O que é roteamento por segmentos?

O que é roteamento por segmentos?

SR (Segment Routing, Roteamento por segmentos) é uma técnica de roteamento baseado na origem que simplifica a engenharia de tráfego e o gerenciamento nos domínios de rede. Ele remove informações de estado da rede dos roteadores de trânsito e dos nós na rede e coloca as informações de estado do caminho em cabeçalhos de pacote em um nó de entrada.

Como as informações migram dos nós de trânsito para o pacote, o roteamento por segmentos é altamente responsivo a mudanças na rede, deixando-o mais ágil e flexível do que outras soluções de engenharia de tráfego. Os recursos da engenharia de tráfego permitem que SR ofereça QoS (Quality of Service, Qualidade de serviço) para aplicativos e também mapeie serviços de rede para usuários finais e aplicativos enquanto atravessam a rede.

Visão geral do roteamento por segmentos

Para compreender o roteamento por segmentos, você deve entender inicialmente os componentes fundamentais.

Domínio SR: uma coleção de nós que participam de protocolos SR. Dentro de um domínio SR, um nó pode executar procedimentos de entrada, trânsito ou saída.

Caminho SR:uma lista ordenada de segmentos que conecta um nó de entrada SR a um nó de saída SR. Normalmente, ela segue o caminho de menor custo da entrada à saída.

Segmento SR: uma instrução de encaminhamento que faz um pacote atravessar uma seção da topologia de rede. SR define muitos tipos de segmento SR, e os dois mais usados são os segmentos de adjacência e prefixo. Segmento de adjacência é um túnel de salto único encaminhado rígido. Ele faz um pacote atravessar um link especificado associado a uma adjacência IGP (Interior Gateway Protocol) entre dois nós, independentemente do custo do link. Segmento de prefixo é um túnel multissalto que usa links de caminho mais curtos compatível com multissalto de custo igual.

Segment routing is deployed in discrete domains such as data center, core, edge, and access networks.

O roteamento por segmentos é implantado em domínios discretos, como data center, núcleo, borda e redes de acesso.

 

Como funciona o roteamento por segmentos

Quando chega ao nó de entrada SR, um pacote está sujeito à política. Caso o pacote atenda a condições correspondentes para um caminho SR, o nó de entrada SR encapsula o pacote em um túnel SR que atravessa um caminho SR, segmento por segmento.

Cada segmento em um caminho SR termina em um nó de endpoint do segmento. Quando um pacote chega a um endpoint do segmento, o endpoint examina o rótulo ou o cabeçalho do pacote externo para conseguir o segmento correspondente. Em seguida, ele destaca o rótulo ou o cabeçalho externo e encaminha o pacote para o próximo endpoint do segmento. Esse processo continuará até o pacote chegar ao endpoint do segmento final, que pode ser o nó de saída SR.

Quando um pacote chega ao nó de saída SR, esse nó determina se o pacote está ao final do caminho. Caso esteja, o nó remove as informações do cabeçalho SR e encaminha o pacote com base no endereço IP de destino.

Como os roteadores de trânsito simplesmente encaminham os pacotes com base no SID (Segment Identifier, Identificador de segmentos) SR, o SR pode ser usado para mapear pacotes associados a um usuário final ou aplicativo para serviços da função de rede. Ele faz isso mapeando um caminho para onde o serviço será aplicado e dando instruções sobre o serviço e informações de caminho adicionais do gateway de serviços para o roteador de saída SR.

 

Vantagens do roteamento por segmentos

A principal vantagem do SR é a capacidade de simplificar a rede e reduzir a utilização de recursos, facilitando o gerenciamento e a operação da rede.

Outras vantagens tornam o SR desejável em uma rede.

  • O SR reduz o número de nós que precisam ser afetados para o provisionamento do caminho e as alterações. Essa ação permite que o SR seja mais responsivo a alterações feitas na rede, deixando-o mais ágil e flexível do que outras soluções de engenharia de tráfego.
  • A engenharia de tráfego SR fornece serviços de QoS de aplicação e rede de mapas para usuários finais e aplicações enquanto eles atravessam a rede.
  • O SR oferece resiliência por meio da restauração e da tecnologia TI-LFA (Topology-Independent Loop-Free Alternate, Alternativa sem loop independente de topologia), o que ajuda na confiabilidade do caminho durante interrupções na rede.

