作者简介：Domi
引言
Segment Routing技术，让我想起杨过断臂之后，在剑冢对独孤求败玄铁重剑的评价：重剑无锋，大巧不工。确实，SR大道至简，无远弗届，值得推崇。
诞生背景
传统网络架构基于设备分布式考虑问题，没有一个集中控制的大脑，要全网协同一致，必须依靠各种协议进行互操作，这些可体现为IP领域复杂多样的协议标准。仅路由领域就有：BGP、IGP（OSPF，IS-IS，RIP等）、MPLS、LDP、RSVP等。当一个新技术诞生时，就背负着对现有协议标准兼容的负担，以至于IP/MPLS技术在过去20年一直在做加法，功能不断丰富的同时也带来了实施和使用上的复杂性。
MPLS优雅的数据平面很少受到挑战，但人们越来越明显地感到MPLS经典控制平面（LDP和RSVP-TE）太过复杂，而且缺乏可扩展性。从事路由领域的同仁，或许会有这种疑问，通过IGP协议已经学习到了路由表，为什么需要额外的LDP协议进行标签和IP路由表的映射，不能通过IGP协议一次搞定么？而且也是很自然的事情，有时甚至怀疑是否设备商的技术阴谋。依赖LDP，带来的LDP和IGP之间复杂交互问题，更使人望而却步。在RSVP-TE方面，可以有把握地说其宽带管理控制功能的实际部署案例很少，即使有少量部署也暴露出运维复杂和扩展性不佳的问题。各设备商MPLS TE组网应用中，单台设备的配置命令多达几百条，谁能忍得了？出了问题基本就疯了。
基于互联网业务的迅猛发展，SDN技术的风起云涌，给网络基础架构提出了巨大挑战，需要一种全新的技术来支撑基于业务和应用的超大规模流量工程。Segment Routing本身设计极其优雅，数据面基于久经考验的MPLS或IPv6，控制面通过扩展IGP，去掉LDP、RSVP等令人头疼的协议，简化了网络架构。更令人兴奋的是，SR完美地结合了SDN，通过SDN控制器，我们可以根据网络状态，进行源路由路径控制，无需修改路径上网络设备的路由信息，从而使得大规模部署流量工程变得简单可行。
SR原理
下面我们来具体看下Segment Routing工作过程，其控制平面依托IS-IS、OSPF等IGP路由协议进行，当前IS-IS扩展性较好，扩展较清晰，本文拿IS-IS来举例，其对SR支持而新增的TLV如下：
Segment Routing前缀段，邻接段，及混合段工作原理下面分别进行阐述。段可以理解为标签，SR通过定义一系列段，即标签序列，实现对转发路径的定义。
通俗地讲，前缀段可以理解为传统路由前缀直接映射为一个数字标签，该映射通过IGP路由直接完成，不需要LDP再次交互。比如下图1.1.1.5/32路由映射为16005，通过IGP路由发布后，其各设备到达该目的地址的路径如下，MPLS转发时，标签即为16005，中间各设备节点自动选择下一跳进行标签转发，直至到达节点5，弹出标签，完成转发。
下图是存在等价路径ECMP情况下的，拿1.1.1.4/32路由举例的标签转发路径。前缀段的转发路径和IGP路由转发实际路径没有什么不同，只不过采用标签MPLS转发，而不采用IP路由转发。
我们再来看邻接段，它可以理解为针对某个链路的一个局部段，用于实现特定场景下，用户想让流量经过某段特定链路的需求。之所以称作邻接段，来源于其实际含义，用于两个节点间链路指定。比如下图，节点2和4之间，节点2和5之间分别定义邻接段标签24024及24025。
单独的前缀段或邻接段，貌似我们看不出有什么威力。当我们将二者结合起来，形成段序列，或者说标签序列时，将具备一项超乎寻常的特异功能，而MPLS标签转发天然支持标签栈。比如，定义到达节点5的流量必须经过节点4，并且经过节点4和5之间的链路，并可形成标签序列{16004,24045,16005}（注：节点5发布的前缀段可能不止16005，图例里因此没有标识为16005，这里拿16005举例）。节点1，根据栈顶标签16004进行转发，16004为节点段标签存在ECMP，进行负载分担转发至节点4，由于16004为节点4发布的标签，弹出16004，露出24045标签并弹出，将其从和节点5连接的接口转发出去，到达节点5后，处理16005标签，由于16005标签为节点5发布的标签，弹出该标签，全部标签处理完毕，转发完成。
综上所述，所有的前缀段标签转发按照IGP最优路径转发，同时邻接段按照用户定义转发，路径序列通过在源节点压入标签序列来实现。试想，SDN控制器收集到各种标签，用户通过图形界面定义流量转发路径，形成段序列，通过南向接口可通知转发面，形成基于源头的路由，可实现极其灵活的转发路径自定义，该技术将颠覆传统网络。
展望
由其工作原理，可看出和MPLS LDP传统方式的不同，控制平面充分利用了IGP协议，完成两种标签的分发；同时，转发面完美地利用了现有MPLS标签转发。我们可以得出SR带来的两个颠覆性变革：
1.IGP一次性完成IP和标签的映射，不需要LDP等协议，大幅缩减复杂度；
2.源路由技术兴起，融合SDN，软件定义路径无限可能，不仅是对MPLS技术的改良。
我们可以预测随着SR的应用，IP路由和标签的映射通过IGP无缝映射，大幅降低配置复杂度，传统LDP，RSVP等协议将逐渐退出舞台，将推动大规模的流量工程业务应用。前缀段、邻接段的提出，开启了SDN控制器自定义流量转发路径的新领域，具备极大的灵活性、可扩展性以及市场空间，且不需要转发面做任何适配，为SDN开辟了新的、更广阔的业务功能，它是传统网络无法完成的。
Segment Routing是近年基础网络领域重要创新之一，其意义不亚于，甚至超过20年前MPLS的出现。随着城域网，广域网甚至核心网等SDN的规模应用，SR搭载SDN毫无疑问将重塑新型网络，逐步取代传统协议工作方式，拭目以待。
