MPLS与SR

MPLS

一、MPLS原理

传统IP网络使用5层结构,分别是物理层、链路层(以太网)、网络层(IP)、传输层(UDP/TCP)应用层。其中网络层的报文转发是路由器通过查找路由表来进行的,这种方式存在一定的缺陷,MPLS就是针对这些缺陷产生的。

1.传统IP网络的缺陷

查表效率低

流量控制困难

2.MPLS的优点

为了解决传统IP网络的缺陷,后来发展出MPLS技术。

每个网络设备都有一个标签转发表,标签转发表包括入端口、入标签以及对应得出端口、出标签。

和查路由表相比,查标签表有个最大得优点就是唯一匹配,大大提高了转发的效率。

MPLS RSVP-TE技术可以自动分配流量到各个路径,不需要手动指定具体流量的转发路径。

相比传统的IP网络,MPLS有以下三个优势:

1.更高的查表效率

2.更好地控制网络流量路径

3.更好地提供VPN服务

同时还可以和传统IP网络一样提供优先级标识。

SR

一、SR技术简介

SR技术也称为分段路由技术,基于MPLS,而优于MPLS。报文转发也是基于标签,但是不用LDP来分配标签,也不需要RSVP-TE协议复杂地信令机制。

二、SR基本概念

SR域:SR节点地集合

SID:Segment ID,和MPLS的标签类似,也是一个数值,而且实际报文中也是一个MPLS标签。SID有3种。

第一种:Prefix Segment,前缀 Segment,表示一个网段。

第二种:Node Segment,节点 Segment,表示一个节点。

第三种:Adjacency Segment,表示一条链路。

三种不同的SID通过扩展的IGP(例如OSPF、ISIS)在网络内泛洪,所有SR域内的路由器都获取这些SID。Prefix SID,Node SID通常情况下必须全网唯一,有些特殊情况下不同设备也可以取相同值,形成等价路由。

SRGB:SR Global Block,SR全局块,为全局SR预留的本地标签集合,生成的Segment需要在SRGB范围内。SRGB可以配置,通常情况下每个设备的SRGB都一致,也可以不一致。

分类作用使用范围
Prefix SID为网络中目的地址前缀分配的标签全局有效
Node SID分网络设备分配的标签全局有效
Adjacency SID为节点邻接的IP网段分配的标签本地有效

### Segment Routing MPLS (SR-MPLS) 工作原理 Segment Routing MPLS 是一种新兴的网络技术,旨在简化传统 IP/MPLS 网络中的控制平面操作并提高效率。以下是 SR-MPLS 的核心概念及其工作方式: #### 1. **基本定义** Segment Routing 使用源路由机制,在数据包头部嵌入一系列指令(称为 segments),用于指导数据包在网络中的转发路径。这种机制允许网络管理员灵活地指定流量经过的具体节点或链路[^5]。 #### 2. **MPLS 数据面支持** 在 SR-MPLS 中,标签栈被用来表示 segment 列表。每个 segment 对应于一个特定的操作目标,例如某个路由器接口或下一跳地址。当数据包到达中间设备时,该设备会根据当前顶部标签执行相应的动作,并弹出或修改标签以继续沿预定义路径传输[^6]。 #### 3. **两种类型的 Segments** - **Prefix Segment**: 表示通往某台路由器的路径。 - **Adjacency Segment**: 显式指定了到邻居之间的连接关系。 #### 4. **无状态设计** 传统的 RSVP-TE 或 LDP 不同的是,SR-MPLS 控制平面上几乎不需要维护额外的状态信息。所有的路径决策都可以依赖本地可用的信息完成,比如 IGP 协议生成的拓扑图以及关联的成本度量值等参数[^7]。 #### 5. **集成现有协议** 为了减少部署复杂性和成本开销,SR 可以无缝融入现有的 IS-IS 和 OSPF 路由环境中运行。通过扩展标准IGP消息格式来通告必要的segment ID和其他属性给其他参节点知晓[^8]。 ```python # 示例 Python 伪代码展示如何构建简单的 label stack def create_label_stack(destination_prefix_segments, adjacency_segments): """创建一个包含前缀段和邻接段的标签堆栈""" return destination_prefix_segments + adjacency_segments[::-1] label_stack = create_label_stack([100], [200, 300]) print(label_stack) ``` 上述脚本模拟了组合不同种类segments形成最终发送出去的数据帧上携带的实际标签序列过程;注意这里只是示意性质并非真实实现细节[^9]。 #### 6. **优势总结** - 提升可扩展性:由于减少了全局信令需求; - 更好的资源利用率:能够更精确地引导业务流走向从而优化带宽消耗情况; - 改善运维体验:降低配置难度同时增强自动化能力。 ---
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