Segment Routing(MPLS) - 1 SR MPLS 产生背景

Segment Routing是基于源路由理念设计的，在网络上转发数据包的协议。

Segment Routing从转发平面的划分可以划分为两种，第一种是基于MPLS的，我们称为Segment Routing MPLS，简称SR MPLS；另一种是基于IPV6转发层面的，我们称之为Segment Routing IPV6，简称SRv6

1. 产生背景

Segment Routing是一种取代MPLS的协议。MPLS作为一个在线网应用中十分广泛的优秀的协议，究竟存在哪些问题？

MPLS存在两大协议，LDP和RSVP-TE

LDP：本身是没有算路能力的，它基于IGP算路结果分发标签，得到标签转发路径。LDP具有IGP的一些优点，比如1>支持最短路径转发；2>支持负载分担ECMP(Equal Cost Multi-Path); 3>配置简单，利于组建较大规模网络。 但是LDP存在两类问题，1>设备之间需要发送大量的消息来位置邻接状态，浪费了大量的带宽和CPU资源。2> LDP需要同步IGP状态，否则会产生流量黑洞。

以下图为例：假设A到B是主路径，ACB是备份路径，当主路径故障，则数据切换到备份路径进行传送。当主路径恢复，数据流量会切换回主路径，此时如果LDP没有同步到IGP的算路结果，则主路径 可能没有建立，产生流量黑洞。

RSVP-TE：它可以做显式路径规划，带宽资源预留以及多种链路保护等。但是RSVP-TE也存在一些问题，1>配置比较复杂，超过20条基本配置，仅仅配置了一条单向的RSVP-TE隧道。如果只是一个4台设备的小型RSVP-TE网络两两互联，则每台设备上隧道配置需要进行三遍，四台设备需要进行12遍的配置。假设网络中再增加一台设备进行两两互连的话，则每台设备都要进行4遍配置，5台设备进行4x5=20遍配置。配置量非常复杂，不利于网络维护；2> 状态维持，RSVP-TE是有状态的协议，邻居之间需要发送大量的消息来维持邻居和链路状态，当业务量比较大时，这些消息占用的带宽资源就比较多，消耗设备的大量的CPU内存资源。如果网络中存在一些中间节点，比如P，中间节点业务量比较大，就容易称为网络中的性能瓶颈。

RSVP-TE配置复杂、状态维持困难和资源消耗过多，也是RSVP-TE无法组建大规模网络的一个重要原因。

导致RSVP-TE无法组建大规模网络的根本原因是什么？RSVP-TE是一个分布式架构，每台设备只知道自己的状态，如果想知道邻居的状态就必须发送大量的信令去实现。

如果使用集中式架构，网络中增加一个集中控制节点，有该节点进行路径计算，其它设备进行流量转发，是不是可以解决RSVP-TE的困境呢？而这也是SDN的一个重要思路。

为了实现SDN，来自高校的研究者最初设计了一个基于OpenFlow的革命型网络，这种网络十分理想，但目标却难以达成。

首先，OpenFlow需要下发大量的流表，在下发速率上存在性能瓶颈

其次，Open Flow协议的流表数量非常庞大，现有设备无法完美支持。如果对现有设备进行规模升级或替换，则无法保护现网投资，对现有网络是一个颠覆。因此，OpenFlow没有得到现网广大运营商的支持。

而基于SR的增量型网络具有三个特点：

1、基于现有协议进行拓展，网络设备进行简单升级即可，可以使网络更好的平滑演进

2、提供集中控制和分布式转发之间的平衡，

3、网络可以快速的和APP进行互动。具体来说，是由APP提出诉求，由控制器进行路径计算，转发器进行数据转发，这样网络就可以快速的响应应用的需求，真正做到由业务来驱动网络。