本期作者：李健明
互联网系统部行业征询
引言
分段路由（SR ，Segment Routing）是一种源路由技术 ，拥有集中节造、中央网络无状态、可扩大性好蹬着点 ，SR更是面向软件界说网络（SDN ，Software Defined Network）架构设计的和谈 ，融合了设备自主转发和集中编程节造的优势 ，可能更好地实现利用驱动的网络。关于SR技术的优势、技术演进等在上一篇技术文章《一文读懂网络界新贵Segment Routing技术化繁为简的奥秘》里有具体介绍 ，本文将接着SR技术演进的话题 ，介绍SR的另一种标签寻址技术IPv6分段路由（SRv6 ，Segment Routing IPv6）。
一、从“大路至简”到“极简”——SRv6
“大路至简”的节造平面
SRv6节造层面与SR-MPLS一样 ，节造面基于传统支持IPv6的路由和谈（OSPFv3/ISISv6/BGP4+）进行能力扩大 ，取代独立的LDP、RSVP实现整体架构的简化。同时 ，SRv6相比SR-MPLS越发简化 ，无需公告IPv6前缀表的其他信息 ，由于前缀自身就是分段标识符（SID ，Segment Identifier）。
当SRv6的节造面共同集中的SDN节造器 ，SRv6 SID的分配和有关指令下发均交给节造器下发 ，面向业务和利用进一步实现简化 ，只必要在边缘设备为利用指定蹊径 ，中央设备无需守护蹊径和利用的状态 ，使得网络边缘更智能、主题更单一 ，极大地简化了网络设计和治理。
“极简”的数据平面
SR技术为数据平面设计了两种实现方式 ，一种是复用MPLS数据平面的SR-MPLS ，另一种是SRv6。SRv6使用IPv6数据平面 ，基于IPv6路由扩大头进行扩大 ，这部门扩大没有粉碎尺度的IPv6报头 ，并且 ，只有SRv6节点必要针对扩大头进行额表的处置 ，对于其他通常IPv6节点没有任何影响 ，这让SRv6可与现有IPv6网络无缝兼容 ，更让转发层面达到纯IPv6的极简转发。
为方便各人更直观地相识到SRv6数据面的“极简” ，我们拿SRv6与SR-MPLS的帧结构做下对比 ，看看在帧结构上做了哪些扭转。
▲ 图1：SR-MPLS与SRv6报文结构对比
从图1能够看到 ，在MPLS网络中 ，Segment就是MPLS标签 ，头端一次性压入多个标签形成Segment List ，每一跳转发选取标签查找和标签弹出的作为（SR节点）；在IPv6网络中 ，Segment就是IPv6地址 ，蹊径就是封装在一个分段路由扩大头（SRH ，Segment Routing Header）中的IPv6地址列表 ，每一跳的转发均是选取纯IPv6的尺度转产生为 ，实现转发面尺度化的单一处置 ，这极大地降低了网络复杂性。
我们先看看SRv6的报头和Segment的具体体式。
注：IPv6路由扩大头技术详解可参考《IPv6基础篇（上）——地址与报文体式》
SRv6报头（SRv6 Header）
SRv6选取IPv6尺度规范（RFC2460）中界说的路由扩大报头 ，新界说了一种IPv6的扩大报头——SRH ，该扩大头指定一个IPv6的显式蹊径 ，存储的是IPv6的Segment List信息 ，其作用与SR-MPLS里的Segment List类似 ，头节点在IPv6报文中增长一个SRH扩大头 ，中央SRv6节点就能够依照SRH里蕴含的蹊径信息进行处置和转发 ，而非SRv6节点只必要依照尺度的主张IPv6进行传统转发即可。
SRH体式如下图：
▲ 图2：SRH报文体式
在SRv6中 ，每经过一个SRv6节点 ，该节点将读取SRH中的信息 ，执行有关的SID指令 ，将活动Segment List拷贝到尺度头中的主张地址 ，将SL（Segments Left）字段减1 ，同时更新有关的指针 ，最后进行纯IPv6的“极简”转发。
二、SRv6转发流程
SRv6的转发是通过读取SRH报头 ，更新指针 ，变换主张地址进行转发的 ，接下来我们看一个典型的SRv6转发流程：
▲ 图3：SRv6域中数据包转发过程
如图3所示 ，如果SRv6域中有五个节点 ，节点1、3、4、5是支持SRv6的节点 ，节点2为通常IPv6节点 ，数据包从节点1转发到节点5。
1) 数据包进入到节点1（源节点） ，节点1给数据包增长SRH ，并会指定整条蹊径中SR节点的有关操作 ，表层再封装尺度的IPv6报头。其中SRH里面蕴含三个Segment List ，SL为2（由于从节点1到节点5必要经过3个SRv6节点）；表层的IPv6报头源地址为2001::1（节点1地址） ，主张地址是从SRH中Segment List[2]拷贝过来的2001::3（节点3地址）；
2) 数据包转发到节点2 ，由于节点2只支持通例的IPv6而不支持SRv6 ，节点2收到SRv6数据包时 ，依照IPv6 RFC的划定 ，当数据包主张地址不是节点自身网段地址时,此节点不处置扩大报头 ，直接凭据IPv6报头中的主张地址进行转发；