Quando usado com um controlador PCE WAN, SR oferece vantagens adicionais.

  • Ele oferece reserva de largura de banda com engenharia de tráfego simplificada, porque o controlador tem a possibilidade de designar atributos de link e restrições de caminho, além de realizar cálculos CSPF (Constrained Shortest Path First, Caminho mais curto restrito primeiro).
  • Ele reduz o risco de transição, independentemente de você estar implantando SRv6, SR-MPLS ou SRm6 na rede. Ele faz isso dando suporte heterogêneo para vários planos de encaminhamento, inclusive MPLS e IPv6.
  • Isso facilita a automação de loop fechado avaliando continuamente as condições de rede em tempo real, como fluxos de pacotes para serviços de rede, monitorando o comportamento e o desempenho da rede e fazendo alterações uma vez que podem ser distribuídas automaticamente pela rede sem que seja necessário enviar por push as alterações para vários roteadores por CLI.
  • Ele melhora a qualidade da experiência do usuário final definindo caminhos de rede específicos de acordo com requisitos definidos (também usados no fatiamento da rede).

 

Engenharia de tráfego com controladores de roteamento por segmentos

Controlador SR é um tipo de controlador SDN que oferece computação de caminho centralizado, engenharia de tráfego e visibilidade granular, além de controle do fluxo de tráfego, para planos de encaminhamento SR em redes empresariais e do provedor de serviços. O controlador SR permite que os operadores de rede otimizem a infraestrutura de rede por meio do monitoramento e do planejamento proativos, além do roteamento dinâmico de grandes cargas de tráfego com base em restrições especificadas.

Uma vantagem fundamental dos controladores é a possibilidade de oferecer reserva de largura de banda, algo que o roteamento por segmentos não faz bem sozinho. Migrando informações de estado do caminho de roteadores de trânsito para o pacote, o roteamento por segmentos elimina a necessidade de protocolos, como LDP (Label Distribution Protocol) e RSVP-TE (Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering), que distribuem informações de caminho pela rede. O RSVP-TE oferece um mecanismo para reserva de largura de banda, porque a eliminação pode ser problemática em redes nas quais a reserva de largura de banda esteja implementada no momento.

Os controladores SR resolvem esse problema porque podem monitorar toda a topologia de rede e os fluxos de tráfego em tempo real. Eles usam esses dados para determinar os caminhos explícitos que os pacotes devem seguir pela rede, além de poder alocar a largura de banda a esses caminhos. Depois que os caminhos são calculados e a largura de banda do link é alocada, o controlador adiciona essas informações ao banco de dados. O controlador avalia as necessidades da largura de banda enquanto computa novos caminhos ou antes de reencaminhar o tráfego por causa do congestionamento ou de outras condições de rede dinâmicas.

O controlador SR realiza três operações básicas.

  • Analisar
  • Otimizar
  • Automatizar

Coletando dados de telemetria altamente detalhados da rede, o controlador analisa os dados e os otimiza para auxiliar na tomada de ações inteligentes, como tunelamento de tráfego por meio do caminho de rede mais eficiente, cumprimento de exigências SLA ou resolução proativa de problemas de congestionamento.

NorthStar Controller, um controlador SDN (Software-Defined Networking, Redes definidas por software) WAN da Jupiter para otimização de tráfego, oferece esses recursos e permite exibir e monitorar vários domínios de rede. O NorthStar Controller oferece uma visão da rede de ponta a ponta e a possibilidade de realizar a engenharia de tráfego interdomínio e o fatiamento da rede de ponta a ponta.

O NorthStar Controller também ajuda na migração para SR centralizando o controle de roteamento e oferecendo a possibilidade de executar vários planos de controle na mesma infraestrutura durante a migração. A GUI do NorthStar Controller apresenta uma visão da rede em tempo real com detalhes muito específicos da rede, o que facilita o projeto e a operação da rede.

 

Implementação da Juniper

O SR usa MPLS (SR-MPLS) ou IPv6 (SRv6) no plano de encaminhamento. A Juniper oferece ambas as soluções. Para superar problemas de SRv6, a Juniper desenvolveu o SRm6, que reduz o tamanho de SIDs no cabeçalho SR usando um cabeçalho de roteamento comprimido menor e atenua os problemas de restrição do recurso visto em implantações mais amplas do SRv6.

