云計算和移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展造成了流量模型的巨大變化，傳統(tǒng)封閉固化的網(wǎng)絡很難適應這種業(yè)務場景下的動態(tài)需求，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

• 網(wǎng)絡設備與承載應用的割裂導致網(wǎng)絡無法快速響應業(yè)務對網(wǎng)絡的需求，網(wǎng)絡業(yè)務面向設備而非面向應用。
• 流量分布不均勻造成帶寬浪費，設備依據(jù)最短路徑策略轉發(fā)，不具備全局視角，無法動態(tài)感知網(wǎng)絡負載的變化。
• 多廠家設備互操作的難度，造成E2E業(yè)務變更和故障定位的困難，客戶設備成本和運維成本不斷攀升。

傳統(tǒng)基于RSVP的流量工程通過IGP協(xié)議的擴展，可以根據(jù)考慮鏈路負載的TED和LSDB進行CSPF計算選路，但由于協(xié)議復雜、部署繁瑣，設備之間要維護協(xié)議狀態(tài)導致實際應用中受到了很大限制。

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SDN可以實現(xiàn)用戶對網(wǎng)絡開放能力、可編程能力、集中控制能力、可視化能力的訴求，成為下一代網(wǎng)絡的最佳選擇，本文針對其中的流量調度技術做簡要介紹。

相對于Openflow更加激進的SDN演進策略，由于對現(xiàn)網(wǎng)改動過大無法平滑遷移，基于Segment Routing(以下簡稱SR)方式的流量調度技術逐漸成為業(yè)界共識。SR不需要像LDP和RSVP一樣維護協(xié)議狀態(tài)，簡化了控制面。基于源路由方式使流量路徑在源端注入，其它設備無需感知。使用MPLS和IPV6擴展頭作為轉發(fā)面，支持網(wǎng)絡的SDN平滑過渡。結合BGP-LS和PCEP南向協(xié)議，快速響應業(yè)務對網(wǎng)絡的需求。

IP源路由

SR的轉發(fā)面非常簡單，甚至都不能稱作新技術，在IP選項頭中就有源路由選項的定義。普通報文轉發(fā)依據(jù)路由，無論是通過策略路由、最短路徑算法還是BGP路徑屬性，目的地址確定了，轉發(fā)路徑也就確定了。如果需要影響流量轉發(fā)路徑，強制流量松散的經(jīng)過某些指定轉發(fā)節(jié)點，甚至超越路由之上嚴格指定轉發(fā)路徑，就可以利用IP選項頭中的源路由選項。

圖一顯示某條src為10.0.0.1，dst為30.0.0.1的流量在兩種情況下的轉發(fā)路徑，紅色路徑標識基于最短路徑的路由轉發(fā)，藍色路徑標識基于源路由選項的轉發(fā)。node1始發(fā)的流量的目的地址為第一個松散節(jié)點本地地址，真實的目的地址保存在選項頭中，并將選項頭指針指向該地址。報文先通過最短路徑轉發(fā)至node3接口20.0.0.1，中間設備只做路由轉發(fā)。node3處理選項頭，將其中指針指向的地址30.0.0.1和原始目的地址20.0.0.1替換，并將指針偏移4字節(jié)指向下一處地址，然后按照真實的目的地址進行路由轉發(fā)。本實例做了簡化只有一處松散節(jié)點，可根據(jù)實際需要設置多個松散節(jié)點形成地址棧，但由于IP頭部的長度限制選項頭并不能無限擴充。

圖一 源路由選項轉發(fā)

SR的轉發(fā)面

到目前為止我們還沒有真正的談到SR，但上文的IP源路由正是SR轉發(fā)面的核心，只是從選項頭中的地址棧轉變?yōu)镮P頭外部的MPLS標簽棧，甚至IPV6場景依然在擴展頭中沿用地址棧的方式。

