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2019/11/11 13:51

Unified SRv6 SID技術加快SRv6應用步伐

C114通信網  程偉強 段曉東 張庚

摘要 

 本文分析了SRv6技術目前面臨的主要技術挑戰,主要包括包頭開銷過大、芯片實現復雜、平滑升級較難等。針對這些挑戰,本文提出了一種新型的Unified SID優化方案支持短地址格式的SRv6頭壓縮。測試驗證了該方案繼承了SRv6的網絡可編程、通用轉發等優勢,同時能適應各種地址規劃,易于芯片實現,支持現網平滑升級。

關鍵詞 

分段路由 SR-MPLS SRv6 Unified-SID Micro-SID

1.分段路由的概念

分段路由(SR:Segment Routing)是一種源路由技術,基于SDN理念,構成面向路徑連接的網絡架構,支撐未來網絡多層次的可編程需求,可以滿足5G超大連接和切片的應用場景下的連接需求。SR-MPLS是基于當前主流MPLS轉發面形成的SR解決方案;SRv6是基于IPv6擴展的SR解決方案。SR-MPLS沿用MPLS轉發機制,自然演進,并已經在傳輸網絡得到廣泛應用。SRv6則進一步增強了網絡可編程能力,支持網絡和業務可編程。

2.SRv6技術面臨的挑戰

2.1.SRv6報文開銷帶來的挑戰

運營商網絡中對SR標簽層數要求較高。以5G承載網為例,隨著5G核心網集中化部署,基站的流量需要穿過城域網以及IP骨干網。典型場景下,在城域網中,接入環有8-10個節點,匯聚環有4-8個節點,核心環也有4-8個節點;在IP骨干網,流量還需穿過多個路由器日本无码高清视频節點。同時,由于網絡切片、高可靠SLA、可管可控的要求,運營商網絡需要能夠指定顯式路徑,端到端SR隧道會有10跳甚至以上。因此,目前國內外多數部署MPLS-SR的運營商都要求支持8層以上SID標簽。

當前,SRv6方案基于SRH(Segment Routing Header),其SID長度為128bit Segment ID。按照8層SID,為報文帶來128Byte的開銷,對于平均長度256Byte的應用凈荷,SRv6帶來的開銷超過1/3,帶寬利用率則下降為67%以下。而相同場景下,SR-MPLS的開銷只有32Byte,帶寬利用率仍有89%。SRv6和SR-MPLS在SID個數從1-10時承載效率的對比分析如下圖所示(僅簡單對比SRH和SR-MPLS SID的開銷):

圖1 凈荷長度256B時不同SID個數SR承載效率對比分析圖

日本无码高清视频開銷的增大一方面造成了網絡利用率的降低,另一方面為支持深層報文深層負載均衡、In-Band Telemetry、NSH帶來更大挑戰。

日本无码高清视频另外,SRv6部署必然會和SR-MPLS網絡共存,由于網絡利用率的不同可能會導致網絡邊界接口不平衡的問題,從而導致投資浪費。如下圖所示,在SR-MPLS網絡與SRv6網絡域對接時,考慮100G鏈路,256byte報文,8層SID的情況,由于鏈路利用率差異較大,SR-MPLS域中的1個100GE鏈路在SRv6域中可能需要2條100GE鏈路才能匹配。

日本无码高清视频圖2 凈荷長度256B時SR-MPLS網絡域與SRv6網絡域對接

2.2.SRv6復雜性帶來網絡芯片的挑戰

在運營商應用中,SRv6需要在網絡芯片在報文中插入超過128Byte長度的字段,相當于32層MPLS-SR標簽深度,超出了已部署網絡芯片的能力,如果在芯片內部采用環回的解決方案,將大幅降低網絡性能并引入更高的時延和抖動。在重新設計的網絡芯片中,支持SRv6需要進一步擴大內部處理總線帶寬,其是芯片成本和功耗的關鍵因素。

