SRv6 Policy业务可靠性方案探讨.pdf

2024/04/DTPT收稿日期：2024-03-111 概述IPv6+是面向5G和云时代的智能IP网络，涵盖了SRv6、网络切片、随流检测、BIERv6和APN6等协议创新，以及网络分析、自动调优等技术创新。它能够满足5G承载和云网融合的灵活组网、业务快速开通、按需服务、差异化保障等需求，以简化网络运维流程、提升用户体验。SRv6具备协议简化、平滑演进、可编程、跨域简单、超高可靠等技术优势。在已商用的场景中，SRv6展现出了敏捷跨域和智能选路等关键价值，对于政企专线业务的跨域快速开通、业务灵活调度以及网络差异化服务具有重要意义，因此，它已成为5G承载网络中的关键应用技术。中国联通的5G承载网络以DC为中心，实现了网业分离和综合承载，其中，智能城域网通过采用支持弹性扩展的 Spine/leaf 网络架构，并引入 SR/SRv6/EVPN简化协议，实现了家宽、政企大客户、通信云、移网等业务的综合承载。因其覆盖范围广、站点密度大的特点，智能城域网可以更加敏捷地提供政企专线业务服务能力，应用SRv6技术实现跨域专线的快速开通与业务的差异化保障，同时结合SBFD检测机制实现网络的可靠性设计，有助于促进政企大客户业务的良SRv6 Policy业务可靠性方案探讨Exploration of Reliability Scheme for SRv6 Policy Service关键词：SRv6 Policy；SBFD；业务可靠性doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.04.011文章编号：1007-3043（2024）04-0066-05中图分类号：TN919文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：摘要：介绍了SRv6 Policy、SBFD技术及5G承载网络SRv6 Policy业务可靠性方案。针对SBFD误触发问题，提出了在被动端生成BSID、部署引流策略及设置不同检测周期等3种完善措施，这些措施不仅提高了业务的可靠性，还显著提升了网络服务能力。Abstract：It introduces SRv6 Policy，SBFD technology and the reliability scheme of SRv6 Policy service in 5G bearer network.And aimingat the issue of SBFD false triggering，three methods are proposed，including the use of BSID，deployment and diversionstrategy，and setting different detection cycles，which effectively improves the service reliabilityand network servicecapability.Keywords：SRv6 Policy；SBFD；Service reliability孟丽珠，宋盈，陈燕（中讯邮电咨询设计院有限公司，北京 100048）Meng Lizhu，Song Ying，Chen Yan（China Information Technology Designing&Consulting Institute Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）孟丽珠，宋盈，陈燕SRv6 Policy业务可靠性方案探讨数据通信Data Commuincation引用格式：孟丽珠，宋盈，陈燕.SRv6 Policy业务可靠性方案探讨 J.邮电设计技术，2024（4）：66-70.66邮电设计技术/2024/04好发展。2 SRv6 PolicySRv6 Policy是基于SRv6技术的一种流量工程，通过在SRH中封装一系列的Segment List，使网络不再按照目的地址最短路径进行转发，而是能够实现业务按照规划的路径进行转发，这使得路径可规划和路径敏捷调优成为现实。Color是SRv6 Policy的重要属性，它用于描述应用对网络的需求，不同SLA需求的应用具备不同的Color。SRv6 Policy根据Color属性来计算隧道路径，业务头节点通过Color属性和目的节点信息实现特定 SRv6 Policy 隧道的流量转发。SRv6 Policy 是5G承载网络中政企专线业务的重要实现方式，它利用IP 跨域部署的简便性，规划业务转发路径，并结合Color引流实现基于业务SLA的差异化服务。5G承载网不同SLA业务的SRv6 Policy承载方案如图1所示。图15G承载网不同SLA业务的SRv6 Policy承载方案示意3 SBFD技术特点无缝双向转发检测（Seamless Bidirectional Forwarding Detection，SBFD）通过简化 BFD 状态机，来缩短BFD会话的协商时间，从而实现路径的灵活检测，提高网络检测的灵活性。