第183篇：SR-MPLS 基本概念与 Segment List

关键词

SR-MPLS、Segment Routing、Segment List、SID、IGP Segment、Prefix-SID、Adj-SID

一、从 MPLS 到 Segment Routing

1.1 MPLS 的复杂之处

传统的 MPLS 依赖 LDP/RSVP-TE 来分配标签和建立 LSP：

每个 LSR 需要：
  ├─ 运行 IGP（OSPF/ISIS）
  ├─ 运行 LDP → 分发标签
  ├─ 运行 RSVP-TE（如果需要 TE）
  └─ 维护 LFIB、LIB

协议多、状态多、配置复杂。

1.2 Segment Routing 的简化

SR-MPLS（Segment Routing MPLS） 的理念是：

  • 不需要 LDP——标签由 IGP（OSPF/ISIS）直接分发
  • 不需要 RSVP-TE——路径通过 Segment List 编码在包头
  • 无状态——核心 LSR 不需要维护 LSP 状态
传统 MPLS：
  控制面：IGP + LDP + RSVP-TE + MP-BGP
  数据面：MPLS 标签

SR-MPLS：
  控制面：IGP（扩展分发 SID）+ MP-BGP
  数据面：MPLS 标签（基于 SID）

  更少的协议，更少的复杂度

二、Segment 与 SID

2.1 什么是 Segment

Segment 是 SR-MPLS 的基本组成单元，代表一个指令：

一个 Segment 告诉网络设备：
  "把这个包送到节点 Z" 或
  "把这个包从接口 Y 发出去"

多个 Segment 组成 Segment List，定义一条完整的路径。

2.2 SID（Segment Identifier）

SID 是 Segment 的标识符，对应 MPLS 的标签：

SID = MPLS 标签

在 SR-MPLS 中，标签不再由 LDP 分配
而是由 IGP 直接分发

2.3 SID 类型

SID 类型 名称 标签行为 含义
Prefix-SID 前缀 SID 全局标签（20 位） 到某个 IP 前缀的最短路径
Adj-SID 邻接 SID 本地标签（20 位） 从特定接口转发到邻居
Node-SID 节点 SID 全局标签 节点 Loopback 的 Prefix-SID
Anycast-SID 任播 SID 全局标签 到任播组的最近节点 
Prefix-SID（全局）：
  LSR 为它的 Loopback 分配一个 SID
  所有其他 LSR 都知道这个 SID 代表这个 LSR
  转发时，所有 LSR 按照 IGP 最短路径转发

Adj-SID（本地）：
  LSR 为每个邻接分配一个 SID
  告诉上游："包给我后，从指定接口转发"
  用于精确指定下一跳

2.4 SID 的分配

ISIS 配置示例（华为）：
#
isis 1
 is-level level-2
 network-entity 49.0001.0010.0100.1001.00
 #
 cost-style wide                              # 需要 wide metric
 segment-routing mpls                          # 使能 SR-MPLS
  prefix-sid index 100                         # Node-SID = 100 (全局)
  !
 interface GigabitEthernet0/0/0
  isis adj-sid 500                             # Adj-SID = 500 (本地)

SID 与 MPLS 标签的关系：

OSPF/ISIS 通告 Prefix-SID = 100
  → 所有 LSR 自动给 FEC "Loopback of R1" 分配标签 100
  → 与 LDP 不同，不需要额外的标签分发协议！

三、Segment List（段列表）

3.1 什么是 Segment List

Segment List 是一个有序的 SID 序列，编码在 MPLS 标签栈中，定义了一条端到端路径：

Segment List = [SID1, SID2, SID3, ...]

