CN112583718A - 一种SRoU场景下SRv6报文传递方法、系统、设备及介质 - Google Patents
一种SRoU场景下SRv6报文传递方法、系统、设备及介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种SRoU场景下SRv6报文传递方法、系统、设备及介质，方法包括根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径，并设置SR路径所有设备的SID标签，以及中间设备VPE的属性字段peerIp，所述SR路径应用于overlay层；两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，SRv6报文转发的过程中采用设备的32bit SID标签封装报文头。本发明通过在IPv6中，采用32bit的SID，并在SID新增包含端overlay直连邻居的IPv6地址的属性字段，避免在IP层封装整个SID标签，在SD‑WAN场景下减小报文开销。
Description
技术领域
本发明涉及互联网通信安全技术领域，尤其涉及一种SRoU场景下SRv6报文传递方法、系统、设备及介质。
背景技术
传统SRv6实现在IP层，通过在头结点编排IPv6地址格式的SID（128bit SegmentID），实现源路由的功能。SRv6 SID具备可路由属性，简化域间路径创建，实现在IPv6网络中快速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需求。SRv6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虽然具备诸多优点，但是同样具有明显的缺点。SRv6技术在网络中实际部署当前主要面临挑战：SRv6报文开销大、网络链路带宽利用率低，比如256byte负载的报文，在包含8层SID的情况下，带宽利用率只有60%左右。
发明内容
技术目的：针对现有技术中的缺陷，本发明公开了一种SRoU场景下SRv6报文传递法、系统、设备及介质，通过在IPv6中，采用32bit的SID，并在SID新增包含端overlay直连邻居的IPv6地址的属性字段，避免在IP层封装整个SID标签，实现在SD-WAN场景下减小报文的开销。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。
一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，包括：
S1、生成SR路径：根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径，并设置SR路径所有设备的SID标签，以及中间设备VPE的属性字段peerIp，所述SR路径通过UDP-SR实现，应用于overlay层；
S2、SRv6报文传递：两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，SRv6报文转发的过程中采用设备的SID标签封装报文头，所述SID标签为32bit，用于减小报文头的开销。
优选地，所述步骤S1中生成SR路径的具体过程为：
S11、收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
S12、根据质量属性生成网络切片拓扑，所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE；根据网络切片拓扑采用UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
S13、为SR路径所有设备生成和分发SID标签，为中间设备VPE生成和分发属性字段peerIp，所述属性字段peerIp用于保存中间设备VPE对overlay层直连邻居的IPv6地址。
优选地，待传递报文的两个CPE采用End.DT4 SID标签，中间设备VPE采用End.XSID标签。
优选地，所述步骤S2中两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，定义两个CPE分别为CPE1和CPE2；SRv6报文传递过程为：
S21、CPE1收到业务流量，根据业务流量需求确定SRv6报文头；根据CPE1的SID标签封装SRv6报文头，向中间设备VPE发送SRv6报文；
S22、中间设备VPE收到并识别SRv6报文后，用中间设备VPE的SID标签替换CPE1的SID标签，并结合中间设备VPE的属性字段peerIp重新封装SRv6报文头，向CPE2发送SRv6报文；
S23、CPE2收到SRv6报文后，剥除SRv6报文头，获取SRv6报文内容，完成SRv6报文的传递。
优选地，所述SRv6报文头中还设有源端口号和目的端口号，所述源端口号和目的端口号根据Rv6报文采用的协议进行自定义。
一种SRoU场景下SRv6报文传递系统，包括控制器和用户侧设备，控制器与所有的用户侧设备连接；
所述控制器用于根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径；
所述用户侧设备包括待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，用户侧设备用于在SR路径上采用SRv6报文的方式传递报文，
中间设备用于识别报文并采用出接口和下一跳转发报文。
优选地，所述控制器包括：
信息采集模块：用于收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
SR路径生成模块：用于根据质量属性生成网络切片拓扑，结合UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径；所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
信息生成模块：用于为SR路径所有设备生成SID标签和属性字段，所述属性字段用于保存本地设备对overlay层直连邻居的IPv6地址；
