2024IPv6 技術(shù)要求第9部分：基于 IPv6 段路由(SRv6)的網(wǎng)絡故障保護

IPv69IPv6（SRv6）目次1范圍 12規(guī)性用件 13術(shù)和義 14縮語 25SRv6絡障護應用景 25.12SRv6BE路節(jié)障場景 3SRv6指中鏈路節(jié)點障景 3SRv6Policy節(jié)故障景 3SRv6微場景 3SRv6端端護景 36SRv6BE鏈/點保護術(shù)求 4SRv6BE路節(jié)障保技實現(xiàn) 4SRv6BE路節(jié)障保技要求 4SRv6BE路節(jié)障保技應方法 47SRv6定間點技術(shù)求 5SRv6指中節(jié)護技實現(xiàn) 5SRv6指中節(jié)護技要求 6SRv6指中節(jié)護應方法 68SRv6節(jié)保技求 7SRv6尾點護實現(xiàn) 7SRv6尾點護要求 8SRv6尾點護方法 89防環(huán)術(shù) 9微技實現(xiàn) 9SRv6防環(huán)術(shù)求 10SRv6防環(huán)用法 1010SRv6到保技術(shù) 11SRv6端端護術(shù)實現(xiàn) 11SRv6端端護術(shù)要求 11SRv6端端護用方法 11——第1部分：參考架構(gòu)。目的在于規(guī)定了IPv6演進技術(shù)在運營商和行業(yè)領域的應用場景，以及在運營商及行業(yè)網(wǎng)絡中的部署。2IPv6段路由(SRv6)IPSRv6IPSRv6SRv63(SRH)IPv6SRH4IPv6段路由(SRv6)SRv6——第5部分：基于IPv6段路由(SRv6)的虛擬專用網(wǎng)(VPN)。目的在于規(guī)定了基于SRv6的VPN網(wǎng)絡的處理流程和協(xié)議消息，包含三層服務和二層服務等實現(xiàn)。6(SRv6)策略(Policy)SRv67IPv6段路由(SRv6)SRv6SRv68IPv6段路由(SRv6)SRv69IPv6段路由(SRv6)SRv6SRv6BE/SRv6Policy/SRv6Policy10IP(VPN+)VPN+SR的VPN+IPIIPv69IPv6段路由(SRv6)的網(wǎng)絡故障保護范圍本文件規(guī)定了SRv6SRv6TI-LFASRv6本文件適用于SRv6SRv6BE/SRv6Policy/SRv6Policy（無下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1與拓撲無關(guān)的無環(huán)路備份topologyindependentloopfreealternateTI-LFAIPFRR（LFA、RLFADLFA）IGPTI-LFAIGP3.2本地修復點pointoflocalrepaire在TI-LFA和指定中間節(jié)點保護場景中的故障節(jié)點的上游節(jié)點，執(zhí)行代理轉(zhuǎn)發(fā)與故障保護功能。3.3SIDmirrorSID一種用于在SRv6網(wǎng)絡中提供SRH尾節(jié)點保護功能的SID，即將原定發(fā)往該節(jié)點的流量轉(zhuǎn)發(fā)給另一個具有相同功能的鏡像節(jié)點。MirrorSID在對應的Endpoint行為定義為End.M。3.4微環(huán)Microloop一種網(wǎng)絡拓撲變化時，由于各節(jié)點LSDB未完全同步、收斂路徑不一致，所產(chǎn)生的暫態(tài)網(wǎng)絡環(huán)路。1縮略語下列縮略語適用于本文件。BE：盡力而為（BestEffort）BFD：雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（BidirectionalForwardingDetection）CE：用戶邊緣設備（CustomerEdge）DLFA：定向轉(zhuǎn)發(fā)的遠端無環(huán)備份路徑（RemoteLFAwithDirectedforwarding）ECMP：等價路由負荷分擔（Equal-CostMulti-Path）FIB：轉(zhuǎn)發(fā)表（ForwardingTable）FRR：快速重路由（FastReroute）HSB：熱備份（HotStandby）IGP：內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（InteriorGatewayProtocol）IS-IS：中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)（ISIS-Intermediatesystemtointermediatesystem）LFA：無環(huán)備份路徑（Loop-FreeAlternate）LSDB（linkStateDatabase）MPLS（Multi-ProtocolLabelSwitching）OSPF：開放的最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OpenShortestPathFirst）PE：運營商邊緣設備（ProviderEdge）PLR：本地修復點（PointofLocalRepair）RLFA：遠端無環(huán)備份路徑（RemoteLFA）PSP：倒數(shù)第二個分段彈出（PenultimateSegmentPop）SBFD：無縫雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（SeamlessBidirectionalForwardingDetection）SID：段標識（SegmentID）SPF：最短路徑優(yōu)先（ShortPathFirst）SR：分段路由（SegmentRouting）SRH：分段路由頭（SegmentRoutingHeader）SRv6：基于IPv6的分段路由（SegmentRoutingoverIPv6）IndependentLoopFreeAlternate）ActiveMeasurementProtocol）UCMP（UnequalCostMultiplePath）VPN：虛擬專用網(wǎng)絡（VirtualPrivateNetwork）SRv6概述IPSRv6BE鏈路SRv6Policy/SRv6尾節(jié)點故障場景及SRv6微環(huán)場景，如圖1所示。需要說明的是，SRv6頭節(jié)點故障場景一般使用接入側(cè)雙歸進行保護，與傳統(tǒng)保護方案一致，不再單獨說明。2圖1SRv6網(wǎng)絡常見故障場景以圖中CE1CE2PE1-PE3SRv6SRv6，其中：PE1P2為PolicyPE3SRv6BESRv6BE轉(zhuǎn)發(fā)是全網(wǎng)節(jié)點基于相同的LSDB，采用SPF算法計算最優(yōu)路由，遵循IGP最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)。當鏈路IGP為了實現(xiàn)SRv6BE快速重路由，需要在轉(zhuǎn)發(fā)面預先設置一條無環(huán)備份路徑。SRv6即Endpoint節(jié)點SegmentListSIDSRv6PolicySRv6SRv6PolicySPF最短SRv6BESPF當SRv6Policy指定的鏈路/節(jié)點故障時，需旁路故障鏈路/節(jié)點，可通過預先設置一條無環(huán)的備份路徑，以實現(xiàn)故障保護功能。SRv6指定中間鏈路/節(jié)點故障情況下均采用指定節(jié)點故障保護方案。SRv6PolicySRv6PolicyVPNEnd.DT4/End.DX2等。SRv6PolicyPE當SRv6MirrorSIDAnycastSIDB-FlagSRv6微環(huán)普遍存在與網(wǎng)絡中，可能發(fā)生在任何拓撲變更的情況下，如鏈路/節(jié)點激活、鏈路/節(jié)點關(guān)閉或鏈路Metric值變化等。SRv6SegmentListSRv6指定的備份路徑和無環(huán)路徑可使用標準定義的封裝模式(encapsulation)，或者使用插入模式（nsoSRv63針對SRv6PolicySRv6Policy上文所述的網(wǎng)絡故障場景，均可通過SRv6端到端保護方案提供業(yè)務保護，其觸發(fā)場景主要包括以下三類：SRv6Policy如SRv6（BFD）SRv6端SRv6PolicyCandidatePath（）SRv6SRv6BE鏈路/SRv6BESRv6BE鏈路/SRv6IGPSRv6BE鏈路/節(jié)點故障保護技術(shù)實現(xiàn)，還涉及到P空間、Q空間和PQ節(jié)點的確定，以及備份路徑的計算。的PPPDace_op：Distance_opt(N,P)<Distance_opt(N,S)+Distance_opt(S,P)b）TI-LFA的Q空間中Q節(jié)點的確定：QQQDance_p：Distance_opt(Q,D)<Distance_opt(Q,S)+Distance_opt(S,D)c）TI-LFA的PQ節(jié)點為P空間和Q空間的交集的節(jié)點。d）TI-LFA備份路徑的計算：PQPLR（RepairSegmentList將流量轉(zhuǎn)發(fā)到對應的PQ節(jié)點；如果不存在PQ節(jié)點，則計算備份路徑上距離PLR節(jié)點最遠的P節(jié)點和最近的Q節(jié)點之間的RepairSegmentListPQ通過上述方式，可以實現(xiàn)在任意拓撲上計算無環(huán)備份路徑。