Lesezeit: 9 Minuten 14 Sekunden | Veröffentlicht: 28. Oktober 2025
Segment-Routing Was ist Segment-Routing?
Segment-Routing (SR) ist eine quellenbasierte Routing-Technik, die das Traffic Engineering und Management über Netzwerkdomänen hinweg vereinfacht. Es entfernt Netzwerkstatusinformationen von Transitroutern und Knoten im Netzwerk und platziert die Pfadstatusinformationen in Paket-Headern an einem Eingangsknoten.
Da die Informationen von den Transitknoten zum Paket verschoben werden, reagiert das Segment-Routing sehr schnell auf Netzwerkänderungen und ist dadurch agiler und flexibler als andere Lösungen für Traffic Engineering. Die Funktionen für Traffic Engineering ermöglichen es SR, eine Servicequalität (QoS) für Anwendungen bereitzustellen und Netzwerk-Services Endbenutzern und Anwendungen zuzuordnen, während diese das Netzwerk durchlaufen.
Übersicht über Segment-Routing
Um Segment-Routing zu verstehen, müssen Sie zunächst seine grundlegenden Komponenten verstehen.
SR-Domäne: Eine Sammlung von Knoten, die an SR-Protokollen beteiligt sind. Innerhalb einer SR-Domäne kann ein Knoten Eingangs-, Transit- oder Ausgangsvorgänge ausführen.
SR-Pfad: Eine geordnete Liste von Segmenten, die einen SR-Eingangsknoten mit einem SR-Ausgangsknoten verbindet. Typischerweise folgt es dem kostengünstigsten Weg vom Eingang zum Ausgang.
SR-Segment: Eine Weiterleitungsanweisung, die dazu führt, dass ein Datenpaket einen Abschnitt der Netzwerktopologie durchläuft. SR definiert viele SR-Segmenttypen, am häufigsten werden Adjacency- und Prefix-Segmente verwendet. Ein Adjacency-Segment ist ein strikt weitergeleiteter Single-Hop-Tunnel. Es bewirkt, dass ein Paket unabhängig von den Verbindungskosten eine bestimmte Verbindung durchläuft, die mit einem IGP (Interior Gateway Protocol) zwischen zwei Knoten benachbart ist. Ein Prefix-Segment ist ein Multihop-Tunnel, der gleichwertige, Multihop-fähige kürzeste Pfadverbindungen nutzt, um ein Prefix zu erreichen.
Wie funktioniert Segment-Routing?
Wenn ein Datenpaket am SR-Eingangsknoten eintrifft, wird es Richtlinien unterworfen. Wenn das Paket die Übereinstimmungsbedingungen für einen SR-Pfad erfüllt, kapselt der SR-Eingangsknoten das Paket in einen SR-Tunnel ein, der den SR-Pfad Segment für Segment durchläuft.
Jedes Segment eines SR-Pfades endet an einem Segment-Endpunktknoten. Wenn ein Paket an einem Segment-Endpunkt eintrifft, untersucht der Endpunkt das äußerste Paketlabel oder den Header, um das entsprechende Segment zu ermitteln. Anschließend wird das äußerste Label bzw. der Header hervorgeholt und das Paket an den nächsten Segmentendpunkt weitergeleitet. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis das Paket am endgültigen Segmentendpunkt ankommt, bei dem es sich beispielsweise um den SR-Ausgangsknoten handeln kann.
Wenn ein Paket am SR-Ausgangsknoten eintrifft, ermittelt dieser Knoten, ob sich das Paket am Ende seines Pfades befindet. Ist dies der Fall, entfernt der Knoten die SR-Header-Informationen und leitet das Paket anhand seiner Ziel-IP-Adresse weiter.
Da die Transitrouter die Pakete einfach anhand der SR-Segmentkennung (SID) weiterleiten, kann SR verwendet werden, um Pakete, die einem Endbenutzer oder einer Anwendung zugeordnet sind, bestimmten Netzwerkfunktionsdiensten zuzuordnen. Dies geschieht durch die Zuordnung eines Pfades zu dem Ort, an dem der Service angewendet wird, sowie durch die Bereitstellung von Anweisungen über den Service sowie zusätzlicher Pfadinformationen vom Service-Gateway zum SR-Domänen-Ausgangsrouter.
Welche Vorteile bietet Segment-Routing?
Der Hauptvorteil von SR besteht in seiner Fähigkeit, das Netzwerk zu vereinfachen, den Ressourcenverbrauch zu reduzieren und so das Management und den Betrieb Ihres Netzwerks einfacher zu gestalten.
Es gibt weitere Aspekte von SR, die Vorteile in einem Netzwerk bieten.
