SR軟件路由器的設計與實現

高曉敏，劉雪晶，李佳偉，羅洪斌，董平

（1.北京交通大學電子信息工程學院，北京 100044；2.中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京 100041）

SR軟件路由器的設計與實現

高曉敏1，劉雪晶2，李佳偉1，羅洪斌1，董平1

（1.北京交通大學電子信息工程學院，北京 100044；2.中國電子科技集團公司電子科學研究院，北京 100041）

分段路由（segment routing，SR）是近幾年IETF提出的一種路由機制，其目的是使IP/MPLS網絡面向服務并且更高效。SR減少現有MPLS網絡控制平面復雜的協議（LDP/RSVP-TE），并實現流量工程等機制。與基于RSVP的顯式路徑中隧道中間節點維護報文流的狀態不同，基于SR的顯式路徑只在入口邊界路由器中維護報文流的狀態，從而提高了網絡的可擴展性，因此SR對于下一代互聯網具有重要的研究意義。對SR的實現機制進行了研究，利用軟件路由平臺Click，對基于PCE架構的SR控制平面子系統和基于MPLS的SR數據平面子系統的各個模塊進行實現，并在實際中進行部署，以驗證SR軟件路由器的可行性。

分段路由；軟件路由器；路徑計算單元；多協議標簽交換；下一代互聯網

1 引言

互聯網的迅猛增長對當前基于IP（internet protocol）的網絡提出了挑戰。新的應用層出不窮，而傳統的IP網絡沒有數據屬性的判別能力，也就談不上按數據屬性來區分服務；網絡規模迅速增長，但現有的IP路由技術及組網方式不適應網絡的擴展。MPLS（multiprotocol label switching，多協議標簽交換）[1]技術是一種在開放的通信網上利用標簽引導數據高速、高效傳輸的技術。其主要優點是兼容現有各種主流網絡技術，在提供IP業務時能確保QoS（quality of service）和安全性，具有流量工程（traffic engineering，TE）能力。然而 MPLS控制平面復雜的網絡協議 LDP（label distribution protocol）或RSVP-TE（reservation protocol with TE extension）都大大增加了MPLS網絡實際部署的難度。為此，IETF（Internet Engineering Task Force，國際互聯網工程任務組）提出了分段路由（segment routing，SR）機制[2]，將MPLS的數據平面應用于SR，在保留了MPLS優越性的同時，不使用包含復雜通信信令的控制協議，大大簡化了網絡部署難度。

軟件定義網絡（software defined networking，SDN）是一種新興的網絡技術，它將網絡的控制平面與數據平面分離，使得原本緊密結合的獨立網絡設備，變成了可訪問、可編程的計算設備。SR屬于一種SDN的實現方式，其將控制平面和數據平面分離，提高了網絡的靈活性和可擴展性，受到了國內外學者的廣泛關注。參考文獻[3]論述了在線和離線兩種情況下決定SR路徑計算的最優參數，主要解決了SR中流分割值的最優參數的選取，這些值的選取依據等效多路徑（equal cost multi path，ECMP），從而將離線情況下最壞情況的鏈路利用率最小化。本文除考慮鏈路利用率外，還考慮了時延/跳數，能夠更好地滿足用戶服務層需求。參考文獻[4]提出了在部署大規模分布式設備時的能量消耗問題，利用基于SR能量效率的流量工程來減少骨干網絡中的能源消耗，利用SDN的方法，可以選擇性地關閉一些鏈路，以節省能源。主要目標是決定網絡設備的狀態，看是需要關閉還是打開。參考文獻[5]介紹了將SDN模型和基于SR的流量工程結合在一起的架構，主要解決如何將計算的路徑映射到SR路徑上，提出了一種SR路徑分配算法，以此來計算SR路徑。參考文獻[6]提出了一種SR路徑標識編碼算法，盡量減少SR路徑標識的長度。本文除了考慮SR路徑標識的長度問題外，更注重考慮如何使網絡盡可能達到負載均衡，并減少請求拒絕率，以減少SR路徑標識的平均長度，而不只是單純地縮短SR路徑標識的長度。參考文獻[7]描述了SR在多層網絡中的應用，并使用SDN控制器作為控制平面，但并沒有討論SDN控制器使用何種算法計算路徑。參考文獻[8]將SR的理念應用于現有的CE（carrier Ethernet，電信級以太網），提出了一種分層策略，使其滿足服務提供商的需求。