下发模块：用于为SR路径所有设备分发SID标签和属性字段。
优选地，所述信息生成模块包括End.X SID标签生成模块和End.DT4 SID标签生成模块，所述End.X SID标签生成模块用于为待传递报文的两个CPE生成End.DT4 SID标签，所述End.DT4 SID标签生成模块用于为中间设备VPE生成End.X SID标签。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上任一所述的一种SD-WAN场景下SRv6报文传递方法。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行以上任一所述的一种SD-WAN场景下SRv6报文传递方法。
有益效果：本发明通过在IPv6中，采用32bit的SID，并在SID新增包含端overlay直连邻居的IPv6地址的属性字段，避免在IP层封装整个SID标签，在SRv6报文转发的过程中，用设备的32bit的SID封装SRv6报文头，来减小报文头的占用空间，进而实现在SD-WAN场景下减小报文的开销。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法、系统、设备及介质做进一步的说明和解释。
术语说明：
SRoU：Segment Routing over UDP，其中，Segment Routing，标准上称为段路由，即使用SID（Segment ID）转发路由，Over UDP ，说明是在UDP层实现的，因此SRoU指基于UDP协议的分段路由，与传统的SR区别在于，传统的SR是在IP层实现的，本发明的方案是在UDP层实现的。
CPE，英文全称为Customer Premise Equipment，用户侧的设备，直译:客户前置设备，实际是一种接收移动信号并以无线WIFI信号转发出来的移动信号接入设备，它也是一种将高速4G或者5G信号转换成WiFi信号的设备，可支持同时上网的移动终端数量也较多。
VPE: Virtual Provide Edge，类似传统的PE设备，网络侧边缘设备，通常要求具备封装与解封装能力；一般来说，PE设备是汇聚层设备，接入的是经过CPE设备处理过之后的数据，所以PE重点能力不是接入，而是汇聚、封装/解封装。
UDP：UDP 是User Datagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联）。UDP协议与TCP协议一样用于处理数据包，在OSI模型中，两者都位于传输层，处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点，也就是说，当报文发送之后，是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但即使在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。
如附图1所示，一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，包括：
S1、生成SR路径：根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径，并设置SR路径所有设备的SID标签，以及中间设备VPE的属性字段peerIp，所述SR路径通过UDP-SR实现，应用于overlay层；
S2、SRv6报文传递：两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，SRv6报文转发的过程中采用设备的SID标签封装报文头，所述SID标签为32bit，用于减小报文头的开销。
在步骤S1中，生成SR路径的具体过程为：
S11、收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
S12、根据质量属性生成网络切片拓扑，所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE；根据网络切片拓扑采用UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
这里的质量属性指网络的质量度量属性，包括优先级、QoS、时延、带宽和抖动等属性，如根据时延最小、带宽最大或抖动最小等生成网络切片拓扑，建立SR路径。对于网络质量要求高的，将优先级和QoS设得高一点，并使得时延最小、带宽最大以及抖动最小等要求，来生成相应的SR路径；对于文字聊天等网络质量要求较低的，将优先级和QoS设置的低一点，并降低对时延、带宽以及抖动性能的等要求，来生成相应的SR路径。
S13、为SR路径所有设备生成和分发SID标签，为中间设备VPE生成和分发属性字段peerIp，所述属性字段peerIp用于保存中间设备VPE对overlay层直连邻居的IPv6地址。其中，待传递报文的两个CPE采用End.DT4 SID标签，中间设备VPE采用End.X SID标签。
属性字段peerIp的意义在于：在传统的IP层实现报文转发的过程中，128bit SID包含了两部分功能：一个是寻址peerIp，另一个是SID转发。
本发明在UDP层实现SR功能，把这两个功能剥离开来，寻址功能放在IP层，SID转发功能放在UDP层。寻址功能peerIp是overlay层下一跳，这个信息区别于传统SR放在报文中，本发明放在设备的END.X的属性中。因此，本发明引入了属性字段peerIp，保存中间设备VPE对overlay层直连邻居的IPv6地址，实现SR路径上的报文转发。
在步骤S2中，两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，定义两个CPE分别为CPE1和CPE2；SRv6报文传递过程为：
S21、CPE1收到业务流量，根据业务流量需求确定SRv6报文头；根据CPE1的SID标签封装SRv6报文头，向中间设备VPE发送SRv6报文；
S22、中间设备VPE收到并识别SRv6报文后，用中间设备VPE的SID标签替换CPE1的SID标签，并结合中间设备VPE的属性字段peerIp重新封装SRv6报文头，向CPE2发送SRv6报文；