- SR reduziert die Anzahl der Knoten, die für die Pfadbereitstellung und -änderungen angepasst werden müssen. Diese Maßnahme ermöglicht es SR, schneller auf Netzwerkänderungen zu reagieren und ist somit agiler und flexibler als andere Traffic Engineering-Lösungen.
- SR Traffic Engineering bietet Anwendungs-QoS und ordnet Netzwerk-Services Endbenutzern und Anwendungen zu, während diese das Netzwerk durchlaufen.
- SR bietet Ausfallsicherheit durch Wiederherstellung der Kopfstelle und topologieunabhängige, schleifenfreie Alternativ-(TI-LFA) Technologie, die zur Pfadzuverlässigkeit bei Netzwerkausfällen beiträgt.
Auch bei Verwendung mit einem WAN-PCE-Controller bietet SR zusätzliche Vorteile.
- Es bietet Bandbreitenreservierung mit vereinfachtem Traffic Engineering, da der Controller die Möglichkeit hat, Linkattribute und Pfadbeschränkungen zuzuweisen und Constrained Shortest Path First (CSPF)-Berechnungen durchzuführen.
- Es verringert das Übergangsrisiko, unabhängig davon, ob Sie SRv6, SR-MPLS oder SRm6 in Ihrem Netzwerk einsetzen. Dies geschieht durch die Bereitstellung heterogener Unterstützung für mehrere Weiterleitungsebenen, einschließlich MPLS und IPv6.
- Es ermöglicht die geschlossene Regelkreis-Automatisierung durch die kontinuierliche Auswertung von Echtzeit-Netzwerkbedingungen wie beispielsweise Datenpaketflüssen zu Netzwerk-Services, Überwachung des Netzwerkverhaltens und der Leistung sowie Durchführung von Änderungen, die automatisch im gesamten Netzwerk verteilt werden können, ohne dass die Änderungen über die CLI an mehrere Router übertragen werden müssen.
- Es verbessert die Endbenutzererfahrung, indem es spezifische Netzwerkpfade gemäß festgelegten Anforderungen definiert (wird auch für Network Slicing verwendet).
Traffic Engineering mit Segment-Routing-Controllern
Ein SR-Controller ist ein SDN-Controller, der die zentrale Pfadberechnung, das Traffic Engineering, die detaillierte Transparenz und die Datenflusssteuerung für SR-Weiterleitungsebenen in Service Provider- und Unternehmensnetzwerken ermöglicht. Der SR-Controller ermöglicht es Netzwerkbetreibern, ihre Netzwerkinfrastruktur durch proaktive Überwachung und Planung sowie durch dynamisches Routing großer Datenverkehrslasten auf Basis festgelegter Einschränkungen zu optimieren.
Ein wesentlicher Vorteil der Controller ist ihre Fähigkeit zur Bandbreitenreservierung, was mit Segment-Routing allein nicht gut funktioniert. Durch die Übertragung von Pfadzustandsinformationen von Transitroutern in das Paket verringert Segment-Routing den Bedarf an Protokollen wie Label Distribution Protocol (LDP) und Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering (RSVP-TE), die Pfadinformationen im Netzwerk verteilen. RSVP-TE bietet einen Mechanismus zur Bandbreitenreservierung, daher kann dessen Abschaffung in Netzwerken, in denen derzeit eine Bandbreitenreservierung implementiert ist, problematisch sein.
SR-Controller lösen dieses Problem, da sie die gesamte Netzwerktopologie und ihre Datenflüsse in Echtzeit überwachen können. Mithilfe dieser Daten bestimmen sie die konkreten Wege, die Pakete durch das Netzwerk nehmen sollen, und können diesen Wegen auch Bandbreite zuweisen. Nachdem die Pfade berechnet und die Bandbreite der Verbindungen zugewiesen wurde, fügt der Controller diese Informationen seiner Datenbank hinzu. Der Controller berücksichtigt den bestehenden Bandbreitenbedarf bei der Berechnung neuer Pfade oder bevor er den Datenverkehr aufgrund von Überlastung oder anderen dynamischen Netzwerkbedingungen umleitet.
Der SR-Controller führt drei grundlegende Operationen aus:
- Analysieren
- Optimieren
- Automatisieren
Der Controller sammelt fein granulierte Telemetriedaten aus dem Netzwerk, analysiert diese und optimiert sie, um intelligente Maßnahmen zu unterstützen, wie z. B. Datenverkehr-Tunneling über den effizientesten Netzwerkpfad, die Einhaltung von SLA-Anforderungen oder die proaktive Behebung von Überlastungsproblemen.
