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RÉSUMÉ
Segment Routing est une solution de routage par la source dans les réseaux IP/MPLS. Il permet à un nœud du réseau, dit source, de spécifier un chemin particulier pour un paquet en indiquant ce chemin dans l’en-tête du paquet ouvrant ainsi de nouvelles possibilités en termes de programmation du routage, de protection de chemin, de protection rapide (Fast ReRoute) de lien ou nœud, de simplification et de réduction de la signalisation, de partage de charge ou de l'ingénierie de trafic. Segment Routing s'applique aux réseaux MPLS ou aux réseaux IPv6.
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Bruno DECRAENE : Ingénieur réseau
INTRODUCTION
Segment Routing (SR) utilise le principe de routage par la source. Un nœud source dirige un paquet à travers une liste ordonnée d’instructions, appelées « segments ». Un segment peut représenter une instruction quelconque, telle qu’une instruction de type topologique (suivre un chemin) ou une instruction de type service (appliquer un service sur ce paquet). Segment Routing permet ainsi à un flux de suivre un chemin spécifique, sans avoir à créer et maintenir des états sur les équipements situés le long de ce chemin. Seul le routeur source maintient un état spécifique, sous la forme d’une liste de segments à ajouter sur le paquet. Cette liste de segments est appelée politique Segment Routing (SR policy). Un segment est identifié par un identifiant de segment (SID : Segment ID).
Segment Routing s’applique au plan de transfert MPLS (SR-MPLS) sans modification de l’architecture MPLS, ni du plan de transfert MPLS. Un segment est identifié par un label. Une liste de segments est encodée sous forme d’une pile de labels. Le segment en cours de traitement correspond au label au sommet de la pile. Une fois le segment terminé, son label est retiré du haut de la pile.
Segment Routing s’applique au plan de transfert IPv6 (SRv6) par la définition d’un nouveau type d’en-tête de routage. Un segment est identifié par une adresse IPv6. Une liste ordonnée de segments est encodée par une liste ordonnée d’adresse IPv6 dans l’en-tête de routage IPv6. Le segment en cours de traitement est indiqué dans le champ adresse destination de l’en-tête IPv6. Le prochain segment est indiqué par un pointeur présent dans l’en-tête de routage.
Segment Routing supporte un plan de contrôle distribué ou centralisé.
Les segments génériques sont typiquement annoncés par les protocoles de routage IP distribués tels que les protocoles de routage interne à états de liens (OSPF et IS-IS) ou protocoles de routage inter-domaine (BGP).
Dans le mode distribué, la politique Segment Routing est calculée par le nœud souhaitant l’utiliser. Ce calcul utilise les informations topologiques et de segments distribuées par le protocole de routage.
Dans le mode centralisé, un contrôleur de réseau calcule la politique Segment Routing et décide quel nœud doit l’utiliser. Un serveur PCE (Path Computation Element) peut remplir ce rôle et dans ce cas utilise le protocole PCEP pour échanger ces informations avec les nœuds sources. Mais d’autres protocoles sont possibles tels que BGP ou NETCONF.
Segment Routing a de nombreuses applications que l’on peut regrouper en trois catégories : une meilleure réaction du réseau aux pannes (Fast ReRoute, convergence IGP sans micro-boucles) ; l’ingénierie de trafic (chemins disjoints, routage spécifique tel qu’une minimisation du délai, optimisation du routage des flux en fonction des capacités du réseau) ; des améliorations dans l’opération du réseau en termes de monitoring et de simplifications.
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Segment Routing MPLS (SR-MPLS)
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1. Rappels sur MPLS
1.1 MPLS
MPLS (Multi-Protocol Label Switching) est une technologie de commutation de paquet définie par l’IETF [RFC 3031]. À l’entrée du réseau MPLS, un paquet est encapsulé dans MPLS par ajout d’un petit entête de 32 bits (quatre octets) [RFC 3032]. La figure 1 illustre l’encapsulation d’un paquet IP dans un en-tête MPLS, mais MPLS peut encapsuler tout type de paquet, d’où son nom « Multi-Protocol ».
