支持IP網(wǎng)絡切片的靈活最優(yōu)路徑算法技術要求

1YD/Txxxx—20×x支持IP網(wǎng)絡切片的靈活最優(yōu)路徑算法技術要求本文件規(guī)定了支持靈活最優(yōu)路徑算法的技術背景，架構，以及支持靈活最優(yōu)路徑算法的切片方案。本文件適用于支持靈活最優(yōu)路徑算法的網(wǎng)絡設備。下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本YD/T3973-20215G網(wǎng)絡切片端到端總體技術要求YD/T4267-2023IP網(wǎng)絡切片總體架構及技術要求IETFRFC5305流量工程的ISIS擴展(IS-ISExtensionsforTrafficEngineering)IETFRFC76840SPFv2前綴/鏈路屬性(0SPFv2Prefix/LinkAttributeAdvertisement)IETFRFC7770擴展0SPF通告可選路由器功能(Extensionsto0SPFforAdvertisingOptionalRouterCapabiliIETFRFC7810擴展ISIS通告TEMetric(IS-ISTrafficIETFRFC7981擴展ISIS通告路由信息(IS-ISExtensionsforAdvertisingRouterIETFRFC8402分段路由架構(SegmentRoutingArchitecture)IETFRFC866670SFFv3支持SR(0SPIETFRFC8667Is-IS支持SRIETFRFC8919IS-IS支持特定應用的鏈路屬性(IS-ISApplication-SpecificLinkAttributes)IETFRFC9350IGP靈活算法(IGPFlexibleAlgorithm)3術語、定義和縮略語YD/T3973-2021、YD/T4由(a)計算類型，(b)度量類型和(段路由segmentrouting2YD/Txxxx—20×x段路由可理解為在源節(jié)點上增加一系列的段標識，這些段標識表示了以最短路徑尋址到該標識的各段路徑(將以前到目的的一條最短路徑進行了分段)下列縮略語適用于本文件。管理實例標識Administrativeinstanceidentifier邊界網(wǎng)關協(xié)議標簽單播協(xié)議BorderGatewayProtocolLabeledUnicastConstrainedShortestPConstrainedShortestPath靈活算法FlexibleAlgorFA-id靈活算法標識FlexibleAlgorithmidentity靈活算法定義FlexibleAlgorithmDefi轉發(fā)表ForwardInformationD中間系統(tǒng)到中間系統(tǒng)Internediatesystemtointerm內部網(wǎng)關協(xié)議InteriorGatewayProtocol標簽交換通道鏈路聚合組多拓撲NSI網(wǎng)絡切片實例NetworkSlic操作和維護路徑計算單元通信協(xié)議PathConputationElementCommunication段路由-盡力而為SegnentRouting-Best段路由-流量工程SegnentRouting-Traffic段標識SegnentI流量工程4支持IP網(wǎng)絡切片的靈活最優(yōu)路徑算法的技術背景隨著各種新技術，例如5G、NFV、SDN、云計算、邊緣計算的出現(xiàn)，IP承載網(wǎng)絡中的業(yè)務類型越來Broadband)、超高可靠低時延通信(uRLLC,ultra-ReliableandLow-latencyCommunications)、海量機器類通信(mMTC,massiveMachineIypeCommunications)業(yè)務分別對帶寬、連接數(shù)、時延有較高的要求。因此，網(wǎng)絡管理者希望對不同種類的業(yè)務進行分片承載和獨立調度。網(wǎng)絡切片技術可以將同一個物理網(wǎng)絡根據(jù)不同的業(yè)務需求劃分為多個虛擬網(wǎng)絡。網(wǎng)絡切片技術既節(jié)省了網(wǎng)絡建設成本，又滿足了靈活多變的業(yè)務應用場景需求。內部網(wǎng)關協(xié)議(InteriorGatewayProtocol,IGP)靈活算法(FlexAlgorithm,FA)技術是實現(xiàn)網(wǎng)絡切片的一種實現(xiàn)方式。