O NorthStar Controller robusto e repleto de recursos é o único controlador SR a oferecer mais do que simplesmente reserva de largura de banda. Ele acomoda diversidade de caminho e pode realizar computação CSPF, calendário de largura de banda e outras funções úteis. Uma solução de engenharia de tráfego eficiente e flexível, o NorthStar Controller permite a visibilidade granular e o controle do SR, além dos fluxos IP/MPLS, em grandes redes de provedor de serviços, nuvem e empresariais.

O que é o roteamento por segmentos — perguntas frequentes

Como o roteamento por segmentos pode ajudar a aumentar a rentabilidade do meu negócio?

Primeiro, você economizará em OpEx e CapEx por simplificar os processos de redirecionamento de tráfego em sua rede.  O roteamento por segmentos remove as informações de estado de rede dos roteadores intermediários e, ao invés disso, coloca informações de caminho em cabeçalhos de pacote no nó de entrada. Essa abordagem reduz os requisitos de equipamentos, energia e recursos operacionais no caminho de encaminhamento por toda a rede.

O roteamento por segmentos também ajuda você a atender às demandas de novos serviços e aumenta o desempenho em um preço acessível, com facilidade e experiências consistentes do usuário. Alcançar essas metas requer uma solução de transporte de rede que ofereça controle, agilidade, reconhecimento de aplicativos e gerenciamento de tráfego simplificado, recursos os quais o roteamento por segmentos oferece.

Um relatório de pesquisa independente da Omdia, Roteamento por segmentos na era do 5G, resume os principais motivos pelos quais as operadoras de rede estão adotando o roteamento por segmentos.

  • Redução de despesas operacionais e de capital
  • Melhorias na escalabilidade e disponibilidade de rede
  • Suporte para políticas por serviço, contratos de nível de serviço (SLAs) dedicados ou determinísticos e fatiamento de rede
  • Maior flexibilidade para oferecer serviços diferenciados com valor agregado
  • A capacidade de entregar serviços de mobilidade confiáveis, incluindo conectividade 5G e de internet das coisas (IoT)

O roteamento por segmentos se torna cada vez mais significativo à medida que o setor se move para o fatiamento de rede garantido, que permite que as redes lógicas virtuais e isoladas possam ser executadas na mesma infraestrutura de rede física. Cada fatiamento pode ser colocado em caminhos roteados por segmentos criados dinamicamente, com a capacidade de atender aos requisitos de aplicativos e assinantes diferenciados e personalizados para uma maior qualidade de serviço.

Como o roteamento por segmentos funciona com a automação de rede para melhorar ou garantir a qualidade do serviço?

Combinar o roteamento por segmentos com as soluções de automação de rede, como o Juniper Paragon Automation, permite que você entregue experiências diferenciadas aos clientes e otimize sua rede para uma maior eficiência. 

Por exemplo, usar o roteamento por segmentos com um controlador SDN de WAN permite o uso de SLAs mais granulares por meio do roteamento baseado em latência. Ao atender dinamicamente os usuários do segmento de rede ou região geográfica que estão com os níveis mais baixos de latência naquele momento, o roteamento por segmentos garante o desempenho de serviços e aplicativos a um custo mais baixo com o uso de automação.

Alguns aplicativos devem atender a requisitos rigorosos de latência ou perda de pacotes de ponta a ponta para funcionar corretamente. Sem a automação, os operadores não têm a agilidade de rede necessária para garantir níveis de serviço diferenciados personalizados para as necessidades desses aplicativos. O Paragon Automation, que atua como um controlador SDN de WAN, aloca automaticamente o tráfego em caminhos ótimos para atender aos objetivos de nível de serviço de algumas maneiras diferentes.

  • Analisa a telemetria em toda a rede para evitar caminhos que não atendam aos seus objetivos para latência, jitter, perda de pacotes e outras métricas
  • Calcula caminhos de rede para atender às metas de desempenho
  • Automatiza o posicionamento ótimo de caminhos

A automação melhora a previsibilidade, a resiliência e as SLAs, permitindo também que novos serviços sejam trazidos ao mercado mais rapidamente. Ela também coloca os operadores em direção a casos de uso mais avançados, que incluem a correção de loop fechado, para melhorar ainda mais as SLAs; ela faz isso com os poderosos insights centrados em serviço que medem continuamente a qualidade do serviço de ponta a ponta no plano de dados.

