支持IP网络切片的灵活最优路径算法技术要求

1YD/Txxxx—20×x支持IP网络切片的灵活最优路径算法技术要求本文件规定了支持灵活最优路径算法的技术背景，架构，以及支持灵活最优路径算法的切片方案。本文件适用于支持灵活最优路径算法的网络设备。下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本YD/T3973-20215G网络切片端到端总体技术要求YD/T4267-2023IP网络切片总体架构及技术要求IETFRFC5305流量工程的ISIS扩展(IS-ISExtensionsforTrafficEngineering)IETFRFC76840SPFv2前缀/链路属性(0SPFv2Prefix/LinkAttributeAdvertisement)IETFRFC7770扩展0SPF通告可选路由器功能(Extensionsto0SPFforAdvertisingOptionalRouterCapabiliIETFRFC7810扩展ISIS通告TEMetric(IS-ISTrafficIETFRFC7981扩展ISIS通告路由信息(IS-ISExtensionsforAdvertisingRouterIETFRFC8402分段路由架构(SegmentRoutingArchitecture)IETFRFC866670SFFv3支持SR(0SPIETFRFC8667Is-IS支持SRIETFRFC8919IS-IS支持特定应用的链路属性(IS-ISApplication-SpecificLinkAttributes)IETFRFC9350IGP灵活算法(IGPFlexibleAlgorithm)3术语、定义和缩略语YD/T3973-2021、YD/T4由(a)计算类型，(b)度量类型和(段路由segmentrouting2YD/Txxxx—20×x段路由可理解为在源节点上增加一系列的段标识，这些段标识表示了以最短路径寻址到该标识的各段路径(将以前到目的的一条最短路径进行了分段)下列缩略语适用于本文件。管理实例标识Administrativeinstanceidentifier边界网关协议标签单播协议BorderGatewayProtocolLabeledUnicastConstrainedShortestPConstrainedShortestPath灵活算法FlexibleAlgorFA-id灵活算法标识FlexibleAlgorithmidentity灵活算法定义FlexibleAlgorithmDefi转发表ForwardInformationD中间系统到中间系统Internediatesystemtointerm内部网关协议InteriorGatewayProtocol标签交换通道链路聚合组多拓扑NSI网络切片实例NetworkSlic操作和维护路径计算单元通信协议PathConputationElementCommunication段路由-尽力而为SegnentRouting-Best段路由-流量工程SegnentRouting-Traffic段标识SegnentI流量工程4支持IP网络切片的灵活最优路径算法的技术背景随着各种新技术，例如5G、NFV、SDN、云计算、边缘计算的出现，IP承载网络中的业务类型越来Broadband)、超高可靠低时延通信(uRLLC,ultra-ReliableandLow-latencyCommunications)、海量机器类通信(mMTC,massiveMachineIypeCommunications)业务分别对带宽、连接数、时延有较高的要求。因此，网络管理者希望对不同种类的业务进行分片承载和独立调度。网络切片技术可以将同一个物理网络根据不同的业务需求划分为多个虚拟网络。网络切片技术既节省了网络建设成本，又满足了灵活多变的业务应用场景需求。内部网关协议(InteriorGatewayProtocol,IGP)灵活算法(FlexAlgorithm,FA)技术是实现网络切片的一种实现方式。基于共享的多网络域传送网络，运行多种IGP算法而计算得到多种FA平面，每个FA平面可表示一张网络切片，可将不同的上层业务流量承载在不同的FA平面上，以实现不同类型业务的隔离5IGP灵活算法概述可以根据约束条件，Flex-Algo算法可以为IGP协议规划出完全满足业务要求的网络拓扑并自由选择Flex-Algo算法的路由计算度量值类型(IGP链路开销、链路时延和MPLSTE度量值)以及约束条件(包含或排除特定的链路)来计算路径，目前主要在SR网络中使用。