Segment Routing详解 第二卷 流量工程

本书详细介绍SEGMENT ROUTING流量工程（以下简称为SR-TE）解决方案以及SDN控制器与SEGMENT ROUTING基础设施的集成，并提供了相关各种协议的教程。通过本书（本系列丛书第二卷），读者能够更加深入地理解SEGMENT ROUTING技术如何推动网络简化、扩展和自动化，如何结合SDN实现大规模流量工程，如何对业务进行监控和维护，提高网络可见性等。本书适合电信运营商、OTT、大中型企业、设备制造商、软件开发商、系统集成商等广大IP网络从业人员以及在校本科高年级学生、硕士、博士等阅读与学习。

克拉伦斯·菲尔斯菲尔斯（Clarence Filsfils）：

思科院士，在思科工作20年，拥有极其丰富的创新、产业化、市场推广和实际部署经验，受到全球运营商、OTT和大型企业客户的尊敬和信赖。克拉伦斯是Segment Routing技术的发明者和推动者，拥有超过40项相关专利。由于在Segment Routing上的突出贡献, 他和他的团队获得了思科先锋奖, 这是思科内部用于奖励创新的Z高荣誉. 在之前的职业生涯中, 克拉伦斯还发明了快速路由收敛技术, 拥有超过30项相关专利；同时还领导思科QoS的设计和实现, 拥有20项相关专利；以及负责大型IP/MPLS网络的实际部署工作等。克拉伦斯经常在业界重要的学术会议上发表演讲，他也是一位多产的作者， 著作包括超过140项专利、Sigcomm 2015论文、IETF标准（8个RFC、20个草案）以及多部书籍。克拉伦斯拥有比利时列日大学计算机科学硕士学位以及比利时布鲁塞尔自由大学索尔维商学院管理硕士学位。

克里斯·米克尔森(Kris Michielsen):

思科技术主管, 拥有超过20年的网络行业经验。从Segment Routing技术首次正式公布之前至今，一直是思科Segment Routing团队的核心成员。作为《Segment Routing详解 (第一卷)》的共同作者，克里斯·米克尔森拥有CCIE证书 (第1898号)以及比利时鲁汶大学电子工程/机电工程双硕士学位。

弗朗索瓦·克拉德(Francois Clad):

思科软件工程师，专注于Segment Routing技术。弗朗索瓦设计了用于流量工程的SR原生路径算法，参与了SRv6架构的开发，现在专注于SR服务编程。参与了多项与欧洲的大学/研究机构在SR方面的研究合作，发表了8个IETF草案和众多学术文章，正在进行15项专利申请。弗朗索瓦在2014年获得法国斯特拉斯堡大学计算机科学博士学位。

丹尼尔·沃耶（Daniel Voyer）：

加拿大贝尔技术院士，网络和数据中心首席架构师。丹尼尔在电信行业拥有20年的经验，专注于解决网络挑战和创新架构方面的研发，活跃于多个IETF工作组。

★译者简介

苏远超：思科首席工程师，工业和信息化部通信科技委专家成员，是国内Z早的Segment Routing推动者和践行者，也是首部Segment Routing专著《Segment Routing详解（第一卷)》的中文译者。兼任思科大中华区SP CTO，负责SP总体技术战略。在电信行业已服务17年之久。曾任国内电信运营商/互联网运营商全国骨干网的主要设计者。于2010年加入思科中国，在积极领导和推动全球新技术在中国落地的同时，也着力于将中国的Z佳实践和创新向全球推广, 推动整个业界的进步。

钟庆：思科资深系统工程师，拥有丰富的电信行业经验和深厚的技术背景，在电信行业已服务15年之久。曾长期从事IP相关技术的规划设计和咨询工作，担任国内电信运营商IP骨干网和承载网的主要规划设计者，深入了解电信运营商骨干网、城域网、IDC网络的现状与发展。于2012年加入思科中国，紧跟业界技术发展趋势，大力推进SDN、NFV等新技术的应用和落地。主要技术研究方向：SDN、NFV、Segment Routing等。钟庆拥有中国科学技术大学电子工程与信息科学学士/硕士学位及三个CCIE证书。

