SR-MPLS TE
分段路由流量工程SR-MPLS TE（Segment Routing-MPLS Traffic Engineering）是使用SR作为控制协议的一种新型的TE隧道技术。控制器负责计算隧道的转发路径，并将与路径严格对应的标签栈下发给转发器。在SR-MPLS TE隧道的入节点上，转发器根据标签栈，即可控制报文在网络中的传输路径。
SR-MPLS TE优势
随着SDN的发展，普通的RSVP-TE存在的不足已经不能满足快速发展的需求，而SR-MPLS TE作为一种新型的MPLS TE隧道技术，有着独特的优势，具体如表2-19所示。
比较项 |
SR-MPLS TE |
RSVP-TE |
|---|---|---|
标签分配 |
通过IGP协议扩展进行标签分配和扩散。每条链路仅分配一个标签，所有的LSP共用这一个标签，减少了标签资源的占用，减轻了标签转发表的维护工作量。 |
通过MPLS协议扩展进行标签分配和扩散。每条LSP分配一个标签，当有多条LSP时，同一条链路上需要分配多个标签，标签资源占用的多，标签转发表的维护工作量大。 |
控制平面 |
信令控制协议为IGP协议扩展，无需专门的MPLS的控制协议，减少协议数量。 |
需要RSVP-TE作为MPLS的控制协议，控制平面较复杂。 |
可扩展性 |
网络中间设备不感知隧道，隧道信息携带在每个报文中，无需维护隧道状态信息，只需维护转发表项，可扩展性强。 |
需要维护隧道状态信息，也需要维护转发表项，可扩展性差。 |
路径调整和控制 |
网络中间设备不感知隧道，仅通过对入节点的报文进行标签操作即可任意控制业务路径，无需逐节点下发配置。 当路径中的某个节点发生故障，由控制器重新计算路径并更新入节点的标签栈，即可完成路径调整。 |
无论是正常业务调整还是故障场景的被动路径调整，都需逐节点下发配置。 |
相关概念
标签栈
标签栈是标签的排序集合，用于标识一条完整的标签交换路径LSP（Label Switched Path）。标签栈中每一个邻接标签标识一条具体的邻接，整个标签栈标识了整条转发路径LSP的所有邻接。在报文转发过程中，通过标签栈中每个邻接标签查找对应的邻接，并将标签弹出后转发，将标签栈中所有邻接标签弹出后，报文就走完了整条LSP，到达SR-MPLS TE隧道的目的地。
粘连标签与粘连节点
当标签栈深度超过转发器所支持的标签栈深度时，一个标签栈无法携带整条LSP的邻接标签，控制器需要为转发器分配多个标签栈，在合适的节点下发标签栈的同时分配一种特殊的标签，然后将这些标签栈关联起来，实现逐段转发。这种特殊的标签称为粘连标签，这个合适的节点称为粘连节点。
控制器为粘连节点分配粘连标签，并将其压在标签栈底，当报文转发至粘连节点时，根据粘连标签与标签栈的关联关系，用新的标签栈交换该粘连标签，继续指导下一段转发。
拓扑收集与标签分配
网络拓扑收集方式
BGP-LS上报网络拓扑信息：转发器的IGP协议收集网络拓扑信息，通过BGP-LS将网络拓扑信息上报给控制器。
IGP协议上报网络拓扑信息：转发器的IGP协议收集网络拓扑信息，当控制器与转发器均配置IGP协议后，转发器通过IGP协议将网络拓扑信息上报给控制器。
标签分配方式
转发器的IGP协议分配标签，并通过BGP LS将分配的标签上报给控制器。SR-MPLS TE主要使用邻接标签（Adjacency Segment），也可以使用节点标签。邻接标签是源节点分配的，只在本地有效，并且具有一定的方向性。节点标签手工配置，全局有效。邻接标签和节点标签都可以通过IGP协议扩散出去。如图2-31所示，邻接标签9003对应邻接PE1->P3，9003是由PE1分配的；邻接标签9004对应邻接P3->PE1，9004是由P3分配的。
在PE1、P1、P2、P3、P4和PE2设备上分别使能IGP SR能力，相互之间建立邻居。对于使能了SR能力的IGP实例，会对所有使能IGP协议的出接口分配SR邻接标签。邻接标签通过IGP的SR协议扩展，泛洪到整个网络中。如图2-31所示，以P3设备为例，IGP分配标签的具体过程如下：
- P3的IGP协议为其邻接申请本地动态标签。例如，P3为邻接P3->P4分配的邻接标签为9002。
