是一個(gè)介紹如何利用思科先進(jìn)技術(shù)解決客戶難題的欄目。每期聚焦一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)或應(yīng)用場景，邀請資深思科技術(shù)專家深入淺出地介紹，為讀者提供實(shí)用性強(qiáng)的建議。

　　Segment Routing（ 以下簡稱 SR ）指由思科院士 Clarence Filsfils 發(fā)明，并主要由 IETF SPRING （ Source Packet Routing In Networking ）工作組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的新一代網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)。SR 基于源路由并且只在網(wǎng)絡(luò)邊緣維持狀態(tài)，這使得 SR 非常適合于超大規(guī)模 SDN 部署，現(xiàn)已成為支持 5G 、物聯(lián)網(wǎng)、多云、微服務(wù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)。

　　隨著中國新基建的政策推進(jìn)，作為下一代寬帶互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的 Segment Routing v6 （ 簡稱 SRv6 ）正在步入技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新的快車道。SRv6 賦能網(wǎng)絡(luò)真正的智能調(diào)度優(yōu)化能力， 可以讓游戲更順暢，使金融交易更加快速并避免網(wǎng)絡(luò)問題帶來的交易失敗和中斷， SRv6 還可以通過將流量調(diào)度到空閑鏈路上從而提升鏈路利用率，降低網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。SRv6 已經(jīng)被越來越多的運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和大型企業(yè)所認(rèn)可，并開始積極研究與部署。

　　除了極簡和可編程兩大特性， SRv6 還可以通過將流量調(diào)度到空閑鏈路上從而提升鏈路利用率，降低網(wǎng)絡(luò)費(fèi)，優(yōu)勢十分明顯。作為一家中型股份銀行的網(wǎng)工，我卻吃驚地發(fā)現(xiàn)，原來平穩(wěn)順暢的網(wǎng)絡(luò)，部署 SRv6 后，很多線路發(fā)生擁塞，核心業(yè)務(wù)發(fā)生卡頓，網(wǎng)絡(luò)流量大增，金融客戶投訴電話如暴風(fēng)驟雨般呼嘯而入……

　　經(jīng)過排查，所有線路都工作正常，設(shè)備也沒有發(fā)生故障，一切硬件相關(guān)的問題經(jīng)過檢查都被排除，難道這是 SRv6 造成的嗎？

　　原來，為了保持和 IPv6 地址的兼容性， SRv6 用于流量調(diào)度的路徑 Segment 標(biāo)識 （ SID ）都采用了 128 比特的報(bào)文長度。相比較于 SR MPLS 的每個(gè)標(biāo)識 32 比特報(bào)文長度，足足多出來了 96 比特。在我的網(wǎng)絡(luò)中需要設(shè)定 10 跳路由器節(jié)點(diǎn)， 這使我的 SRv6 的報(bào)文總體長度比 SR MPLS 多出 960 比特（ = 120 字節(jié) ）�？紤]到我的業(yè)務(wù)平均包長約為 256 字節(jié)，部署 SRv6 后我的每條線路有效帶寬減少了 25 %。（ 如下圖 ）

　　不算不知道一算嚇一跳，難怪現(xiàn)在流量激增，鏈路紛紛擠爆！按照我所在的某中型股份銀行當(dāng)前每年 1 個(gè)億的通訊鏈路費(fèi)用的小目標(biāo)計(jì)算，要保持和之前相同的業(yè)務(wù)承載能力，每年需要新增通訊費(fèi)用 2500 萬。按照目前的 SRv6 協(xié)議實(shí)現(xiàn)，運(yùn)營商，互聯(lián)網(wǎng)公司和大型銀行這樣的帶寬消耗大戶則需要更大的設(shè)備和帶寬的投入。

　　在 SR-MPLS 下，協(xié)議引入的開銷較小，因此現(xiàn)有的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件均可以在一個(gè)處理周期內(nèi)讀取完 SR 報(bào)頭信息，完成轉(zhuǎn)發(fā)，意味著現(xiàn)有的硬件無須替換，只需升級軟件即可支持 SR-MPLS 。

　　SRv6 引入的協(xié)議開銷遠(yuǎn)大于 SR-MPLS ， Segment 所對應(yīng)的操作也比 SR-MPLS 復(fù)雜，因此 SRv6 對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了非常高的要求。

