Segment Routing技术浅淡SRv6中IPv6 Header处理过程
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发布时间：2024-10-19 22:47
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时间：2天前
IPv6包头分为基本包头和扩展包头，基本包头占40字节，其中包含一个关键字段“next header”，类似于IPv4包头中的“protocol”字段，用于指示上层协议（或IPv4报文负载的协议），例如当next header字段为17时，表示后面跟着UDP报文；等于6时，表示后面跟着TCP报文；4时，表示后面跟了一个IPv4头部（IPv4 over IPv6）。
在路由扩展包头中，有一个Routing Type字段，定义于多个RFC中，包括：0表示Source Route（于2007年被取消）、1表示Nimred（于2009年被取消）、2表示Mobility（RFC 6275中定义，用于移动）、3表示RPL Source Route（RFC 6554中定义，主要用于物联网）以及4表示Segment Routing（当前为暂定使用，尚未被RFC定义，可能设计新的扩展包头）。
在SRv6的路由头部中，包括一个基本包头（next-header = 43）、一个路由扩展包头（Routing Type = 4）以及Segment Routing部分的字段。扩展路由包头中最关键的字段包括Segments Left、First Segment和Segment List。
Segment List在头端压路径标签时，会压入多层标签（基于MPLS的SRTE的操作方式），对于SRv6来说，会在SR specific中压入多个在数据包传输过程中需要经过的节点。其中，最后一个节点（即头端压入的Segment List [0]）称为Tail-end或End-point，然后按顺序反向压入SR specific中，例如经过N个节点，则最后一个压入的是Segment List [n-1]。
First Segment表示数据包从头端发送到终节点经过的第一跳设备，在Segment List中，下面的节点是离头端更近的，最上面的是终节点，因此图中的First Segment字段值为n-1。
Segments Left（简称SL）指的是Active Segment，即当前要前往的下一跳设备。在头端时，SL的值为n-1，表示要前往终节点，下一个要经过的节点是Segment List [n-1]。
工作原理是每经过一个Segment List中的节点，SL的值会递减，同时将Segment List [SL]节点的SID（实际上是一个IPv6地址）复制到基本包头的目的IPv6地址字段中，告知路由器下一跳需要去往哪个节点。数据包依次通过每个节点直至目的地。
接下来，我们以数据包转发过程为例来说明其工作流程。假设A为头端节点，D为终节点，编程时压入必须经过的节点B、C、D。在SR Header中，反向压入：
Segment List [0] = D
Segment List [1] = C
Segment List [2] = B
此时，B是我们要经过的第一个节点，因此First Segment为B的下标2；数据包尚未发送，因此Segment List中的节点尚未到达，所以Segment Left也为B的下标2；同时，将Segment List [SL = 2] = B的地址复制到IPv6基本包头的目的地址字段中，当前IPv6基本包头的目的地址为B。
数据包到达节点B后，查看IPv6基本包头的目的地址为B，此时可以拆掉基本包头，查看后面的扩展包头，发现是一个SR Header，看到Segment Left字段为2，表示尚未到达终节点，需要继续转发。因此，First Segment字段不变，Segment Left减1变为1，并将Segment List [SL=1] = C节点的地址复制到IPv6基本包头的目的地址字段中，当前IPv6基本包头的目的地址为C，然后继续转发数据包。
数据包到达终节点D后，查看IPv6基本包头目的地址为D，此时可以拆掉扩展包头，根据此Segment List中的Function部分对payload部分进行服务。
通过以上工作流程，我们可以发现SRv6实际上很容易理解，也很容易进行编程处理，因为SR Header中的Segment List可以根据手动或控制器等方式编写。