在 MPLS 数据面上：
  标签栈 = {Label1, Label2, Label3, ...}
  栈顶 Label1 对应第一个 Segment

3.2 简单路径示例

拓扑：R1 ─ R2 ─ R3 ─ R4

从 R1 到 R4 的最短路径（都走 IGP 最短）：
  Segment List = [Node-SID of R4]
  标签栈 = {104}       ← 每个 LSR 都知道 104 = R4

  R1：Push 104 → 转发
  R2：Swap 104 → 转发（或继续标签不变，取决于支持）
  R3：Swap 104 → 转发
  R4：Pop → IP 转发

3.3 指定路径示例

拓扑：R1 ─ R2 ─ R3 ─ R4
        \       /
         └─ R5 ─┘

如果需要指定 R1 → R2 → R5 → R3 → R4（避开 R2-R3 链路）：

  Segment List = [Adj-SID(R2→R5), Node-SID(R4)]

  标签栈 = {502, 104}         ← Adj-SID 502 + Prefix-SID 104

  转发过程：
    R1：Push {502, 104} → 发送到 R2
    R2：栈顶=502 → 从指定接口发到 R5（Pop Adj-SID）→ 剩下 {104}
    R5：栈顶=104 → IGP 最短路径到 R4
    R3：继续转发 104
    R4：Pop

核心思想：路径信息编码在标签栈中，中间节点不需要维护 LSP 状态。

四、SR-MPLS 的转发行为

SR-MPLS 定义了对 MPLS 标签栈的操作：

操作 说明 对应 SID
Next 根据标签（Prefix-SID）沿 IGP 最短路径转发 Prefix-SID
Continue 继续匹配下一个标签 标签栈深度 > 1
Push 压入额外的标签 Ingress
Pop 弹出栈顶标签 PHP / 最后一跳

SR-MPLS 的标签操作比 MPLS 更灵活：

R1 的 Segment List = [Adj-SID R1→R2(501), Adj-SID R2→R3(502), Node-SID R4(104)]

  R1：Push {501, 502, 104} → 处理 501 → Pop → 发送到 R2（指定接口）
  R2：栈顶=502 → Pop → 发送到 R3（指定接口）
  R3：栈顶=104 → IGP 最短路径到 R4
  R4：Pop → IP

五、SR-MPLS vs LDP

对比维度 LDP SR-MPLS
标签分发 LDP 协议独立分发 IGP（OSPF/ISIS）扩展分发
控制面协议 IGP + LDP 仅 IGP
标签范围 本地分配（16-1M） 全局 Prefix-SID（需规划）
状态维护 LIB/LFIB 动态维护 无 LSP 状态
TE 能力 需 RSVP-TE Segment List
FRR 保护 LDP FRR TI-LFA（天然支持）
标签数量 动态增加 静态规划（支持动态）

六、SR-MPLS 的优势

优势 说明
简化协议栈 只需要 IGP，不需要 LDP 和 RSVP-TE
状态无关 Transit LSR 不维护 LSP 状态
弹性路径 Segment List 可以灵活编排路径
天然 TE 无需 RSVP-TE，Segment List 即可实现
TI-LFA 内置快速重路由（Topology Independent LFA）
平滑演进 兼容现有 MPLS 硬件

七、总结

知识点 核心要点
SR-MPLS 用 IGP 扩展替代 LDP，简化 MPLS 控制面
SID Segment 标识符（= MPLS 标签）
Prefix-SID 全局标签，到 IP 前缀的最短路径
Adj-SID 本地标签，指定从特定接口转发
Segment List 有序 SID 序列编码完整路径
转发行为 Next/Continue/Push/Pop

八、思考

  1. SR-MPLS 相比传统 MPLS 省去了哪些协议？
  2. Prefix-SID 和 Adj-SID 有什么区别？各自的标签范围是什么？
  3. Segment List 在 MPLS 标签栈中如何编码路径信息？
  4. SR-MPLS 为什么被称为"无状态"转发？
  5. LDP 和 SR-MPLS 在标签分发方式上的根本区别是什么？

下篇预告：第184篇《SR-MPLS 与 LDP 的区别与演进》——深入对比 SR-MPLS 和 LDP 的标签分配、转发模式和网络演进路径。