現有的國內外針對SR相關機制的研究主要是在仿真平臺進行實現，不能在實際中部署；另一方面，由于現有的硬件路由器集成度高，都是針對現網而設計的，無法對其內部結構進行修改，不適于下一代互聯網的研究與實現。因此，本文的研究基于軟件路由器進行實現，既避免了現有硬件的限制，又能夠進行實際的部署。本文選用了Click[9]軟件路由平臺提供的轉發框架進行 SR軟件路由器的實現，包括SR控制平面子系統和SR數據平面子系統的設計與實現。

2 SR協議簡介

SR利用源路由模型，節點通過一系列的segment（段）來轉發分組。segment可以表示拓撲里面的任何實體或者服務。一個segment可以具有本地意義也可以具有全局意義。用戶可以將任何路徑編碼為一系列的segment，即SL（segment list），將其封裝在數據分組頭，使數據分組沿著特定的路徑進行轉發，即SR允許強制一個流通過任意拓撲路徑和數據服務鏈，同時只在SR域內的入口節點處維護每條數據報流的狀態。

segment通過SID（segment ID）來標識。當SR數據平面應用MPLS時，一個SID編碼成為一個MPLS標簽[10]。一系列SID被編碼成一個標簽堆棧。一旦SID完成其相應的動作，就會有相應的標簽出棧。

SR利用節點SID（node SID）來表示數據分組沿著到達該節點的最短路徑轉發，即同一個SR域的每個節點都在本地轉發表保存了到達其他節點的信息，作為默認路由，節點 SID是全局的。另外，SR還使用鄰接 SID（adjacency SID）來控制流的轉發，鄰接SID表示數據分組沿著某條鏈路轉發，即規定了在某個節點沿著特定的網口轉發，鄰接 SID是局部的。不同于節點 SID的是，鄰接SID的每個節點在轉發表中保存本地的鄰接 SID規則即可。SR將一系列節點SID和鄰接 SID按照特定的方式組合成 SL，用來標識一條流量工程的路徑（即源路由）。SR入口路由器將SL封裝在數據分組的頭部；SR中間節點路由器只需根據SL進行分組轉發即可。因此，SR的中間節點不需要保留數據報流的任何狀態，從而增強了可擴展性。

每個 SR路由器在本地維護了一個 LFIB（label forwarding information base，標簽轉發信息庫），如圖1所示。LFIB定義了分組轉發的下一跳和對SR標簽堆棧執行的操作，操作包括3種：push（標簽入棧）、continue（標簽不變）、next（標簽出棧）。LFIB條目可以由本地策略產生，或者從IGP通告協議得知。當分組到達時，根據棧頂標簽（入標簽）以及入口，查找下一跳出口以及出標簽和相應的SR操作。

圖1 標簽轉發信息庫示意

SR的控制平面利用PCE（path computation element）架構中[11]的PCE作為控制器。與OpenFlow協議中的控制器最大的不同是，由于SR是一種源路由，PCE只需要為入口路由器配置路由轉發條目，而不需要像OpenFlow中的控制器需要為數據平面的每個交換機配置轉發條目以及其他的轉發規則，大大降低了協議的復雜度。SR系統示意如圖2所示。

本文實現的SR系統由1個SR域和2個IP域構成。SR域的主要功能是連通兩個IP域。SR系統主要分為控制平面子系統和數據平面子系統兩部分。控制平面由PCE作為控制器，數據平面由域邊界路由器（R1、R6）和域內路由器（R2～R5）組成。控制平面 PCE控制器和數據平 面邊界路由器通過 PCEP （path computation element communication protocol）[12]進行通信。本文主要介紹控制平面子系統和數據平面子系統的具體實現，著重介紹控制平面子系統中啟發式的具有帶寬保證的流量工程算法。

3 SR控制平面子系統實現

SR的控制平面基于PCE架構實現。PCE架構由PCE和PCC（path computation client）兩部分組成。當PCE應用于SR的控制平面時，PCC即作為入口路由器，主要負責為進入SR域內的數據分組封裝SR分組頭（SL）；PCE即作為SR的控制器，主要功能是為到達PCC的數據分組計算一條滿足服務層需求的TE路徑，并用SL來標識此TE路徑。PCE和PCC之間通過PCEP進行通信，PCEP主要通過兩個消息完成核心功能：PCReq（path computation request，路徑計算請求）消息和PCRep（path computation reply，路徑計算應答）消息。