基于共享的多網(wǎng)絡域傳送網(wǎng)絡，運行多種IGP算法而計算得到多種FA平面，每個FA平面可表示一張網(wǎng)絡切片，可將不同的上層業(yè)務流量承載在不同的FA平面上，以實現(xiàn)不同類型業(yè)務的隔離5IGP靈活算法概述可以根據(jù)約束條件，F(xiàn)lex-Algo算法可以為IGP協(xié)議規(guī)劃出完全滿足業(yè)務要求的網(wǎng)絡拓撲并自由選擇Flex-Algo算法的路由計算度量值類型(IGP鏈路開銷、鏈路時延和MPLSTE度量值)以及約束條件(包含或排除特定的鏈路)來計算路徑，目前主要在SR網(wǎng)絡中使用。Flex-Algo具有拓撲靈活規(guī)劃、靈活算法定制等優(yōu)點，滿足了各種不同業(yè)務的差異化需求3靈活算法(FlexibleAlgorithm,簡稱FA)是指采用IGP靈活算法生成不同的FA平面，每個FA平面可以當成是一個切片。各FA平面通過定義包含和排除鏈路關系(adningroup)做拓撲資源劃分，它是一種拓撲內的方案，比如在MT-0內，配置多個FA-id及其FAD(TE約束條件)。配置有相同F(xiàn)A-id的所有節(jié)點將加入同一張FA平面，相應的FAD中定義了需要包含和排除哪些三層鏈路，并且基于性能指標(如IGPmetrie,或link-delay,或TEmetric,注意FAD中沒有定義帶寬約束條件)計算最短路徑。在拓撲內可以建立多張FA平面，每張FA平面可以對應一張切片0503圖1Flex-Algo劃分網(wǎng)絡切片圖1是采用Flex-Algo劃分網(wǎng)絡切片的例子?；谕欢嘤蛭锢砭W(wǎng)絡，采用Flex-Algo實現(xiàn)了三個不同的網(wǎng)絡切片：低cost的網(wǎng)絡切片、低延遲網(wǎng)絡切片和高帶寬網(wǎng)絡切片。以1到6的路徑為例，通過SPF算法可以分得到低延遲網(wǎng)絡切片、低cost的網(wǎng)絡切片和高帶寬網(wǎng)絡切片的路徑計算結果低cost的網(wǎng)絡切片F(xiàn)lex-Algo(0):以Cost值為度量，計算1到6最短路徑為：1->2->4->6。低延遲網(wǎng)絡切片F(xiàn)lex-Algo(128):以時延值為度量，計算1到6最短路徑為：1->3->5->4->6。6IGP靈活算法原理Flexible-Algo算法的唯一標識，是取值為128-255之間的數(shù)字，IANA為IGP協(xié)議分配的IGP算法類型(IGPAlgorithmTypes)值的范圍為0-255,Flexible-Algo取值為128-255。該標識符與一個具體的FAD相關聯(lián)。每個FAD包括三個要素計算類型、度量類型和約束條件。節(jié)點針對參與的算法執(zhí)行路徑計算時，首先在拓撲中刪除未參與此算法的節(jié)點、根據(jù)算法約束條件必須避免的資源和不具備算法所使用度量的鏈路，生成用于路徑計算的拓撲：然后根據(jù)計算類型和度量類型計算路徑。計算類型即用來計算路徑的方法，目前已經(jīng)定義兩種計算類型：——類型0(SPF):基于鏈路IGP度量的非嚴格SPF算法：--1(嚴格SPF):基于鏈路IGP度量的嚴格SPF算法。度量類型即使用Flex-Algo算法基于特定度量類型計算到達目的地的最小開銷路徑：-—0:IGP度量，即傳統(tǒng)IGP中的鏈路開銷作為度量類型--1:最小單向鏈路時延作為度量類型；——2:TE度量作為度量類型約束條件指在計算去往Flex-Algo每個Profix-SID的路徑中必須遵守的限制?！狝dmin-group;鏈路約束，使用Exclude/Include-Any/Inelude-All來描述鏈路約束；——風險共享鏈路組(SharedRiskLinkGroup,SRLG),具有相同故障風險的一組鏈路集合，使用ExcludeSRIG來描述對風險共享鏈路組的約束。A圖2SR-MPLS的基于Flex-Algo的計算路徑的過程圖2為SR-MPLS的基于Flex-Algo的計算路徑的過程。每個節(jié)點在IGP中通告其自身Algo能力和FAD,單個節(jié)點可以關聯(lián)多個FA算法，符合同一算法描述(FAD)的節(jié)點和鏈路可以抽象為一個邏輯的拓撲。每個節(jié)點針對參與的不同F(xiàn)A算法通告不同的SID,比如節(jié)點6通告FA128,FA129的prefixSID為16008,16009。不同的FA,基于不同的目的PrefixSID可計算符合算法定義的FA內SPF路徑，能夠滿足業(yè)務的多樣化需求各節(jié)點上使能FA-id及其FAD具體內容，相互通告能力信息。對于想加入某個FA平面的節(jié)點，必須使能相應的FA-id,作為節(jié)點能力對外通告，否則將被排除在該FA平面之外。目前標準中對IGPAlgorithn的定義只有8個比特，而用于表示Flex-Algorithm的取值范圍為128~255。