Der NorthStar Controller, der WAN-Software-Defined-Networking-(SDN)-Controller von HPE Juniper Networking zur Optimierung des Datenverkehrs, bietet diese Funktionen und ermöglicht es Ihnen, mehrere Netzwerkdomänen anzuzeigen und zu überwachen. Der NorthStar Controller bietet Ihnen eine durchgängige Netzwerkansicht und die Möglichkeit, Interdomain-Traffic-Engineering und durchgängiges Network Slicing zu realisieren.
Der NorthStar Controller unterstützt auch die Migration zu SR, indem er die Routing-Steuerung zentralisiert und Ihnen die Möglichkeit gibt, während Ihrer Migration mehrere Steuerungsebenen über dieselbe Infrastruktur auszuführen. Die grafische Benutzeroberfläche des NorthStar Controllers bietet eine Echtzeit-Netzwerkansicht mit sehr feinen Netzwerkdetails, die die Planung und den Betrieb Ihres Netzwerks vereinfachen.
HPE Juniper Networking: Implementierung von Segment-Routing
SR verwendet entweder MPLS (SR-MPLS) oder IPv6 (SRv6) auf der Weiterleitungsebene. HPE Juniper Networking bietet beide Lösungen an. Um die Defizite von SRv6 zu überwinden, hat HPE Juniper Networking SRm6 entwickelt. Dies reduziert die Größe der SIDs im SR-Header durch einen kleineren komprimierten Routing-Header und verringert die Ressourcenbeschränkungen, die bei weit verbreiteten SRv6-Implementierungen auftreten.
Der robuste, voll ausgestattete NorthStar Controller bietet mehr als nur Bandbreitenreservierung. Er unterstützt Pfaddiversität und kann CSPF-Berechnungen, Bandbreitenkalender und andere nützliche Funktionen durchführen. Der NorthStar Controller ist eine leistungsstarke und flexible Traffic Engineering-Lösung, die detaillierte Einblicke und die Steuerung von SR- und IP/MPLS-Flüssen in großen Netzwerken von Service Providern, Cloud und Unternehmen ermöglicht.
FAQs
Wie kann Segment-Routing dazu beitragen, mein Unternehmen profitabler zu machen?
Erstens sparen Sie Betriebs- und CapEx-Kosten, indem Sie die Weiterleitungsprozesse des Datenverkehrs in Ihrem Netzwerk vereinfachen. Segment-Routing entfernt Netzwerkstatusinformationen von den Zwischenroutern und platziert stattdessen Pfadinformationen in den Paket-Headern am Eingangsknoten. Dieser Ansatz reduziert den Bedarf an Ausrüstung, Energie und Betriebsressourcen entlang des gesamten Weiterleitungspfades im gesamten Netzwerk.
Segment-Routing hilft Ihnen außerdem dabei, Anforderungen an neue Services und höhere Leistung einfach, kostengünstig und mit einheitlichen Benutzererlebnissen zu erfüllen. Zur Erreichung dieser Ziele ist eine Netzwerktransportlösung erforderlich, die Kontrolle, Agilität, Anwendungskonsistenz und vereinfachtes Datenverkehrsmanagement bietet – genau das leistet Segment-Routing.
Ein unabhängiger Forschungsbericht von Omdia, Segment Routing in the 5G Era fasst die wichtigsten Gründe zusammen, warum Netzwerkbetreiber Segment-Routing einsetzen.
- Reduzierte Betriebs- und Investitionskosten
- Verbesserungen bei der Skalierbarkeit und Verfügbarkeit des Netzwerks
- Unterstützung für service-bezogene Richtlinien, verbindliche oder deterministische Service-Level-Agreements (SLAs) und Network Slicing
- Größere Flexibilität, um differenzierte Mehrwertdienste anzubieten
- Die Fähigkeit, zuverlässige Mobility-Services anzubieten, einschließlich 5G- und IoT-(Internet der Dinge) Konnektivität
Segment-Routing gewinnt insbesondere dann an Bedeutung, wenn die Branche auf Assured Network Slicing umsteigt, wodurch virtuelle, isolierte logische Netzwerke auf derselben physischen Netzwerkinfrastruktur betrieben werden können. Jedes Segment kann auf dynamisch erstellten, segmentbasierten Pfaden platziert werden, wobei die Fähigkeit besteht, differenzierte, kundenspezifische Anwendungs- und Abonnentenanforderungen an die Servicequalität zu erfüllen.
Wie funktioniert Segment-Routing in Verbindung mit Netzwerkautomatisierung zur Verbesserung der Servicequalität?
Durch die Kombination von Segment-Routing mit Netzwerk-Automatisierungslösungen wie HPE Juniper Networking Paragon Automation können Sie differenzierte Kundenerlebnisse bieten und Ihr Netzwerk für eine höhere Effizienz optimieren.