基故收之的拓計FRR備路徑使得FRR份徑最網(wǎng)絡斂的由路徑致避了發(fā)徑的次換即在計算FRR路時故障點鏈后算路 SRv6BE應用SRv6BE鏈路/IGPSRv6BE4以圖2所示的拓撲為例，節(jié)點A到節(jié)點F的最短路徑為A->B->E->F，節(jié)點B需要計算到節(jié)點F的備份路徑，步驟如下：a）排除主下一跳（鏈路B-E）計算收斂后的最短路徑：A->B->C->D->E->F。b）計算P空間，可得P空間中的節(jié)點為：節(jié)點B和節(jié)點C。QQE。eparegentLiPQDSegmentListCEnd.XSID3::1。圖2SRv6TI-LFA保護原理當鏈路B-E故障時，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程描述如下。B6::If1。BIf1SegmentList1SRHSegmentList6::封裝在SRH。C3::1是End.XEnd.XSID減IPv63::1C-DDSL0，為PSPPSPSRH節(jié)點D收到報文后，根據(jù)報文的目的地址6::查找IPv6路由表，沿著最短路徑轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址F。SRv6SRv6SRv6SL減SIDIPv6EndpointSIDEndpoint即PLR）當Endpoint節(jié)點發(fā)生故障時，報文應繞過發(fā)生故障的Endpoint節(jié)點，由PLR直接將報文轉(zhuǎn)發(fā)至下一個Endpoint節(jié)點。當PLR的出端口檢測到故障時，應由PLR執(zhí)行如下保護流程：當在PLR的FIBPLREndpoint節(jié)PLREndpointEndpointIPv6IPv6Endpoint5的FIBEndpointEndpointSLRndponEnL1SIDSRv6EndpointSRv6應用SRv6IGPSRv6以圖3所示拓撲為例，SRv6指定中間節(jié)點故障的保護過程應如下所示：ASRv6SRHE。EBBSLSID6::IPv6SL=segmentPSPBSRH地址6::6::BSL0，所以節(jié)點B不再符合代理轉(zhuǎn)發(fā)條件，而是按照正常轉(zhuǎn)發(fā)流程切換到備份路徑轉(zhuǎn)發(fā)，備份路徑的RepairSegmentList為<3::1>BH.InsertSegmentList3::1，新增個擴F。AEIGPAE5::APLR6::IPv66::BB。圖3SRv6Endpoint節(jié)點故障保護6為了支持SRv6Endpoint故障保護，需要在SRv6SID轉(zhuǎn)發(fā)偽碼里插入一段轉(zhuǎn)發(fā)流程，用于指導Endpoint節(jié)點故障時PLR執(zhí)行的轉(zhuǎn)發(fā)動作。具體內(nèi)容如下：IFtheprimaryoutboundinterfaceusedtoforwardthepacketfailedIFNH=SRH&&SL!=0,isdirectlytoTHENEndpointSL--;updatetheIPv6DAwithSRH[SL];FIBlookupontheupdatedDA;forwardthepacketaccordingtothematchedentry;ELSEforwardthepacketaccordingtothebackupnexthop;//TI-LFA保護ELSE//thereisnoFIBentryforforwardingthepacketIFNH=SRH&&SL!=0THENSL--;updatetheIPv6DAwithSRH[SL];FIBlookupontheupdatedDA;forwardthepacketaccordingtothematchedentry;ELSEdropthepacket;//ELSE//forwardaccordinglytothematchedentry;TI-LFA和Endpoint保護的區(qū)別，本質(zhì)上在于下一跳節(jié)點是中轉(zhuǎn)節(jié)點還是目的地址中的Endpoint節(jié)點。SRv6SRv6以MirrorSIDVPN在SRv6SRv6SRHSIDSIDRSID<SID以MirrorSIDMirrorSIDMirrorSIDMirrorSIDLocator。IS-IS的MirrorSID4圖4MirrorSIDTLV格式MirrorSIDTLV各字段含義和說明如表1所示。表1MirrorSIDTLV字段的解釋7字段名長度含義Type8bit類型Length8bit長度Flags8bit標志位SRv6EndpointFunction16bitSRv6Endpoint功能指令類型SID16Byte表示發(fā)布的SRv6SIDSub-TLVs(variable)長度可變Sub-TLVMirrorSIDTLVSub-TLVs用于封裝該Mirror要保護的節(jié)點的Locator信息SIDSIDSIDSID<SID>（RLRepairList）:a）如果路徑不經(jīng)過主出口節(jié)點，RL=<鏡像SID>，b）如果路徑經(jīng)過主出口節(jié)點，RL=<S1，...