Segment Routing: фундамент для построения сетей SDN
0 likes757 views
Документ описывает концепции и преимущества сегментной маршрутизации (Segment Routing, SR) в сетевых технологиях, включая автоматизацию, улучшение производительности и отказоустойчивость. Приведены примеры сценариев использования, конфигураций и архитектур, показывающих, как SR может упростить управление трафиком и повысить эффективность сетевой инфраструктуры. Также обсуждаются взаимосвязи между SR и другими протоколами, такими как MPLS и BGP, а также аспекты разработки и внедрения SR в современных сетях.
![Anycast Node segment для Dual Core
§ Используем Node-SID [65]
Передаем трафик до узла “Z”
используя ECMP в обеих плоскостях
§ Используем Anycast-SID +
Node-SID [111, 65]
§ Передаем трафик до узла “Z”
используя ECMP только в
одной плоскости
ECMP-awareness!](https://image.slidesharecdn.com/15-151126141114-lva1-app6892/85/Segment-Routing-SDN-8-320.jpg)
![Inter-domain Transport Architecture
BGP free option: SDN controlled – Without Redistribution
§ SR label stack: {local GW, remote GW, remote node} ß изолированные IGP домены, без
редистрибьюции, просто, масштабируемо
§ Внешний SDN controller может быть использован для назначения SR label stack
§ SDN controller изучает SR label stack при помощи BGP-LS, либо настроен заранее
§ BGP Free option: не нужно использовать Hierarchical transport LSP’s – RFC 3107
1
3
4
2
CE
Anycast SR
label: 5001
DC
Core
SDN
Controller
Anycast SR
label: 1001
CE1
Cloud edge
CE2
CE3
CPE
vCPE
Anycast SR
label: 2001
A
B
CE SDN
Controller
GW1
GW2
SR label stack
AàB: {GW1, GW2, B} =
{1001,2001,2}
SR Node
label: 1
SR Node
label: 2
IGP island IGP island
SDN controlled cross-domain
SR label stack:
[local GW,
remote GW,
remote node]](https://image.slidesharecdn.com/15-151126141114-lva1-app6892/85/Segment-Routing-SDN-20-320.jpg)
![Модель применения – с чего начать?
Same SRGB [ 16,000 – 23,999 ] on all SR nodes
Настройка по умолчанию начиная с IOS XR 5.2.2
router isis 1
segment-routing global-block 18000 19999
address-family ipv4 unicast
segment-routing mpls
!
!
Configure a non-default SRGB
18,000 – 19,999
router ospf 1
segment-routing global-block 18000 19999
segment-routing forwarding mpls
segment-routing mpls
! Configure a non-default SRGB
18,000 – 19,999](https://image.slidesharecdn.com/15-151126141114-lva1-app6892/85/Segment-Routing-SDN-30-320.jpg)
Segment Routing: фундамент для построения сетей SDN
- 1. Segment Routing: фундамент для построения сетей SDN Дмитрий Дементьев Системный инженер, SP Russia ddementi@cisco.com 23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.