Flex-Algo具有拓扑灵活规划、灵活算法定制等优点，满足了各种不同业务的差异化需求3灵活算法(FlexibleAlgorithm,简称FA)是指采用IGP灵活算法生成不同的FA平面，每个FA平面可以当成是一个切片。各FA平面通过定义包含和排除链路关系(adningroup)做拓扑资源划分，它是一种拓扑内的方案，比如在MT-0内，配置多个FA-id及其FAD(TE约束条件)。配置有相同FA-id的所有节点将加入同一张FA平面，相应的FAD中定义了需要包含和排除哪些三层链路，并且基于性能指标(如IGPmetrie,或link-delay,或TEmetric,注意FAD中没有定义带宽约束条件)计算最短路径。在拓扑内可以建立多张FA平面，每张FA平面可以对应一张切片0503图1Flex-Algo划分网络切片图1是采用Flex-Algo划分网络切片的例子。基于同一多域物理网络，采用Flex-Algo实现了三个不同的网络切片：低cost的网络切片、低延迟网络切片和高带宽网络切片。以1到6的路径为例，通过SPF算法可以分得到低延迟网络切片、低cost的网络切片和高带宽网络切片的路径计算结果低cost的网络切片Flex-Algo(0):以Cost值为度量，计算1到6最短路径为：1->2->4->6。低延迟网络切片Flex-Algo(128):以时延值为度量，计算1到6最短路径为：1->3->5->4->6。6IGP灵活算法原理Flexible-Algo算法的唯一标识，是取值为128-255之间的数字，IANA为IGP协议分配的IGP算法类型(IGPAlgorithmTypes)值的范围为0-255,Flexible-Algo取值为128-255。该标识符与一个具体的FAD相关联。每个FAD包括三个要素计算类型、度量类型和约束条件。节点针对参与的算法执行路径计算时，首先在拓扑中删除未参与此算法的节点、根据算法约束条件必须避免的资源和不具备算法所使用度量的链路，生成用于路径计算的拓扑：然后根据计算类型和度量类型计算路径。计算类型即用来计算路径的方法，目前已经定义两种计算类型：——类型0(SPF):基于链路IGP度量的非严格SPF算法：--1(严格SPF):基于链路IGP度量的严格SPF算法。度量类型即使用Flex-Algo算法基于特定度量类型计算到达目的地的最小开销路径：-—0:IGP度量，即传统IGP中的链路开销作为度量类型--1:最小单向链路时延作为度量类型；——2:TE度量作为度量类型约束条件指在计算去往Flex-Algo每个Profix-SID的路径中必须遵守的限制。——Admin-group;链路约束，使用Exclude/Include-Any/Inelude-All来描述链路约束；——风险共享链路组(SharedRiskLinkGroup,SRLG),具有相同故障风险的一组链路集合，使用ExcludeSRIG来描述对风险共享链路组的约束。A图2SR-MPLS的基于Flex-Algo的计算路径的过程图2为SR-MPLS的基于Flex-Algo的计算路径的过程。每个节点在IGP中通告其自身Algo能力和FAD,单个节点可以关联多个FA算法，符合同一算法描述(FAD)的节点和链路可以抽象为一个逻辑的拓扑。每个节点针对参与的不同FA算法通告不同的SID,比如节点6通告FA128,FA129的prefixSID为16008,16009。不同的FA,基于不同的目的PrefixSID可计算符合算法定义的FA内SPF路径，能够满足业务的多样化需求各节点上使能FA-id及其FAD具体内容，相互通告能力信息。对于想加入某个FA平面的节点，必须使能相应的FA-id,作为节点能力对外通告，否则将被排除在该FA平面之外。目前标准中对IGPAlgorithn的定义只有8个比特，而用于表示Flex-Algorithm的取值范围为128~255。7.2FAD的通用处理——本端节点如果没有使能相应的FA-id,则必须忽略该FAD通告；——FAD通告中的Flex-Algorithm必须处于128~255范围，否则该FAD通告必须被忽略5——为了避免环路，在FAD的通告范围内，使用相同标识符的Flex-Algo算法的节点必须选择一致——收到的多个FAD通告与本地配置的FAD一起进行择优，先看Priority字段，大者优先，再看node-id,大者优先；——如果存在多个具有相同最高优先级的FAD,则选择路由器标识符最大的设备通告的FAD。