7.2FAD的通用處理——本端節(jié)點如果沒有使能相應的FA-id,則必須忽略該FAD通告；——FAD通告中的Flex-Algorithm必須處于128~255范圍，否則該FAD通告必須被忽略5——為了避免環(huán)路，在FAD的通告范圍內，使用相同標識符的Flex-Algo算法的節(jié)點必須選擇一致——收到的多個FAD通告與本地配置的FAD一起進行擇優(yōu)，先看Priority字段，大者優(yōu)先，再看node-id,大者優(yōu)先；——如果存在多個具有相同最高優(yōu)先級的FAD,則選擇路由器標識符最大的設備通告的FAD。在IS-IS協(xié)議中，路由器標識符為SystemD; 如果節(jié)點配置了參與FA,但是節(jié)點如果發(fā)現(xiàn)所選擇的FAD中包含的計算類型Calc-Type、性能指標類型Motric-Type或約束條件constraints,有任何它所不支持，則本端節(jié)點必須退出該FA,對外通告它不再支持該FA-id,并移除相應的表項。7.3IS-IS協(xié)議的Flex-Algo算法擴展TLV7.3.1isIS靈活算法定義Sub-TLV(18iSFADSub-TLV)7.3.1.1概述擴展ISIS靈活算法定義(ISISFADSub-TLV)來通告Flex-Algo在同一個ISIS級別里傳播，不能傳播到該級別區(qū)域之外，見表1;表1ISIS靈活算法定義Sub-TLVISISFADSub-TLV隨ISISRouterCapabilityTLV-242(RFC7981中定義)攜帶，給出了一個節(jié)點使能了哪個FA-id及其FAD具體內容。具體的格式見圖3.770圖3ISIS靈活算法定義Sub-TLV具體的字段描述如下：-—長度：可變長，具體長度取決于所承載的sub-TLV;——靈活算法(Flex-Algorithm):128~255范圍中的某個值；——性能指標(MetrieType):用于規(guī)定該FA平面內的最短路徑計算時參考個鏈路的哪種性能指標，定義了以下值：*0:IGP性能指標；·1:[RFC7810]中定義的最小單向鏈路延遲；·2:[RFC5305]中定義的TE默認性能指標-—計算類型(Cale-Type):IANA注冊的“IGP算法類型”中0~127用于表示計算類型。在IANA中。每種計算類型都定義了一個三元組(計算類型，性能指標，約束),當FADsub-tlv中使用Calc-Type時，不需要上述三元組信息，只需要Calc-Type信息自身即可，沒有性能指標/約束等信息。該字段目前應該填0;——Priority:0~255范圍中的某個取值，表明該節(jié)點的通告優(yōu)先級。網(wǎng)絡中所有節(jié)點將一致的以--Sub-TLV-可選的子TLV,當前定義了五種，具體的見表2。表2列出了ISISFADSub-TLV的子TLVs,在ISISFADSub-TLV的Sub-TLVs字段中攜帶的子TLV用于通告FAD的約束條件。不同類型的子TLV只能在ISISFADSub表2ISIS靈活算法定義Sub-TLV的通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路通告Flex-Algo算法約束條件中flag定義Mbit.通告Flex-Algo算法約束條件中共享7.3.1.2ISIs靈活算法排除管理組Sub-TLVISIS靈活算法排除管理組Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路管理組不能包含任何一個引用的親和屬性名稱，不滿足的鏈路將被排除，不能參與算路。具體內容如下——類型：1,表明該TLV是ISIS靈活算法排除管理組Sub-TLV7 0SPFFADTLV作為RFC7770中定義的RILSA中的top-levelTLV來被通告，0SP格式，見圖8:——類型；待定，建議值16,表明該TLV是0SPFFADTLV;——長度：可變長，具體長度取決于所承載的Sub-TLV;——靈活算法(Flex-Algorithm):128~255范圍中的某個值；——性能指標；路徑計算時使用的性能指標。定義了以下值：+0:IGP性能指標；·I:[RFC7810]中定義的最小單向鏈路延遲；·2:[RFC5305]中定義的TE默認性能指標；—計算類型(Cale-Type):IANA注冊的“IGP算法類型”中0~127用于表示計算類型。在IANA中，每種計算類型都定義了一個三元組(計算類型，性能指標，約束),當FADTLV中使用Calc-Type時，不需要上述三元組信息，只需要Calc-Type信息自身即可，沒有性能指標/約束等信息。該字段目前應該填0;-—Priority:0`255范圍中的某個取值，表明該節(jié)點的通告優(yōu)先級。網(wǎng)絡中所有節(jié)點將一致的以優(yōu)先級最高的FAD通告作為相應FA-id的FAD;對于同一個FA,當路由器接收到多個0PSFFADTLV時，必須使用在RILSA中第一次出現(xiàn)的0SPFFADTLV。