- 2. Содержание: • Основы Segment Routing • Сценарии использования • Конфигурация оборудования 23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.2
- 3. Что такое Segment routing? Source Routing – возможность задать на источнике (Ingress PE) путь прохождения пакетов по сети, с помощью последовательности сегментов в заголовке самих пакетов Сегмент = Инструкция (например, «доставить трафик до узла N кратчайшим путем») MPLS forwarding plane Сегмент = Label IPv6 forwarding plane Сегмент = extension header ß Тема нашего разговора The state is no longer in the network but in the packet
- 4. Идентификаторы IGP Segment q Имеет глобальное значение внутри домена SR q Передача трафика c использованием shortest-path tree q Может быть задан как абсолютная величина, так и как индекс q Используется зарезервированный блок меток (SR Global Block или SRGB) q Имеет локальное значение внутри node q Передача трафика на основе adjacency q Задается как абсолютная величина B C N O Z D P A 9101 9105 9107 9103 9105 B C N O Z D P A 65 65 65 65 Prefix/Node SID Adjacency SID
- 5. D (php) Segment Routing Forwarding Plane A B C D E 103 103 Payload Payload 201 202 Payload 202 201 202 Payload 202 Payload Payload C D A B E 202 202 201 102 202 Payload A B 102 C D E 202 Payload 202 Payload C E C D EB C D (php) EB Prefix/Node Path Adjacency Path Combined Path
- 6. Автоматическая балансировка трафика в случае Node/Prefix SID q ECMP q Трафик предназначенный для узла O и имеющий SID 16078 автоматически разбалансируется по всем доступным ECMP путям q Не требует дополнительных настроек A B C M N O Z D P 16078
- 7. Pop 9003 q 9001 передать через 1ый интерфейс q 9002 передать через 2ой интерфейс q 9003 балансировать по группе интерфейсов Pop 9001 Pop 9002 Pop 9003 Балансировка трафика для Adjacency Segment (Anycast Adjacency segment) A B
- 8. Anycast Node segment для Dual Core § Используем Node-SID [65] Передаем трафик до узла “Z” используя ECMP в обеих плоскостях § Используем Anycast-SID + Node-SID [111, 65] § Передаем трафик до узла “Z” используя ECMP только в одной плоскости ECMP-awareness!
- 9. Таблица LFIB с Segment Routing q LFIB наполняется при помощи IGP (ISIS / OSPF) q Таблица коммутации постоянна (Nodes + Adjacencies) вне зависимости от числа возможных путей q Другие протоколы (LDP, RSVP, BGP) по прежнему могут программировать LFIB PE PE PE PE PE PE PE PE P In Label Out Label Out Interface L1 L1 Intf1 L2 L2 Intf1 … … … L8 L8 Intf4 L9 Pop Intf2 L10 Pop Intf2 … … … Ln Pop Intf5 идентификаторы Node Segment идентификаторы Adjacency Segment Таблица коммутации остается неизменной draft-previdi-isis-segment-routing-extensions draft-psenak-ospf-segment-routing-extensions
- 10. Segment Routing и сервисы MPLS Эффективное использование приемущества пакетных сетей (ecmp-aware shortest-path) : q node segment! Упрощение работы сети: q одним работающим протоколом меньше q отсутствует LDP/ISIS синхронизация A B M N PE2PE1 Все сущестующие VPN сервисы возможно реализовать поверх node segment для PE2
- 11. Сценарии использования технологии Segment Routing 23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.11
- 12. MPLS dataplane monitoring B C N O A 9101 9105 9107 9104 9101 9105 9107 9108 9104 9105 Nanog57, Feb 2013 9108 9105 9108 9102 9108 9102 draft-geib-spring-oam-usecase-02 OAM
- 13. 1000 Topology Independent LFA FRR Пример TI-LFA – Zero-Segment q TI-LFA защита для линка R1R2 на R1 q Расчитаем LFA(s) q Расчитаем post-convergence SPT q Определим LFA узел для post-convergence SPT Packet to Z Default metric:10 R5 R2R1 A Z R3 Packet to Z R4 R5 Packet to Z prefix-SID(Z) Segment Routing позволяет гарантировать LFA FRR в любой топологии:
