《华为ICT大赛训练》课件-HC110110036SR基本原理

毛平贵/4685432019.5.10谢亮/189501新开发SR基本原理SR（SegmentRouting）段路由作为SDN的关键技术，同时也是对IP网络倡导的极简协议的关键技术，在IP网络得到越来越多的应用，课程将会对SR技术及在5G承载网中的应用进行分析讲解。学完本课程后，您应该能：理解SR的优势理解SR的的基本概念和工作原理了解SR技术的应用SR技术背景SR原理解析LDP协议依赖于IGP协议，使用本地标签交换，支持ECMP。缺点：LDP本身有11种协议报文，在应用时大大增加了链路带宽的消耗和设备CPU利用率。SR产生背景-LDP面临的问题（一）IGPNeighborLDPSessionLDPLDP只支持IGP最短路径（最小开销）进行路径计算，不支持TE(流量工程)。SR产生背景-LDP面临的问题（二）LDPLSP10101010202010/20IGPcost

RSVP依据CSPF算路结果逐跳形成端到端的LSP，标签为本地标签逐跳，途经节点均会维护该Tunnel的状态信息，即便SDN化，仍需维护RSVPTE配置复杂ECMP实现复杂8种RSVP协议报文占据网络带宽和CPU处理SR产生背景-RSVP面临的问题（一）PathPathPathResvResvResvPE1PE2P1P2RSVP在负载分担方面实现复杂，需要配置多条Tunnel来实现，给配置和维护带来巨大的工作量。SR产生背景-RSVP面临的问题（二）RSVPTunnel1Tunnel2SR产生背景-SR技术的诞生转发设备设备设备控制转发转发控制控制传统网络协议演进慢，从需求提出到版本发布需要好几年的时间OPEX随着规模线性增长缺乏灵活的部署和使用模式难以满足服务商按需快速部署网络业务的需要增量型SDN网络通过对现有协议进行扩展，能更好的平滑演进提供集中控制和分布式之间的平衡采用源路由技术，提供网络和上层应用快速交互的能力转发设备设备设备控制器控制OpenFlow转发转发革命型SDN网络网络故障依赖控制器才能恢复，可靠性差大规模网络流表数量大，流表下发速率有性能瓶颈对传统网络是一个颠覆，没有得到设备厂家和运营商的支持控制转发设备设备设备控制器控制SegmentRouting转发转发控制控制SR是一种只需在源（显式路径加载的节点）节点给报文增加一系列的段标识，便可指导报文转发的技术方案。SR产生背景-SR的技术框架路径选路动态算路(SPTcomputation)显示路径

(SegmentList)控制面

路由协议扩展

(ISIS/OSPF/BGP)SDN控制器(BGP_LS/PCEP/NetConf)数据面MPLS

(SegmentLabel)

IPV6

(SRH扩展头)源节点具有转发路径的所有信息，更好地用于路径控制。与控制器通信：收集拓扑，程序路径，设备扩展IGP/BGP，支持分段。使用MPLSLabel编码转发，现网平滑演进SR技术背景SR原理解析

2.1SR基本概念

2.2SR工作原理SR域（SegmentRoutingDomain）：SR节点的集合。Segment：节点对入口报文执行的指令（如：依据最短路径转发报文到目的、或通过指定接口转发报文、或将报文转发至指定的应用/业务实例）。SID（SegmentID）：

Segment标识。SegmentRouting将网络中的目的地址前缀/节点和邻接定义为一个个段，并且为这些目的地址前缀/节点和邻接分配段ID。段ID相当于传统MPLS技术中的MPLS标签，在转发层面映射为MPLS标签。SRGB（segmentroutingglobalblock）：

为全局segment预留的本地标签集合。在MPLS中，SRGB为全局标签预留的本地标签集合，在IPv6中，SRGB为全局还未被使用IPv6的地址集合。标签栈（SegmentList）：标签栈是目的地址前缀SID/节点SID和邻接SID有序列表的排序集合，用于标识一条完整的标签交换路径LSP(LabelSwitchedPath)。在MPLS架构中为标签栈，封装于报文头中指导转发。SR基本概念SR的基本理念是把网络分为不同的段（Segment），然后拼接起来，用于指导报文按指定的路径转发。SID：即SegmentID，用来标识唯一的段。在转发层面，映射为MPLS标签。SR技术中三种基本Segment：邻接段，前辍段和节点段。Segment