Como a combinação do roteamento por segmentos com um controlador SDN de WAN ajuda na era da COVID-19?

Em tempos de pandemia, tem havido uma demanda cada vez maior para apoiar os trabalhadores de casa, dificuldades na obtenção de equipamentos devido à escassez na cadeia de suprimentos de semicondutores e preocupações com uso dos funcionários adequados no local de trabalho para testar e implantar novos equipamentos. Fazer o melhor uso possível dos ativos disponíveis executando a rede “mais quente” é uma solução cada vez mais utilizada para aliviar esses problemas e ajudar a aumentar a rentabilidade, ao reduzir as despesas com CapEx.

O roteamento por segmentos com um controlador SDN de WAN ajuda os operadores a otimizar dinamicamente a utilização de recursos e reduzir o CapEx da rede, aproveitando a capacidade desperdiçada que geralmente fica oculta devido ao provisionamento excessivo para atender à demanda de pico. Juntos, o roteamento por segmentos e as redes definidas por software (SDN) automatizam a alocação dos caminhos de serviço, que atende aos requisitos de largura de banda sob demanda de várias maneiras.

  • Aproveitando a visibilidade em tempo real na utilização de toda a rede
  • Automatizando o cálculo de caminhos para evitar a congestão
  •  Automatizando o provisionamento e otimização dos caminhos comutados por rótulos (LSPs) ou engenharia de tráfego com base nos níveis de utilização

Esses processos liberam a capacidade disponível na rede usando algoritmos avançados para a alocação de caminhos e otimização contínua. Combinar eles com análises de dados para impulsionar o controle definido por software permite que a rede evite o congestionamento automaticamente

Por que o controlador de roteamento por segmentos da Juniper é a escolha certa?

O Juniper Paragon Pathfinder é o controlador SDN de WAN mais robusto e cheio de recursos do setor para o roteamento por segmentos. Ele permite que haja o controle super refinado e definido por software necessário para garantir a qualidade do serviço na era do 5G e nuvem. O controlador oferece o cálculo de caminhos com reserva de largura de banda e realiza vigilância ativa da rede recebendo e analisando continuamente dados de telemetria de diferentes elementos da rede. Ele pode realizar cálculos de caminhos em momentos estratégicos para evitar atrasos ou interrupções na rede que já estejam ocorrendo, como o congestionamento e os cortes de fibra. Ele também é capaz antecipar eventos futuros e aplicar um roteamento adequado, com base em análises de dados de telemetria.

Coletivamente, o roteamento por segmentos e o Paragon Pathfinder oferecem uma abordagem inovadora para o direcionamento de tráfego, que pode ser usada para tratar de atividades prioritárias, como a engenharia de tráfego e o redirecionamento rápido. Quando usado dessa maneira, o roteamento por segmentos simplifica os protocolos de roteamento, o projeto de rede e as operações de rede. Além disso, o roteamento por segmentos implantado no contexto de um controlador SDN de WAN elimina a necessidade do gerenciamento de LSP, simplificando o processo ainda mais.

Por que a Juniper é o fornecedor preferido para permitir a transformação para uma rede baseada em roteamento por segmentos?

Você pode implantar o roteamento por segmentos da Juniper em sua infraestrutura Juniper já existente e evitar a necessidade de trocar seu hardware de rede durante a transição. Projetamos nossos equipamentos usando ASICs programáveis de alto desempenho que permitem que você construa seu ambiente de Roteamento por segmentos com a escalabilidade líder do setor, enquanto continua usando o mesmo sistema operacional Junos consistente em que já confia.

A Juniper também permite uma migração simplificada com implantações por fase. Permitimos, com exclusividade, que você projete, gerencie e ofereça suporte simultâneo a vários tipos de redes ao introduzir o roteamento por segmentos no seu ambiente. Com o Juniper Paragon Pathfinder, você pode executar vários planos de controle ao mesmo tempo: roteamento por segmentos sobre MPLS (SR-MPLS), Protocolo de distribuição de rótulos (LDP), Protocolo de reserva de recursos (RSVP), IPv4 e IPv6 nativos.

Recursos

Conceitos básicos de roteamento por segmentos

Este vídeo fornece uma visão geral básica do roteamento por segmentos (SR), incluindo conceitos fundamentais, como caminhos e segmentos, e explica como o SR simplifica a engenharia de tráfego.