SRv6 Policy隧道引流技術
本文介紹了SRv6 Policy如何將報文引流至指定的SRv6隧道,使得報文按預期的路徑轉發,并講解了SRv6 Policy相關技術原理。
1 SRv6 Policy隧道引流技術
1.1 SRv6 Policy背景
在傳統MPLS TE場景的VPN內部,有的業務需要在低延時的路徑下轉發,有的業務需要在大帶寬的路徑下轉發,存在無法對業務進行精細劃分的問題,而基于SRv6技術的SRv6 Policy隧道引流技術可以解決該問題。
1.2 SRv6 Policy概述
SRv6網絡主要有SRv6 BE和SRv6 Policy兩種引流技術。SRv6 BE通過IGP收斂得出最短路徑,業務無法按照指定路徑轉發。而SRv6 Policy可以在網絡的任意節點間進行路徑規劃。相比于SRv6 BE,使用SRv6 Policy不但可以滿足用戶網絡在時延、帶寬、抖動和可靠性等各方面的差異化訴求,還能通過時延和帶寬的精細化控制提高網絡帶寬利用率,節省投資。
SRv6 Policy路徑表示為指定路徑的段列表(Segment List),也稱為SID列表(Segment ID List)。每個SID列表是從源到目的地的一條顯式路徑。SID列表指示網絡中的設備必須遵循指定的路徑,而不是遵循由IGP計算得出的最短路徑。如果數據報文被導入SRv6 Policy中,則由生成SRv6 Policy的節點將SID列表添加到數據包上,網絡中的其余設備執行SRv6 Policy SID列表中指定的路徑。
1.3 SRv6 Policy原理解析
1.3.1 SRv6 Policy基本原理
1. SRv6 Policy三元組
SRv6 Policy包括以下三元組:
● 頭端(HeadEnd):表示SRv6 Policy生成的節點,無需在配置上額外體現。
● 端點(Endpoint):表示SRv6 Policy的目的地址。
● 顏色(Color):擴展團體屬性。顏色可以標識不同時延或帶寬的路徑,因此通過顏色可以區分同一個頭端到端點之間的不同SRv6 Policy。
SRv6 Policy需要在頭端配置顏色和端點,頭端通過路由攜帶的顏色屬性和下一跳信息,匹配對應的SRv6 Policy,實現業務報文轉發。
2. SRv6 Policy模型
SRv6 Policy的模型如圖1-1所示。一個SRv6 Policy至少包含一條候選路徑(Candidate Path),候選路徑攜帶優先級(Preference),SRv6 Policy會選擇優先級最高的有效候選路徑作為主路徑。一個候選路徑可以包含多個Segment List,每個Segment List都是一個顯式SID棧,用于指示網絡設備轉發報文。每個Segment List攜帶Weight屬性,同一候選路徑下的多個Segment List之間可以依據Weight屬性負載分擔流量。
圖1-1 SRv6 Policy模型

1.3.2 SRv6 Policy創建
SRv6業務網采用控制器+轉發器的技術架構,控制器和轉發器之間通過南向協議交互:
● 控制器:相當于總指揮,掌握全網拓撲、實時流量、SRv6 SID等信息,負責將業務需求轉化成SRv6 Policy,并通過南向協議下發給轉發器。
● 轉發器:負責路由計算和SRv6 Policy封裝轉發,以及向控制器報告Underlay(承載網絡)和SRv6 Policy狀態。
● 南向協議:主要為控制器和轉發器之間運行的BGP-LS和BGP IPv6 SR-Policy協議。
● Binding SID:用于標識SRv6 Policy主候選路徑的SID。
SRv6 Policy既可以在轉發器上通過CLI或Netconf靜態配置,也可以由控制器上動態生成然后通過BGP或其他方式傳遞給轉發器。動態方式相比于靜態配置更利于網絡智能化部署。
1. 靜態配置SRv6 Policy
SRv6 Policy創建時可以使用End SID、End.X SID、End.DT4、Anycast SID或者Binding SID(用于標識整個Candidate path)等進行組合。如圖1-2所示,用戶可以通過CLI或Netconf靜態配置SRv6 Policy。當采用靜態方式配置SRv6 Policy時,必須配置端點、顏色、候選路徑的優先級和Segment List。
圖1-2 靜態配置SRv6 Policy

2. 控制器下發SRv6 Policy
首先需要在控制器和轉發器之間建立BGP-LS鄰居,搜集帶寬和時延等信息進行路徑計算。控制器完成路徑計算后,通過BGP SRv6-Policy鄰居關系將SRv6 Policy下發到網絡的頭端。頭端根據BGP update報文生成SRv6 Policy表項。
控制器下發SRv6 Policy過程如圖1-3所示。其主要過程如下:
a 控制器通過BGP-LS收集網絡拓撲和SID信息。
b 控制器與頭端轉發器A之間建立IPv6 SR-Policy地址族的BGP鄰居。
c 控制器計算SRv6 Policy,然后通過BGP鄰居下發給頭端。頭端生成SRv6 Policy表項。
圖1-3 控制器下發SRv6 Policy