★审校者简介

蔡德忠 （Dennis Cai）：阿里云基础设施首席网络架构师，负责阿里巴巴集团基础网络的架构设计工作，主持设计了阿里全新一代高可靠，高智能和低延时（HAIL）数据中心网络架构，主持设计了基于SDN和 Segment Routing技术的阿里全球网络流量调度系统，以及领导了阿里巴巴集团 IPv6 的架构设计和部署工作。在加入阿里巴巴之前，是思科杰出工程师，在美国思科公司任运营商事业群全球市场解决方案的首席架构师。联合著作或贡献过多项Internet RFCs标准，在计算网络领域拥有超过十项的美国和欧洲专利，清华大学本科、北京大学和美国 DePaul University 计算机科学硕士。

蒋治春：腾讯资深网络架构师，是Segment Routing专著《Segment Routing详解 （第一卷）》的中文译者。拥有丰富的电信和互联网行业经验和资深的技术背景，在行业已服务17年之久。2002年至2006年供职于中国电信广州研究院，曾参与中国电信城域网规范的制定和实施。2006年加入思科中国，2011年起担任思科总部运营商路由器架构事业部产品经理和市场技术工程师。2018年加入腾讯公司，供职于网络平台部架构中心，负责腾讯DCI网络的架构设计工作。

★业界期待：

＊自2013年思科提出Segment Routing以来，该解决方案已经得到了业界的广泛接受，并对IP网络演进产生了极其重大的影响，成为了事实上的SDN标准。

★作者知名：

＊本书英文原版是业界首部Segment Routing专著的第二卷，由Segment Routing之父Clarence联合其他思科资深专家一同撰写，内容系统、翔实、权·威。

★译者团队：

＊本书译者及审校者均是Segment Routing的知名专家，有着非常深厚的理论基础和大量的研发/实践经验。本书译者与原书作者进行了大量而深入的沟通，在此基础上对原书内容进行了订正和补充，力求准确。