在IS-IS协议中，路由器标识符为SystemD; 如果节点配置了参与FA,但是节点如果发现所选择的FAD中包含的计算类型Calc-Type、性能指标类型Motric-Type或约束条件constraints,有任何它所不支持，则本端节点必须退出该FA,对外通告它不再支持该FA-id,并移除相应的表项。7.3IS-IS协议的Flex-Algo算法扩展TLV7.3.1isIS灵活算法定义Sub-TLV(18iSFADSub-TLV)7.3.1.1概述扩展ISIS灵活算法定义(ISISFADSub-TLV)来通告Flex-Algo在同一个ISIS级别里传播，不能传播到该级别区域之外，见表1;表1ISIS灵活算法定义Sub-TLVISISFADSub-TLV随ISISRouterCapabilityTLV-242(RFC7981中定义)携带，给出了一个节点使能了哪个FA-id及其FAD具体内容。具体的格式见图3.770图3ISIS灵活算法定义Sub-TLV具体的字段描述如下：-—长度：可变长，具体长度取决于所承载的sub-TLV;——灵活算法(Flex-Algorithm):128~255范围中的某个值；——性能指标(MetrieType):用于规定该FA平面内的最短路径计算时参考个链路的哪种性能指标，定义了以下值：*0:IGP性能指标；·1:[RFC7810]中定义的最小单向链路延迟；·2:[RFC5305]中定义的TE默认性能指标-—计算类型(Cale-Type):IANA注册的“IGP算法类型”中0~127用于表示计算类型。在IANA中。每种计算类型都定义了一个三元组(计算类型，性能指标，约束),当FADsub-tlv中使用Calc-Type时，不需要上述三元组信息，只需要Calc-Type信息自身即可，没有性能指标/约束等信息。该字段目前应该填0;——Priority:0~255范围中的某个取值，表明该节点的通告优先级。网络中所有节点将一致的以--Sub-TLV-可选的子TLV,当前定义了五种，具体的见表2。表2列出了ISISFADSub-TLV的子TLVs,在ISISFADSub-TLV的Sub-TLVs字段中携带的子TLV用于通告FAD的约束条件。不同类型的子TLV只能在ISISFADSub表2ISIS灵活算法定义Sub-TLV的通告Flex-Algo算法约束条件中链路通告Flex-Algo算法约束条件中链路通告Flex-Algo算法约束条件中链路通告Flex-Algo算法约束条件中flag定义Mbit.通告Flex-Algo算法约束条件中共享7.3.1.2ISIs灵活算法排除管理组Sub-TLVISIS灵活算法排除管理组Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法约束条件中链路管理组不能包含任何一个引用的亲和属性名称，不满足的链路将被排除，不能参与算路。具体内容如下——类型：1,表明该TLV是ISIS灵活算法排除管理组Sub-TLV7 0SPFFADTLV作为RFC7770中定义的RILSA中的top-levelTLV来被通告，0SP格式，见图8:——类型；待定，建议值16,表明该TLV是0SPFFADTLV;——长度：可变长，具体长度取决于所承载的Sub-TLV;——灵活算法(Flex-Algorithm):128~255范围中的某个值；——性能指标；路径计算时使用的性能指标。定义了以下值：+0:IGP性能指标；·I:[RFC7810]中定义的最小单向链路延迟；·2:[RFC5305]中定义的TE默认性能指标；—计算类型(Cale-Type):IANA注册的“IGP算法类型”中0~127用于表示计算类型。在IANA中，每种计算类型都定义了一个三元组(计算类型，性能指标，约束),当FADTLV中使用Calc-Type时，不需要上述三元组信息，只需要Calc-Type信息自身即可，没有性能指标/约束等信息。该字段目前应该填0;-—Priority:0`255范围中的某个取值，表明该节点的通告优先级。网络中所有节点将一致的以优先级最高的FAD通告作为相应FA-id的FAD;对于同一个FA,当路由器接收到多个0PSFFADTLV时，必须使用在RILSA中第一次出现的0SPFFADTLV。对于同一个FA。如果0PSFFADTLV出现在多个不同的洪泛范围的RIISA中时，必须使用area范围的0SPFFADTLV。