通过部署SBFD，可以解决由于未建立信令连接，仅通过头节点算路，导致 SRv6Policy状态无法显示为Down状态，从而无法及时感知SRv6 Policy故障的情况。SBFD状态机示意如图 2所示。SBFD具有如下的特点。a）仅发射端需要建立状态机，反射端无需SBFD状态机，状态机由发射端独自维护。b）简化了BFD状态机，发射端仅有Down和Up 2种状态，反射端仅负责校验SBFD报文标识符是否与本地标识符一致。若一致，则发送SBFD应答报文。c）反射端配置的1个标识符能与发射端N个BFD会话匹配。d）发射端的BFD会话协商过程非常迅速。4 SRv6 Policy业务可靠性方案网络可靠性是衡量网络质量的重要指标，它通常与网络架构、设备能力、业务方案等多个因素相关。在规划可靠性网络时要充分考虑这些因素，通过运用可靠性特性，保证网络系统具备自动检测及快速恢复机制，从而提高整网的可靠性水平。SRv6 Policy作为5G承载网络业务承载的关键技术，部署相应的检测手段和保护手段，确保在网络故障情况下业务的稳定与快速切换，是很有必要的。考虑到SRv6 Policy不会在网络设备之前建立信令连接，仅通过头节点或者控制器下发配置，SRv6 Policy的状态通常不会变为Down，除非主动撤销该Policy，因此承载网络中通常使用SBFDEVPN L2 VPN/L3 VPNSRv6 PolicyMER1MER2MER3MCR4MCR1MCR2大带宽路径MCR3MER4低时延路径MAR3MAR2MAR1MAR6MAR5MAR4图2SBFD状态机示意+ADMIN DOWN，TIMERADMIN DOWN，TIMERVDOWNUPUPUP孟丽珠，宋盈，陈燕SRv6 Policy业务可靠性方案探讨数据通信Data Commuincation672024/04/DTPT来实现SRv6 Policy的故障检测。针对网络中常见的路径链路/节点故障及业务下一跳故障，通过部署SBFD for SRv6 Segment List来实现网络故障的快速检测及业务切换。4.1 方案详述政企客户需要实现位于2个地（市）的分支机构A和 B之间的互联互通，并要求使用 SRv6 Policy承载。针对客户需求，政企客户通过IP就近接入5G承载网接入设备，并在两端接入设备MAR2和MAR5上部署L3 VPN，同时双向部署 SRv6 Policy。其中，MAR2 到MAR5 的 主 用 路 径 为 MAR2-MER1-MCR1-MCR3-MER3-MAR5，备 用 路 径 为 MAR2-MER2-MCR2-MCR4-MER4-MAR5。对于 MAR2 到 MAR5 的 SRv6Policy中主备路径部署SBFD for SRv6 Segment List，当主路径故障时，主路径SBFD状态变为Down，触发主备路径切换。当主备路径同时故障时，主备路径SBFD状态均变为Down，触发VPN FRR的保护，从而实现业务的快速保护倒换。MAR2-MAR5的SRv6 Policy路径示意如图3所示。4.2 SBFD误触发问题图3MAR2-MAR5的SRv6 Policy路径示意政企客户：分支A政企客户：分支BEVPN L3 VPNSRv6 PolicyMER1MER2MER3MCR4MCR1MCR2主路径MCR3MER4备路径MAR3MAR2MAR1MAR6MAR5MAR4SBFD协议包在发包时会严格按照Policy路径进行转发，但是回包则会按照IGP路由进行转发。因此，SBFD协议包的发包、回包路径可能存在不一致的情况。例如案例中 MAR2-MAR5 的主备路径的 SBFD，主 路 径 SBFD 协 议 发 包 按 照 MAR2-MER1-MCR1-MCR3-MER3-MAR5 进行转发，备路径 SBFD 协议发包按照 MAR2-MER2-MCR2-MCR4-MER4-MAR5 进行转发，但主备路径的SBFD协议回包路径相同，可能为MAR5-MAR4-MER3-MCR3-MCR1-MER1-MAR1-MAR2。假设MER1-MCR1链路发生故障，则主备路径的SBFD都会进入Down状态，从而误触发VPN FRR保护，待备路径的SFBD回包路径重新收敛并恢复Up状态后，流量会切换至备路径。但是，由于过程中误触发了 VPN FRR 的保护，并未直接进行主备路径的切换，导致切换时间达到了秒级，切换时间过长。当SBFD回包按照IP转发时，SBFD检测报文路径示意如图4所示。5 SRv6 Policy业务可靠性方案完善措施5.1 在SBFD被动端生成一个BSID对于上述方案，MAR2和 MAR5双向部署同路径的SRv6 Policy，即MAR5到MAR2部署的Policy主用路径为MAR5-MER3-MCR3-MCR1-MER1-MAR2，备用路径为MAR5-MER4-MCR4-MCR2-MER2-MAR2。为解决 SBFD 回包按照 IGP 路由转发造成 SBFD 误触发的问题，在SBFD被动端为主备路径各生成一个BSID。