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上篇文章《ADWANSDN+广域网：一场珠联璧合的搭配》从广域网面临的挑战和用户的需求以及SDN带来的技术潮流开始，探讨了未来ADWAN的发展。这节我们讲从Segment Routing的具体细节，深入解析ADWAN控制平面协议。
当下应用比较广泛的骨干网技术为MPLS（MultiprotocolLabel Switching，多协议标签交换），它在无连接的IP网络上引入面向连接的标签交换概念，将第三层路由技术和第二层交换技术相结合，充分发挥了IP路由的灵活性和二层交换的简洁性，因此，很多运营商和企业都采用了MPLS技术来建设自己的网络，来实现跨地域、安全、可靠、可管理的网络服务。
但是，MPLS网络的部署和管理都非常复杂，对运维人员要求很高，限制了它的应用范围，另外，MPLS是基于目的的转发，不能很好地满足源端的需求，不能动态实现源上特定应用对于带宽和延迟的需求，无法基于业务对流量进行精细化调优。因此，出现了一种新的协议Segment Routing，它是对现有MPLS技术的高效简化，同时复用MPLS已有的转发机制，能很好的兼容目前的MPLS网络，并帮助现有MPLS网络向SDN的平滑演进。
Segment Routing的基本概念
Segment Routing由IETF SPRING工作组负责制定的标准协议，同时有多个工作组（如：OSPF、ISIS、PCEP等）也在定义对Segment Routing的扩展。Segment Routing是一种Source Routing协议，由源节点来选择路径，并将路径转换成一个有序的segment列表封装到报文头中，设备只需要根据报文头中的路径信息进行转发。Segment表示任意类型指导报文转发的指令，例如Service–Context、Locator、IGP-based forwarding construct、BGP-based forwarding construct、Local valueor Global Index，在MPLS网络中，Segment其实就是标签，路径就是用一个有序的标签列表来标识，即标签栈。
在Segment Routing协议中，定义了Prefix/NodeSegment和Adjacency Segment两类标签：
Prefix/Node Segment：设备本身分配的标签，全网唯一。设备节点都有自己能够支持的标签范围，预留一段标签段作为SRGlobal Block (SRGB)，通过IGP扩展或控制器通告标签时，通告SRGB和段内index，全网为设备节点分配一个全局 Index，每台设备上的标签为SRGB+Index。
Adjacency Segment：为设备链路分配的标签，本节点有效。不使用SRGB 标签，设备节点支持的本地标签范围，通过IGP扩展或控制器通告标签时，通告标签值，一个标签值代表一个设备节点上的一条链路（实质就是为每一跳分标签）。
Segment Routing的控制平面
我们前面说过，Segment Routing是对现有MPLS的简化和优化，尤其是控制平面，只需要支持IGP协议，不再需要部署LDP或RSVP-TE协议，具体表现在以下几个方面：
1) 标签的分配和分发：传统的MPLS网络需要LDP等协议同步和分发各个节点的标签信息，Segment Routing不再需要LDP协议，只需要通过IGP协议（ISIS或OSPF）的SR扩展来同步，或者由控制器统一进行分配和下发，大大简化了设备运行的协议数量。
2) 标签转发表的建立：同样的传统MPLS需要通过LDP协议分发标签后形成标签转发表，而且标签转发表的规模会非常大，而Segment Routing只需要IGP协议就可以完成标签转发表的建立，并且非常容易扩展，规模也很小，条目数为N（节点标签数量，一般为全网节点数量）+A（邻接标签数据，一般为设备接口数量）。
3) 路径的标识和建立：在MPLS网络中，一个报文经过的路径为LSP（Label Switched Path，标签交换路径），通过手工指定或使用LDP、RSVP-TE协议动态建立。在Segment Routing协议中，路径是由一个有序的segment列表（标签栈）来表示，且被封装在报文头中进行转发，因此，SegmentRouting路径不再依赖于逐跳的信令协议（LDP或RSVP-TE）来建立，而是直接由报文源节点或者控制器指定一个标签栈即可，中间的转发设备只需按标签栈的信息进行转发，非常简单。
