一文简述：SRv6基本原理

SRv6将网络功能指令化，将表达网络功能的指令嵌入128 bit的IPv6地址中。在SRv6网络里，业务需求可以被翻译成有序的指令列表，由沿途的网络设备去执行，达到网络业务的灵活编排和按需定制。

1、SRv6 Segment

通常一条计算机指令包括两方面的内容：Opcode（操作码）和Operand（操作数），其中Opcode决定要完成的操作，Operand指参加运算的数据及其所在的单元地址。同样，我们在进行SRv6网络编程的时候，也需要定义网络指令：SRv6Segment。标识SRv6 Segment的ID被称为SRv6 SID ,SRv6SID是一个128 bit的值，它通常由3个部分组成Locator、Function、Arguments。

• Locator
  的作用就是将报文路由到执行该指令的网络设备中，实现网络指令的可寻址。Locator标识的位置信息有两个重要的属性：可路由和可聚合。Locator对应的路由会由节点通过IGP发布到网络中，用于帮助其他设备将报文转发到发布该Locator的节点。此外，Locator对应的路由也是可聚合的。Locator的长度可变，用于适配不同规模的网络。

• Function
  用来表达该指令要执行的转发动作，相当于计算机指令的Opcode。在SRv6网络编程中，不同的转发行为由不同的Function来表达。和计算机的指令类似，按照不同功能将Function定义成不同类型的SID，表达对应的转发行为，如转发报文到指定链路，或在指定表中进行查表转发等。

• Arguments
  （Args）字段是一个可选字段。它是指令在执行时对应的参数，这些参数可能包含流、服务或任何其他相关的信息。

2、SRv6节点

在SRv6网络中存在多种类型的节点角色，基本上分为以下3类：

• SRv6源节点
  ：生成SRv6报文的源节点，源节点将数据包引导到SRv6 Segment List中，如果SRv6Segment List只包含单个SID，并且无须在SRv6报文中添加信息或TLV，则SRv6报文的目的地址字段设置为该SID，可以不封装SRH。源节点可以是生成IPv6报文且支持SRv6的主机，也可以是SRv6域的边缘设备。

• 中转节点
  ：在SRv6报文转发路径上不参与SRv6处理的IPv6节点，即中转节点只执行普通的IPv6报文转发。当节点收到SRv6报文以后，会解析报文的IPv6 DA（Destination Address，目的地址）字段。如果IPv6目的地址既不是本地配置的SRv6SID，也不是本地接口地址，则节点将SRv6报文当作普通的IPv6报文，按照最长匹配原则查找IPv6路由表，进行处理和转发，不处理SRH，此时该节点就是中转节点。中转节点可以是普通的IPv6节点，也可以是支持SRv6的节点。

• SRv6段端点节点
  ：在SRv6报文转发过程中，节点接收的报文的IPv6目的地址是本地配置的SID，则该节点被称为端点节点。该节点需要处理SRv6 SID和SRH。

3、SRv6扩展报文头

为了实现SRv6，根据IPv6原有的路由扩展报文头定义了一种新类型的扩展报文头，称作SRH。该扩展报文头通过携带Segment List等信息显式地指定一条SRv6路径。SRH的格式如下：

SRH各字段的说明如下：

SRv6指令的命名规则如下：

• End:End是最基础的Segment Endpoint执行指令，表示当前指令的终止，开始执行下一个指令。对应的转发动作是将SL的值减1，并将SL指向的SID复制到IPv6报文头的目的地址字段。

• X：指定一个或一组三层接口转发报文。对应的转发行为是按照指定出接口转发报文。

• T：查询路由转发表并转发报文。

• D：解封装。移除IPv6报文头和与它相关的扩展报文头。

• V：根据VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）查表转发。

• U：根据单播MAC查表转发。

• M：查询二层转发表，进行组播转发。

• B6：应用指定的SRv6 Policy。

• BM：应用指定的SR-MPLS Policy。

所有指令都是由上述一个或多个原子功能组合而成的。

4、SRv6报文转发

SRv6节点维护一个本地SID表，该表包含所有在该节点生成的SRv6 SID信息。本地SID表有以下用途。

• 存储本地生成的SID，例如End.X SID。

• 指定绑定到这些SID的指令。

• 存储和这些指令相关的转发信息，例如VPN实例、出接口和下一跳等。

假设现在有报文需要从主机H1转发到主机H2,H1将报文发送给节点A处理。节点A、B、D和F均为支持SRv6的设备，节点C和节点E为不支持SRv6的设备。

在SRv6源节点A上进行了网络编程，希望报文经过B-C和D-E这两条链路，然后送达节点F，再经节点F送达主机H2。以下是报文从节点A到节点F的详细处理步骤。

1）SRv6源节点A的处理

。节点A将SRv6路径信息封装在SRH中，指定B-C链路和D-E链路的End.X SID。另外，节点A上还要封装节点F发布的End.DT4 SID A6::100，这个End.DT4 SID对应于节点F的一个IPv4 VPN。按照逆序形式压入SID序列，由于有3个SID，所以节点A封装后的报文的初始SL=2。SL指向当前需要处理的操作指令，也就是Segment List[2]字段，节点A将其值A2::23复制到外层IPv6报文头的目的地址字段，并且按照最长匹配原则查找IPv6路由表，将报文转发到节点B。

2）Endpoint节点B的处理

。节点B收到报文以后，根据IPv6报文的目的地址A2::23查找本地SID表，命中End.X SID。节点B执行End.X SID的指令动作，将SL的值减1，并将SL指示的SID更新到外层IPv6报文头的目的地址字段，同时将报文从End.X SID绑定的链路发送出去。

3）中转节点C的处理

。当报文到达节点C后，节点C只支持处理IPv6报文头，无法识别SRH，此时节点C按照正常的IPv6报文处理流程，按照最长匹配原则查找IPv6路由表，将报文转发给当前的目的地址所代表的节点D。

4）Endpoint节点D的处理

。节点D收到报文以后，根据IPv6报文的目的地址A4::45查找本地SID表，命中End.X SID。节点D执行End.X SID的指令动作，将SL的值减1，并将SL指示的SID更新到外层IPv6报文头的目的地址字段，同时将报文从End.X SID绑定的链路发送出去。如果A4::45是PSP Flavor的SID，则此时可以根据PSP的指示将SRH弹出，报文就变成了普通的IPv6报文。

5）中转节点E的处理

。节点E只支持IPv6报文头处理，无法识别SRH，此时节点E按照正常的IPv6报文处理流程，按照最长匹配原则查找IPv6路由表，将报文转发给当前目的地址所代表的节点F。

6）Endpoint节点F的处理

。节点F收到报文以后，根据外层IPv6目的地址A6::100查找本地SID表，命中End.DT4 SID。节点F执行End.DT4 SID的指令动作，解封装报文，去除IPv6报文头，再将内层IPv4报文在End.DT4 SID绑定的VPN实例的IPv4路由表中进行查表转发，最终将报文发送给主机H2。