【华三】从零开始掌握SR技术：原理、架构与应用全解析

【华三】从零开始掌握SR技术：原理、架构与应用全解析

  • 一、初识SR：路由技术的新革命
    • 1.1 传统网络的困扰：从真实案例看技术瓶颈
      • 1.1.1 企业网络运维之痛
        • 问题2：流量工程实现困难
        • 问题3：网络智能化缺失
    • 1.2 SR的诞生意义：路由技术的范式革命
      • 1.2.1 核心思想解析
      • 1.2.2 技术演进路线图
    • 1.3 生活化技术类比
      • 案例1：城市交通导航
      • 案例2：物流配送系统
  • 二、SR技术核心要素拆解
    • SR核心概念速查表
    • 关键概念关系图
    • 表格使用说明：
  • 三、SR工作原理深度解析
    • 3.1 数据转发全流程
    • 3.2 两种转发模式对比
  • 四、SR技术优势全景图
    • 4.1 与传统技术对比
    • 4.2 典型应用场景
  • 总结：SR技术的三重飞跃

在这里插入图片描述

一、初识SR：路由技术的新革命

云计算的发展对广域网提出了新的挑战，要求传统广域网进行变革。SD-WAN作为重构广域网的核心技术，通过自动部署、集中控制、智能调度及可视化等手段，加速网络交付，优化应用体验，提高带宽利用率，简化网络运维，满足了云计算对广域网的需求。

智能调度是新一代广域网的一个关键能力，对应用质量的保障、带宽资源的优化非常重要。现有的MPLS及RSVP-TE等流量工程技术可以满足应用对带宽的差异化保障需求，但存在协议种类多、部署复杂、管理困难、可扩展性差等问题，无法满足新一代广域网所要求的动态部署、灵活调度、快速、可扩展等方面的要求。因此，出现了一种新的协议Segment Routing。

SR（Segment Routing，分段路由）采用源路径选择机制，预先在源节点封装好路径所要经过节点分配的SID（Segment Identifier，段标识），当报文经过SR节点时，该节点根据报文的SID对报文进行转发。除源节点外，其它节点无需维护路径状态。SR-MPLS（Segment Routing with MPLS，MPLS段路由）是指在MPLS网络中使用SR、将标签作为SID对报文进行转发。

SR-MPLS既很好地继承了MPLS技术的优势，又能够适应未来SDN等技术的发展，为SD-WAN网络提供了一种灵活高效的控制手段。SR-MPLS具有使用简单、容易扩展的特点，能够更好地实现流量调度和路径优化，保障关键业务质量、均衡流量分布、提高专线利用率和降低线路成本。

1.1 传统网络的困扰：从真实案例看技术瓶颈

1.1.1 企业网络运维之痛

真实案例：某金融公司网络架构

  • 背景：全国50+分支机构，核心业务系统（交易/风控）与办公系统共用MPLS网络

  • 突出问题：

    • 业务高峰期拥堵：交易延迟从50ms飙升至800ms
    • 故障恢复缓慢：主备路径切换需5分钟以上
    • 扩容成本高昂：新增节点需全网设备升级

  • 协议交互开销：
    每台设备需维护3类协议状态表，占用30%以上CPU资源

  • 典型故障场景：
    LDP与IGP不同步导致 流量黑洞（某运营商事故导致10省断网3小时）

问题2：流量工程实现困难
  • RSVP-TE的致命缺陷：
    缺陷类型具体表现影响案例
    状态维护每路径需全网设备记录状态某云服务商仅支持500条TE隧道
    配置复杂度新增路径需逐跳配置调整跨省路径耗时45分钟
    扩展性限制标签数量随路径数线性增长万级路径时标签表项溢出
问题3：网络智能化缺失
  • 路径选择僵化：只能基于IGP最短路径，无法实现：
    • 带宽利用率优化（某视频平台主干链路利用率仅40%）
    • 差异化服务保障（VIP用户与普通用户同路径）

1.2 SR的诞生意义：路由技术的范式革命

1.2.1 核心思想解析

技术演进对比：
传统路由
分布式决策
每台设备独立计算路径
SR技术
集中式编排
源节点预制完整路径

三大技术突破：

  1. 路径预制（Source Routing）

    • 工作原理：源节点封装路径指令（Segment List）
    • 技术价值：
      • 支持精确到链路级别的路径控制
      • 实现微秒级路径切换（对比传统方案秒级延迟）

  2. 协议简化（IGP扩展）

    • 实现方式：
      graph LRSR控制平面 --> ISIS-SRSR控制平面 --> OSPF-SRISIS-SR --> 新增TLV携带SIDOSPF-SR --> 新增Opaque LSA
    • 部署收益：
      • 协议报文减少60%
      • 配置命令减少75%

  3. 灵活控制（Segment编程）

    • 典型场景：
      场景类型实现方式业务价值
      低延迟路径[节点SID+严格邻接SID]金融交易时延降低至20ms
      高可靠路径[主路径SID+备份路径SID]故障切换时间<50ms
      服务链[防火墙SID+负载均衡SID]安全检测与流量调度无缝集成

1.2.2 技术演进路线图

从MPLS到SR的跨越：

timelinetitle 路由技术演进史2001 : MPLS诞生2003 : LDP协议标准化2013 : SR概念提出2016 : SR-MPLS正式商用（华三首发）2020 : SRv6进入规模部署

关键技术里程碑：

  • 2014年：IETF发布SR架构RFC（华三贡献核心草案）
  • 2018年：华三推出首款支持SRv6的核心路由器
  • 2022年：SR在全球TOP50运营商覆盖率超80%