，Sn，鏡像SID>，其中<S1，...，Sn>是本地保護節(jié)點計算出的TI-LFA到備出口節(jié)點的修復列表。SRSIDSRHSIDSRv6應用SRv6IGPSRv6以圖SRv6L3VPNAF和G雙GPECEPEFGLocator6::/64和SID6::1007::100，的Loaor664D（orD71F發(fā)VNorEVND716100><710>，<7::1，6::100>SID與7::100這個SID8圖5SRv6L3VPN場景保護MirrorSIDTLV作為SRv6LocatorTLV的Sub-TLV發(fā)布，同時，還定義了End.MSID的轉(zhuǎn)發(fā)行為。具體如下：End.M:MirrorprotectionWhenNreceivesapacketdestinedtoSandSisalocalEnd.MSID,//判斷報文的目的地址是mirrorSIDNdoes:IFNH=SRHandSL=1;;SL--MaptoalocalVPNSIDbasedonMirrorSIDandSRH[SL];;//映射到本地VPNSIDforwardaccordingtothelocalVPNSID;;ELSEdropthepacketIGP網(wǎng)絡節(jié)點收到該TLV以后，處理流程如下：a）備份表項計算LocatorMirrorSIDSID如圖4-3D6::/647::1SIDGRepairListDRepairList就是<5::7，7::1>。b）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)AVPNA會A610VNG6:100VPNIP當節(jié)點G故障時，節(jié)點C先感知到故障，激活備份路徑，封裝RepairList<5::7，7::1>，指導報文無環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)到節(jié)點G。節(jié)點G根據(jù)7::1查找本地SID表，命中一個MirrorSID，節(jié)點G執(zhí)行MirrorSID的指令：根據(jù)下層SID6::100查找映射表，映射到本地的SID7::100，然后根據(jù)內(nèi)層報文的IP地址在7::100關(guān)聯(lián)的本地VPN實例路由轉(zhuǎn)發(fā)表中查表轉(zhuǎn)發(fā)到CE。9IP網(wǎng)絡基于分布式IGP/鏈路故障時，由于LSDBcoLoopSRv6SegmentSRv6SRv6防微環(huán)應滿足流量不中斷要求。SRv6SRv6防微環(huán)技術(shù)實現(xiàn)主要包含兩個階段。假定源節(jié)點為網(wǎng)絡節(jié)點1，目的節(jié)點為節(jié)點2。階段1：節(jié)點1在計算到達目的節(jié)點的新路徑后，需安裝一條無環(huán)路徑到目的節(jié)點2，無環(huán)路徑需要維持一段時間T，以確保全網(wǎng)節(jié)點都完成到目的節(jié)點2的路由收斂。階段2：經(jīng)過時間T以后，節(jié)點1將流量切換到路由收斂后的最后路徑進行轉(zhuǎn)發(fā)。以圖6中鏈路故障恢復場景為例，介紹流量回切過程中SRv6防微環(huán)的具體實現(xiàn)方法。EB-CE->B->C->D->FBFB->E->D->FAB-EEEFE-BC-DB-CUpBCEBCEnd.XSIDBE圖6SRv6回切防微環(huán)部署回切防微環(huán)后的收斂流程如下：BCE節(jié)點E啟動定時器T1，在T1超時前，節(jié)點E針對訪問節(jié)點F的報文計算的防微環(huán)SegmentList為<2::3>。ABB1ESegmentList<2::3>B。e）BSegmentListBCESRv6SRv6LvRv6cSRv6Policy故障保護技術(shù)的實現(xiàn)依賴于控制器或頭端節(jié)點對SRv6Policy路徑故障的感知。網(wǎng)絡端BFD、SRv6Policy當SegmentListSRv6SegmentListSegmentListSRv6SIDSegmentListSegmentList當SegmentList故障時，設備根據(jù)SRv6Policy及CandidatePath情況做如下處理：若SRv6PolicyCandidatePathSegmentListSegmentListSegmentListSegmentListSegmentList如果SRv6Policy下主CandidatePath中所有的SegmentLi