- 14. q TI-LFA защита для линка R1R2 на R1 q Расчитаем P и Q области q Они пересекаются в нашем случае q Расчитаем post-convergence SPT q Определим PQ узел для post- convergence SPT q R1 добавит prefix-SID R4 для создания backup path Q-space P-space Packet to Z prefix-SID(Z) Packet to Z Packet to Z prefix-SID(Z) prefix-SID(R4) Default metric:10 R5 R2R1 A Z R3 Packet to Z R4 Segment Routing позволяет гарантировать LFA FRR в любой топологии: Topology Independent LFA FRR Пример TI-LFA – Single-Segment
- 15. q TI-LFA защита для линка R1R2 на R1 q Расчитаем P и Q области q Расчитаем post-convergence SPT q Определим Q узел и соседний с ним P узел для post-convergence SPT q R1 добавит prefix-SID R4 и adj-SID R3-R4 линка для создания backup path P-space Q-space 1000 Packet to Z prefix-SID(Z) Packet to Z Packet to Z prefix-SID(Z) adj-SID(R4-R3) prefix-SID(R4) Packet to Z prefix-SID(Z) adj-SID(R4-R3) Default metric:10 R5 R2R1 A Z R3R4 R3R4 Packet to Z Topology Independent LFA FRR Пример TI-LFA – Double-Segment Segment Routing позволяет гарантировать LFA FRR в любой топологии:
- 16. Отказоустойчивость узлов сети § Несколько устройств анонсируют одинаковый Segment Identifier (anycast segment) в дополнении к их SID § Трафик передается к ближайшему устройству на основе IGP best path A C B O Z SN1 SN2 Packet sent to SN1 or SN2 1001 SN2 : SID 102 SN1 or SN2: Anycast SID 1001 SN1: SID 101 § Если основное устройство сломается, то трафик перенаправится к другому устройству с тем же anycast segment § Эффективный механизм отказоустойчивости на транспортном уровне, не требует дополнительных технологий Failure
- 17. Резервирование Dual-Homing включений § NID не требует поддержки SR control plane § NID является частью SR domain и имеет статический SR UNI label (65) § Оба N1 и N2 анонсируют одинаковый UNI label для NID в рамках SR domain A C B O NID N1 N2 Packet sent to N1 or N2 65 65 N1 advertises 65 for NID N2 advertises 65 for NID Failure § Трафик передается к ближайшему устройству на основе IGP best path (anycast concept) § Эффективный механизм отказоустойчивости на транспортном уровне, не требует дополнительных технологий
- 18. Latency TE Service «Данные» из Токио в Брюссель § IGP shortest-path через США, широкие и дешевые каналы § PrefixSID of Brussels «Голос» из Токио в Брюссель § SRTE политика добавляет один дополнительный сегмент “Russia Anycast” § Low-latency path Приемущества § ECMP § Отказойстойчивость при использовании anycast segment § Отсутствие hop-by-hop сигнализации load и delay § Отказ от midpoint state Node segment to Brussels Node segment to Russia Brussels pkt Data Brussels pkt Russia Voice
- 19. Применение Segment Routing в SDN Расчитанный путь - ABCOPZ. Требуемая полоса принята во внимание. Обходим перегрузки в сети. Перегрузка66 65 68 Для путь A-Z стек меток {66, 68, 65} Сеть проста, программируема и способна реагировать на возникающие события 2Gb/s от A до Z плиз BGP-LS, Netconf, SNMP Нет per-tunnel state на mid-point à можно перейти к tunnel per-application ECMP + Explicit routing à позволяет уменьшить количество TE tunnels Не нужно программировать mid-point à проще контролировать сеть
- 20. Inter-domain Transport Architecture BGP free option: SDN controlled – Without Redistribution § SR label stack: {local GW, remote GW, remote node} ß изолированные IGP домены, без редистрибьюции, просто, масштабируемо § Внешний SDN controller может быть использован для назначения SR label stack § SDN controller изучает SR label stack при помощи BGP-LS, либо настроен заранее § BGP Free option: не нужно использовать Hierarchical transport LSP’s – RFC 3107 1 3 4 2 CE Anycast SR label: 5001 DC Core SDN Controller Anycast SR label: 1001 CE1 Cloud edge CE2 CE3 CPE vCPE Anycast SR label: 2001 A B CE SDN Controller GW1 GW2 SR label stack AàB: {GW1, GW2, B} = {1001,2001,2} SR Node label: 1 SR Node label: 2 IGP island IGP island SDN controlled cross-domain SR label stack: [local GW, remote GW, remote node]