主动端发送主路径检测报文将被动端封装为主路径生成的BSID，主动端发送备路径检测报文将被动端封装为备路径生成的BSID，这样能够保证SBFD的回程报文和主动端检测报文的路径一致。按照上述方案，当出现MER1和MCR1链路故障时，主路径的SBFD变为Down状态，备路径SBFD状态不受影响，触发SRv6Policy主备路径切换，实现故障下业务5 ms保护。当SBFD回包路径通过BSID转发时，SBFD检测报文路径孟丽珠，宋盈，陈燕SRv6 Policy业务可靠性方案探讨数据通信Data Commuincation68邮电设计技术/2024/04示意如图5所示。5.2 部署SBFD回包引流策略与通过主备路径均部署 SBFD for SRv6 SegmentList实现网络故障的快速检测及业务切换不同，网络中部署主路径SBFD for SRv6 Segment List与SBFD forSRv6 Policy，其中 SBFD for SRv6 Policy的检测周期大于前者。在双向部署SRv6 Policy的条件下，MAR2及MAR5均通过路由引流策略，将目的IP为对端环回口的SBFD报文引导到SRv6 Policy中，此时SBFD回包报文与SBFD发包报文路径一致。按照上述方案，当 MER1和 MCR1链路发生故障时，主路径的 SBFD 变为 Down 状态，SRv6 Policy 的SBFD状态不受影响，触发SRv6 Policy主备路径切换，实现故障下业务50 ms保护。部署SBFD回包引流策略时，SBFD检测报文路径示意如图6所示。5.3 主备SBFD设置不同的检测参数通过为主备 SBFD for Segment List 设置不同的主备检测参数，避免主备路径的 SBFD 状态同时变为Down，进而引起 SRv6 Policy 误触发的问题。当前SBFD for Segment List 的检测周期通常为 10 ms3，考虑到主路径SBFD for Segment List的检测周期不变，将备路径 SBFD for Segment List 的检测周期修改为 50ms3。按照上述方案，当 MER1和 MCR1链路发生故障时，主路径的SBFD会率先变为Down状态，此时由于备路径SBFD检测周期较长，其状态暂时不会受到影响，因此会触发SRv6 Policy主备路径切换，实现故障下业务50 ms保护。5.4 不同完善措施对比如表1所示，上述3种完善措施各有优势，在实际部署过程中，需综合考虑网络设备能力、资源分配管图4SBFD回包按照IP转发时SBFD检测报文路径示意主路径SBFD检测报文发包主路径SBFD检测报文回包备路径SBFD检测报文回包备路径SBFD检测报文发包政企客户：分支A政企客户：分支BMER1MER2MER3MCR4MCR1MCR2MCR3MER4MAR3MAR2MAR1MAR6MAR5MAR4孟丽珠，宋盈，陈燕SRv6 Policy业务可靠性方案探讨数据通信Data Commuincation图5SBFD回包路径通过BSID转发时SBFD检测报文路径示意主路径SBFD检测报文发包主路径SBFD检测报文回包备路径SBFD检测报文回包备路径SBFD检测报文发包政企客户：分支A政企客户：分支BMER1MER2MER3MCR4MCR1MCR2MCR3MER4MAR3MAR2MAR1MAR6MAR5MAR4692024/04/DTPT理、业务维护等因素，部署适合自身网络的最优方案。6 总结本文深入分析了5G承载网络中SRv6 Policy业务的可靠性方案，并提出了3项完善措施：在SBFD被动端使用BSID、部署报文引流策略以及设置不同的检测周期。这些措施不仅为提升 SRv6 Policy业务的可靠性提供了思路，更为5G承载网络提供高可靠性的业务保障。参考文献：1 马季春，孟丽珠.面向云网协同的新型 城域网 J.中兴通讯技术，2019，25（2）：37-40.2 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BSID 的规划量和配置量，消耗设备的 SID 资源；目前主流的 BSID 是基于 Policy实现，基于 List 的 BSID 在异厂家互通时难度较大没有相关标准，实现起来时间较长，且频繁部署策略，增加了运维难度需要依赖于路由FRR的倒换容限，对网络中的TI-LFA或者FRR/ECMP有部署要求作者简介：孟丽珠，毕业于西安电子科技大学，工程师，硕士，主要从事数据通信网络研究工作；宋盈，毕业于北京邮电大学，高级工程师，硕士，主要从事数据通信网络研究工作；陈燕，毕业于悉尼大学，工程师，硕士，主要从事数据通信网络研究工作。图6部署SBFD回包引流策略时SBFD检测报文路径示意主路径SBFD检测报文发包主路径SBFD检测报文回包政企客户：分支A政企客户：分支BMER1MER2MER3MCR4MCR1MCR2MCR3MER4MAR3MAR2MAR1MAR6MAR5MAR4孟丽珠，宋盈，陈燕SRv6 Policy业务可靠性方案探讨数据通信Data Commuincation70