日本无码高清视频SRv6在中間節點要求網絡芯片讀取完整SRH,然后根據指針指示的位置提取需要處理的Segment并進行轉發。對比MPLS-SR僅需讀取最外層標簽,引入的復雜性進一步增加網絡芯片的處理時延。

低功耗和低時延是運營商5G解決方案的關鍵因素,SRv6復雜性對網絡芯片帶來的功耗、成本、時延的增加為其落地應用帶來挑戰。

2.3.SRv6方案平滑升級面臨的挑戰

SRv6是自成一體的獨立解決方案,與MPLS/MPLS-SR方案不存在延續性。

首先,SRv6需要規劃和分配128bit SID,同時SRv6要引入的開銷難以在現有設備進行支持,需要對現有業務和網絡進行徹底的改造,構建一張全新的SRv6網絡。在運營商的大網中難以部署。

日本无码高清视频其次,SRv6支持的業務和網絡的編程特性需要全網支持SRv6功能,在SRv6和MPLS/SR-MPLS混合部署的場景下,無法發揮其核心優勢。

根據以上分析,現有SRv6報文開銷、網絡芯片的復雜性、難以平滑升級帶來的三大挑戰讓其難以快速部署到運營商網絡中,需要在SRv6技術基礎上進一步進行演進。

3.Unified SID技術

IPv6技術成是新一代網絡的主體技術,基于IPv6的SRv6長遠考慮是未來網絡的必然的演進趨勢,為了解決上文提出的三大挑戰,包括基于SRv6技術降低開銷,簡化SRv6對轉發面的要求,支持從SR-MPLS平滑演進到SRv6,中國移動聯合中興博通、盛科、新華三等提出了基于SRv6的Unified SID技術(Unified-SID【1】)。Unified SID基于標準SRv6的SRH方案進行簡潔擴展,支持SR-MPLS/IP地址與SRv6基于統一的SID長度提供SR功能,加速推進SR技術廣泛落地應用。

Unified SID基于原生的SRH擴展,不改變任何原生SRH的處理機制,通過在標準SRH Header中僅僅擴展2bit Unified SID類型指示,一方面與原生的SRv6保持最大的兼容性,另一方面有效解決SRv6目前存在的問題。

3.1.Unified SID基于原生SRH擴展

SR-MPLS SID沿用MPLS Label格式,SID長度為20bit;SRv6則沿用了IPv6地址格式,SID長度為128bit;SR-IP當前沒有標準定義,如果沿用IPv4地址格式,則SID長度為32bit。

日本无码高清视频為支持SRv6與SR-MPLS/SR-IP具備統一的SID格式,Unified SID通過在SRH擴展頭的Flags中擴展出Unified SID類型指示字段(2bit),其定義如下:

0b00,標準SRv6 SID長度,即128bit SID,與SRH現有定義兼容;

日本无码高清视频0b01,IP地址SID長度,即32bit SID,可以與IPv4地址兼容或32bit短地址格式;

0b02,MPLS Label長度,也是32bit SID,可以和SR-MPLS SID定義兼容;

0b11,預留。

根據該擴展方案,標準SRv6應用SID長度指示為0,使用32bit短IP地址格式長度指示為1,使用32bit MPLS Label格式長度指示為2,實現與當前各種SR技術通過統一的SID長度進行混合組網應用。Unified SID通過32bit SID解決了報文開銷帶來的挑戰,并結合簡潔的Flags擴展,有效的降低了網絡芯片的處理復雜性挑戰,另外統一融合日本无码高清视频的理念解決了平滑升級帶來的挑戰。

