Segment Routing(MPLS) - 1 SR MPLS 产生背景

Segment Routing是基于源路由理念设计的,在网络上转发数据包的协议。

Segment Routing从转发平面的划分可以划分为两种,第一种是基于MPLS的,我们称为Segment Routing MPLS,简称SR MPLS;另一种是基于IPV6转发层面的,我们称之为Segment Routing IPV6,简称SRv6

1. 产生背景

Segment Routing是一种取代MPLS的协议。MPLS作为一个在线网应用中十分广泛的优秀的协议,究竟存在哪些问题?

MPLS存在两大协议,LDP和RSVP-TE

LDP:本身是没有算路能力的,它基于IGP算路结果分发标签,得到标签转发路径。LDP具有IGP的一些优点,比如1>支持最短路径转发;2>支持负载分担ECMP(Equal Cost Multi-Path); 3>配置简单,利于组建较大规模网络。 但是LDP存在两类问题,1>设备之间需要发送大量的消息来位置邻接状态,浪费了大量的带宽和CPU资源。2> LDP需要同步IGP状态,否则会产生流量黑洞。

以下图为例:假设A到B是主路径,ACB是备份路径,当主路径故障,则数据切换到备份路径进行传送。当主路径恢复,数据流量会切换回主路径,此时如果LDP没有同步到IGP的算路结果,则主路径 可能没有建立,产生流量黑洞。

RSVP-TE:它可以做显式路径规划,带宽资源预留以及多种链路保护等。但是RSVP-TE也存在一些问题,1>配置比较复杂,超过20条基本配置,仅仅配置了一条单向的RSVP-TE隧道。如果只是一个4台设备的小型RSVP-TE网络两两互联,则每台设备上隧道配置需要进行三遍,四台设备需要进行12遍的配置。假设网络中再增加一台设备进行两两互连的话,则每台设备都要进行4遍配置,5台设备进行4x5=20遍配置。配置量非常复杂,不利于网络维护;2> 状态维持,RSVP-TE是有状态的协议,邻居之间需要发送大量的消息来维持邻居和链路状态,当业务量比较大时,这些消息占用的带宽资源就比较多,消耗设备的大量的CPU内存资源。如果网络中存在一些中间节点,比如P,中间节点业务量比较大,就容易称为网络中的性能瓶颈。

RSVP-TE配置复杂、状态维持困难和资源消耗过多,也是RSVP-TE无法组建大规模网络的一个重要原因。

导致RSVP-TE无法组建大规模网络的根本原因是什么?RSVP-TE是一个分布式架构,每台设备只知道自己的状态,如果想知道邻居的状态就必须发送大量的信令去实现。

如果使用集中式架构,网络中增加一个集中控制节点,有该节点进行路径计算,其它设备进行流量转发,是不是可以解决RSVP-TE的困境呢?而这也是SDN的一个重要思路。

为了实现SDN,来自高校的研究者最初设计了一个基于OpenFlow的革命型网络,这种网络十分理想,但目标却难以达成。

首先,OpenFlow需要下发大量的流表,在下发速率上存在性能瓶颈

其次,Open Flow协议的流表数量非常庞大,现有设备无法完美支持。如果对现有设备进行规模升级或替换,则无法保护现网投资,对现有网络是一个颠覆。因此,OpenFlow没有得到现网广大运营商的支持。

而基于SR的增量型网络具有三个特点:

1、基于现有协议进行拓展,网络设备进行简单升级即可,可以使网络更好的平滑演进

2、提供集中控制和分布式转发之间的平衡,

3、网络可以快速的和APP进行互动。具体来说,是由APP提出诉求,由控制器进行路径计算,转发器进行数据转发,这样网络就可以快速的响应应用的需求,真正做到由业务来驱动网络。

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