SegmentRouting的转发平面
如下图所示，由6台路由器组成的一个网络，通过IGP扩展协议或控制器给设备分配Node标签（蓝色标识）和Adjacency标签（橙色标识），设备基于分配的标签形成标签转发表。
假设一个报文要从R1到R4，控制器计算完路径后是R1->R3->R5->R4（组合路径），即R1到R3可以按照最短路径进行转发，R3到R4必须经过R5，那么控制器对R1到R3使用Node标签，R3到R4使用Adjacency标签，将路径转化为SR标签栈就是{3, 305, 504}，并下发到路径头节点设备R1，R1将标签栈封装到报文头中，路径上的转发设备R1、R2、R3，R4、R5根据标签转发表进行转发即可，详细过程如下图所示：
BGP-LS — ADWAN的可视化基础
传统广域网很大的问题就是网络不够透明，可视化不够，导致管理人员很难管理整个网络，出现问题难以定位，运维压力很大。ADWAN方案的目标之一就是增强整个网络的可视化，管理人员可以很方便的看到整个网络的拓扑结构、链路状态、链路质量、及流量路径等，这其中用到的最基础的就是拓扑收集协议BGP-LS，BGP-LS已成为控制器的主流南向接口协议之一，它是在BGP协议的基础上进行扩展（如下图所示），用来发布网络中设备节点信息、链路属性（如：带宽、开销等）、链路状态、及拓扑信息等。
如下图所示，BGP-LS以Domain域为单位，将Domain域内由支持TE扩展的IGP（OSPF-TE或ISIS-TE）协议收集的信息收集上来，发送给ADWAN控制器，由ADWAN控制器经过分析、整合后供流量调度、网络可视化等APP应用使用。
PCEP — ADWAN的路径控制通道
在ADWAN流量调度应用中，控制器要基于网络拓扑、流量情况等全局信息，并根据用户定义的应用SLA需求和调度策略，为各类应用计算最优路径，下发给网络设备，从而控制报文转发。控制器除了采用NETCONF接口下发路径信息外，最重要的也是最标准的路径控制协议就是PCEP（Path Computation Element Communication Protocol），在PCEP的定义中，控制器通常作为PCE（PathComputation Element），网络设备作为PCC（PathComputation Client）。PCE：一个基于TEDB（TE topology database）计算带约束路径的软件模块，也可静态手工指定。PCE可以位于网络路由器节点上，也可以部署在网络外的一台服务器上（通常就是SDN控制器）。PCE可以是无状态的（StatelessPCE），也可以是有状态的（Stateful PCE）的。
PCC：网络设备上的一个软件模块，PCC向PCE发送路径计算请求，并从PCE接收路径计算应答。
PCEP：PCC-PCE、PCE-PCE间通过PCEP协议进行通信，传递计算请求和计算结果。
在路径计算时，可以由PCC发起路径申请（被动模式），也可以由PCE主动下发路径（主动模式）。
在PCEP最初的定义中，主要是传递LSP路径信息，随着Segment Routing协议的发展，PCEP，也进行了相应的扩展，这样，控制器计算完路径后，转换成具体SegmentRouting标签栈，就可以通过PCEP协议下发给设备，指导设备按标签栈指定的路径进行转发。
通过本系列两篇文章，目前ADWAN使用的一些关键技术，既有核心的指导思想，也有关键的运行平台，还有重要的南向接口协议都已经介绍完毕。实际上，这些都是为整个ADWAN服务的，最终目标是为了使ADWAN更加开放、灵活、易用、可靠，同时又能够兼容传统网络，使用户的网络能够平滑迁移到SDN架构上，来快速满足用户不断变化的应用需求。因此，采用具体哪些技术，完全是根据ADWAN的需求来确定，我们相信，随着ADWAN的发展，还会有一些关键技术被我们使用，但最终目的只有一个，那就是为用户交付一个真正的应用驱动型的广域网。
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