标签段生成方式作用示例AdjacencySegment（邻接段）源节点通过协议动态分配Adjacency

Segment用于标识网络中某节点的某个邻接。由源节点IGP协议分配，只在本地有效，并且具有一定的方向性。AdjacencySegment通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，本地有效。通过AdjacencySegmentID（SID）标识。AdjacencySID为SRGB范围外的本地SID。PrefixSegment（前缀段）手工配置PrefixSegment用于标识网络中的某个目的地址前缀（Prefix）。PrefixSegment通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，全局有效。PrefixSID是源端发布的SRGB范围内的偏移值，接收端会根据自己的SRGB计算实际标签值用于生成MPLS转发表项。NodeSegment（节点段）手工配置NodeSegment是特殊的PrefixSegment，用于标识特定的节点（Node）。在节点的Loopback接口下配置IP地址作为前缀，这个节点的PrefixSID实际就是NodeSID。LoopBackx.x.x.xNodeID=103LoopBackx.x.x.xNodeID=102LoopBackx.x.x.xNodeID=101PrefixSID:100100x.x.x.x/x100310011002基于PrefixSegment：由IGP使用SPF算法计算最短路径，所以也称为SR-BE（BestEffort）。如下图所示，以节点Z为目的节点，其PrefixSID是100。通过IGP扩散之后，整个IGP域的所有设备学习到节点PE2的PrefixSID，之后都会使用SPF算法得出一条到节点PE2的最短路径。Segment

—PrefixSegmentPktPktPktPkt1100PrimarypathBackuppath210031002100cost:1cost:1cost:1cost:1cost:2cost:2cost:2cost:2cost:8cost:8cost:8PktPrefixID=100Pkt100x.x.x.x/xP1P3P5PE2PE1P2P4P6SRGB[1000~1999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[1000~1999]基于AdjacencySegment：头节点指定严格显式路径（StrictExplicit）。这种方式可以集中进行路径调整和流量调优，因此可以更好的配合实现SDN（Software-DefinedNetworking）。AdjacencySegment主要用于SR-TE（TrafficEngineering）。Segment

—AdjacencySegmentP1P3P5PE2PE1P2EP6Pkt709507405Pkt709507405204709507405204102Pkt709507Pkt709709507405204102SegmentListPktPktPktP4基于AdjacencySegment+NodeSegment：显式路径与最短路径相结合，称作松散路径（LooseExplicit）。主要用于SR-TE。Segment

—AdjacencySegment+NodeSegmentP1P3P5PE2PE1P2P4P6Pkt3100405Pkt31004051101Pkt3100405NodeSID=101PrefixID=100Pkt31004052101Pkt2100SegmentListSRGB[1000~1999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[1000~1999]Pkt3101Pkt1100100x.x.x.x/xSRGB是从本地标签资源隔离出来的一段区间，专门用于SR，以使SR的全局标签和传统MPLS在本地共存。为节点SID基础，全局唯一的节点标签与本地标签不得冲突：SRGB范围和起始值需配置，在起始值基础上对节点SID的索引值进行偏移，得出本地标签各设备上的SRGB范围为何不配置为一样？标准中未统一规定SRGB范围，各设备商实现不同与传统MPLS共存时，各设备上空余的标签空间不能保证一样SRGBSRGB[1000~1999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[2000~2999]SRGB[3000~3999]SRGB[2000~2999]SRGB[1000~1999]SR技术背景SR原理解析

2.1SR基本概念

2.2SR工作原理SR（SegmentRouting）段路由是对现有IGP协议进行扩展，基于MPLS协议，采用源路由技术而设计的在网络上转发数据包的一种协议。SR将网络中的目的地址前缀/节点和邻接定义为段，并且为这些段分配SID（SegmentID）。通过对AdjacencySID（邻接段）和Prefix/NodeSID（目的地址前缀/节点段）进行有序排列（SegmentList），就得到一条转发路径。SR的原理NodeSID：101PrefixSID：100AdjacencySID：1006AdjacencySID：20061002006100610110020061006100200610061011002006100ECMP工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（控制平面）PE1P1PE2P2P3P4SRGB[600~699]SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8LoopBack1x.x.x.xNodeID=10信息泛洪工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（控制平面）PE1P1PE2P2P3P4SRGB[600~699]SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8LoopBack1x.x.x.xNodeID=10NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110210PE1->P1P1210410P1->P3P3410610P3->PE2PE2610NANAPE1→P1→P3→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110310PE1->P2P2310510P2->P4P4510610P4>PE2PE2610NANAPE1→P2→P4→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（控制平面）PE1P1PE2P2P3P4SRGB[600~699]SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8LoopBack1x.x.x.xNodeID=10工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（转发平面）NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110210PE1->P1P1210410P1->P3P3410610P3->PE2PE2610NANAPE1→P1→P3→PE2路径上各节点上为NodeSID10生成的的标签转发表项

NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110310PE1->P2P2310510P2->P4P4510610P4>PE2PE2610NANAPE1→P2→P4→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

PE1P1P2P3P4cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8Pkt1210PushPkt2310SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]PE2SRGB[600~699]Pkt1LoopBack1x.x.x.xNodeID=10Pkt2Push工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（转发平面）NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110210PE1->P1P1210410P1->P3P3410610P3->PE2PE2610NANAPE1→P1→P3→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110310PE1->P2P2310510P2->P4P4510610P4>PE2PE2610NANAPE1→P2→P4→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

