段路由SR（Segment Routing）是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的一种技术架构

一、SR背景

段路由SR（Segment Routing）是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的一种技术架构。

SR-MPLS可以通过多个MPLS形成路径（基于标签转发）
SRv6可以通过多个IPv6的拓展头部来实现

传统的专线业务使用的是MPLS LDP与 RSVP-TE（资源预留协议）

针对以上，Segment Routing给出的解决方案：

①、简化协议，基于现有协议进行拓展：

拓展后的IGP/BGP具有标签分发能力，因此网络中无需LDP，实现协议简化。
引入了源路由机制：通过在头端节点实例化转发策略为标签列表，控制业务流量的转发路径。

②、由业务来定义网络：

由应用提出需求（时延、带宽、丢包率等），控制器收集网络拓扑、带宽利用率、时延等信息，根据业务需求计算显式路径。

二、SR概述：

SR（Segment Routing，段路由）是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的一种架构，而不是一个单独的技术。
SR将网络路径分成一个个段（Segment），并且为这些段和网络中的转发节点分配段标识ID（即SID）。通过对段和网络节点进行有序排列（Segment List），就可以得到一条转发路径。
SR将代表转发路径的段序列编码在数据包头部，随数据包传输。接收端收到数据包后，对段序列进行解析，如果段序列的顶部段标识是本节点时，则弹出该标识，然后进行下一步处理；如果不是本节点，则使用ECMP（Equal Cost Multiple Path，等价负载分担）方式将数据包转发到下一节点。

SR具有如下特点：

通过对现有协议（例如IGP）进行扩展，能使现有网络更好的平滑演进。
同时支持控制器的集中控制模式和转发器的分布控制模式，提供集中控制和分布控制之间的平衡。
采用源路由技术，提供网络和上层应用快速交互的能力。

SR优势：

有控制器的叫TE
靠IGP集中算路的叫BE

Tl-LFA（确保无环）
SR技术的标签数量是：全网节点数+本地邻接数
SR仅需在头节点对报文的标签进行操作即可任意控制业务路径，中间节点不需要维护路径信息。

三、一些名词的基本概念
基本概念：Segment

Segment是节点针对所收到的数据包要执行的指令，该指令包含在数据包头部中

基本概念：Segment ID——简称SID，用于标识segment 一般就是MPLS标签

segment list是一个或多个SID构成的有序列表（MPLS 标签列表）

基本概念：源路由

源路由（Source Routing）：源节点选择一条路径并在报文中压入一个有序的Segment List,网络中的其他节点按照报文封装的Segment List进行转发。

基本概念：Segment 分类

Prefix Segment （前缀段），用于标识某个目的地址前缀，手工生成，通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，全局有效。——通常用环回口地址
Adjacency Segment（邻接段），标识网络中某个邻接，源节点通过协议动态分配，通过IGP协议扩散到其他网元，全局可见，本地有效。也可以手工强制分，本地有效

Prefix Segment（前缀段）

Prefix Segment通过Prefix SID(Segment ID)标识。
Prefix SID是发布端通过的SRGB（Segment Routing Global Block）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的转发表项
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。

SRGB

SRGB（Segment Routing Global Block）：用户指定的为Segment Routing MPLS预留的全局标签集合。
每台设备通过扩展的路由协议通告自己的SRGB。
节点通过扩展的路由协议通告前缀SID索引（Index）后【或者可以叫为偏移量】，各台设备分别根据SRGB计算入站及出站SID。
在实际部署中，建议设备采用统一的SRGB。

为什么需要SRGB：

SR要求前缀SID全局有效。
在MPLS中，设备的一部分标签空间可能被其他协议，例如LDP占用，因此需指定明确的空间用于SR全局标签。

基本概念：Adjacency Segment（邻接段）

AS内Node SID及Adjacency SID的泛洪

SR-MPLS使用IGP协议进行拓扑信息、前缀信息、SRGB和标签信息的通告。IGP协议为了完成上述功能，对于协议报文的TLV进行了一些扩展。（例如如下OSPF for SR-MPLS） 使能Segemnet mpls

基本概念：SR Policy 段策略

RFC 8402中定义SR Policy是一段有序的段列表（an ordered list of segments）。更完整的说法是SR Policy最终呈现为一段有序的段列表(Segment list)，还包含了计算、生成和维护这个段列表及引入流量等SR技术的一种框架。SR Policy是当前最主流的实现SR的方式。
一个SR Policy由头端节点引导流量进入这个段策略中。它的段列表被精确的分配为标签栈指导流量转发。这个段列表由一系列的优化目标和限制（例如时延、亲和性和SRLG等）综合计算得到。这个计算可由本地或者控制器完成，然后应用到网络中。

SR Policy 段策略（根本就是一个标签堆栈）可以由CLI、NETCONF、PCEP、BGP SR Policy等多种方式生成。包含Segment List，完整的指导流量引入和转发。

基本概念：SR-MPLS 与SRv6

如果数据转发平面：基于MLS，就是SR-MPLS，如果是基于IPv6的就是SRV6。

标签栈 & 粘连标签 与 粘连节点

标签栈是标签的排序集合，可以标识一条完整的LSP
标签栈中每一个邻接标签标识一条具体的邻接，整个标签栈标识了整条转发路径LSP的所有邻接。
在报文转发过程中，通过标签栈中的每个邻接标签查找对应的邻接，并将标签弹出后转发，将标签栈中所有邻接标签弹出后，报文就走完了整条LSP，到达隧道的目的地。

SID的使用：（Segment ID——简称SID，用于标识segment）其实就是标签

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ECMP的方式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。
实际应用中Prefix Segment、 Adjacency Segment可以单独使用，也可以结合使用。

四、关于SR应用方式的三种场景
场景一：基于Prefix Segment的转发路径 （全局有效）

基于Prefix Segment的转发路径是由IGP通过最短路径算法（SPF）计算得出。

1、通过IGP扩散之后，整个IGP域的所有设备学习到R2的Prefix SID（100）。

2、以R1为例（其他设备类似），它通过SPF算法计算出一条到达R2的最短路径。

基于Prefix Segment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。

场景二：基于Adjacency Segment的转发路径 （本地有效）

通过给网络中每个邻接分配一个Adjacency Segment，然后在头节点定义一个包含多个Adjacency Segment的Segment List。

通过这种方式可以严格指定任意一条显式路径（Strict Explicit），可更好的配合实现SDN。

场景三：基于Adjacency Segment + Node Segment的转发路径 （常用）

将Adjacency Segment和Node Segment结合，通过Adjacency Segment，可以强制整条路径包含某一个邻接。而对于Node Segment，节点可以使用 SPF算法计算最短路径，也可以负载分担。——（相当于一部分路径是强制指定，一部分是SPF计算的）

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）

五、SR-BE与 SR-TE
SR-MPLS BE （Best Effort）

使用SID来指导设备基于最短路径进行数据转发，没有强制走哪条路径，这种工作机制称为SR-MPLS BE。
例如在本例中使用R6的Node SID 606可以指导数据沿着去往R6的最短路径来转发数据，该最短路径是基于路由协议计算得出的，并且支持等价路径。
SR-MPLS BE是一种替代“LDP+IGP方案”的一种新方案。

SR-MPLS TE （Traffic Engine）流量工程

使用多个SID进行组合来指导数据转发，这种工作机制可以对数据的转发路径进行一定约束，从而满足流量工程的需求，因此被称为SR-MPLS TE（Traffic Engine）。
SID的组合形式：

使用多个Node SID。

使用多个Adjacency SID。

使用Node SID与Adjacency SID组合，如图中所示。