　　所以 SRv6 雖然有千般好，但按照目前的協(xié)議配置網(wǎng)絡(luò)，要么需要替換掉絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，要么網(wǎng)絡(luò)吞吐降低一半（ Recycle ）—— 這成為了 SRv6 的阿喀琉斯之踵。

　　SRv6 在網(wǎng)絡(luò)可編程性和負(fù)載均衡方面有著巨大的優(yōu)勢，但要發(fā)揮其優(yōu)勢，需要迫切解決在協(xié)議開銷、承載效率、 MTU 和對硬件要求方面的問題。有沒有一種方案能夠切實(shí)提高 SRv6 Segment 效率？

　　思科聯(lián)合業(yè)界眾多領(lǐng)先的運(yùn)營商、 OTT 、設(shè)備廠商和芯片廠商，在 2019 年 7 月 8 日提交了 IETF 草案 draft-filsfils-spring-srv6-net-pgm-extension-usid-08 。這個(gè)草案對現(xiàn)有 SRv6 框架做了擴(kuò)展，定義了新的 Segment 類型 uSID （ Micro Segment ID ）—— SRv6 包頭壓縮技術(shù) （ 簡稱 SRv6 uSID ）。

　　思科包頭壓縮的技術(shù)非常聰明又很簡單。

　　一個(gè)正常的 SRv6 包頭（ SRH ），每一個(gè) SID 都需要保存相同的公共前綴，但這些相同的部分實(shí)在是多余。把 SID List 中相同的公共前綴（ 網(wǎng)段 ）提取作為壓縮包頭的前綴塊，將 Node ID 和 Function ID 作為壓縮 SID（ uSID ）與公共前綴一起形成壓縮后的 SID 列表。（ 如圖 ）

　　

　　一個(gè)典型的 uSID ，（ 如下圖 ）

　　一個(gè) 128 bit 的 IPv6 地址被分為 7 份，第 1 份（ 本文中采用 32 bit ，實(shí)際可靈活選定 ）用于表示 IPv6 網(wǎng)絡(luò)公共前綴（ 網(wǎng)段 ）信息， 該網(wǎng)絡(luò)地址可以從已有的公網(wǎng) IP 地址中分配，也可以采用私網(wǎng)地址段（ FC00::/8 ）。后續(xù)的 6 份（ 本文采用 16 bit ）每份用于表示一個(gè) uSID ，壓縮后效率可提升 6 倍！

　　小于 6 跳的 uSID 壓縮包頭（ 如下圖 ）

　

　　當(dāng) uSID 小于 6 跳， uSID 甚至不需要額外的 SRH 包頭，只需要將 IPv6 目的地址（ DA ）重新規(guī)劃和定義，即可實(shí)現(xiàn) Segment Routing 的功能。

　　這非常有利于主機(jī)和存量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件處理，大幅度的簡化了 SRv6 實(shí)現(xiàn)難度，數(shù)據(jù)包的長度和原有 IPv6 包長等。SRv6 數(shù)據(jù)包完全沒有產(chǎn)生額外的包頭開銷，帶寬完全被節(jié)約下來了。

　　大于 6 跳的 uSID 壓縮包頭（ 如下圖 ）

　

　　當(dāng) uSID 大于 6 跳，只需要增加 SRH 即可實(shí)現(xiàn)更多的 SID ， SRH 中的 SID 即可以采用壓縮格式， 也可以用非壓縮格式，甚至支持混合編排，在獲得包頭壓縮的好處的同時(shí)，也可靈活兼容非壓縮設(shè)備與原有 SR 網(wǎng)絡(luò)的分階段升級。

　　思科 SRv6 uSID 高效率的包頭壓縮機(jī)制可以顯著提升每條鏈路有效使用帶寬 5 %~ 15 %，進(jìn)一步通過 SRv6 uSID 全網(wǎng)流量的智能調(diào)度能力，保障了關(guān)鍵業(yè)務(wù)運(yùn)行質(zhì)量，并進(jìn)一步提升了全網(wǎng)鏈路利用率。還以網(wǎng)絡(luò)帶寬費(fèi)用 1 個(gè)億的小目標(biāo)測算，僅這一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，就可為我司降低了企業(yè)運(yùn)營最高 1500 萬的線路帶寬成本。

　　思科 SRv6 包頭壓縮技術(shù) SRv6 uSID 可以徹底解決協(xié)議開銷、承載效率、MTU 和對硬件要求高方面的問題。uSID 將極大加速 SRv6 在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的部署，并成為 SRv6 新范式。