★延展学习：

＊全书参考并引用了大量的IETF RFC和草案，方便读者进一步扩展学习。

第1章简介

1.1第一卷的主观性简介1

1.2术语1

1.3设计目标2

1.3.1IP优化的解决方案2

1.3.2简单的解决方案2

1.3.3可扩展的解决方案3

1.3.4模块化的解决方案3

1.3.5创新的解决方案5

1.4服务等级保证5

1.5流量矩阵6

1.6容量规划7

1.7对集中式计算的依赖7

1.7.1不相交路径8

1.7.2跨域8

1.7.3带宽代理8

1.7.4多层优化9

1.8用Segment/Segment列表表达流量工程意图9

1.9SRPolicy11

1.10BSID11

1.11需要多少个Segment12

1.12基于着色业务路由的自动化13

1.13SR-TE进程14

1.13.1一个进程，多重角色14

1.13.2组件15

1.13.3SR-TE数据库16

1.13.4SR原生算法16

1.13.5与其他进程和外部API的交互17

1.13.6新的命令行18

1.14服务编程18

1.15领先运营商团队19

1.16SR-TE思科团队20

1.17标准化21

1.18本书内容组织顺序22

1.19参考文献22

第2章SRPolicy

2.1简介25

2.1.1SRPolicy的显式候选路径27

2.1.2路径验证和选择29

2.1.3低延迟动态候选路径31

2.1.4避免特定链路的动态候选路径32

2.1.5在Segment列表中编码路径34

2.2SRPolicy模型35

2.2.1Segment列表36

2.2.2候选路径36

2.3BSID39

2.4SRPolicy配置41

2.5小结46

2.6参考文献47

第3章显式候选路径

3.1简介49

3.2SR-MPLS标签50

3.3Segment描述符53

3.4验证显式候选路径56

3.5实际应用中的考虑60

3.6控制器发起的显式候选路径61

3.7TDM迁移62

3.8使用Anycast-SID的双平面不相交路径65

3.9小结70

3.10参考文献70

第4章动态候选路径

4.1简介71

4.1.1表示动态路径的目标和约束条件72

4.1.2计算路径=解决最优化问题72

4.1.3SR原生算法与基于电路算法的对比73

4.2分布式计算74

4.2.1头端计算低延迟路径75

4.2.2头端计算带约束条件路径79

4.2.3其他的应用场景和限制83

4.3集中式计算84

4.3.1SRPCE84

4.3.2SRPCE计算不相交路径86

4.3.3SRPCE计算跨域端到端路径93

4.4小结101

4.5参考文献102

第5章自动引流

5.1简介104

5.2BGP路由着色106

5.2.1BGP颜色扩展团体属性106

5.2.2在出口PE处对BGP路由着色107

5.2.3颜色使用冲突109

5.3VPN前缀自动引流110

5.4引导具有不同SLA的多个前缀118

5.5EVPN自动引流123

5.6其他业务路由127

5.7禁用自动引流127

5.8适用性128

5.9小结129

5.10参考文献130

第6章按需下一跳

6.1着色132

6.2按需生成候选路径132

6.3与SR-TE解决方案无缝集成133

6.4拆除ODN候选路径134

6.5示例说明：域内ODN134

6.6示例说明：跨域ODN139

6.7ODN仅用于授权颜色142

6.8小结143

6.9参考文献144

第7章灵活算法

7.1Prefix-SID算法146

7.2算法定义152

7.2.1一致性154

7.2.2定义通告155

7.3路径计算159

7.4TI-LFA备份路径161

7.5与SR-TE集成164

7.5.1ODN/自动引流166

7.5.2跨域路径168

7.6双平面不相交路径应用场景169

7.7Flex-AlgoAnycast-SID应用场景176

7.8小结182

7.9参考文献183

第8章网络弹性

8.1本地故障检测186

8.2域内IGP泛洪189

8.3跨域BGP-LS更新191

8.4显式路径的验证193

8.4.1Segment表示为Segment描述符194

8.4.2Segment表示为MPLS标签197

8.5头端重新计算动态路径199

8.6SRPCE重新计算动态路径202

8.7成员Prefix-SID的IGP收敛203

8.7.1IGP回顾203

8.7.2显式候选路径203

8.7.3动态候选路径205

8.8利用Anycast-SID207

8.9TI-LFA保护209

8.9.1成员Prefix-SID210

8.9.2成员Adj-SID212

8.9.3TI-LFA适用于Flex-AlgoSegment215

8.10不受保护的SRPolicy215

8.11其他机制217

8.11.1SRIGP微环路避免217

8.11.2SRPolicy存活性检测219

8.11.3用于SRPolicy中间Segment的TI-LFA保护219

8.12同时作用220

8.13小结221

8.14参考文献222

第9章BSID和SRLB

9.1定义224

9.2显式分配228

9.3简化/可扩展234

9.4网络隐藏/业务独立237

9.5引导至远端RSVP-TE隧道238

9.6小结239

9.7参考文献240

第10章自动引流进阶

10.1具有多种颜色的业务路由241

10.2在入口PE上着色业务路由243

10.3自动引流和BGP多路径246

10.4仅颜色引流250

10.5小结255

10.6参考文献255

第11章自动路由和基于策略的引流

11.1自动路由257

11.2伪线优选路径260