S23、CPE2收到SRv6报文后，剥除SRv6报文头，获取SRv6报文内容，完成SRv6报文的传递。
表格1中给出了SRv6报文头的基本格式，包括源端口号、目的端口号、UDP长度、UDP校验和以及多个SID，其中源端口号和目的端口号可根据Rv6报文采用的协议进行自定义。自定义源端口号和目的端口号，以实现各种场景下的可编程转发能力。
表格1
本发明通过在IPv6中，采用32bit的SID，并在SID新增包含端overlay直连邻居的IPv6地址的属性字段，避免在IP层封装整个SID标签，实现在SD-WAN场景下减小报文的开销。UDP-SR使用的SID是32bit，区别于传统SRv6使用128bit SID，大大降低了报文的开销。
一种SRoU场景下SRv6报文传递系统，包括控制器和用户侧设备，控制器与所有的用户侧设备连接；
控制器用于根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径；
用户侧设备包括待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，用户侧设备用于在SR路径上采用SRv6报文的方式传递报文，
中间设备VPE用于识别报文并采用出接口和下一跳转发报文。
CPE可以是接入终端用户的交换机、路由器、路由交换机、IAD 和各种 MAN/WAN 设备，一般来说CPE设备具备丰富的接口，能够接入各种设备，但是数据处理能力不需要特别强。
中间设备VPE表示虚拟的PE设备，可以是一个虚拟机。
控制器包括信息采集模块、SR路径生成模块、信息生成模块和下发模块；
信息采集模块用于收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
SR路径生成模块用于根据质量属性生成网络切片拓扑，结合UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径；所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
信息生成模块用于为SR路径所有设备生成SID标签和属性字段，所述属性字段用于保存本地设备对overlay层直连邻居的IPv6地址；信息生成模块包括End.X SID标签生成模块和End.DT4 SID标签生成模块，End.X SID标签生成模块用于为待传递报文的两个CPE生成End.DT4 SID标签，End.DT4 SID标签生成模块用于为中间设备VPE生成End.X SID标签。
下发模块用于为SR路径所有设备分发SID标签和属性字段。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以上任一所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法。存储器可为各种类型的存储器，可为随机存储器、只读存储器、闪存等。处理器可为各种类型的处理器，例如，中央处理器、微处理器、数字信号处理器或图像处理器等。
一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行以上任一所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法。存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
实施例：
如附图2所示，控制器收集并计算网络切片拓扑，当CPE之间需要业务互通式，控制器根据业务的质量要求，选择对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径。CPE之间端到端SR是overlay层的路径，采用UDP-SR实现，即应用于SRoU场景中，和传统的underlay层的SRv6方案有较大区别。
1、表格2为本实施例中SRV6报文头格式，包括源端口号、目的端口号、UDP长度、UDP校验和以及多个SID，其中源端口号和目的端口号根据Rv6报文采用的协议进行自定义，本实施例中UDP端口号 4500 ，表示用于SRoU场景。
表格2
2、IPv4场景，SRoU支持自定义SID，实现各种场景下的可编程转发能力。SID长度是32bit。和传统的SRv6 128bit相比，节省了75%的空间。END.X 类型的SID，新增属性字段保存对端overlay直连邻居的IPv6地址（peerIp）。
本实施例中SRv6报文传递依次通过CPE1、VPE1、VPE2和CPE2，具体过程如下：
1、控制器收集所有设备（CPE/VPE）信息，动态生成ovleray层的拓扑；控制器为overlay每个链接生成SID标签。
CPE1的地址是1::1，CPE1是第一跳节点，参考传统SRv6方案，不需要编排CPE1本地的SID；
VPE1的地址是2::2，生成END.X SID：102，出接口是GE1/1， overlay直连邻居的地址是3::3，假设下一跳是2::3；
VPE2的地址是3::3，生成END.X SID：103，出接口是GE1/1，overlay直连邻居的地址是4::4，假设下一跳是3::4；SID是长度4字节的一个数字，END.X SID代表的含义是，先终结当前SID，然后按照当前SID指定的转发出接口和下一跳转发报文；
CPE2的地址是4::4，生成END.DT4 SID：104，对应的私网VPN是vpn1；私网VPN从已有的VPN中选用，一般CPE用户侧的VPN是提前配置好的。如果CPE用户侧不配置VPN，那就认为CPE用户侧也是公网。这种场景，也是支持的。 END.DT4 SID代表的含义是，先终结当前SID，然后解封装SR报文头，最后查IPV4路由表转发报文；
2、控制器互引CPE1 和 CPE2 vpn1内的私网路由，根据业务质量属性编排SRoU路由供私网路由使用。比如，上图场景SR路径：102 - 103- 104。