PE1P1P2P3P4cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8Pkt1210SwapPkt2310SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]PE2SRGB[600~699]Pkt1410Pkt2510LoopBack1x.x.x.xNodeID=10Swap工作原理—SR如何工作（IS-ISSR-BE）（转发平面）PE1P1P2P3P4cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:1cost:8cost:8PopPkt2610SRGB[400~499]SRGB[200~299]SRGB[500~599]SRGB[300~399]SRGB[100~199]PE2SRGB[600~699]Pkt1Pkt1610LoopBack1x.x.x.xNodeID=10Pkt2PopNodeInLabelOutlabelInterfacePE1110210PE1->P1P1210410P1->P3P3410610P3->PE2PE2610NANAPE1→P1→P3→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

NodeInLabelOutlabelInterfacePE1110310PE1->P2P2310510P2->P4P4510610P4>PE2PE2610NANAPE1→P2→P4→PE2路径上各节点为NodeSID10生成的的标签转发表项

工作原理—SR如何工作（SR-TE）（控制平面）NodeAdjacencyIabelPE1NA1011PE1LinkPE1toP1501PE1LinkPE1toP2502P1NA1001P1LinkP1toPE1105P1LinkP1toP2102P1LinkP1toP3103………………控制器上的标签表控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403Node

SID：11NodeSID：22NodeSID：2NodeSID：1NodeSID：3NodeSID：4406304103501SegmentList注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

工作原理—SR如何工作（SR-TE）（控制平面）SID/InlabelOutlabelInterface1011NANA501NAPE1->P1502NAPE1>P210011001PE1->P110021002PE1->P210031003PE1->P110041004PE1->P210221022PE1->P110221022PE1->P2PE1上的标签转发表项

SR-TETunnelSegmentListTunnel1501/103/304/406…………PE1上的SR-TETunnel标签栈封装表格控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403Node

SID：11NodeSID：22NodeSID：2NodeSID：1NodeSID：3NodeSID：4406304103501SegmentList注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

工作原理—SR如何工作（SR-TEStrictExplicitPath）（转发平面）SR设备根据报文头中SR-TE隧道对应的标签栈，对报文进行标签操作。根据栈顶标签逐跳查找转发出接口，指导数据报文转发到隧道目的地址。NodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE1501NAPE1->P1P1103NAP1->P3P3304NAP3->P4P4406NAP4->PE2图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403NodeSID：22NodeSID：2NodeSID：1NodeSID：3NodeSID：4Pkt406304103406304103501Pkt注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

工作原理—SR如何工作（SR-TEStrictExplicitPath）（转发平面）图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403NodeSID:11NodeSID：22NodeSID：2NodeSID：1NodeSID：3NodeSID：4Pkt406304103Pkt406304406304103501PktSegmentList注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

Pkt406PktNodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE1501NAPE1->P1P1103NAP1->P3P3304NAP3->P4P4406NAP4->PE2工作原理—SR如何工作（SR-TEStrictExplicitPath）（转发平面）图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403NodeSID：11NodeSID：22NodeSID：2NodeSID：1NodeSID：3NodeSID：4Pkt406304103Pkt406304Pkt406Pkt406304103501PktPktSegmentList注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

NodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE1501NAPE1->P1P1103NAP1->P3P3304NAP3->P4P4406NAP4->PE2工作原理—SR如何工作（SR-TELooseExplicitPath）（转发平面）NodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE110041004PE1->P2P210041004P2->P4P41004NANAP4403NAP4->P3P3306NAP3->PE2图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403Node

SID:11NodeSID:22NodeSID:2NodeSID:1NodeSID:3NodeSID:43064031004Pkt3064031004SegmentListPkt注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

工作原理—SR如何工作（SR-TELooseExplicitPath）（转发平面）图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403Node

SID:11NodeSID:22NodeSID:2NodeSID:1NodeSID:3NodeSID:43064031004Pkt3064031004Pkt3064031004SegmentListPkt注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

NodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE110041004PE1->P2P210041004P2->P4P41004NANAP4403NAP4->P3P3306NAP3->PE2工作原理—SR如何工作（SR-TELooseExplicitPath）（转发平面）图中PE1到PE2的SR-TETunnel途经各节点上的标签转发表项

控制器BGPLSNETCONFPCEPPE1P1PE2P2P3P4105306604205204102304501301103603406402502201403Node

SID:11NodeSID:22NodeSID:2NodeSID:1NodeSID:3NodeSID:43064031004Pkt3064031004Pkt3064031004Pkt306SegmentListPkt注：1、所有节点使用相同的SRGB[1000,1999]。2、所有链路的cost值都是1。

NodeSID/InlabelOutlabelInterfacePE110041004PE1->P2