1 SRv6新一代IP承载和谈
1.1   SRv6概述
SRv6（Segment Routing IPv6，基于IPv6转发平面的段路由）是SR技术在IPv6转发平面的利用
。SRv6拥有优良的可扩大性，可能满足SDN（Software Defined Networking）智能网络对路由矫捷节造的需要
。SRv6还能够简化网络和谈，降低网络治理复杂度，可能更好的应对5G发展的挑战
。

1.2   SRv6产生布景
随着网络规模的不休扩大以及5G、智慧城市等新业务的不休出现，传统的IPv4和MPLS网络面对诸多问题，例如：

• ●    多和谈并存，治理复杂

MPLS是在原有IP技术的基础上叠加新技术产生的，它解决了诸如路由隔离、大规模组网、流量工程等问题
。经过20多年的发展，MPLS固然统一承载各类和谈，但在支持逾越分歧自治域的VPN时，设备中可能同时运行LDP、RSVP、IGP、BGP等和谈，导致业务部署和治理复杂
。IPv4和MPLS网络已经不适合5G等大规模业务的部署
。
图1-1    MPLS成立跨域业务

• ●    MPLS不足扩大能力

当前一些新业务（如5G、物联网和云）要求网络具备可扩大能力
。然而MPLS标签长度固定只有20比特，并且标具名段固定，不成扩大，无法满足新业务的可扩大需要
。
图1-2    MPLS标签结构

• ●    IPv4网络地址耗尽

IPv4的地址已经不够用，固然规
；渴餓Pv6是网络发展趋向，但IPv6若何代替传统的IPv4和MPLS网络仍是网络技术钻研的热点
。
SRv6技术的出现解决了上述问题
。

1.3   SRv6优势和价值

• ●    简化和谈，治理单一

SRv6成立跨域业务时，不再使用LDP、RSVP和谈，也不必要MPLS标签，只需将一个域的IPv6路由通过BGP4+（MP-BGP对IPv6单播网络的支持个性）引入另一个域，只有路由可达就可能实现业务可达
。此表SRv6通过EVPN(Ethernet Virtual Private Network)，能够整合MPLS网络中二层虚构专用网(VPWS、VPLS)和三层虚构专用网(MP-BGP)，可能简化和谈，使配置治理更单一
。
图1-3    SRv6成立跨域业务

• ●    拥有壮大的可扩大能力

SRv6能够自界说编排蹊径，可能矫捷节造转发蹊径

；鼓芄煌ü越缢抵澳，满足多种业务和利用的必要
。

• ●    用IP满足IP自身的需要

SRv6基于IPv6转发，SRv6和IPv6报文拥有一样的报文头
。SRv6可在IPv6网络上增量部署，毋庸代替网络中所有设备，拥有更好的兼容性
。SRv6携带更多的信息，可能统一承载多种网络和谈，用IP技术包办MPLS技术
。

1.4   SRv6原理解析
SRv6是SR技术在IPv6转发平面的利用，那什么是SR呢？

1.4.1  SR是什么
SR（Segment Routing）是一种源路由技术
。源路由机造使SR通过肇始节点即可节造报文的转发蹊径
。SR将转发蹊径切割为分歧的分段，肇始节点向报文插入多个蹊径分段，中央节点依照报文携带的蹊径分段信息进行转发
。蹊径分段又称为“Segment”，并通过SID（Segment Identifier，段标识）来分辨
。
SR技术支持利用在MPLS和IPv6两种转发平面
。利用在MPLS转发平面的SR称为SR MPLS（Segment Routing MPLS），其SID就是MPLS标签
。利用在IPv6转发平面的SR称为SRv6，其SID为IPv6地址大局
。
图1-4    SR在分歧转发平面的利用

1.4.2  SRH是什么

为了在IPv6转发平面利用SR技术，必要在IPv6报文中新增SRH（Segment Routing Header）扩大头，形成SRv6报文
。该扩大头指定一个IPv6的显式蹊径，以Segment List（段列表）大局存储转发所需的蹊径分段
。
图1-5    SRH结构及地点地位

SRH中有2个关键字段：

• ●    IPv6地址大局的Segment List
  。

每个Segment List（Segment List[0]、Segment List[1]、….、Segment List[n]）是一条蹊径分段，通过有序分列，组成IPv6的显示蹊径
。如上图所示，蹊径分段被逆序压入Segment List，Segment List [n]是第一个处置的蹊径分段，Segment List [0]是最后一个处置的蹊径分段
。

• ●    指针大局的Segment Left（简写为SL）
  。

指向当前活跃的Segment List
。Segment Left的最幼值为0，最大值为Segment List的个数减1
。
在SRv6转发过程中，IPv6 Header的主张地址（Destination Address）字段不休变动
。其值由SRH中的Segment Left(SL)和Segment List共同决定
。当SL指向一个活跃的Segment List时，该Segment List中的蹊径分段信息被复造到IPv6 Header的主张地址字段，如下图所示
。
图1-6    Segment List、Segment Left和IPv6 Header的主张地址字段的关系

1.4.3  SRv6 SID是什么
SRv6 SID用来分辨蹊径分段
。SRv6 SID是一个长度为128比特的值，其体式固然和IPv6地址一样，但分歧于传统意思上理解的IPv6地址
。在SRv6网络中，IPv6地址被赋予了新的寓意
。SRv6 SID由Locator、Function和Arguments三个部门组成
。其中Locator占据SRv6 SID的高比特位
。
图1-7    SRv6 SID结构

• ●    Locator

用于标识节点地位，拥有定位职能
。节点配置Locator后，设备会天生一条Locator网段的路由，并且通过IGP在SRv6网络内扩散，其他节点通过这条网段路由可定位到配置Locator的节点
。同时本节点颁布的所有SRv6 SID都能够通过这条Locator网段路由达到
。