3.2.Unified SID與Micro SID的區別

Unified SID對比Cisco日本无码高清视频的Micro SID【3】壓縮技術,具備較好的通用性和適用性。SRv6部署前需要規劃Segment,通常采用共同前綴+偏移量。共同的前綴長度與可獲取的IPv6地址空間以及網絡大小相關,長度難以確定,但Micro SID對SRv6地址有一定要求,需要規劃具備較短(建議16bit或32bit)的共同前綴,和較短的偏移量(建議16bit或32bit)區分SID,這導致其難以滿足不同的網絡應用中需求,特別是復雜運營商網絡應用。Unified SID方案融合SRv6與SR-MPLS理念,當地址有嚴格規劃時,可以用短地址格式的SID,當地址沒有嚴格規劃時,采用MPLS標簽映射的SID,因此,Unified SID方案對引入SRv6的SID和地址沒有額外約束,具備更好的通用性和適用性。

4.Unified SID方案優勢

4.1.支持SRH頭壓縮,提升SRv6承載效率

通過Unified SID方案,一般通過32bit的SID即可表示標準128bit的SRv6 Segment,Unified SID長度壓縮為標準長度的1/4,即使40跳SR-TP路徑,需要的SRH也只有48B,與SR-MPLS承載效率相當。

4.2.對轉發面要求低,現有轉發面即可支持SRv6部署

Unified SID方案,對轉發面的要求可以等同于SR-MPLS的要求,因此,當前支持SR-MPLS的硬件基本可以通過軟件升級的方式支持SRv6的部署,博通和盛科基于現有芯片已經完成初步的DEMO系統。

4.3.支持從現有網絡平滑升級到SRv6能力

現有MPLS/SR-MPLS/IPv4網絡通過Unified SID實現最大的兼容性,在對現有網絡和業務影響最小的情況下升級到支持SRv6的能力,且具備與普通IPv6節點混合組網。

4.4.兼容現有地址規劃,對引入SRv6的開銷降到最低

通過Unified SID方案,可以靈活適應各種地址規劃的網絡,基本無需專門的地址規劃和改造,對引入SRv6的開銷降到最低。

5.Unified SID應用

Unified SID技術是一種靈活適配的解決方案,支持短地址格式的SRv6頭壓縮且適應各種Segment和地址規劃。可以替代SR-MPLS部署,支持低開銷的SRv6部署,并可以將SR-MPLS平滑升級到SRv6【3】。

在MPLS/SR-MPLS的組網應用中,SR-MPLS為業務分配MPLS格式的SID,平滑升級支持SRv6過程中Unified SID方案仍然可以沿用已分配的MPLS格式的SID,僅需在升級后網絡節點中維護MPLS格式的SID與IPv6地址的映射關系。

日本无码高清视频在IPv4網絡升級IPv6的組網應用中,短地址長期存在,比如現有分配的IPv4或IPv6域內除共同前綴外的區分地址。Unified SID技術可以沿用已分配的短IP地址格式的SID,僅需要在升級后的SRv6節點簡單建立短地址格式與128bit IPv6地址之間的映射關系。

在獨立的SRv6組網應用中,通過通過短格式的MPLS格式的32bit SID代替128bit標準的SRv6 SID實現SRH頭壓縮,壓縮率達到1/4,具備落地應用能力。

6.Unified SID加快SRv6應用步伐

中國移動聯合中興、博通、盛科、新華三等對SRv6技術的改進方案進行了深入研究,提出了unified SRv6 SID方案,并向IETF提交了技術草案,鏈接見參考文獻。

日本无码高清视频同時,針對Unified SRv6 SID方案,研究團隊已在盛科的芯片平臺上進行了實現和驗證,證明了Unified SID具備較強的靈活性和適應性,通過不同的SID長度指示可以在現有的SR-MPLS、IPv4/短IPv6地址網絡中快速部署SRv6,同時可以具備標準SRv6的所有能力,從而加快SRv6在網絡中的應用步伐。

參考文獻

【1】 Unified-SID,Chengweiqiang、Greg等,draft-mirsky-6man-unified-id-sr-04;

日本无码高清视频【2】 Unified-SID Use case,Chengweiqiang、Greg等,draft-wmsaxw-6man-usid-id-use-00;

【3】 uSID,C. Filsfils等,draft-filsfils-spring-net-pgm-extension-srv6-usid-02;

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