對于同一個FA。如果0PSFFADTLV出現(xiàn)在多個不同的洪泛范圍的RIISA中時，必須使用area范圍的0SPFFADTLV。對于同一個Fh,如果0PSFFADTLV出現(xiàn)在多個路由器信息LSA中時，這些RILSA具有相同的洪泛范圍，必須使用最小的示例編號的RILSA中承載的0SPFFADTLV,忽略其他的表3列出了0SPFFADTLV的子TLVs,在05PDFADTLV的Sub-TLYs字段中攜帶的子告FAD的約束條件。不同類型的子TLV只能在OSPFFADTLV中出現(xiàn)一次。如果出現(xiàn)了多次，則該0SPFTLV的Sub-TLVsTLVYD/Txxxx—20×x的鏈路將被排除，不能參與算路。7.4.1.1靈活算法排除管理組Sub-TLV0SPF靈活算法排除管理組Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路管理組不能包含任何一個引用的親和屬性名稱，不滿足的鏈路將被排除，不能參與算路。承載0SPFFADTLV中，僅能出現(xiàn)一次。圖9靈活算法排除管理組Sub-TLV封裝格式如圖9所示，但是字段含義如下：——類型：1,表明該TLV是0SPF靈活算法排除管理組Sub-TLV;-—長度：可變長，具體長度取決于所承載的ExcludeAdminGroup:-—ExcludeAdminGroup:可變長度，Include-A11規(guī)則中包含的鏈路親和屬性。0SPF靈活算法包含任意管理Sub-TV用于通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路管理組中只要包含一個引用的親和屬性名稱，該鏈路就可以參與算路。承載0SPFFADTLV中，僅能出現(xiàn)一次封裝格式如圖9所示，但是字段含義如下：——類型：2,表明該TLV是0SPP靈活算法包含任意管理組Sub-TLV;-—長度：可變長，具體長度取決于所承載的ExcludeAdminGroup:——ExcludeAdninGroup;可變長度，Include-Any規(guī)則中包含的鏈路親和屬性。7.4.1.3靈活算法包含所有管理組Sub-TLV0SPF靈活算法包含所有管理組Sub-TLV用于通告Flex-Algo算法約束條件中鏈路管理組要包含所有引用的親和屬性名稱，不滿足的鏈路將被排除，不能參與算路。承載0SPFFADTLV中，僅能出現(xiàn)一封裝格式如圖9所示，但是字段含義如下：YD/Txxxx—20×x -—0SPFV2ExtendedPrefixTLV(RFC7684中定義);--0SPFv3TLVs(RFC8362中定義):··——類型：0SPFv2:3:0SPFy3 于0SPFexternal和Not-So-StubbyArea(N——部分(至少一個)節(jié)點將本地定義的算法通告到拓撲內。這個通告是通過第一步中提到的ISIsFADSub-TLV來實現(xiàn)的。ISISFADSub-TLV只能在同一個IS-IS級別里傳播，不能傳播到該級——所有節(jié)點將本節(jié)點擁有的Flex-Algo能力，即所有支持的算法的ID通告到拓撲內。這個通告是通過SR-AlgorithnSub-TLV(RFC8667)來實現(xiàn)的。SR-AlgorithmSub-TLV只能在同一個IS-IS級別里傳播，不能傳播到該級別區(qū)域之外；——節(jié)點發(fā)布基于Flex-Algo的鏈路TE屬性，F(xiàn)lex-Algo路徑計算必須使用Application-SpecificLinkAttribute(ASLA)發(fā)布的TE屬性，也即基于IS-Application-SpecificLinkAttributes(RFC8919)發(fā)布的鏈路TE屬性，該RFC在現(xiàn)有的ISIS22TLV和222TLV下新增了Application-SpecificLinkAttributessuTE屬性屬于標準Application(SA),其SABM格式如圖14所示：圖14標準應用位掩碼格式-—Bit3:FlexibleAlgorithm(X-bit):-—所有節(jié)點將SID通告到拓撲內，其中包含了PrefixSID/EndSID和算法ID的關聯(lián)關系。這個通告是通過Prefix-SIDSub-TLV(RFC8667和RFCB666)/SRv6LocatorTLV(R現(xiàn)的。Flex-Algo算法拓撲的生成Flex-Algo算法拓撲指的是Flex-Algo算法計算路徑的范圍。每個Flex-Algo都會生成自己的邏輯拓撲，拓撲生成的原則如下；節(jié)點范圍：只有參與Flex-Algo的節(jié)點才會被包含在Flex-Algo拓撲中。鏈路范圍如果在Flex-Algo的定義中配置了約束條件，當Flex-Algo算法生