- 21. Еще один важный слайд MPLS-метки лишены собственной семантики Сегмент может выражать любую инструкцию q Service q Context q IGP-based forwarding construct q BGP-based forwarding construct q Locator
- 22. SR и управление внешней связностью (Egress peering engineering) A B D Z AS1 AS2 AS3 AS4 E C http://tools.ietf.org/html/draft-filsfils-spring-segment-routing-central-epe-01 Cisco, Facebook, Yandex q PeerNode SID - Передать пакет через заданный пирам q PeerAdj SID- Передать пакет через заданный интерфейс q PeerSet SID - Балансировать трафик по группе пиров Определяем точку выхода из AS на ingress router
- 23. AS1 AS2 AS3 Прохождение трафика через несколько AS до внешнего пира AS4 B C D E Payload 9.9.9.9/32 Payload PeeringSID(E) PrefixSID (C) Engineered Path TE Policy installed by Controller Payload PrefixSID(B) Payload Лучший BGP и IGP путь Payload PeeringSID(E) Engineered Path ISIS/SR-based WAN A
- 24. SR-based MSDC MPLS dataplane BGP control-plane § Нет LDP, Нет RSVP-TE § Автоматический TI-FRR — отсутствие ручной конфигурации Eдиный SRGB на каждом коммутаторе SRTE WAN Optimization Controller applicable to DC fabric eBGP ipv4 labeled-unicast eBGP ipv4 unicast https://www.nanog.org/meetings/nanog55/presentations/Monday/Lapukhov.pdf https://www.nanog.org/sites/default/files/wed.general.brainslug.lapukhov.20.pdf
- 25. BGP Prefix SID Аналогичные приемущества IGP Prefix SID § ECMP § Automated FRR (BGP PIC) § Необходимые элементы для Traffic Engineering
- 26. Policy Data center fabric § Цепочка сервисов задается стэком из меток § Concept only § Требуется поддержка label/SR на каждом сервисном узле § Возможности: расположение сервисных узлов не привязано к IP маршрутам и топологии § Проблема: где назначать стек меток? § На входе в сеть § На уровне сервисов (e.g. the FW or VIP itself) § Используя комбинацию Цепочка Сервисов 18002 Payload 18002 18001 Payload 18002 18001 Payload Payload
- 27. Единая политика передачи трафика vPEF App App ToR Leaf Spine DCE BRLSR BR BR Определяем flow и присваевыем SR segment list SR DC SR WAN Верхний сегмент предоставляет ECMP-маршрут к выбранному DCI Следующие сегменты определяют WAN Policy: Cost vs Latency, Disjointness, Select egress BR Последний сегмент выбирает egress peer
- 28. Единая политика передачи трафика Leaf Spine DCE BRLSR BR BR SR DC SR WAN Политика end-to-end для приложения: • Два сервисных узла в DC • Low-latency маршрут в WAN • Точка выхода в Internet до потребителя ToR
- 29. Реализация Segment Routing на платформах IOS XR 23.11.15 © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved.29
- 30. Модель применения – с чего начать? Same SRGB [ 16,000 – 23,999 ] on all SR nodes Настройка по умолчанию начиная с IOS XR 5.2.2 router isis 1 segment-routing global-block 18000 19999 address-family ipv4 unicast segment-routing mpls ! ! Configure a non-default SRGB 18,000 – 19,999 router ospf 1 segment-routing global-block 18000 19999 segment-routing forwarding mpls segment-routing mpls ! Configure a non-default SRGB 18,000 – 19,999
- 31. router isis ABC is-type level-2-only net 49.0000.1720.1625.5001.00 address-family ipv4 unicast metric-style wide segment-routing mpls ! interface Loopback0 passive address-family ipv4 unicast prefix-sid {absolute|index} {<SID value>|<SID index>} ! interface TenGigE0/0/2/0 point-to-point address-family ipv4 unicast ! interface TenGigE0/0/3/0 point-to-point address-family ipv4 unicast Ipv4 Prefix-SID value for loopback0 Wide metrics enable SR on all ipv4 interfaces in this IS-IS instance Adjacency-SIDs will automatically be allocated for all adjacencies Пример конфигурации для IS-IS Prefix-SID может быть задан как конкретное значение внутри SRGB,либо как index (offset) от нижней границы SRGB.
