下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
为了基于IPv6数据平面实现Segment Routing，IPv6路由扩展报文头新增了一种类型，称为SRH（Segment Routing Header，段路由扩展报文头）。该扩展报文头用于指定一个SRv6的显式路径，存储的是SRv6的路径信息[即段列表（Segment List），也称为SID List]。
因为头节点在IPv6报文中增加了一个SRH，由此中间节点就可以按照SRH里包含的路径信息进行转发。SRH的格式如图1-2所示。
IPv6 SRH的关键信息有如下几个部分。
● 当Routing Type类型值为4时，表明路由扩展头是SRH。
● Segment List（Segment List [0], Segment List [1], Segment List [2],…,Segment List [ n ]）是网络路径信息。
● Segments Left（SL）是一个指针，指示当前活跃的Segment。
图1-2 SRH的格式
为了便于叙述转发原理，SRH可以抽象成图1-3所示的格式，其中图1-3（a）里的SID排序是正序，使用<>标识；图1-3（b）里的SID排序是逆序，使用()标识，逆序更符合SRv6的实际报文封装情况。
图1-3 SRH的抽象格式
SID在SR-MPLS里是标签形式，在SRv6里换成了IPv6地址形式。SRv6通过对SID栈的操作来完成转发，因此它是一种源路由技术。那么SRv6的SID具有哪些特殊之处呢？要回答这个问题，就得从SRv6 SID的结构说起。
SRv6 SID虽然是IPv6地址形式，但不是普通意义上的IPv6地址。SRv6的SID有128 bit，这样长的一个地址，如果仅仅用于路由转发，显然是很浪费的。因此，SRv6的设计者对SID进行了更加巧妙的处理。
如图1-4所示，SRv6 SID由Locator、Function和Arguments（简称Args）3部分组成，其中Arguments是可选的，如果Locator、Function和Arguments这3部分长度不足128 bit，需要在Arguments后补0，即增加Padding字段，确保字节对齐。
图1-4 SRv6 SID的结构
● Locator具有定位功能，所以一般在SRv6域内要唯一。但是在一些特殊场景，比如Anycast保护场景，多个设备可能配置相同的Locator。一个节点配置Locator之后，系统会生成一条Locator网段路由，并且通过IGP在SRv6域内扩散。网络里其他节点就可以通过Locator网段路由定位到该节点，同时该节点发布的所有SRv6 SID也都可以通过该Locator网段路由到达。
● Function代表设备的指令（Instruction），这些指令都由设备预先设定，Function部分用于指示SRv6 SID的生成节点进行相应的功能操作。Function通过Opcode（Operation Code，操作码）来显性表征。
● Arguments是变量段，占据IPv6地址的低比特位。支持某些服务的时候需要的一些变量参数可以放在Arguments里面。当前一个重要应用是在EVPN（Ethernet Virtual Private Network，以太网虚拟专用网）VPLS（Virtual Private LAN Service，虚拟专用局域网业务）的CE（Customer Edge，用户边缘设备）多归场景中，转发BUM（Broadcast & Unknown-unicast & Multicast，广播、未知单播、组播）流量时，利用Arguments携带剪枝信息，以实现水平分割。