PCE控制器的組成模塊如圖3所示。PCE控制器主要包括以下模塊：SR-TE路徑計算模塊、SL優化模塊、感知消息處理模塊、PCEP會話管理模塊。當接收到來自數據平面的數據分組時，首先對數據分組進行分類；若為PCEP消息，則發送至PCEP會話管理模塊；若為感知消息，則發送給感知消息處理模塊。PCEP會話管理模塊將PCReq消息發送至SR-TE路徑計算模塊進行路徑計算，將計算好的SR-TE路徑發送至 SL優化模塊對 SL進行優化，之后將優化的SL發送至PCEP會話管理模塊，封裝成PCRep消息發送至數據平面。感知消息處理模塊負責接收來自數據平面的實時鏈路狀態信息，并對流量工程數據庫進行更新。

圖2 SR系統示意

圖3 SR-PCE控制器模塊

3.1 SR-TE路徑計算模塊

SR-TE路徑計算模塊主要負責為進入域內的數據分組計算一條符合服務層需求的流量工程路徑，使用的算法是一種啟發式的具有帶寬保證的路由算法，此算法不僅實現了使用流量工程來達到負載均衡的目的，同時也減少了網絡的分組頭開銷。本算法的限制條件為跳數/時延、鏈路帶寬利用率。目標是盡可能使網絡達到負載均衡，并盡可能減少路徑請求拒絕率，從而提升網絡的性能。

啟發式的具有帶寬保證的路由算法的具體實現流程如圖4所示。工作流程介紹如下。

圖4 SR-TE算法流程

步驟1 初始化，根據網絡拓撲，建立鏈路狀態數據庫，包括每條鏈路的兩端點、記錄鏈路的metric值、鏈路的最大容量以及已用帶寬和剩余帶寬。

步驟2 當接收到來自PCC的PCReq消息時，從消息中提取源地址、目的地址、metric限制值req_metric、需求帶寬值req_bw。

步驟3 若req_metric〉0,則表明路徑請求中包含了metric限制，利用改進的 K最短路徑，計算出滿足req_metric的路徑，并存入TE路徑庫；若req_metric=0，則表明路徑請求不包含metric限制，則利用K最短路徑計算出前K條路徑，存入TE路徑庫。

步驟4 判斷TE路徑庫中是否包含計算出的路徑：若沒有，則向PCEP會話模塊發送PCRep no-path消息，即拒絕請求；若有路徑，則轉到步驟5。

步驟5 若req_bw〉0，剔除TE路徑庫中不滿足帶寬限制的路徑，若此時TE路徑庫中沒有路徑，則表明不能滿足條件，向PCEP會話模塊發送PCRep no-path；若TE路徑庫中有路徑，再從剩余的路徑中選擇出鏈路帶寬利用率最小的路徑，以達到負載均衡的目的；若req_bw=0，則表明路徑請求中不包含bw限制，直接依據鏈路狀態數據庫，在LSP路徑庫中選擇出鏈路帶寬利用率最小的路徑；若最后計算出TE路徑，則表明該限制條件下TE路徑存在，則將此SR-TE路徑轉發給SL優化模塊。

如上所述，該算法是一種具有帶寬保證的路由算法，能夠滿足數據流的所需帶寬、metric等服務層需求，并且能夠使網絡盡可能達到負載均衡。

3.2 SL優化模塊

當SR-TE模塊計算出滿足條件的TE路徑時，使用路徑上節點的SID組成SL來標識此TE路徑。SID可以表示多跳，為了增加有效帶寬利用率，要使SL盡可能的短，最理想的情況是SL只有1個標簽，即目的節點SID，但這只能標識最短的路徑，且無法區分等效多路徑（ECMP）。為了標識SR-TE模塊計算出的滿足服務層需求的TE路徑，首先使用每個節點SID組成初始SL，之后根據具有ECMP感知的最短路徑壓縮算法，對初始SL進行優化，計算出盡可能短的 SL。SL優化算法流程如圖5所示。

由于SR中的節點SID可以表示多跳，即可以表示最短路徑，因此在減少SL中的SID時，可以利用這一點作為依據。即當路徑中的某一個節點SID不能表示該路徑時，就需要將前一個節點SID加入SL中。不能表示路徑有兩種情況：不是最短路徑和具有等價多路徑。本算法使用Floyd算法計算SR域內任意兩個節點之間的最短路徑，同時也可以計算任意兩點間是否有等價多路徑。

圖5 SL優化算法流程

3.3 其他輔助模塊

（1）感知消息模塊

感知消息模塊的主要功能是收集數據平面每條鏈路的實時帶寬，是SR-TE路徑計算模塊的基礎，以保證鏈路剩余帶寬的實時性、增加TE路徑計算的靈敏度和可靠性，是提高QoS的關鍵。

