CN111628995B - 基于SRv6的SID压缩方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

基于SRv6的SID压缩方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种基于SRv6的SID压缩方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：解析待转发IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文。通过本公开的技术方案，在同一SRv6网络环境下，仅提取Changing Locator字段和Function字段生成为报文的SID字段，使得SID字段固定为较短的长度，从而降低SRv6报文的网络带宽开销，减少处理资源的消耗，至少改善了SRv6的SID过长的问题。

Description

基于SRv6的SID压缩方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本公开涉及通信技术领域，尤其是涉及一种基于SRv6的SID压缩方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互联网协议第6版)的缩写，是互联网工程任务组(IETF)设计的用于替代IPv4的下一代IP协议。
SR(Segment Routing，分段路由)架构基于源路由，节点(路由器、主机或设备)选择路径，并且引导数据包沿着该路径通过网络，具体实施是在数据报头中插入带顺序的段列表(Segment List)，以指示收到这些数据包的节点怎么去转发和处理这些数据包。
SRv6是一种网络转发技术，其中SR是Segment Routing的缩写，v6顾名思义是指IPv6。SRv6是直接在IPv6的IP扩展头中进行新的扩展，这个扩展部分称为SRH(SegmentRouting Header)，而这部分扩展没有破坏标准的IP头，因此可以认为SRv6是一种IPv6技术。
标准SRv6的128bit Segment ID(分段标识，简称SID)采用IPv6地址格式的SID，相比MPLS Label格式的SID具备可路由属性，简化域间路径创建，实现在IPv6网络中简化建立端到端路径的能力。同时，SRv6 SID支持可编程能力，能够满足灵活的网络和业务功能处理，结合集中式和分布式控制平面的协同支持，能灵活满足各种业务和网络功能的需求，适应网络和业务发展的需要。
标准SRv6虽然具备上述诸多优点，但是缺点同样明显。SRv6技术在网络中实际部署当前主要面临二个方面的挑战：一是SRv6报文开销大、网络链路带宽利用率低，256byte包长8层SID的情况下带宽利用率只有60％左右；二是SRv6报文处理对芯片要求高，现网设备难以支持深度的SRH头的复制和操作，并且128bit的SID处理会降低现有芯片的处理效率。综上，问题在于SRv6的SID过长。
发明内容
有鉴于此，本公开提供一种基于SRv6的SID压缩方法、装置及电子设备、机器可读存储介质，以改善上述SRv6的SID过长的问题。
具体地技术方案如下：
本公开提供了一种基于SRv6的SID压缩方法，应用于网络设备，所述方法包括：
解析待转发IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文。
作为一种技术方案，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
作为一种技术方案，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩方法，应用于网络设备，所述方法包括：
接收以压缩SRH字段作为SRH字段的IPv6报文；
提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述IPv6报文的SRH字段。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩装置，应用于网络设备，所述装置包括：
字段解析模块，用于解析待发送IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
字段生成模块，用于提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
字段生成模块还用于根据压缩SID字段生成压缩SRH字段；
报文发送模块，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段发送该报文。
作为一种技术方案，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
作为一种技术方案，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩装置，应用于网络设备，所述装置包括：
报文接收模块，用于接收以压缩SRH字段作为SRH字段的IPv6报文；
字段还原模块，用于提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
字段替换模块，用于以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述IPv6报文的SRH字段。
本公开同时提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，处理器执行所述机器可执行指令以实现前述的基于SRv6的SID压缩方法。
本公开同时提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现前述的基于SRv6的SID压缩方法。
本公开提供的上述技术方案至少带来了以下有益效果：
在同一SRv6网络环境下，仅提取Changing Locator字段和Function字段生成为报文的SID字段，使得SID字段固定为较短的长度，从而降低SRv6报文的网络带宽开销，减少处理资源的消耗，至少改善了SRv6的SID过长的问题。
附图说明
为了更加清楚地说明本公开实施方式或者现有技术中的技术方案，下面将对本公开实施方式或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本公开实施方式的这些附图获得其他的附图。
图1是本公开一种实施方式中的基于SRv6的SID压缩方法的流程图；
图2是本公开一种实施方式中的基于SRv6的SID压缩方法的流程图；
图3是本公开一种实施方式中的基于SRv6的SID压缩装置的结构图；
图4是本公开一种实施方式中的基于SRv6的SID压缩装置的结构图；
图5是本公开一种实施方式中的电子设备的硬件结构图。
具体实施方式
在本公开实施方式使用的术语仅仅是出于描述特定实施方式的目的，而非限制本公开。本公开和权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开实施方式可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
一个典型的uSID如下，一个128bit的IPv6地址被分为8份，第1份(16bit)用于表示uSID块信息，另外7份每份用于表示一个Segment信息(uSID)。
uSID承载器(uSID Carrier)：128bit的SRv6 Segment，其格式为<活动uSID><下一个uSID>…<最后一个uSID><承载器结束标志><承载器结束标志>
uSID：16bit的Segment ID。也可采用其他长度。