- P3的IGP协议发布邻接标签，泛洪到整个网络。
- P3上生成邻接标签对应的标签转发表。
- 网络中的其它设备的IGP协议学习到P3发布的邻接标签，但是不生成标签转发表。
PE1、P1、P2、P3、P4按照P3的方式分配和发布邻接标签，生成标签转发表。当设备与控制器之间配置BGP LS协议，建立了邻居关系后，BGP LS引入带有SR标签信息的拓扑，向控制器上报。
SR-MPLS TE隧道创建
SR-MPLS TE隧道
SR-MPLS TE（Segment Routing Traffic Engineering）是指基于TE的约束属性，利用SR协议创建的隧道。
如图2-32所示，有两条LSP，其中一条路径PE1->P1->P2->PE2作为主路径，另外一条PE1->P3->P4->PE2作为备份路径，而两条LSP隧道都对应同一个隧道ID的SR-MPLS TE隧道。LSP的起始节点称为入节点，位于LSP中间的节点称为中间节点，LSP的末节点称为出节点。
SR-MPLS TE隧道创建包括隧道配置和隧道建立。在SR-MPLS TE隧道创建之前，需要在各转发器之间建立IS-IS/OSPF邻居关系，实现网络层互通，完成标签的分配以及网络拓扑信息的收集，并将标签和网络拓扑信息上送给控制器，供控制器进行路径计算。如果没有控制器，也可以在SR-MPLS TE隧道的头节点使能CSPF算路功能，这样转发器也可以使用CSPF完成路径计算。
SR-MPLS TE隧道配置
SR-MPLS TE隧道的属性是创建隧道的依据。SR-MPLS TE隧道可以在控制器上配置，也可以在转发器上配置。
控制器上配置隧道
在控制器上进行SR-MPLS TE隧道配置后，控制器将隧道属性通过NETCONF下发给转发器（如图2-33所示），转发器通过PCEP协议将隧道托管给控制器进行管理。
转发器上配置隧道
在转发器上进行SR-MPLS TE隧道配置后，转发器将隧道托管给控制器进行管理。
SR-MPLS TE隧道建立
当配置了某种业务（VPN）时，该业务需要绑定到SR-MPLS TE隧道，将按照以下过程建立SR-MPLS TE隧道，如图2-33所示。
控制器基于SR-MPLS TE的隧道约束属性，通过路径计算单元PCE（Path Computation Element）进行类似普通TE的路径计算，计算出来的路径根据拓扑和邻接标签，将整条路径的邻接标签整合在一起，生成一个标签栈（即算路结果）。
当标签栈深度超过转发器所支持的标签栈深度时，一个标签栈无法携带所有的邻接标签，则控制器需要将整条路径分为多个标签栈携带。
如图2-33所示，控制器计算出SR-MPLS TE隧道路径为PE1->P3->P1->P2->P4->PE2，对应2个标签栈{1003,1006,100}和{1005,1009,1010}，其中100为粘连标签，其他为邻接标签。
控制器通过NETCONF和PCEP分别将隧道配置信息和标签栈下发给转发器。
如图2-33所示，控制器下发标签栈的过程如下：- 控制器将标签栈{1005,1009,1010}下发给粘连节点P1，并分配一个100的粘连标签与该标签栈关联，将100作为PE1上标签栈的栈底。
- 控制器将标签栈{1003,1006,100}下发给入节点PE1。
- 转发器根据控制器下发的隧道配置和标签栈信息建立SR-MPLS TE隧道LSP。
SR-MPLS TE隧道不支持MTU的协商，因此必须由用户保证路径上MTU的一致性。对于手工配置的SR-MPLS TE隧道，可以在Tunnel下手工配置MTU，如果不手工配置MTU，取MTU的默认值1500bytes。手工SR-MPLS TE隧道，取下列值中的最小值：Tunnel的MTU、Tunnel的MPLS MTU、出接口的MTU和出接口的MPLS MTU。
SR-MPLS TE数据转发
转发器上根据SR-MPLS TE隧道LSP对应的标签栈，对报文进行标签操作，并根据栈顶标签逐跳查找转发出接口，指导数据报文转发到隧道目的地址。
SR-MPLS TE的数据转发（基于邻接标签）