感知消息是通過數據平面路由器進行主動更新的，PCE控制器被動更新。當PCE收到來自數據平面路由器的感知更新提醒消息時，立即返回感知更新請求消息，以請求更新；當收到感知更新消息時，根據收到的實時流量更新鏈路狀態庫中對應鏈路的已用帶寬，為SR-TE路徑計算模塊中的路徑計算提供實時的帶寬數據，以提高路徑計算的準確性和實時性。

（2）PCEP會話管理模塊

PCEP會話管理模塊負責對數據平面發來的PCEP相關消息進行處理，當PCE收到數據平面的入口邊界路由器發來的PCReq消息時，將消息傳送給SR-TE路徑計算模塊；收到PCRep消息時，將消息傳送給數據平面的入口邊界路由器。

4 SR數據平面子系統實現

SR的數據平面是基于MPLS的數據平面進行實現的。數據平面由域內路由器 （center router，CR）、邊界路由器（border router，BR）組成。

邊界路由器的主要功能是將到達SR域的數據分組轉化成能夠被SR域內路由器識別的SR數據分組，即為其封裝相應的SL標簽堆棧，并在其離開SR域時為其剝除SR標簽堆棧。同時，邊界路由器作為SR域內的一部分，需要具備SR域內路由器的全部功能。因此，下面只詳細介紹邊界路由器。

SR邊界路由器組成模塊如圖6所示。主要包括IP數據分組處理模塊、SR數據分組處理模塊、PCEP會話處理模塊、檢查更新模塊、感知消息處理模塊以及相關信息表（主要包括本地流量工程路徑庫（traffic engineer data base, TE-DB）、轉發等價類表（forwarding equal class,FEC）、標簽轉發信息表（LFIB））。IP數據分組處理模塊為進入SR域的IP數據分組封裝SL，若在本地TE-DB中沒有查找到相應的SL，則將數據分組緩存在本地，并向PCEP會話處理模塊發送路徑請求，若查找到SL，則將SL封裝在IP分組的分組頭轉換成SR數據分組，再轉發給SR數據分組處理模塊。PCEP會話處理模塊在接收到IP數據分組處理模塊的路徑請求時，通過PCEP向控制平面請求路徑，并將控制平面返回的路徑存入TE-DB，同時檢查更新模塊定期對TE-DB中的路徑條目更新。感知消息處理模塊定期將各網口的流量信息匯報給控制平面，以便于控制平面計算流量工程路徑。SR數據分組處理模塊從域內SR路由器或者IP數據分組處理模塊接收SR數據分組，根據分組頭的SL對數據分組進行轉發。

4.1 IP數據分組處理模塊

IP數據分組處理模塊負責處理IP數據分組。IP數據分組若是從域外轉發至域內，稱為OI分組，若是從域內轉發至域外，稱為IO分組。

（1）OI分組處理流程

步驟1 當收到數據分組，解析數據分組頭，根據版本字段判斷是否為 IP分組，若是，則轉到步驟2，否則，丟棄。

步驟2 解析IP數據分組，提取目的IP地址、需求帶寬、需求metric，依據目的IP地址、需求帶寬、需求metric查找轉發等價類表（FEC），找到目的SID，查找本地路徑庫（TE-DB）；若查找到相對應的SL，則為IP分組封裝SR分組頭，轉發給SR數據分組處理模塊；若查找不到相對應的SL，則將數據分組進行緩存，并將路徑請求轉發給PCEP會話處理模塊進行路徑請求。

圖6 SR邊界路由器模塊

（2）IO分組處理流程

步驟1 當收到數據分組，解析數據分組頭，根據版本字段判斷是否為IP分組，若是，則轉到步驟2，否則，丟棄。

步驟2 解析IP數據分組，提取目的IP地址，若目的IP地址是自己，則接收此數據分組；否則，為IP分組封裝MAC層，轉發至相應的網口。

4.2 SR數據分組處理模塊

SR數據分組處理模塊負責處理SR數據分組。工作過程如下。

步驟1 當收到數據分組，判斷目的MAC地址是否是自己。若是，則轉到步驟2；否則，丟棄。

步驟2 判斷數據分組是否是SR數據分組，判斷依據是MAC層type字段是否為0x8847（這里使用MPLS的MAC層type字段的值）。若是，則剝掉MAC層，轉到步驟3；否則，丟棄。