Cet en-tête MPLS contient quatre champs :
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« Label » contient un nombre qui indique le traitement à effectuer sur le paquet. Typiquement, il s’agit de l’envoyer vers une destination e.g. Brest. Cependant, dans le principe, toute signification est possible. L’association entre le label et sa signification est signalisée dans le plan de commande, par exemple à l’aide des protocoles LDP ou RSVP-TE ;
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« Traffic Class » (TC) qui correspond à une indication de classe de service similaire au champ « TC » d’IPv6 ou « Precedence » d’IPv4 ;
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« Time To Live » (TTL) indique une durée de vie maximale du paquet en cas de problème de routage créant une boucle. IPv4 et IPv6 ont le même champ. Elle est spécifiée en nombre de routeurs traversés ;
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« Bottom of Stack » (S) est un champ d’un seul bit très spécifique à MPLS. Il permet d’ajouter plusieurs en-têtes MPLS sur un paquet. S’il est à zéro, cet en-tête MPLS est suivi d’un autre en-tête MPLS. Ceci permet d’empiler un nombre quelconque de labels MPLS.
Lorsqu’un paquet contient plusieurs en-têtes MLPS, on parle d’une pile de labels. Chaque routeur achemine un paquet en consultant le label du haut de pile, sans consulter les autres labels. Arrivé à la destination indiquée par ce premier label, ce label de haut de pile est enlevé, puis le paquet est acheminé sur la base du label suivant, qui devient le nouveau label de haut de pile.
MPLS permet ainsi d’ajouter des instructions sur le paquet. Par exemple, en poussant deux labels on peut créer un service de réseau privé virtuel (VPN) :
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un premier label pour demander au réseau d’acheminer le paquet jusqu’à un routeur...
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Rappels sur MPLS
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FILSFILS (C.), MICHIELSEN (K.), TALAULIKAR (K.) - Segment Routing Part I. - CreateSpace Independent Publishing Platform.
-
(2) - GUILBAUD (N.), CARTLIDGE (R.) - Google, “Localizing packet loss in a large complex network”. - NANOG 57. https://www.nanog.org/meetings/nanog57/presentations/Tuesday/tues.general.GuilbaudCartlidge.Topology.7.pdf (2013).
-
(3) - LISTE (J.) - SR Data Plane Monitoring (SR-DPM) Demonstration. - Cisco http://www.segment-routing.net/demos/2018-sr-data-plane-monitoring-demo/.
-
(4) - IETF - Topology Independent Fast Reroute using Segment Routing. - draft-bashandy-rtgwg-segment-routing-ti-lfa, https://tools.ietf.org/html/draft-bashandy-rtgwg-segment-routing-ti-lfa-00 (2018).
-
(5) - IETF - Segment Routing with MPLS data plane. - draft-ietf-spring-segment-routing-mpls, https://tools.ietf.org/html/draft-ietf-spring-segment-routing-mpls-14 (2018).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Segment Routing
http://www.segment-routing.net
HAUT DE PAGE
RFC 2328 - 1998 - OSPF Version 2. IETF.
RFC 3031 - 2001 - Multiprotocol Label Switching Architecture. IETF.
RFC 3032 - 2001 - MPLS Label Stack Encoding. IETF.
RFC 3209 - 2001 - RSVP-TE : Extensions to RSVP for LSP Tunnels. IETF.
RFC 5036 - 2007 - LDP Specification. IETF.
RFC 5440 - 2009 - Path Computation Element (PCE) Communication Protocol (PCEP). IETF.
RFC 5443 - 2009 - LDP IGP Synchronization. IETF.
RFC 5919 - 2010 - Signaling LDP Label Advertisement Completion. IETF.
RFC 6138 - 2011 - LDP IGP Synchronization for Broadcast Networks. IETF.
RFC 7938 - 2016 - Use of BGP for Routing in Large-Scale Data Centers. IETF.
RFC 8231 - 2017 - Path Computation Element Communication Protocol (PCEP) Extensions for Stateful PCE. IETF.
RFC 3107 - 2001 - Carrying Label Information in BGP-4. IETF.
RFC 8029 - 2017 - Detecting Multiprotocol Label Switched (MPLS) Data-Plane Failures. IETF.
RFC 8277 - 2017 - Using BGP to Bind MPLS Labels to Address Prefixes. IETF.
RFC 8402 - 2018 - Segment Routing Architecture. IETF.
ISO 10589 - 2002 - ISO, Intermediate System to Intermediate System Intra-Domain Routeing Exchange Protocol for use in Conjunction with the Protocol for Providing the Connectionless-mode Network Service (ISO 8473), International Standard 10589:2002, Second Edition [ISO 10589].
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QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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