• ●    Function

用于批示天生SRv6 SID的节点进行相应的操作
。Function通过Opcode暗示SRv6 SID的操作码
。

• ●    Arguments

作为可选字段，用于界说报文的流和服务等信息
。

下面通过End SID和End.X SID注明SRv6 SID的结构
。

• ●    End SID

End SID用于标识SRv6网络中某个主张节点
。End SID对应的作为是：更新IPv6主张IP地址，并查找IPv6路由表进行报文转发
。
如下图所示，在节点1、节点2和节点3上别离配置Locator，并且为各个节点配置End SID的操作码（即Opcode）
。例如节点1配置Locator为A::1，并配置End SID的Opcode为100，形成节点1的本地SID：A::1:100
。A::1:100在SRv6网络中暗示节点1
。当报文凭据A::1:100路由到节点1后，节点1凭据LPM（Longest Prefix Match，最长前缀匹配）匹配到本地SID中的Opcode（100），节点1知路100对应的是End SID，因而执行End SID对应的作为
。
图1-8    End SID

• ●    End.X SID

End.X SID用于标识SRv6网络中某条链路
。End.X SID对应的转产生为是：更新IPv6主张IP地址，从End.X SID绑定的出接口转发报文
。
如下图所示，在节点1上配置Locator，并且为各个方向的邻接配置End.X的操作码
。例如节点1配置Locator为A::1，并配置图中左边方向End.X SID的Opcode为1001，形成节点1的本地SID：A::1:1001
。A::1:1001在SRv6网络中暗示节点1的左边链路
。当报文凭据A::1:1001路由到节点1后，节点1凭据LPM（Longest Prefix Match，最长前缀匹配）发显欹配本地SID中的Opcode（即1001），节点1知路1001对应的是End.X SID，因而执行End.X SID对应的作为：更新IPv6主张IP地址，将报文从左边接口转发到一下节点
。
图1-9    End.X SID

End SID和End.X SID两者组合编排Segment List，能够暗示任何一条转发蹊径
。因而End SID和End.X SID被称为蹊径SID
。此表还可以为VPN/EVPN等业务分配SRv6 SID，这些SID被称为业务SID
。由于SRv6 SID空间足够大，SRv6 SID能支持足够多的业务
。

1.4.4  SRv6可扩大性
SRv6的可扩大性体此刻三个方面：

1. (1)    能够自界说业务转发蹊径
   。蹊径SID凭据业务必要编排Segment List，形成分歧的转发蹊径
   。如下图所示
   。

图1-10    业务驱动蹊径自界说

1. (2)    能够自界说SRv6 SID
   。设备通过界说分歧的Function，使SRv6支持分歧的业务
   。好比数据包达到SRv6尾节点后，利用Function批示节点将数据包转发给某个VPN事俘
   。下表是与VPN业务有关的SRv6 SID
   。

1. (3)    位于SRH中最后的Option TLV（Type Length Value）字段，也能够用于自界说职能，好比在转发时能够封装一些非规定信息
   。

1.4.5  SRv6报文转发
SRv6网络中各节点处置SRv6报文的战术如下：

• ●    若是蹊径中的节点不支持SRv6，则不必要处置SRv6报文的SRH
  。直接凭据IPv6 Header的主张地址查问IPv6路由表
  。依附最长前缀匹配准则，进行IPv6报文的转发
  。
• ●    若是蹊径中的节点支持SRv6，则必要处置SRv6报文的SRH
  。首先将Segment Left减1，将指向新的Segment List中的蹊径分段信息（即IPv6地址）复造到IPv6 Header的主张地址字段
  。通过主张地址查问IPv6路由表，依附最长前缀匹配准则，进行IPv6报文的转发
  。

下面具体描述SRv6报文的转发流程
。如果报文必要从节点1转发到节点4
。节点1、节点3和节点4均支持SRv6，节点2不支持SRv6
。在肇始节点1上进行蹊径编排，但愿报文顺次经过蹊径分段13和34达到节点4
。
图1-11    SRv6转发流程

报文从节点1转发到4的处置流程如下：

1. (1)    节点1将SRv6分段蹊径信息封装在SRH，形成SRv6报文
   。

         a     节点1凭据节点3和节点4颁布的Locator，设置蹊径分段信息（Segment List [0] = B4::1和Segment List [1] = B2::1）
。
         b     节点1将SL（Segment Left）置为1，并将SL批示的蹊径分段信息（B2::1）拷贝到IPv6 Header的主张地址字段
。
         c     节点1凭据IPv6 Header的主张地址（B2::1）查路由表转发到节点2
。

1. (2)    节点2不支持SRv6，所以不处置SRH
   。

        节点2具备通常的IPv6转发能力即可
。节点2凭据IPv6 Header的主张地址（B2::1）查IPv6路由表转发到节点3
。

1. (3)    节点3收到报文后，凭据IPv6 Header的主张地址（B2::1）查找Locator
   。射中End.X SID，执行End.X的转产生为：

         a     节点3将SL减1（此时SL为0）
。
         b     节点3将SL批示的蹊径分段信息（即Segment List[0] = B4::1）拷贝到IPv6 Header的主张地址字段
。
         c     凭据End.X指定的出接口，将报文转发到节点4
。

1. (4)    节点4收到报文后，凭据IPv6 Header的主张地址（B4::1）查找Locator
   。射中End SID，节点4去掉SRH，SRv6报文变为通常的IPv6报文
   。查问路由发现是到本节点的报文，由节点4进行后续处置
   。

1.5   总结
SRv6基于IPv6转发，随着IPv6大规模部署，SRv6技术也将急剧发展
。SRv6将来将若何演进，SRv6能否在将来网络中占据主导职位，让我们拭目以待
。

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