleksnost delovanja:

• Stanje na pretok:Vsak LSP zahteva stanje na vsakem usmerjevalniku na poti (sporočila RSVP PATH in RESV). V omrežju s tisoči LSP tranzitni usmerjevalniki vzdržujejo ogromne tabele mehkega stanja, ki jih je treba nenehno osveževati.
• Signalizacija na glavi:Vstopni (glavni) usmerjevalnik signalizira pot prek RSVP. Vsaka sprememba topologije zahteva ponovno signalizacijo, kar ustvarja stroške konvergence.
• Razširljivost:Število LSP-jev raste z O(N²) za polno mrežo in vsak LSP porabi vnose LFIB na vsakem tranzitnem usmerjevalniku.
• Kompleksnost hitre preusmeritve:RSVP-FRR (RFC 4090) ščiti LSP-je z vnaprej izračunanimi obvozi ali tuneli za obvod objektov – funkcija, ki deluje, vendar doda še eno plast stanja.

Usmerjanje segmenta (RFC 8402) v celoti odpravi stanje na pretok v tranzitnih vozliščih. Izvorni usmerjevalnik kodira celotno pot posredovanja kot urejen seznamsegmentev sami glavi paketa. Tranzitni usmerjevalniki obdelujejo samo aktivni segment in ne potrebujejo stanja LSP.

2. Arhitektura SR (RFC 8402)

A segmentje navodilo, ki usmerjevalniku pove, kako naj posreduje paket — lahko pomeni "pojdi na to vozlišče", "izhod na tej specifični sosednji lokaciji" ali "uporabi to iskanje VPN." Segmenti so identificirani z identifikatorji segmentov (SID). Urejeni seznam SID-jev jeseznam segmentov(ali seznam SID). Aktivni segment se obdela pri vsakem skoku; ko je obdelava končana, se segment odstrani in naslednji postane aktiven.

Obstajata dve različici podatkovne ravnine:

• SR-MPLS: SID-ji so oznake MPLS. Seznam segmentov je sklad oznak. Združljivost nazaj z obstoječo strojno opremo MPLS.
• SRv6: SID-ji so 128-bitni naslovi IPv6. Seznam segmentov se prenaša v glavi usmerjanja segmenta (SRH, razširitvena glava IPv6). IPv6-native; MPLS ni potreben.

3. SR-MPLS: Node-SID-ji, Adj-SID-ji in SRGB

SR-MPLS (RFC 8660) definira dve temeljni vrsti SID, ki ju oglašuje IS-IS (RFC 8667) ali OSPF (RFC 8665) kot razširitve TLV:

TheSRGB(Globalni blok usmerjanja segmenta) je obseg oznak, rezerviran za globalno pomembne SID-je. Običajna privzeta vrednost je 16000–23999 (Cisco, Juniper), čeprav jo je mogoče konfigurirati. SID-ji vozlišč so kodirani kotvrednosti indeksa(npr. indeks 100) in razrešen v oznako z dodajanjem indeksa k osnovi SRGB (npr. 16000 + 100 = oznaka 16100). Vsi usmerjevalniki morajo uporabljati isti SRGB, da so globalni SID-ji dosledni – neujemajoči se SGRB-ji med prodajalci ali konfiguracijami povzročajo napačno označevanje.

Primer sklada nalepk SR-MPLS— pošiljanje prometa od R1 do R5 prek R3 (eksplicitna točka poti), izogibanje neposredni poti R1→R5:

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: SID-ji kot naslovi IPv6

SRv6 (RFC 8986) kodira SID-je kot 128-bitne naslove IPv6, strukturirane kot:

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

• Lokator: Predpona IPv6 za usmerjanje, dodeljena vozlišču. Tranzitni usmerjevalniki običajno usmerjajo proti tej predponi. Lokator je objavljen v IGP.
• funkcija: Identificira določeno operacijo za izvedbo na končni točki SID. Primeri: End (posredovanje na naslednji SID), End.X (posredovanje določene sosednje povezave), End.DT4 (decap in iskanje v tabeli IPv4 — uporablja se za IPv4 VPN), End.DX2 (decap in navzkrižna povezava L2).
• Argument: Izbirni dodatni kontekst za funkcijo (npr. ID toka za entropijo).

Seznam segmentov se prenaša vSRH(Glava usmerjanja segmenta,RFC 8754) — glava razširitve IPv6 z naslednjo glavo = 43 (glava usmerjanja), vrsto usmerjanja = 4. SRH vsebuje:

• Levi segment (SL): indeks na seznam segmentov, ki kaže na aktivni SID
• Oznaka: namig za klasifikacijo toka
• Seznam segmentov[0..n]: urejeni SID-ji (zadnji SID je cilj)

V vsakem vozlišču, ki pozna SR, če se cilj IPv6 ujema z lokalnim SID-om, vozlišče izvede funkcijo SID-a, zmanjša segment levo in kopira seznam segmentov [segment levo] v IPv6 DA pred posredovanjem.

5. Prometna tehnika s SR-TE

SR-TE (RFC 9256— SR Policy Architecture) nadomešča RSVP-TE LSP zPolitike SR, od katerih je vsak opredeljen z:

• Glavni del: Vhodno vozlišče, ki instancira pravilnik
• barva: 32-bitni identifikator, ki se uporablja za povezovanje prometa (prek razširjene skupnosti BGP Color) s pravilnikom
• Končna točka: ciljno vozlišče
• Eno ali večpoti kandidatov, vsak s ponderiranim seznamom segmentov

Poti kandidatov izračuna glavni del (z uporabo lokalnega CSPF/PCE) ali pa jih razdeli centralizirani SR-PCE/krmilnik prek PCEP (RFC 5440) ali pravilnik BGP SR (glejteRFC 9256§8). To v celoti odpravi signalno ravnino RSVP, hkrati pa ohrani eksplicitni nadzor poti.

Naslednji skok na zahtevo (ODN)je funkcija SR-TE, pri kateri glavna enota samodejno vzpostavi politiko SR, ko pot BGP prispe z določeno barvno skupnostjo, brez predhodnega zagotavljanja — omogoča samodejno usmerjanje prometa za VPN-je in predpone CDN.

6. SR-MPLS proti SRv6 proti RSVP-TE

Reference

• RFC 8402— Arhitektura usmerjanja segmentov
• RFC 8660— Segmentno usmerjanje s podatkovno ravnino MPLS
• RFC 8665— Razširitve OSPF za usmerjanje segmentov
• RFC 8667— Razširitve IS-IS za usmerjanje segmentov
• RFC 8669— Razširitve SID predpone usmerjanja segmenta za BGP
• RFC 8754— IPv6 Segment Routing Header (SRH)
• RFC 8986— Omrežno programiranje segmentnega usmerjanja prek IPv6 (SRv6).
• RFC 9252— Storitve prekrivanja BGP, ki temeljijo na usmerjanju segmentov prek IPv6 (SRv6)
• RFC 9256— Arhitektura politike usmerjanja segmentov
• Delovna skupina IETF SPRING— Izvorno usmerjanje paketov v omrežju (aktivni osnutki SR)