步驟3 解析SR數據分組頭，提取SR分組頭SL中的第一個SID，查找本地標簽轉發信息表（LFIB），依據SL中第一個SID即入口SID查找出口SID、標簽操作和轉發網口。

步驟4 進行標簽操作 （continue、next）：當出口SID標識下一跳時，執行next操作，即將此SID從SR分組頭中剝掉；當出口SID不是標識下一跳時，執行continue操作，即SR分組頭不變。

步驟5 為SR數據分組封裝MAC層分組頭，根據查找到的轉發網口將SR數據分組轉發至相應的網口。

4.3 其他輔助模塊

（1）相關數據信息表

TE-DB：用于存放向PCE控制器請求的TE路徑，并由檢查更新模塊定時更新。

FEC：用于區分不同的服務，對到達的數據流進行分類，并將同種類型的服務請求按照同一種轉發方式進行轉發。

LFIB：本地標簽轉發信息表。

（2）檢查更新處理模塊

負責維護本地TE-DB，維護一個定時器，定期檢查本地TE路徑條目，根據條目中維護的時間戳，判斷該條目是否失效（即是否超時）。若失效，則將此條目從TE-DB中刪除；否則，繼續檢查其他TE路徑條目。

（3）PCEP會話處理模塊

負責處理PCEP的相關消息。作為邊界路由器，當收到從域外發送至域內的數據分組時，首先查找本地TE-DB，若本地沒有相應的路徑，邊界路由器則需要作為PCE架構中的PCC，使用PCEP向PCE控制器請求路徑。當收到IP數據分組處理模塊發送的路徑請求消息時，將請求信息封裝成PCReq消息發送給控制器；當收到控制器回送的PCRep消息時，將應答消息中的SL發送給IP數據分組處理模塊。

（4）感知消息處理模塊

負責監測并記錄各網口的實時流量，并維護定時器，定期向控制器匯報各網口的實時流量，以便于控制器更合理地進行流量工程路徑計算。

5 測試結果及分析

為驗證SR軟件路由器的功能并測試其性能，在實驗室實體機柜上部署了測試拓撲。SR域中標識R1～R6的節點 SID分別為 16001、16002、16003、16004、16005、16006；鏈路帶寬除 R3-R5和 R4-R6兩條鏈路帶寬為 50 Mbit/s外，其余鏈路帶寬均為100 Mbit/s。實驗中只使用了節點SID，沒有涉及鄰接SID。

為了測試SR軟件路由器的功能，IP1域中的A用戶向IP2域中的B用戶發送數據，數據的請求帶寬req_bw為80 Mbit/s，請求metric限制值為10。

數據分組在SR域內的轉發過程如下：

步驟1 當IP數據分組到達入口邊界路由器R1時，在本地路徑庫中查找不到對應的 SL，則向 PCE發送PCReq消息，如圖7所示，該消息包含end-point object（記錄了源IP地址、目的IP地址）、bandwidth object（記錄了請求帶寬）、metric object（記錄了請求metric限制值）。

圖7 PCEReq消息

步驟2 PCE收到路徑請求消息，為其計算的SR-TE路徑為R1→R2→R4→R5→R6，對應的SL為{16004，16005, 16006}，PCE將此標簽堆棧封裝在PCRep消息中的ERO（explicit route object）顯式路徑字段中，如圖8所示，并將此消息返回給入口邊界路由器R1。

圖8 PCERep消息

步驟3 入口邊界路由器R1將SR標簽堆棧封裝在請求分組的頭部進行轉發，如圖9所示（由于使用wireshark抓取分組，其將SR分組識別為MPLS數據分組）。

圖9 R1數據分組SR標簽堆棧

步驟4 數據分組到達R2，由于下一跳為R4，故將R4的SID剝去，SL變為{16005,16006}，如圖10所示。

步驟5 數據分組到達R4，由于下一跳為R5，故將R5的SID剝去，SL變為{16006}，如圖11所示。

圖10 R2數據分組SR標簽堆棧

圖11 R4數據分組SR標簽堆棧

步驟6 數據分組到達R5，由于下一跳為R6，故將R6的SID剝去，數據分組變為IP數據分組，如圖12所示。

圖12 R5數據分組 IP報文

步驟7 數據分組到達R6，域內網口接收到IP數據分組，則轉發至域外網口，最終數據分組經過R7送達用戶B。

上述結果表明，SR軟件路由器能夠按照原始設計正常工作。

為進一步驗證SR-PCE控制器的性能，用戶A無間隔地隨機產生不同的請求數據分組，測得請求輸入速率和PCE的CPU占用率，如圖13所示。

根據實驗數據可知，當CPU占用率接近100%時，請求速率達到160 000分組/s。由于SR軟件路由器是通過Click平臺實現的，并且代碼運行在用戶層，且Click只能運行在單核上，不能夠有效利用多核CPU，因此未來需在DPDK等多核高速轉發的平臺上部署SR-PCE控制器，以突破由Click平臺產生的瓶頸。