在RFC 8986中定义了很多行为（Behavior） [2] ，它们也被称为指令。每个SID都会与一个指令绑定，用于指明在处理SID时需要执行的动作。典型的Behavior有End和End.X等。另外，RFC 8986中还定义了SID的一些附加特征（Flavor）。这些附加特征是可选项，它们将会增强End系列指令的执行动作，满足更丰富的业务需求。常见的附加特征包括PSP（Penultimate Segment Pop of the SRH，倒数第二段弹出SRH）、USP（Ultimate Segment Pop of the SRH，倒数第一段弹出SRH）、USD（Ultimate Segment Decapsulation，倒数第一段解封装）等。除了以上常规的附加特征，为了支持SRv6提升传输效率，IETF草案draft-ietf-spring-srv6-srh-compression中还定义了REPLACE-C-SID、NEXT-C-SID、NEXT&REPLACE-C-SID等附加特征 [4] ，关于这些附加特征的详细介绍可以参考2.2节。
一个有序的SID列表构成了SRH。SRH为报文提供转发、封装和解封装等操作。下面以End SID和End.X SID为例来说明SRv6 SID的结构，并简单说明SRv6 SID的行为。
End SID表示Endpoint SID，用于标识网络中的某个目的节点（Node）。如图1-5所示，在各个节点上配置Locator，然后为节点配置Function的Opcode。Locator和Function的Opcode组合就能得到一个SID，这个SID可以代表一个节点，称为End SID。End SID可以通过IGP扩散到其他网元，并全局可见。
图1-5 End SID
End.X SID表示三层交叉连接的Endpoint SID，用于标识网络中的某条邻接。如图1-6所示，在节点上配置Locator，然后为各个方向的邻接配置Function的Opcode。Locator和Function的Opcode组合就能得到一个SID，这个SID可以代表一个邻接，称为End.X SID。End.X SID可以通过IGP扩散到其他网元，并全局可见。
图1-6 End.X SID
End SID和End.X SID分别代表节点和邻接，都是路径SID，二者组合编排的SID栈足够表征任何一条SRv6路径。SID栈代表了路径信息，在IPv6 SRH中携带，SRv6就是通过这种方式实现了TE。
此外，也可以为VPN/EVPN实例等分配SID，这种SID就代表业务。由于IPv6地址空间足够大，所以SRv6 SID能够支持足够多的业务。
当前SRv6 SID主要包括路径SID和业务SID两种类型，例如End SID和End.X SID分别代表SRv6路径所需要的节点和邻接，而End.DT4 SID和End.DT6 SID分别代表IPv4 VPN和IPv6 VPN等。
SRv6节点的FIB（Forwarding Information Base，转发信息库）中包含所有在本节点生成的SRv6 SID信息，例如End SID、End.X SID等。除了SRv6 SID，FIB里还包含绑定到这些SID的指令信息，以及这些指令相关的转发信息。
在SRv6的SRH里，SL和Segment List信息共同决定报文头部的IPv6 DA（Destination Address，目的地址）。SL最小值是0，最大值为SRH里的SID个数减1。如图1-7所示，在SRv6中，每处理完一个SRv6 SID，SL字段就减1，IPv6 DA的信息随之变换一次，其取值是指针当前指向的SID的值。在图1-7中，Segment List中包含 n +1个SID，SL初始为 n 。
● 如果SL值是 n ，则IPv6 DA取值就是SID [ n ]的值。
● 如果SL值是 n -1，则IPv6 DA取值就是SID [ n -1]的值。
…………
● 如果SL值是1，则IPv6 DA取值就是SID [1]的值。
● 如果SL值是0，则IPv6 DA取值就是SID [0]的值。
如果节点不支持SRv6或者本节点的SID不在Segment List中，则不执行上述动作，仅按照最长匹配查找普通IPv6路由转发表进行处理。
图1-7 SRv6 SRH的处理过程
从以上描述可见，节点对SRv6 SRH是从下到上进行逆序操作，而且SRv6 SRH中的Segment在经过节点处理后也不会弹出。