SR中存在兩種類型的標簽：節(jié)點標簽和鄰接標簽，后面控制面會詳細闡述，暫時可以認為節(jié)點標簽唯一標識SR域中的一臺設備，全局有效，鄰接標簽與傳統(tǒng)的LDP標簽類似，由鄰接的下游設備分配標識本地出口，只在本地有效。有了節(jié)點標簽就可以明確指定流量必須經(jīng)過哪臺設備，有了鄰接標簽就可以指定流量在本設備的出口，至此我們可以擺脫路由的限制隨意的定義流量路徑，但又避免了復雜的路由策略，因為流量路徑是在源節(jié)點通過標簽棧定義，其它設備不需感知。

如圖二所示SR域內的每臺設備都分配了唯一的節(jié)點標簽，標簽value由索引和SRGB(Segment Routing Global Block)相加得出，其中SRGB是設定用于SR的標簽塊，圖中做了簡化用索引值代替標簽值，黃色虛線表示node4和node6為node5分配的直連鏈路的鄰接標簽，所有這些標簽值統(tǒng)稱為SID(Segment ID)，最終在源端壓入的標簽棧就是SID。紅色路徑依舊標識路由轉發(fā)路徑，當node2和node4之間的鏈路不滿足應用需求時，源端請求使用藍色的繞行路徑，于是在node1上壓入①所示的SID標簽棧(Segment List)，標簽值5表示流量必須經(jīng)過node5;報文到達node2時進行標簽swap，swap后外層標簽依然是5，報文到達node3時基于PHP原則將標簽5進行POP;報文到達node5時外層標簽是6001，繼續(xù)進行標簽6001的POP轉發(fā)至node4;報文達到node4時外層標簽6進行POP轉發(fā)至node6，完成流量的繞行轉發(fā)。標簽在swap時的轉發(fā)依據(jù)其實就是路由計算出的最短路徑，可以看到SR的轉發(fā)面和IP源路由的思想高度一致。

圖二 SR轉發(fā)面

SR的控制面

上文提到了兩種類型的SID，節(jié)點ID(Node SID)和鄰接ID(Adjacency SID)。節(jié)點ID是一種特殊的前綴ID(Prefix SID)，前綴ID標識一個由IGP路由計算出的地址前綴，而節(jié)點ID一般被限制為設備的loopback接口。由于節(jié)點ID唯一標識一臺設備，需要全局唯一，而鄰接ID只標識設備的本地出口，在鄰接路由器之間分配本地有效。SID的分配可以采用路由協(xié)議擴展支持或者由控制器統(tǒng)一分配，流量路徑由源端節(jié)點注入，可以看到SR的控制面是一種無狀態(tài)并且極為簡單的實現(xiàn)。

SDN中的應用

有了路徑控制的技術，還需要針對應用的流量選路，才能完成網(wǎng)絡按應用需求的隨動，這里引入兩種技術BGP-LS和PCEP。

BGP-LS是BGP擴展的一個地址族，宣告IGP協(xié)議及其TE擴展生成的鏈路狀態(tài)，包含拓撲連接、端口帶寬及鏈路負載等，控制器通過維護TED和LSDB就具備了全網(wǎng)的網(wǎng)絡狀態(tài)視圖。當某個應用請求滿足一定SLA需求的路徑時，就會通過PCEP協(xié)議進行路徑計算請求，當然該請求也可以由控制器主動發(fā)起。

如圖三所示node1節(jié)點作為PCC向控制器PCE發(fā)起路徑請求，由控制器根據(jù)BGP-LS通告的鏈路狀態(tài)選取符合應用要求的鏈路，通過PCEP擴展對SR的支持生成相應的Segment List回應node1節(jié)點，node1通過將應用流量壓入控制器下發(fā)的標簽棧實現(xiàn)最終的路徑控制。

圖三 SDN選路控制

本文介紹了SR在SDN中的應用，通過簡單的協(xié)議擴展，實現(xiàn)了類似Openflow的靈活控制，對于SR域和非SR域可以利用over的過渡策略實現(xiàn)平滑遷移，是WAN或MAN向SDN演進的有效手段。