1.3 生活化技术类比

案例1：城市交通导航

  • 传统路由：每个路口自主选择路线 → 可能拥堵
  • SR方案：出发前规划完整路线（含备用路径） → 全程可控

案例2：物流配送系统

传统物流SR智能物流
中转站自主决定下一站总部指定每个中转站
异常时需层层上报自动启用预设备用路线
无法区分普通件与加急件专属通道保障加急件时效

二、SR技术核心要素拆解

SR核心概念对比表格

SR核心概念速查表

分类术语定义关键属性示例/规划建议
基础组件SR节点开启SR功能的网络设备- 支持SR-MPLS或SRv6
- 需配置SRGB范围		华三MSR路由器系列
Segment（段）网络转发指令单元- 代表转发动作（如到某节点/走某链路）
- 由SID唯一标识		节点段=到达指定设备
邻接段=使用特定链路
标识体系SID（段标识）Segment的唯一标识符- SR-MPLS：MPLS标签（如16001）
- SRv6：IPv6地址（如2001:db8::1）		节点SID=16001
邻接SID=24001
SRGB全局标签资源池- 默认范围16000-23999
- 不同设备需统一基值大小必须相同
segment-routing global-block 16000 23999
标签类型Prefix Segment标识网络前缀的标签- 全局有效
- 需手动规划（prefix-sid）
- 标签=SRGB基值+index		index=10 → 标签=16000+10=16010
Node Segment特殊的前缀标签（标识设备）- 通常对应loopback地址
- 全局唯一		设备A的节点SID=16001（SRGB 16000+index 1）
Adjacency Segment标识设备间链路的标签- 本地有效（可重复）
- 自动生成
- 标签范围在SRGB之外		GE0/0接口自动分配邻接SID=24001
路径构建Index前缀标签的索引值- 手动配置在接口
- 与SRGB共同计算实际标签		isis prefix-sid index 10
Segment List有序SID序列- 决定转发路径类型：
▪ 严格路径（全邻接SID）
▪ 松散路径（混合SID）
▪ 宽松路径（全节点SID）		[16002, 24005, 16003] 表示：先到节点2 → 强制走链路5 → 最后到节点3
隧道类型SR LSP基于SR建立的标签交换路径- 无物理接口
- 自动建立（类似LDP）		查看命令：display segment-routing lsp
SR Tunnel用于流量工程的虚拟隧道- 存在Tunnel接口
- 支持显式路径		配置示例：
interface Tunnel1
destination 2.2.2.2
mpls te path explicit segment-list [16002,16003]

关键概念关系图
SR节点
配置SRGB
分配Node SID
生成Adj SID
构建Prefix Segment
构建Adjacency Segment
创建Segment List
路径类型
严格路径
松散路径
宽松路径
SR LSP
SR Tunnel

表格使用说明：

  1. SRGB规划要点：

    • 所有设备SRGB范围需完全一致（如统一使用16000-23999）
    • 计算公式：实际标签 = SRGB基值 + index
    • 验证命令：display segment-routing global-block

  2. 标签类型对比：

    • 节点SID：全局唯一，用于最短路径转发
    • 邻接SID：本地有效，用于强制路径控制，也是链路SID
    • 前缀SID（index）：可包含节点/网络前缀的标识

  3. 典型配置流程：

// Step1: 启用SR功能
segment-routingglobal-block 16000 23999// Step2: 配置节点SID
interface LoopBack0ip address 1.1.1.1 255.255.255.255isis prefix-sid index 1  // 实际标签=16000+1=16001// Step3: 验证邻接SID
display segment-routing adjacency-sid
// 输出示例：
// Interface         Adj-SID  
// GE0/0            24001    
// GE0/1            24002

三、SR工作原理深度解析

3.1 数据转发全流程

典型场景：A→B→C→D路径传输
转发过程：

  1. 路径预制：源节点A压入标签栈 [B的SID, C的SID, D的SID]
  2. 逐跳处理：
    • B节点：弹出顶层标签，按下一跳SID转发
    • C节点：同上操作
    • D节点：收到无标签报文，完成传输

可视化流程：

源节点A 节点B 节点C 节点D 目的地 带标签[B][C][D]的报文 弹出B标签，剩余[C][D] 弹出C标签，剩余[D] 弹出D标签，完成投递 源节点A 节点B 节点C 节点D 目的地

3.2 两种转发模式对比

模式类型路径控制方式适用场景示例
严格模式指定每个必经节点精确流量调度[A→Link1→B→Link2→C]
松散模式指定关键节点骨干网传输[A→核心节点→C]

四、SR技术优势全景图

4.1 与传统技术对比

RSVP-TE vs SR-TE对比表：

对比项RSVP-TESR-TE
配置复杂度需逐节点配置仅源节点配置
协议开销高（独立信令协议）低（IGP扩展）
路径调整速度分钟级秒级
标签数量每路径独立标签全局复用标签

实测数据（华三实验室环境）：

  • 配置时间减少：73%
  • 故障收敛速度：<200ms
  • 最大支持路径数：10万+

4.2 典型应用场景

场景一：智能流量调度
通过Color引流实现：

  • 视频流量走低延迟路径（红色）
  • 办公流量走高带宽路径（蓝色）

场景二：快速故障切换
当主路径故障时，自动切换至预置备份路径，切换时间<1秒

总结：SR技术的三重飞跃

维度传统网络SR网络提升效果
协议复杂度LDP+RSVP+IGP三协议栈仅需IGP扩展配置量减少75%
流量控制精度基于最短路径的粗放式调度链路级精确控制带宽利用率提升55%
故障恢复速度秒级收敛（3-5秒）亚秒级切换（<200ms）业务中断减少90%
扩展能力万级路径上限百万级路径支持云网扩容成本降低60%
运维可视化分散式路径管理端到端路径可编程故障定位效率提升80%

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