入节点A为数据报文添加标签栈{1003,1006,100}，然后根据栈顶的标签1003匹配邻接，找到对应的转发出接口为A->B邻接，之后将标签1003弹出。报文携带标签栈{1006,100}，通过A->B邻接向下游节点B转发。
- 中间节点B收到报文后，根据栈顶的标签1006匹配邻接，找到对应的转发出接口为B->C邻接，之后将标签1006弹出。报文携带标签栈{100}，通过B->C邻接向下游节点C转发。
- 粘连节点C收到报文后，通过查询粘连标签表项识别出栈顶标签100为粘连标签，将粘连标签100交换为与其关联的标签栈{1005,1009,1010}，然后根据新的栈顶标签1005匹配邻接，找到对应的转发出接口为C->D邻接，之后将标签1005弹出。报文携带标签栈{1009,1010}，通过C->D邻接向下游节点D转发。关于粘连节点和粘连标签的详细介绍，请参考SR-MPLS TE。
- 节点D、E收到报文后，以与中间节点B相同的方式继续转发。直到节点E弹出最后一个标签1010，数据报文转发至节点F。
- 出节点F收到的报文不带标签，通过查找路由表继续转发。
从以上描述可以看出，通过手工指定邻接标签，设备将严格按照标签栈里指定的显式路径逐跳转发，所以这种也称作严格路径方式的SR-MPLS TE。
SR-MPLS TE的数据转发（基于节点+邻接标签）
严格路径方式的SR-MPLS TE在存在等价路径的情况下，也无法进行负载分担，在SR-MPLS TE路径里引入节点标签后，可以弥补上述不足。
在A号节点根据栈顶邻接标签1003，查找对应的A-B的出接口，将1003标签弹出剩余报文转发出去，发送到下一跳B节点；
- 在B节点类似A节点动作，根据栈顶标签1006，找到对应出接口，将1006标签弹出转发出去，发送到下一跳C节点；
- 在C节点类似A节点动作，根据栈顶标签1005，找到对应出接口，将1005标签弹出转发出去，发送到下一跳D节点；
- 在D节点上，处理栈顶节点标签101，在D节点标签101为到F节点的链路负载分担标签，流量报文根据其IP五元组，哈希到相应链路上；
- 在E、G节点上，收到节点标签101后，根据对应的标签做对应动作，交换为下一跳的节点标签，由于这两个节点为倒数第二跳，直接将标签弹出后报文发送给F节点，完成端到端路径的流量转发。
从以上描述可以看出，通过手工指定节点标签+邻接标签，设备在处理节点标签时，可以按照最短路径进行转发，也可以进行负载分担，其路径并不是严格固定，所以这种也称作松散路径方式的SR-MPLS TE。
SR-MPLS TE隧道可靠性
SR-MPLS TE隧道可靠性技术除了TI-LFA FRR外，还有HotStandby技术。
SR-MPLS TE Hot-Standby
热备份（Hot-Standby）是指创建主LSP后随即创建备份LSP，备份LSP始终处于热备状态。热备份LSP提供整条LSP的保护，是一种端到端的流量保护措施。
如图2-36所示，首节点A上配置Hot-Standby，这样节点A在创建完Primary LSP后，立即创建Hot-Standby LSP，也即一条SR-MPLS TE隧道里包含两条LSP。当首节点感知到Primary LSP故障，会将流量切换到Hot-Standby LSP；如果Primary LSP故障恢复，流量回切到Primary LSP，整个过程中，SR-MPLS TE隧道始终是Up状态。
BFD for SR-MPLS TE
- BFD for SR-MPLS TE LSP：通过配置BFD for SR-MPLS TE LSP，如果主路径故障可以快速切换到备份路径。BFDFor SR-MPLS TE LSP支持静态和动态的：
- 静态BFD会话：本端标识符和对端标识符都需要手工指定，两端标识符必须匹配，否则会话无法建立。会话建立后，发送和接收时间间隔参数可以修改。
- 动态BFD会话：不需要指定本端标识符和对端标识符。SR-MPLS TE隧道Up后，会触发BFD建立会话，会话通过协商来确定本端标识符、对端标识符、发送和接收时间间隔参数。
BFD会话与LSP绑定，即在入节点和出节点之间建立BFD会话。BFD报文从源端开始经过LSP转发到达宿端；宿端再对该BFD报文进行回应，通过此方式在源端可以快速检测出LSP所经过链路的状态。