- 32. RP/0/0/CPU0:iosxrv-2#show isis database verbose iosxrv-2.00-00 IS-IS 1 (Level-1) Link State Database LSPID LSP Seq Num LSP Checksum LSP Holdtime ATT/P/OL xrvr-2.00-00 0x00000007 0x3c0a 671 0/0/0 Area Address: 49.1111 NLPID: 0xcc Hostname: xrvr-2 IP Address: 1.0.0.2 Router Cap: 1.0.0.2, D:0, S:0 Segment Routing: I:1 V:0, SRGB Base: 16000 Range: 8000 Metric: 10 IS-Extended xrvr-1.00 Interface IP Address: 10.0.128.6 Neighbor IP Address: 10.0.128.5 ADJ-SID: F:0 B:0 V:1 L:1 S:0 weight:0 Adjacency-sid:24000 Metric: 10 IS-Extended xrvr-3.00 Interface IP Address: 10.0.0.1 Neighbor IP Address: 10.0.0.2 ADJ-SID: F:0 B:0 V:1 L:1 S:0 weight:0 Adjacency-sid:24001 Metric: 0 IP-Extended 1.0.0.2/32 Prefix-SID Index: 2, R:0 N:0 P:0 E:0 V:0 L:0 Metric: 10 IP-Extended 10.0.0.0/30 Metric: 10 IP-Extended 10.0.128.4/30 Total Level-1 LSP count: 1 Local Level-1 LSP count: 0 SRGB starts at 16,000 and ends at 23,999 I:1 ipv4 V:0 no ipv6 Adj SID 24,000 F:0 ipv4 V:1 value, not index L:1 local significance LSP ID Prefix-SID index “2” for 1.0.0.2/32 R:0 not propagated N:0 not a node SID P:0 PHP on E:0 no explicit-Null label V:0 index L:0 global significance Проверка IS-IS Database
- 33. router isis DEFAULT net 49.0001.1720.1625.5001.00 address-family ipv4 unicast metric-style wide segment-routing mpls ! interface Loopback0 passive address-family ipv4 unicast prefix-sid absolute 16041 ! ! interface GigabitEthernet0/0/0/0 address-family ipv4 unicast fast-reroute per-prefix fast-reroute per-prefix ti-lfa ! ! ! Активация Topology Independent Fast Reroute для IPv4 33 Enable TI-LFA for IPv4 prefixes on interface GigabitEthernet0/0/0/0
- 34. Как програмируются метки? RIB LSD FIB ISIS LDP
- 35. Segment Routing: взаимодействие с LDP Приоритет использования меток (SR или же LDP) может быть явно задан при конфигурации IS-IS § По умолчанию используем LDP router isis 1 address-family ipv4 unicast segment-routing mpls sr-prefer
- 36. RP/0/RSP0/CPU0:asr9000-p1#show mpls interfaces Mon Oct 7 07:14:32.151 PDT Interface LDP Tunnel Static Enabled -------------------------- -------- -------- -------- -------- Loopback0 No No No Yes TenGigE0/0/2/0 No No No Yes TenGigE0/0/2/1 No No No Yes GigabitEthernet0/0/0/0 No No No Yes GigabitEthernet0/0/0/1 No No No Yes RP/0/RSP0/CPU0:asr9000-p1# Проверка интерфейсов для MPLS Forwarding Interfaces enabled for MPLS forwarding No interfaces enabled for LDP or RSVP-TE
- 37. Модели взаимодействия SR и LDP LDP over SR LDP SR SR over LDP SR to LDP LDP to SR
- 38. От LDP к SR – простой путь Узел А хочет передать трафик на узел Z, но узел Z и часть промежуточных узлов не является LDP capable. § отсутствует LDP outgoing label В этом случае LDP LSP подключается к prefix segment LSP Узел C инсталирует следущую запись LDP-to- SR FIB: § incoming label: label назначенный LDP для FEC Z § outgoing label: prefix segment для достижения узла Z § outgoing interface: интерфейс в сторону узла D A CB D Z 16066 LDP SR Input Label (LDP) Out Label (SID), Interface 32 16066, 1 Prefix Out Label (LDP), Interface Z 16, 0 Связность двух различных доменов происходит автоматичеси и не требует ручной настройки
