我们知道当前承载网络中的启新IP数据传输主要基于MPLS(Multi-Protocol Label Switching,多协议标签交换)技术,时代MPLS在提高路由转发效率的启新同时,也不可避免地带来了一些新的时代问题:
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基于源路由转发而产生的SR(Segment Routing,分段路由)技术的出现,改变了传统IP网络中只能基于目的路由转发的思路。通过SR技术,在网络中的首节点规划并建立端到端连接的路径,中间节点只需转发、无需再维护连接状态,大大简化了网络的部署和扩展。
SR与MPLS的结合(SR-MPLS)有助于解决前面提到的配置多、效率低、扩展难的网络“痼疾”,但网络中的节点仍然需要都支持MPLS标签转发技术,还是没有从根本上解决跨域互连的问题;并且MPLS标签的扩展能力有限,难以更好地满足5G时代多样业务的传送需求。
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与此同时,为了解决IPv4地址短缺的问题,让IP网络数据的传输更加高速、可靠和安全,互联网协议正从IPv4(互联网协议版本4)过渡到IPv6(互联网协议版本6)。
随着IPv6的大规模部署,在5G承载和云网融合的重点应用场景中,基于MPLS的传送技术愈发成为了网络的“瓶颈”。
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融合了SR与IPv6特点的新一代IP承载网数据转发协议SRv6应运而生,SRv6充分继承了SR的源路由优势和IPv6简洁、易扩展的特点。
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SR技术的关键在于为网络中的每个节点或节点间的每条路径都分配一个SID(Segment Identifier,段标识)作为标识,并在起始节点指定报文需要经过的节点和路径的SID集合(Segment List)来指导报文的转发。
SR-MPLS使用20 bits长度的MPLS标签值作为SID,而SRv6则使用128 bits长度的IPv6地址格式值来作为SID。
相比于SR-MPLS的SID,SRv6的SID更长,支持携带更多信息,可以用来标识节点、链路、L2VPN业务、L3VPN业务、网络服务等多种功能或业务类型。
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128bits长度的SRv6 SID包含了Locator、Function、Arguments三个字段。
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有了SRv6 SID,SRv6就具备了路径和业务的编排能力,可以预先规划报文转发的路径以及路径上每一个节点的转发行为,并支持定义任意的网络功能或业务。
除了SRv6 SID,SRv6还有另外一个“秘密武器”。
前面我们提到,SR与MPLS的结合(SR-MPLS)虽然有助于解决网络中配置多、效率低、扩展难的“痼疾”,但网络中的节点仍然需要都支持MPLS标签转发技术,还是没有从根本上解决跨域烦的痛点。
SRv6充分利用了IPv6的易扩展特性,通过一种新增的扩展头类型SRH(Segment Routing Header,段路由头),来替代MPLS的标签转发功能,让SRv6网络可以不需要借助于其他技术、仅基于原生的IPv6技术(Native IPv6)就能实现数据的高效率转发,彻底解决跨域烦的难题。
普通的IPv6报文中可以包含0个或多个扩展头,用于实现不同的业务功能,只有当有需要的时候才会添加扩展头。
扩展了SRH后,SRv6报文结构包括了IPv6报文头、SRH扩展头和数据报文三个部分。
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如果要简化理解的话,以上三部分的结构可以用下图来表示。
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普通IPv6报文中的源地址(SA)和目的地址(DA)分别标识的是报文的首节点和目的节点,在传输过程中保持不变;而SRv6报文中的目的地址(DA)标识的是当前报文经过的下一个节点,会随着数据传输过程实时变化。
SRv6使用SRH扩展头中的中间节点数和段列表来指导报文的转发,每经过一个SRv6节点,中间节点数的值减1、目的地址信息更新一次,目的地址信息由中间节点数和段列表共同决定。例如SL=n时,DA=SID [0];SL=0时,DA=SID [n]。
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说了这么多,是不是还有点不太明白SRv6是怎么工作的。
让我们通过一个具体示例来看下SRv6是如何在网络中传输数据的。
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可以看到,通过SRv6进行数据传输时,不需要为网络中的每个节点分发标签,也不需要维护每条连接的状态,更不依靠MPLS隧道来进行跨域的数据转发,非常便利、高效。
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虽然不再使用MPLS技术,但是SRv6同样支持对不同类型的业务通过不同的工作模式来提供差异化的服务。
SRv6主要工作模式包括两种:SRv6 BE(Best Effort,尽力而为)和SRv6 TE Policy(Traffic Engineering Policy,流量工程策略)。
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关于SRv6 BE和SRv6 TE Policy两种工作模式,我们后续也会推出专题图文进行详细介绍,敬请期待哦。
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SRv6不仅能够解决本文开篇提到的四大痛点,还具有其它的独有优势。
与SDN技术相结合
SRv6可以与SDN技术相结合,利用自身的灵活性配合SDN的管理调度能力,整个网络就像一个可编程的软件系统,灵活地实现各种业务, 同时网络配置及数据传输也变的更为简单。
如下图所示,SDN控制器通过搜集SRv6节点及路径信息,根据业务需求规划合适的路径以及各节点提供的服务,并将信息通知给首节点(如下图中的节点A)。首节点根据接收到的信息,将业务数据通过SRv6网络传递到目的节点。
SRv6是继MPLS之后的新一代IP承载网核心协议,不仅将简化和统一承载网络的架构,也将持续推动固(固定网络)移(移动网络)融合、云(云计算)网(通信网)融合的发展。
相信不久的将来,会出现更多基于SRv6的应用创新,推动各行各业向智能化和数字化方向发展。
技术改变生活,让我们一起期待吧!
责任编辑:武晓燕 来源: 中兴文档 SRv6MPLS协议(责任编辑:综合)
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