6 結束語

本文詳細闡述了SR系統中控制平面子系統和數據平面子系統各個模塊的具體軟件實現，著重研究了基于PCE架構的控制平面子系統中一種具有帶寬保證的流量工程路徑算法，使網絡盡可能地達到負載均衡，同時使用盡可能短的標簽對SR-TE路徑進行標識，提高有效帶寬利用率，使轉發更高效。

SR作為一種SDN的實現方式，將控制平面和數據平面相分離，通過控制器和入口邊界路由器利用源路由的思想實現分組的轉發，提高了轉發效率，并且本身就能夠支持流量工程機制，使網絡更高效。相比于MPLS，SR的網絡更加簡單，在實際網絡中更便于部署，在下一代互聯網中具有很好的應用前景。本文只描述了SR軟件路由器系統各個模塊的具體實現，沒有將SR進行大規模部署，有待進一步的實現。

圖13 SR-PCE CPU占用率

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[作者簡介]

高曉敏（1990-），女，北京交通大學電子信息工程學院下一代互聯網互連設備國家工程實驗室碩士生，主要研究方向為未來網絡體系架構與現網的兼容性。

劉雪晶（1976-），女，中國電子科技集團公司電子科學研究院高級工程師，主要從事雷達信號處理、通信、系統總體設計等方面的研究工作。

李佳偉（1992-），男，北京交通大學電子信息工程學院下一代互聯網互聯設備國家工程實驗室博士生，主要研究方向為軟件定義網絡、流量工程和信息中心網絡。

羅洪斌（1977-），男，博士，北京交通大學教授、博士生導師，北京交通大學下一代互聯網互聯設備國家工程實驗室副主任，中國通信學會第四屆青年工作委員會委員，北京通信學會第八屆理事會理事。入選教育部新世紀優秀人才支持計劃，并獲得國家自然科學基金委優秀青年基金資助項目資助。主要從事未來互聯網體系架構、理論與關鍵技術的研究工作，正主持和參與多項國家“973”計劃、“863”計劃、國家自然科學基金項目。近年來在IEEE/ACM Transactions on Networking（TON）、IEEE Journal on Selected Areas in Communications（JSAC）、IEEE Network等本領域頂級期刊與國際會議發表論文50多篇。

董平（1979-），男，博士，北京交通大學副教授、博士生導師，主要研究方向為移動互聯網、下一代互聯網、網絡安全。

Design and implementation of software router supporting segment routing

GAO Xiaomin1,LIU Xuejing2,LI Jiawei1,LUO Hongbin1,DONG Ping1
1.School of Electronic and Information Engineering,Beijing Jiaotong University,Beijing 100044,China 2.Electronic Science Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation,Beijing 100041,China

Segment routing (SR)is a routing mechanism proposed by IETF in recent years,which aims to make the IP/MPLS network service-oriented and more efficient.SR eliminates the complex control plane protocol(LDP/ RSVP-TE)of the MPLS network,while SR implements the traffic engineering mechanism.Different from the explicit path in the RSVP tunnel which maintains the state of each flow in the middle of the tunnel,the explicit path based on SR only maintains the state of flow at the entrance border router of the SR domain.For this reason,SR improves the scalability of the network.Therefore the research of the SR mechanism is very important to the next generation internet.The realization mechanism of SR was studied,using the click router.The SR control plane subsystem based on PCE architecture and each module of MPLS-based SR data plane subsystem were implemented and deployed in practice to verify the feasibility of the software router in actual deployment.

segment routing,software router,PCE,MPLS,next generation network

TP393

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2017032

2016-12-11；

2017-01-23

國家重點基礎研究發展計劃(“973”計劃)基金資助項目(No.2013CB329100)；國家自然科學基金資助項目(No.62171200, No.61422101,No.61232017)；教育部高等學校博士學科點專項科研基金資助項目(No.20130009110014)

Foundation Items：The National Basic Research Program of China(973 Program)(No.2013CB329100),The National Natural Science Foundation of China (No.62171200,No.61422101,No.61232017),The Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China (No.20130009110014)