- 39. От SR к LDP – требуется уточнение Узлу А требуется передать трафик для узла Z, но узел Z и часть промежуточных узлов не поддерживают SR: § Отсутствует SR outgoing label, Z не поддежривает SR, Z не может объявить никакого prefix-SID à Какой label следует использовать узлу A для передачи трафика? A CB D Z 16068 SR LDP Input Label (SID) Out Label (LDP), Interface ? 16, 1 Prefix Out Label (SID), Interface Z ?, ? В этом случае необходимо подключить prefix segment LSP к LDP LSP вручную Любой пограничный узел с поддержкой SR/ LDP должен создать запись SR-to-LDP FIB
- 40. Функционал Mapping Server используется для объявления SID mappings для узлов не поддерживающих SR § Например, узел С объявляет что узел Z имеет SID 16068 Узлы A и B инсталируют нормальный SR prefix segment 16068 для узла Z C понимает что его next hop для SPT в направлении Z не поддерживает SR, поэтому C добаляет запись SR-to-LDP FIB § incoming label: prefix-SID bound to Z (16068) § outgoing label: LDP binding from D for FEC Z Узел A посылает трафик для узла Z с single label: 16068 A CB D ZZ(16068) Input Label (SID) Out Label (LDP), Interface 16068 16, 1 Prefix Out Label (SID), Interface Z 16068, 0 От SR к LDP – функционал Mapping Server SR LDP
- 41. router isis DEFAULT net 49.0001.1720.1625.5001.00 address-family ipv4 unicast metric-style wide segment-routing mpls segment-routing prefix-sid-map receive segment-routing prefix-sid-map advertise-local ! ... ! segment-routing address-family ipv4 prefix-sid-map 172.16.255.1/32 4041 range 8 ! ! ! Конфигурация Mapping Server для взаимодействия SR и LDP Local prefix-to-SID mapping policy 172.16.255.1/32 – 4041 : 172.16.255.8/32 - 4048 Construct active mapping policy using remotely learned and locally configured mappings (mapping client) Advertise local mapping policy (mapping server)
- 42. Взаимодействие SR и LDP Payload Payload LDP/SRout * LDP/SR LDP/SR Payload LDPlocal Payload LDPout Payload SRlocal Payload SRout Homogenous IP LDP SR Payload Payload LDPout LDP/SR LDP Payload LDPlocal Payload LDPout Payload SRlocal Payload LDPout to LDP Payload Payload SRout LDP/SR SR Payload LDPlocal Payload SRout Payload SRlocal Payload SRout to SR LDP|SRlocal : local LDP|SR label LDP|SRout : outgoing LDP|SR label *В зависимости от настроек preference
- 43. Сравнение SR от существующей модели MPLS SR-based MPLS Classic MPLS Базовый mpls транспорт IGP IGP + LDP IGP/LDP синхронизация N/A Необходима настройка 50msec FRR IGP IGP + RSVP-TE Extra TE states to support FRR No extra state Extra states to manage Оптимальный backup маршрут Yes (IP post-convergence) No (SDH-alike) ECMP-capability for TE Yes No TE state only at headend Yes No (n^2 problem at midpoint) Engineered for SDN Yes No
- 44. Подводя итоги – нам уже 2 года!!! Orange, Deutche Telecom, British Telecom, Comcast, Google, Facebook, Yandex, Alcatel-Lucent, Ericsson, Juniper www.segment-routing.net Полный перечень материалов q Активная работа в IETF q Работа в рамках SPRING WG q 25 IETF drafts released
- 45. CiscoRu Cisco CiscoRussia Ждем ваших сообщений с хештегом #CiscoConnectRu CiscoRu Пожалуйста заполните анкеты, Ваше мнение очень важно для нас и лично для меня ;-) Дмитрий Дементьев Системный инженер, SP Russia ddementi@cisco.com © 2015 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. Спасибо за внимание