uSID块(uSID Block)：uSID地址块
活动uSID(Active uSID)：在uSID地址块后的第一个uSID。
下一个uSID(Next uSID)：在活动uSID之后的uSID。
最后一个uSID(Last uSID)：在第一个承载器结束标志前的uSID。
承载器结束标志(End-of-Carrier)：16进制值“0000”作为承载器结束标志。承载器内所有空闲的位置都需要用承载器结束标志来填充，因此承载器结束标志可以在一个承载器内出现多次。每处理一个16bits uSID后，需要将后面的uSID顺次前移16bits，空余的尾部补零。
该uSID方案只有16bits uSID Block是固定不变的，采用这种压缩方案，在SID分配时需要占用一大段IPv6地址(一个SRv6域内相当于占用/16的IPv6地址)，实际使用中SID并不连续，存在大量的地址浪费。
有鉴于此，本公开提供一种基于SRv6的SID压缩方法、装置及电子设备、机器可读存储介质，以改善上述无法在BRAS设备统计用户数量的问题。
具体地技术方案如后述。
本公开提供了一种基于SRv6的SID压缩方法，应用于网络设备，所述方法包括：
解析待转发IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文。
具体地，如图1，包括以下步骤：
步骤S11，解析待转发IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段
步骤S12，提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段
步骤S13，根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文。
SRv6 SID主要分为三个部分Locator字段(路径字段)、Function字段(功能字段)、Argument字段(参数字段)。其中Locator字段主要用于路径的规划，Function字段用于定义应用，Argument字段用于定义应用的参数。在一个SRv6域内Locator字段是同一个网段，因此将Locator字段中公共部分提取出来直接放在IPv6基本头中，从而避免在SRH头的每一个SID都携带这部分重复的信息。Function字段和Argument字段只有在特定节点才需要，因此在最后一个SID中放置128bits的原始SID可以解决压缩SID无法携带足够长度Function字段和Argument字段的问题。
Locator字段分为两个部分：每个SRv6域内，Locator字段都在同一个网段内，其中前缀部分是固定不变的，称为Fixed Locator字段(固定路径字段)。这部分内容将直接存储到IPv6基本头中，无需占用SRH字段存储SID的空间。另一部分是Changing Locator字段(可变路径字段)，它是SRv6域内每个节点、链路都不一样的，这部分可以放到压缩后的SID中。
Function字段部分只有在特定节点需要识别，这部分也放在压缩后的SID中，与Changing Locator字段合计共同占用32bits的SID空间，压缩后的SID将存储在SRH字段中。
Argument字段部分只有在尾节点执行END、END.X等指令时才需要，中间节点可以直接补零。
本实施方式将初始SID字段中的Changing Locator字段和Function字段提取出来，生成新的压缩SID字段，压缩SID固定设置为32bits位宽方案，能够兼顾压缩效率和位宽对齐；同时与现有的MPLS Label和IPv4地址长度保持一致。在中间节点的网络设备收到带有压缩SID字段的SRv6报文后，使用预设的Fixed Locator字段和Argument字段还原成初始SID字段，从而使发送过程中原本128bits的SID字段压缩为32bits，改善了SRv6的SID过长的问题。
作为一种技术方案，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段，Fixed Locator字段直接存储到IPv6基本头中，无需占用SRH字段存储SID的空间，同样，Argument字段部分只有在尾节点执行END、END.X等指令时才需要，中间节点可以直接补零，也无需占用SRH字段存储SID的空间。
作为一种技术方案，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
SRH使用偏移取值字段来表示压缩后的SID的偏移取值，每次SID弹出固定为32bits，且只替换IPv6基本头中的Changing Locator字段和Function字段，其它字段保持不变。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩方法，应用于网络设备，所述方法包括：
接收以压缩SRH字段作为SRH字段的IPv6报文；
提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述IPv6报文的SRH字段。
具体地，如图2，包括以下步骤：
步骤S21，接收以压缩SRH字段作为SRH字段的IPv6报文。
步骤S22，提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段。
步骤S23，以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述IPv6报文的SRH字段。
SRv6 SID主要分为三个部分Locator字段、Function字段、Argument字段。其中Locator字段主要用于路径的规划，Function字段用于定义应用，Argument字段用于定义应用的参数。在一个SRv6域内Locator字段是同一个网段，因此将Locator字段中公共部分提取出来直接放在IPv6基本头中，从而避免在SRH头的每一个SID都携带这部分重复的信息。Function字段和Argument字段只有在特定节点才需要，因此在最后一个SID中放置128bits的原始SID可以解决压缩SID无法携带足够长度Function字段和Argument字段的问题。
Locator字段分为两个部分：每个SRv6域内，Locator字段都在同一个网段内，其中前缀部分是固定不变的，称为Fixed Locator字段。这部分内容将直接存储到IPv6基本头中，无需占用SRH字段存储SID的空间。另一部分是Changing Locator字段，它是SRv6域内每个节点、链路都不一样的，这部分可以放到压缩后的SID中。
Function字段部分只有在特定节点需要识别，这部分也放在压缩后的SID中，与Changing Locator字段合计共同占用32bits的SID空间，压缩后的SID将存储在SRH字段中。
Argument字段部分只有在尾节点执行END、END.X等指令时才需要，中间节点可以直接补零。
本实施方式中，连接的上游网络设备将初始SID字段中的Changing Locator字段和Function字段提取出来，生成新的压缩SID字段，压缩SID固定设置为32bits位宽方案，能够兼顾压缩效率和位宽对齐；同时与现有的MPLS Label和IPv4地址长度保持一致。作为中间节点的本网络设备收到带有压缩SID字段的SRv6报文后，使用预设的Fixed Locator字段和Argument字段还原成初始SID字段，从而使发送过程中原本128bits的SID字段压缩为32bits，改善了SRv6的SID过长的问题。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩装置，应用于网络设备，如图3，所述装置包括：