3) 节点3收到数据包时 ，节点3凭据表层IPv6地址2001::3查找本地Local SID表 ，射中本地的Local SID表 ，执行有关指令。将SL减1操作 ，指针指向Segment List[1]（此为活动Segment） ，并将Segment List[1]的地址拷贝到表层IPv6报头中的主张地址 ，而后凭据IPv6主张地址进行转发；
4) 节点4的处置过程和节点3一致 ，将Segment List变为[0],IPv6报头中的主张地址更新为2001::5；
5) 节点5收到数据报文时 ，鉴别到主张地址是本节点 ，同时Segment List为0。此时 ，节点5会剥离SRH和IPv6报头 ，读取真正的Payload ，并凭据SID里的有关指令实现转发。
从这个转发流程能够看出 ，SRv6的转发与SR-MPLS越发简化、清澈 ，在数据包转发过程中SRv6不必要弹出Segment ，而是通过SRH中的SL字段作为指针 ，指向活动Segment ，并更新IPv6报头的主张地址为Segment列表中活动Segment ，并依照通例的IPv6路由把数据包转发出去。当网络中有不支持SRv6的节点时 ，该节点可凭据数据包主张地址进行尺度的IPv6转发 ，这意味着 ，SRv6能够与现有的IPv6网络能够实现无缝兼容 ，即SRv6能够在传统IPv6网络上实现增量部署 ，毋庸代替所有现网设备。
三、关于SRv6 Segment
SRv6 Segment通常简称SRv6 SID（Segment Identifier）或SID ，SID阐发为一个128 bits的IPv6地址。Segment List就阐发为插入在SRH中的一组有序的IPv6地址列表。但并不是所有的IPv6地址都是SID ，必要SRv6节点显性申明某个地址为SID ，SID可所以节点的地址或者某个接口的地址。
SID中含有有关指令和可带参数 ，具体如下。
▲ 图4：SRv6 Segment体式
如图4所示 ，SID由Locator和Function两部门组成 ，其中Function部门还能够分出一个可选的参数段（Arguments） ，体式是Locator:Function:Arguments ，其中Locator占据IPv6地址的高比特位 ，Function部门占据IPv6地址的其余部门 ，可选参数Arguments占据IPv6地址的低比特位。
1. Locator拥有路由定位职能 ，必要在SRv6域内唯一 ，网络里其他节点通过Locator网段路由就能够定位到本节点 ，同时本节点颁布的所有SRv6 SID也都能够通过该Locator网段路由达到。
2. Function代表设备的指令 ，用于批示SRv6 SID的节点进行相应的职能操作 ，例如End.DX6 SID：该操作要求 Segments Left为0且数据包内封装了IPv6的数据包去掉表层的IPv6报头 ，并将内部的IPv6数据包转发给指定的下一跳地址 ，类似于VPNv6 Per-CE标签。
3. 可选参数Arguments字段能够界说一些报文的流和服务等信息 ，或者是与SRv6 SID有关的职能所需的其他信息。这里的Function和Arguments都是能够界说的 ，这也反映出SRv6 SID的结构更有利于对网络进行编程。
关于SRv6的可编程能力 ，未来再跟各人进一步探求。
四、SRv6规模部署的挑战
为网络新贵的SR技术 ，基于MPLS平面的SR-MPLS已经在业界得到了运营商和互联网客户的初步认可和利用部署 ，而基于SRv6的SR技术遍及和利用却处于滞后的状态 ，出格是对于流量工程和服务链等这类SRv6支持较好的高级职能也鲜有部署。这是什么原因呢？简而言之是关系到承载效能和芯片能力的问题。
从承载效能的角度分析 ，当前SRv6规划基于SRH扩大头实现 ，而SID长度为128bits ，对于一组Segment List就会增长n * 128bits的长度 ，而SR-MPLS ，每转一跳会弹出顶层标签 ，因而SRv6引入的和谈开销弘远于SR-MPLS ，造成了网络承载效能低；从芯片能力的角度 ，SRH扩大头的方式要求互换机芯片能够一次读取报头的深度更高 ，对硬件有特殊要求 ，而更换硬件必要增长新的投资成本。
针对上述这些问题 ，也推动了SRv6技术自身的持续优化、演进。
五、SRv6技术的近况与演进瞻望
从目前来说 ，SRv6提供了可预感的网络业务刷新的最终状态 ，同时业界针对SRv6也已经根基实现筹备 ，从主机端（Linux内核4.10以上支持SRv6）到网络转发芯片的硬件等均已具备规模部署的前提。
前面提到SRv6的承载效能低和和必要更换新硬件带来投资增长 ，从而导致SRv6技术规模部署的进展缓慢 ，针对这些问题 ，业界已经提出了几种解决规划。此刻进展较快的有Micro SID和Unified SID ，这两种规划均是对尺度SRv6的SRH规划进行扩大 ，解决承载效能低的问题。
这两种扩大解决规划均刚刚起步 ，超凡国际网络持续跟进SRv6技术的最新进展 ，并基于商用芯片打造支持SRv6的产品 ，后续将和业界一路致力美满Micro SID、Unified SID等扩大规划的产品化 ，与业界共创SRv6的美满生态系统。
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