SRv6有SRv6 Policy和SRv6 BE（Best Effort，尽力而为）两种工作模式。这两种模式都可以承载常见的传统业务，例如，BGP（Border Gateway Protocol，边界网关协议）L3VPN（Layer 3 Virtual Private Network，三层虚拟专用网）、EVPN L3VPN、EVPN VPLS/VPWS（Virtual Private Wire Service，虚拟专用线路业务）、IPv4/IPv6公网等。SRv6 Policy既可以实现流量工程，也可以配合控制器更好地响应业务的差异化需求，做到业务驱动网络。SRv6 BE是一种简化的SRv6实现，正常情况下不含SRH，只能提供尽力而为的转发，不具备流量工程能力。SRv6 BE仅使用一个业务SID来指引报文转发到生成该SID的节点，并由该节点执行业务SID的指令。
SRv6可以兼容IPv6路由转发，也可以基于聚合路由转发。SRv6 BE只需要在网络的头尾节点部署，在中间节点仅支持IPv6转发即可，这种方式对部署普通VPN具有独特的优势。比如视频业务在省级中心和市中心之间传送，需要跨越数据中心网络、城域网络、国家IP骨干网络，如果以传统方式部署MPLS VPN，则不可避免地需要跟国省干线的相关主管单位进行协调，各方配合执行部分操作才能成功，开通时间比较慢；如果采用SRv6 BE承载VPN，只需要在省级中心和市中心部署两台支持SRv6 VPN的PE（Provider Edge，运营商边缘设备），基于IPv6路由的可达性很快就可以开通业务。
在SRv6发展早期，基于IPv6路由的可达性，利用SRv6 BE快速开通业务，具有明显优势；在后续演进中，可以按需升级网络的中间节点，部署SRv6 Policy，满足高价值业务的需求。
SRv6 BE与SRv6 Policy的对比如表1-1所示。
表1-1 SRv6 BE与SRv6 Policy的对比
SRv6丰富的网络编程能力能够更好地满足新的网络业务的需求，而其兼容IPv6的特性也使得网络业务部署更为简便。SRv6打破了云和网络的边界，可以促进云网融合，实现应用级的SLA保障，使千行百业受益。
SRv6也提供了丰富的编程空间，具备强大的编程能力来应对新业务的发展。
如图1-8所示，SRv6支持三重编程空间。
图1-8 SRv6的三重编程空间
● Segment List编程空间：SRv6 SID可以自由组合并进行路径编程，由业务提出需求，控制器响应业务需求、定义转发路径。
● SID编程空间：SRv6 Segment的长度是128 bit，相比32 bit的MPLS标签封装，有了一个更大的空间，并且可以灵活分段，提供比MPLS丰富、灵活的编程功能。
● Optional TLV（Type Length Value，类型长度值）编程空间：SRH里还有可选TLV，可以用于进一步自定义功能。SRH TLV提供了更好的扩展性，可以携带长度可变的数据，例如，加密、认证信息和性能检测信息等。
SRv6是基于IPv6数据平面的SR技术，结合了SR源路由优势和IPv6简洁、易扩展的特质，具有其独特的优势。SRv6技术特点及价值可以归纳为以下几点。
● 智慧：SRv6具有强大的可编程能力。SRv6支持三重可编程空间，能满足大量业务的不同诉求，契合了业务驱动网络的大潮流。
● 极简：如图1-9所示，SRv6不再使用LDP（Label Distribution Protocol，标签分发协议）/RSVP-TE（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering，资源预留协议流量工程），也不需要MPLS标签，既简化了协议，又使管理变得简单。EVPN和SRv6的结合，可以使得IP承载网络简化、归一。SRv6打破了MPLS跨AS（Autonomous System，自治系统）边界，部署简单，还提升了跨AS的体验。
图1-9 SRv6简化网络协议
● 纯IP化：SRv6可以基于Native IPv6进行转发。SRv6是通过扩展报文头来实现的，没有改变原有IPv6报文的封装结构，因此SRv6报文依然是IPv6报文，普通的IPv6设备也可以转发SRv6报文。SRv6设备能够和普通IPv6设备共同部署，对现有网络具有更好的兼容性，可以支撑业务快速上线、平滑演进。SRv6具有易于增量部署的优点，可以最大限度地保护用户的投资。也因为IP化，SRv6可以使用聚合路由工作，相比于MPLS，大大减少了表项数量，提升了可扩展性。
基于以上特点，SRv6不仅成为简化IP网络架构的利器，也为IPv6的发展带来了新的发展机遇。