字段解析模块31，用于解析待发送IPv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
字段生成模块32，用于提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
字段生成模块还用于根据压缩SID字段生成压缩SRH字段；
报文发送模块33，用于以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段发送该报文。
装置项实施方式与方法项实施方式相同或相似，在此不再赘述。
作为一种技术方案，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
作为一种技术方案，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发IPv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
本公开同时提供了一种基于SRv6的SID压缩装置，应用于网络设备，如图4，所述装置包括：
报文接收模块41，用于接收以压缩SRH字段作为SRH字段的IPv6报文；
字段还原模块42，用于提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
字段替换模块43，用于以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述IPv6报文的SRH字段。
装置项实施方式与方法项实施方式相同或相似，在此不再赘述。
在一种实施方式中，本公开提供了一种电子设备，包括处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，处理器执行所述机器可执行指令以实现前述的基于SRv6的SID压缩方法，从硬件层面而言，硬件架构示意图可以参见图5所示。
在一种实施方式中，本公开提供了一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现前述的基于SRv6的SID压缩方法。
这里，机器可读存储介质可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：RAM(RadomAccess Memory，随机存取存储器)、易失存储器、非易失性存储器、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、dvd等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。
上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本公开时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开实施方式可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施方式的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可以由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
而且，这些计算机程序指令也可以存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或者其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域技术人员应明白，本公开的实施方式可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本公开可以采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或者结合软件和硬件方面的实施方式的形式。而且，本公开可以采用在一个或者多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(可以包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本公开的实施方式而已，并不用于限制本公开。对于本领域技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于SRv6的SID压缩方法，其特征在于，应用于网络设备，所述方法包括：
解析待转发SRv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发SRv6报文的SRH字段转发该报文。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发SRv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
4.一种基于SRv6的SID压缩方法，其特征在于，应用于网络设备，所述方法包括：
接收以压缩SRH字段作为SRH字段的SRv6报文；
提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述SRv6报文的SRH字段。
5.一种基于SRv6的SID压缩装置，其特征在于，应用于网络设备，所述装置包括：
字段解析模块，用于解析待转发SRv6报文的初始SRH字段，获取初始SID字段；
字段生成模块，用于提取初始SID字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段生成压缩SID字段；
字段生成模块还用于根据压缩SID字段生成压缩SRH字段；
报文发送模块，用于以压缩SRH字段作为所述待转发SRv6报文的SRH字段发送该报文。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述初始SID字段还包括Fixed Locator字段和Argument字段。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述根据压缩SID字段生成压缩SRH字段，以压缩SRH字段作为所述待转发SRv6报文的SRH字段转发该报文，包括：
生成的压缩SRH字段包括偏移取值字段，偏移取值字段关联于压缩SID字段在压缩SRH字段中的偏移取值。
8.一种基于SRv6的SID压缩装置，其特征在于，应用于网络设备，所述装置包括：
报文接收模块，用于接收以压缩SRH字段作为SRH字段的SRv6报文；
字段还原模块，用于提取压缩SRH字段包括的Changing Locator字段和Function字段，根据提取的Changing Locator字段和Function字段，预设的Fixed Locator字段和Argument字段，还原获取初始SID字段；
字段替换模块，用于以初始SID字段替换压缩SRH字段作为所述SRv6报文的SRH字段。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令，以实现权利要求1-4任一所述的方法。
10.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质存储有机器可执行指令，所述机器可执行指令在被处理器调用和执行时，所述机器可执行指令促使所述处理器实现权利要求1-4任一所述的方法。
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