当检测出链路故障以后，BFD将此信息上报给转发层面。转发平面查找备份LSP，然后将业务流量切换到备份LSP上。
- BFD for SR-MPLS TE Tunnel：SR-MPLS TE隧道状态要结合BFD for SR-MPLS TE Tunnel与BFDfor SR-MPLS TE LSP检测。
- BFD for SR-MPLS TE LSP用来控制主备LSP的切换状态，BFD for SR-MPLS TE Tunnel用来保证Tunnel的真实状态。
如果不配置BFD for SR-MPLS TE Tunnel，Tunnel默认状态只为UP，Tunnel的真实状态不确定。
如果配置了BFD for SR-MPLS TE Tunnel，但是BFD的状态被置为管理Down，则BFD实际未工作，隧道接口状态是unknown。
如果配置了BFD for SR-MPLS TE Tunnel，且BFD没有被置为管理Down，则隧道接口状态与BFD状态一致。
SR-MPLS TE隧道的接口状态依赖于BFD for SR-MPLS TE Tunnel的检测，即SR-MPLS TE Tunnel的接口状态与BFD状态一致，而BFDUp的时间由于BFD协议协商的要求会比较慢。一般情况下，当Tunnel状态为Down时下发新标签栈，到BFD Up需要十几秒的时间，这样会导致Tunnel在没有其他保护的情况下，硬收敛的时间较慢。
BFD for SR-MPLS TE（单臂模式）：由于BFD for SR-MPLS TE无法实现与其他厂商设备进行互通，当其他厂商设备作为出节点时，无法创建BFD会话。单臂模式的BFDfor SR-MPLS TE可以解决上述问题。
在入节点配置使能BFD检测的同时指定单臂检测模式，建立BFD会话。会话建立后，在入节点发出BFD报文，通过SR-MPLS TE遂道经中间节点到达出节点后，转发平面接收到BFD报文后，将MPLS标签剥离后，通过头节点的目的IP地址进行查找路由，出节点在转发平面直接将报文进行环回发回给入节点，入节点进行检测报文处理，实现单臂环回的检测机制。
下面以VPN迭代到SR-MPLS TE LSP为例，描述BFD for SR-MPLS TE LSP的应用场景，具体如图2-37所示。
A、CE1、CE2、E部署在同一个的VPN中，CE2发布一条到E的路由。PE2为E分配VPN标签。PE1安装到E的路由，VPN标签。PE1到PE2的SR-MPLS TETunnel的路径为PE1->P4->P3->PE2，标签栈为{9004,9003,9005}。当A发送目的地为E的报文时，报文在PE1时根据9004找到出接口，发出时被打上三层标签，9003、9005和最内层的VPN标签为PE2分配的。应用了BFD检测后，当主路径某条链路或者某台P设备发生故障时，PE1和PE2会快速检测到故障发生，并使数据流量切换到PE1->P1->P2->PE2。
SR-MPLS TE负载分担
SR-MPLS TE负载分担
SR-MPLS TE使用头节点在数据包中封装的标签栈信息指导转发，默认情况下，每个邻接标签标识一个确定的邻接，即使网络中存在等价链路，也无法进行负载分担。为了解决上述问题，SR-MPLS TE引入了并行邻接标签，来标识网络中的多个等价链路。
如图2-38所示，节点B和C，与节点B和D之间共存在三条等价链路，可以为三条链路配置相同的邻接SID（比如图2-38中的1001），称为并行邻接标签。并行邻接标签像普通邻接标签一样参与路径计算。
当数据包经过节点B，且数据包使用并行邻接标签时，节点B解析并行邻接标签，然后将数据通过HASH算法在三条等价链路上进行负载分担，从而有效利用网络资源，避免网络拥塞。
并行邻接标签的生成，不影响IGP邻居间原有邻接标签的正常分配，即配置并行邻接标签后，设备会为同一邻接发布多个邻接标签。
对BFD For SR-MPLS TE，如果SR-MPLS TE路径使用了并行邻居标签，转发时同样会形成负载分担，但是每个BFD报文只会HASH到某一条链路上，如果这条链路故障，BFD可能检测到链路Down，存在误报故障风险。
