Segment routingMPLS
Segment Routing MPLS基本原理
基本概念
Segment Routing MPLS特性涉及的概念如下：
- SR域（Segment Routing Domain）：SR节点的集合。
- SID：即Segment ID，用来标识唯一的段。在转发层面，可以映射为MPLS标签。
- SRGB（Segment Routing Global Block）：用户指定的为Segment Routing MPLS预留的全局标签集合。
- SRLB（Segment Routing Local Block）：用户指定的为Segment Routing MPLS预留的本地标签集合。这些标签在本地配置，仅在本地有效，但是会通过IGP对外发布，所以是全局可见。SRLB当前主要用于配置Binding SID。
Segment分类
表1-1 Segment分类
| 标签 | 生成方式 | 作用 |
|---|---|---|
| Prefix Segment（前缀段） | 手工配置。 | Prefix Segment用于标识网络中的某个目的地址前缀（Prefix）。Prefix Segment通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，全局有效。Prefix Segment通过Prefix Segment ID（SID）标识。Prefix SID是源端发布的SRGB范围内的偏移值，接收端会根据自己的SRGB计算实际标签值用于生成MPLS转发表项。 |
| Adjacency Segment（邻接段） | 源节点通过协议动态分配。也可以手工配置。 | Adjacency Segment用于标识网络中的某个邻接。Adjacency Segment通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，本地有效。Adjacency Segment通过Adjacency Segment ID（SID）标识。Adjacency SID为SRGB范围外的本地SID。 |
| Node Segment（节点段） | 手工配置。 | Node Segment是特殊的Prefix Segment，用于标识特定的节点（Node）。在节点的Loopback接口下配置IP地址作为前缀，这个节点的Prefix SID实际就是Node SID。 |
Prefix SID、Adjacency SID和Node SID的示例如图1-2所示。
图1-2 Prefix SID、Adjacency SID和Node SID
通俗的理解，Prefix SID代表目的地址，Adjacency SID代表数据包的外发链路，可以分别类似于传统IP转发中的目的IP地址和出接口。在IGP区域内，网元设备使用扩展IGP消息将自身的Node SID以及Adjacency SID进行泛洪，这样任意一个网元都可以获得其他网元的信息。
通过按序组合前缀（节点）SID和邻接SID，可以构建出网络内的任何路径。在路径中的每一跳，使用栈顶段信息区分下一跳。段信息按照顺序堆叠在数据头的顶部。当栈顶段信息包含另一个节点的标识时，接收节点使用等价多路径（ECMP）将数据包转发到下一跳。当栈顶段信息是本节点的标识时，接收节点弹出顶部段并执行下一个段所需的任务。
Prefix SID
基于Prefix SID的转发路径是由IGP通过最短路径算法（SPF）计算得出。如图1-3所示，以节点Z为目的节点，其Prefix SID是100，通过IGP扩散之后，整个IGP域的所有设备学习到节点Z的Prefix SID，之后都会使用SPF算法得出一条到节点Z的最短路径（Shortest Path），也即开销最小路径。
图1-3 基于Prefix SID的转发路径
如果网络中存在等价路径，则可以实现负载分担（ECMP）；如果存在不等价路径，则可以形成链路备份。由此可见，基于Prefix SID的转发路径并不是一条固定路径，头节点也无法控制报文的整条转发路径。
Adjacency SID
如图1-4所示，通过给网络中每个邻接分配一个Adjacency SID，然后在头节点定义一个包含多个Adjacency SID的Segment List，就可以严格指定任意一条显式路径（Strict Explicit）。这种方式可以更好的配合实现SDN。
图1-4 基于Adjacency SID的转发路径
Adjacency SID + Node SID
如图1-5所示，这种方式是将Adjacency SID和Node SID结合，通过Adjacency SID，可以强制整条路径包含某一个邻接。而对于Node SID，节点可以使用SPF算法计算最短路径，也可以负载分担。这种方式的路径并不是严格固定，所以也称作松散路径（Loose Explicit）。
图1-5 基于Adjacency SID + Node SID的转发路径
Segment Routing转发机制
Segment Routing可以直接应用在MPLS架构，转发机制没有变化。代表段的SID被编码为MPLS标签。段序列被编码为标签栈。要处理的段位于栈顶。一个段处理完成后，相关标签从标签栈中弹出。
基于MPLS转发机制的SR，通常也称为SR-MPLS。
Segment Routing标签冲突处理原则
由于Prefix SID通过手工配置生成，不同设备上的配置可能发生标签冲突。标签冲突分为前缀冲突和SID冲突，前缀冲突是指相同的前缀关联了两个不同的SID，SID冲突是指相同的SID关联到不同的前缀。
标签冲突处理原则：当冲突产生后，优先处理前缀冲突，之后根据处理结果再进行SID冲突处理，并按如下规则进行优选。
- 前缀掩码更大者优选；
- 前缀更小者优选；
- SID更小者优选。
假如现在有如下四条路由(前缀/掩码 SID)：
- a. 1.1.1.1/32 1
- b. 1.1.1.1/32 2
- c. 2.2.2.2/32 3
- d. 3.3.3.3/32 1
使用冲突处理原则后效果如下：
- 先进行前缀冲突处理，a和b为前缀冲突，根据标签冲突处理原则，a的SID比b的SID小，优选a，则处理后：
- a. 1.1.1.1/32 1
- c. 2.2.2.2/32 3
- d. 3.3.3.3/32 1
- 再根据上一步处理结果进行SID冲突处理，a和d为SID冲突，根据标签冲突处理原则，a的前缀比d的前缀小，优选a。冲突解决后，最终优选出两条路由：
- a. 1.1.1.1/32 1
- c. 2.2.2.2/32 3