11.3静态路由261

11.4小结262

11.5参考文献262

第12章SR-TE数据库

12.1概述263

12.2头端265

12.3SRPCE271

12.3.1BGP-LS271

12.3.2PCEP273

12.4整合多域拓扑276

12.4.1节点上的域边界277

12.4.2链路上的域边界278

12.5小结282

12.6参考文献283

第13章SRPCE

13.1SR-TE进程286

13.2部署288

13.2.1SRPCE配置288

13.2.2头端配置290

13.2.3部署建议291

13.3集中式路径计算292

13.3.1头端发起的路径293

13.3.2PCE发起的路径297

13.4应用驱动的路径300

13.5高可用性304

13.5.1头端向所有PCE报告304

13.5.2故障检测308

13.5.3故障时PCC重新委托路径给备用PCE309

13.5.4PCE之间的PCEP状态同步会话312

13.6BGPSR-TE318

13.7小结321

13.8参考文献321

第14章SRBGPEPE

14.1简介324

14.2SRBGPEPE325

14.3Segment类型328

14.4配置330

14.5在BGP-LS中分发SREPE信息334

14.5.1BGPPeering-SIDTLV335

14.5.2单跳BGP会话336

14.5.3多跳BGP会话339

14.6应用场景343

14.6.1SRPolicy使用Peering-SID343

14.6.2用于跨域SRPolicy路径的SREPE345

14.7小结346

14.8参考文献346

第15章性能测量—链路延迟

15.1性能测量框架347

15.2链路延迟的构成348

15.3链路延迟测量349

15.3.1探测数据包格式350

15.3.2测量方法358

15.3.3配置360

15.3.4验证362

15.4通告延迟度量364

15.4.1延迟度量的IGP/BGP-LS通告364

15.4.2配置373

15.4.3遥测中的延迟测量数据373

15.5在SR-TE中使用链路延迟374

15.6小结375

15.7参考文献376

第16章SR-TE操作

16.1SRPolicy路径的加权负载均衡378

16.2SRPolicy失效丢弃380

16.3SR-MPLS操作380

16.3.1第一个Segment380

16.3.2倒数第二跳弹出及显式空标签381

16.3.3MPLSTTL及流量分类382

16.4不一致的SRGB382

16.5具有相同偏好值的候选路径385

16.6小结385

16.7参考文献386

第17章BGP-LS教程

17.1BGP-LS部署场景388

17.2BGP-LS拓扑模型389

17.3BGP-LS通告391

17.3.1BGP-LSNLRI392

17.3.2节点NLRI395

17.3.3链路NLRI396

17.3.4前缀NLRI397

17.3.5流量工程策略NLRI398

17.3.6链路状态属性399

17.4SREPE399

17.4.1PeerNode-SID的BGP-LS通告399

17.4.2PeerAdj-SID的BGP-LS通告400

17.4.3PeerSet-SID的BGP-LS通告401

17.5配置401

17.6ISIS拓扑402

17.6.1节点NLRI406

17.6.2链路NLRI408

17.6.3前缀NLRI409

17.7OSPF拓扑411

17.7.1节点NLRI414

17.7.2链路NLRI417

17.7.3前缀NLRI422

17.8参考文献424

第18章PCEP教程

18.1简介427

18.2PCEP会话建立及维护428

18.3SRPolicy路径建立及维护430

18.3.1PCC发起的SRPolicy路径430

18.3.2PCE发起的SRPolicy路径432

18.3.3PCE更新SRPolicy路径433

18.4PCEP消息434

18.4.1PCEP打开消息436

18.4.2PCEP关闭消息438

18.4.3PCEP存活消息438

18.4.4PCEP请求消息438

18.4.5PCEP应答消息442

18.4.6PCEP报告消息446

18.4.7PCEP更新消息453

18.4.8PCEP发起消息455

18.4.9不相交关联对象459

18.5参考文献461

第19章BGPSR-TE教程

19.1SRPolicy地址族463

19.1.1SRPolicyNLRI464

19.1.2隧道封装属性465

19.2SRPolicyBGP操作470

19.2.1BGP最优路径选择470

19.2.2NLRI区分符字段的使用471

19.2.3目标头端节点472

19.3示例473

19.4参考文献483

第20章遥测教程

20.1遥测配置486

20.1.1需要流式传输哪些数据486

20.1.2发往哪里以及如何发送490

20.1.3何时发送491

20.2采集器和分析平台492

20.3参考文献492

附录A本书第一卷简介

A.1 本书目标493

A.2 我们为什么启动SR项目494

A.3 SDN和OpenFlow的影响501

A.4 100％覆盖率的IPFRR和最优修复路径505

A.5 其他好处506

A.6 团队介绍507

A.7 保持简单509

A.8 标准化和多厂商共识510

A.9 全局标签 511

A.10 SR-MPLS 513

A.11 SRv6 513

A.12 行业获益514

A.13 参考文献515

附录B确认本书第一卷的直觉

B.1晴天的雨衣和雨鞋517

B.2ECMP支持和多路径518