对于同一个Fh,如果0PSFFADTLV出现在多个路由器信息LSA中时，这些RILSA具有相同的洪泛范围，必须使用最小的示例编号的RILSA中承载的0SPFFADTLV,忽略其他的表3列出了0SPFFADTLV的子TLVs,在05PDFADTLV的Sub-TLYs字段中携带的子告FAD的约束条件。不同类型的子TLV只能在OSPFFADTLV中出现一次。如果出现了多次，则该0SPFTLV的Sub-TLVsTLVYD/Txxxx—20×x的链路将被排除，不能参与算路。7.4.1.1灵活算法排除管理组Sub-TLV0SPF灵活算法排除管理组Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法约束条件中链路管理组不能包含任何一个引用的亲和属性名称，不满足的链路将被排除，不能参与算路。承载0SPFFADTLV中，仅能出现一次。图9灵活算法排除管理组Sub-TLV封装格式如图9所示，但是字段含义如下：——类型：1,表明该TLV是0SPF灵活算法排除管理组Sub-TLV;-—长度：可变长，具体长度取决于所承载的ExcludeAdminGroup:-—ExcludeAdminGroup:可变长度，Include-A11规则中包含的链路亲和属性。0SPF灵活算法包含任意管理Sub-TV用于通告Flex-Algo算法约束条件中链路管理组中只要包含一个引用的亲和属性名称，该链路就可以参与算路。承载0SPFFADTLV中，仅能出现一次封装格式如图9所示，但是字段含义如下：——类型：2,表明该TLV是0SPP灵活算法包含任意管理组Sub-TLV;-—长度：可变长，具体长度取决于所承载的ExcludeAdminGroup:——ExcludeAdninGroup;可变长度，Include-Any规则中包含的链路亲和属性。7.4.1.3灵活算法包含所有管理组Sub-TLV0SPF灵活算法包含所有管理组Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法约束条件中链路管理组要包含所有引用的亲和属性名称，不满足的链路将被排除，不能参与算路。承载0SPFFADTLV中，仅能出现一封装格式如图9所示，但是字段含义如下：YD/Txxxx—20×x -—0SPFV2ExtendedPrefixTLV(RFC7684中定义);--0SPFv3TLVs(RFC8362中定义):··——类型：0SPFv2:3:0SPFy3 于0SPFexternal和Not-So-StubbyArea(N——部分(至少一个)节点将本地定义的算法通告到拓扑内。这个通告是通过第一步中提到的ISIsFADSub-TLV来实现的。ISISFADSub-TLV只能在同一个IS-IS级别里传播，不能传播到该级——所有节点将本节点拥有的Flex-Algo能力，即所有支持的算法的ID通告到拓扑内。这个通告是通过SR-AlgorithnSub-TLV(RFC8667)来实现的。SR-AlgorithmSub-TLV只能在同一个IS-IS级别里传播，不能传播到该级别区域之外；——节点发布基于Flex-Algo的链路TE属性，Flex-Algo路径计算必须使用Application-SpecificLinkAttribute(ASLA)发布的TE属性，也即基于IS-Application-SpecificLinkAttributes(RFC8919)发布的链路TE属性，该RFC在现有的ISIS22TLV和222TLV下新增了Application-SpecificLinkAttributessuTE属性属于标准Application(SA),其SABM格式如图14所示：图14标准应用位掩码格式-—Bit3:FlexibleAlgorithm(X-bit):-—所有节点将SID通告到拓扑内，其中包含了PrefixSID/EndSID和算法ID的关联关系。这个通告是通过Prefix-SIDSub-TLV(RFC8667和RFCB666)/SRv6LocatorTLV(R现的。Flex-Algo算法拓扑的生成Flex-Algo算法拓扑指的是Flex-Algo算法计算路径的范围。每个Flex-Algo都会生成自己的逻辑拓扑，拓扑生成的原则如下；节点范围：只有参与Flex-Algo的节点才会被包含在Flex-Algo拓扑中。链路范围如果在Flex-Algo的定义中配置了约束条件，当Flex-Algo算法生