3、CPE1租户私网侧收到业务流量，匹配报文目的IP入UDP-SR路径，目的IP为192.168.2.1，vpn1的IP为192.168.1.1。流量payload前面会封上SRv6头（UDP端口号4500作为特殊端口使用），SRv6头包括UDP-SR标签栈 102-103-104；
4、报文到VPE1后，识别SRv6报文，当前SID是102，102是 UDP-SR END.X类型标签，使用peerIp封外层IPv6头，peerIp为3::3；使用出接口和下一跳转发报文；
5、VPE2收到报文，识别SRv6报文，当前SID是103，103是 UDP-SR END.X类型标签，使用peerIp封外层IPv6头，peerIp为4::4；使用出接口和下一跳转发报文；
6、CPE2收到SRv6报文，当前SID是104，104是UDP-SR END.DT4标签，且对应的VPN是vpn1。剥掉SRv6头，使用vpn1和内层报文的目的IP地址，查私网路由回到传统私有路由转发模型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，其特征在于，包括：
S1、生成SR路径：根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径，并设置SR路径所有设备的SID标签，以及中间设备VPE的属性字段peerIp，所述SR路径通过UDP-SR实现，应用于overlay层；
S2、SRv6报文传递：两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，SRv6报文转发的过程中采用设备的SID标签封装报文头，所述SID标签为32bit，用于减小报文头的开销。
2.根据权利要求1所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，其特征在于：所述步骤S1中生成SR路径的具体过程为：
S11、收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
S12、根据质量属性生成网络切片拓扑，所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE；根据网络切片拓扑采用UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
S13、为SR路径所有设备生成和分发SID标签，为中间设备VPE生成和分发属性字段peerIp，所述属性字段peerIp用于保存中间设备VPE对overlay层直连邻居的IPv6地址。
3.根据权利要求1所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，其特征在于：待传递报文的两个CPE采用End.DT4 SID标签，中间设备VPE采用End.X SID标签。
4.根据权利要求1所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，其特征在于：所述步骤S2中两个CPE之间采用SRv6报文的方式传递报文，定义两个CPE分别为CPE1和CPE2；SRv6报文传递过程为：
S21、CPE1收到业务流量，根据业务流量需求确定SRv6报文头；根据CPE1的SID标签封装SRv6报文头，向中间设备VPE发送SRv6报文；
S22、中间设备VPE收到并识别SRv6报文后，用中间设备VPE的SID标签替换CPE1的SID标签，并结合中间设备VPE的属性字段peerIp重新封装SRv6报文头，向CPE2发送SRv6报文；
S23、CPE2收到SRv6报文后，剥除SRv6报文头，获取SRv6报文内容，完成SRv6报文的传递。
5.根据权利要求4所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法，其特征在于：所述SRv6报文头中还设有源端口号和目的端口号，所述源端口号和目的端口号根据Rv6报文采用的协议进行自定义。
6.一种SRoU场景下SRv6报文传递系统，其特征在于：包括控制器和用户侧设备，控制器与所有的用户侧设备连接；
所述控制器用于根据待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，生成对应网络切片拓扑上CPE端到端的SR路径；
所述用户侧设备包括待传递报文的两个CPE和两个CPE之间的中间设备VPE，用户侧设备用于在SR路径上采用SRv6报文的方式传递报文，
中间设备用于识别报文并采用出接口和下一跳转发报文。
7.根据权利要求6所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递系统，其特征在于：所述控制器包括：
信息采集模块：用于收集待传递报文的两个CPE的设备信息以及两个CPE之间所有中间设备VPE的设备信息；
SR路径生成模块：用于根据质量属性生成网络切片拓扑，结合UDP-SR协议在overlay层建立端到端的SR路径；所述网络切片拓扑包括待传递报文的两个CPE之间的若干个中间设备VPE，所述SR路径两端为待传递报文的两个CPE，SR路径上设置所述若干个中间设备VPE；
信息生成模块：用于为SR路径所有设备生成SID标签和属性字段，所述属性字段用于保存本地设备对overlay层直连邻居的IPv6地址；
下发模块：用于为SR路径所有设备分发SID标签和属性字段。
8.根据权利要求7所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递系统，其特征在于：所述信息生成模块包括End.X SID标签生成模块和End.DT4 SID标签生成模块，所述End.X SID标签生成模块用于为待传递报文的两个CPE生成End.DT4 SID标签，所述End.DT4 SID标签生成模块用于为中间设备VPE生成End.X SID标签。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1-5任一所述的一种SRoU场景下SRv6报文传递方法。
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