1.3.3 SRv6 Policy流量導入
● 路由著色
支持通過顏色將路由導入到SRv6 Policy。在路由導入前,需要對路由進行著色。路由著色是指通過路由策略對路由增加顏色擴展團體屬性,攜帶顏色屬性的路由可以根據顏色屬性與下一跳地址將路由迭代到SRv6 Policy。
路由著色的過程如下:
a 創建路由圖,匹配指定路由,并設置路由的顏色屬性
b 將路由圖應用到BGP鄰居入口或出口。
● 路由導入
通過顏色進行路由導入時,首先對路由的顏色和SRv6 Policy的顏色進行匹配,其次對路由的下一跳和SRv6 Policy的目的地址(即端點)進行匹配。如果匹配成功,則可將路由導入到不同的SRv6 Policy中。具體過程如圖1-4所示。
圖1-4 通過顏色進行路由導入

SRv6 Policy路由導入過程簡述如下:
a 通過控制器向設備A下發SRv6 Policy,此時A作為SRv6 Policy的頭端。SRv6 Policy的顏色是101,端點是設備B的地址1000::1。
b 在設備B上配置BGP出口策略或者VPN出口策略(也可以在設備A上配置BGP入口策略或者VPN入口策略),通過路由策略為路由前綴1000::/96設置顏色擴展團體屬性101,路由下一跳是設備B的地址1000::1。將路由通過BGP鄰居發送給設備A。
c 在頭端設備A上配置SRv6 Policy,當設備A接收到BGP路由1000::/96后,由于路由的顏色101和SRv6 Policy的顏色101匹配,并且路由的下一跳1000::1和SRv6 Policy的目的地址(即端點)也匹配,故此路由可以導入SRv6 Policy。設備A將路由和關聯的SRv6 Policy安裝到FIB表。轉發時,設備A為目的地址匹配1000::/96的報文添加一個具體的SID棧<C,E,G,B>。
1.3.4 SRv6 Policy數據轉發
● SRv6 Policy數據轉發
以下以L3VPNv4 over SRv6 Policy為例,描述SRv6 Policy數據轉發過程。具體如圖1-5所示:
a 控制器通過BGP-LS下發SRv6 Policy給頭端PE1設備。
b 端點PE2設備通過BGP VPNv4鄰居出方向應用路由圖做路由染色,并通告路由10.2.2.2/32和VPN SID 4::100(End.DT4 SID)給頭端PE1設備,BGP路由的下一跳是PE2設備的地址1000::1/128。
c PE1設備在接收到BGP路由以后,根據路由的顏色和路由的下一跳將路由導入到SRv6 Policy,SRv6 Policy的SID List是<2::2,3::3,4::4>。其中SID List<2::2,3::3,4::4>用在數據轉發場景時,也可以表示為(4::4,3::3,2::2)。
d 頭端PE1接收到CE1發送的普通單播報文后,通過查找VPN實例路由表,確認該路由的出接口為SRv6 Policy。PE1為單播報文插入SRH信息,封裝VPN SID 4::100和SRv6 Policy的SID List,然后封裝IPv6報文頭信息。完成之后,PE1將報文轉發給P1。
e P1收到報文后,根據IPv6 Header的目的地址(2::2)查找Locator。命中End.X SID,執行End.X的轉發動作:
P1將SL減1(此時SL為2)。P1將SL指示的路徑分段信息(即Segment List[1]=3::3)拷貝到IPv6 Header的目的地址字段。根據End.X指定的出接口,將報文轉發到P2。
f P2收到報文后,根據IPv6 Header的目的地址(3::3)查找Locator。命中End.X SID,執行End.X的轉發動作:
P1將SL減1(此時SL為1)。P1將SL指示的路徑分段信息(即Segment List[1]=4::4)拷貝到IPv6 Header的目的地址字段。根據End.X指定的出接口,將報文轉發到PE2。
g PE2收到報文,使用報文的IPv6目的地址4::4查找本地SID表并命中End SID,PE2將報文SL減1,IPv6目的地址變更為VPN SID 4::100。PE2使用VPN SID 4::100查找本地SID表并命中End.DT4 SID,PE2解封裝報文,剝離SRH和IPv6報文頭。PE2使用報文內層目的地址查找VPN SID 4::100對應的VPN實例路由表,最后PE2將報文轉發給CE2。
圖1-5 L3VPNv4 over SRv6 Policy數據轉發

1.4 總結
隨著5G和物聯網時代的到來,作為基礎協議的IPv6也迎來了快速發展,而基于IPv6的SRv6 Policy,憑借著其獨有的技術優勢,已在不同的用戶網絡中規劃部署,相信未來也將在更多的用戶網絡中得到更廣泛的應用。
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