Beispielsweise ermöglicht Segment-Routing mit einem WAN-SDN-Controller feinere SLAs durch latenzbasiertes Routing. Durch die dynamische Zuweisung von Benutzern aus dem Netzwerksegment oder der geografischen Region mit den aktuell niedrigsten Latenzwerten verbessert das Segment-Routing die Service- und Anwendungsleistung durch Automatisierung zu geringeren Kosten.
Einige Anwendungen müssen strenge Anforderungen an die End-to-End-Latenz oder den Paketverlust erfüllen, um korrekt zu funktionieren. Ohne Automatisierung fehlt den Betreibern die erforderliche Netzwerkagilität, um differenzierte Servicelevel, die auf die Bedürfnisse dieser Anwendungen zugeschnitten sind, zu bieten. Paragon Automation fungiert als WAN SDN-Controller und leitet den Datenverkehr automatisch auf optimale Pfade, um die Service-Level-Ziele auf verschiedene Weise zu erreichen.
- Es analysiert netzwerkweite Telemetriedaten, um Pfade zu vermeiden, die Ihre Ziele hinsichtlich Latenz, Jitter, Paketverlust und anderer Metriken nicht erfüllen
- Es berechnet die Netzwerkpfade, um die Leistungsziele zu erreichen
- Es automatisiert die optimale Pfadplatzierung
Die Automatisierung verbessert die Vorhersagbarkeit, Ausfallsicherheit und SLAs des Netzwerks und ermöglicht gleichzeitig eine schnellere Markteinführung neuer Services. Dies ebnet den Betreibern den Weg zu fortgeschritteneren Anwendungsfällen, die eine geschlossene Fehlerbehebung beinhalten, um die SLAs weiter zu verbessern. Dies wird durch leistungsstarke serviceorientierte Einblicke erreicht, die die End-to-End-Servicequalität auf der Datenebene kontinuierlich messen.
Wie kann die Kombination von Segment-Routing mit einem WAN-SDN-Controller im Zeitalter von COVID-19 hilfreich sein?
In Zeiten der Pandemie ist die Nachfrage nach Unterstützung für Telearbeiter gestiegen, und es gab Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Netzwerkgeräten aufgrund von Engpässen in der Halbleiter-Lieferkette und Bedenken hinsichtlich einer ausreichenden Personalausstattung vor Ort zum Testen und Bereitstellen neuer Geräte. Die optimale Nutzung der Ressourcen durch einen „heißeren“ Betrieb des Netzwerks ist eine zunehmend verbreitete Lösung, um diese Probleme zu lindern und die Rentabilität durch die Reduzierung der CapEx-Ausgaben zu steigern.
Segment-Routing mit einem WAN-SDN-Controller hilft Betreibern, die Ressourcennutzung dynamisch zu optimieren und die Netzwerk-CapEx zu reduzieren, indem ungenutzte Kapazitäten erschlossen werden, die aufgrund von Überdimensionierung zur Deckung von Nachfragespitzen oft verborgen bleiben. Segment Routing und Software-Defined Networking (SDN) automatisieren gemeinsam die Platzierung von Servicepfaden, die den Anforderungen an bedarfsgerechte Bandbreite gerecht werden, auf verschiedene Weise.
- Nutzung der Echtzeit-Transparenz über die netzwerkweite Nutzung
- Automatisierung der Pfadberechnung zur Vermeidung von Überlastung
- Automatisierung der Bereitstellung und Optimierung von datenverkehrstechnisch optimierten/label-geschalteten Pfaden (LSPs) basierend auf den Auslastungsebenen
Diese Prozesse erschließen verfügbare Kapazitäten im Netzwerk durch den Einsatz fortschrittlicher Algorithmen zur Pfadplatzierung und kontinuierlichen Optimierung. Die Kombination mit Analysen zur Steuerung softwaredefinierter Regelung ermöglicht es dem Netzwerk , Überlastungen automatisch zu vermeiden.
Warum ist der HPE Juniper Networking Segment Routing Controller die richtige Wahl?
Der HPE Juniper Networking Paragon Pathfinder ist einer der branchenweit robustesten und umfassendsten WAN-SDN-Controller für Segment-Routing. Er ermöglicht die fein abgestufte, softwaredefinierte Steuerung, die erforderlich ist, um Servicequalität im 5G- und Cloud-Zeitalter zu bieten. Der Controller bietet Pfadberechnung mit Bandbreitenreservierung und führt eine aktive Netzwerküberwachung durch, indem er kontinuierlich Telemetriedaten von verschiedenen Netzwerkelementen empfängt und analysiert. Er kann zu strategischen Zeitpunkten Pfadberechnungen durchführen, um bereits auftretende Netzwerkverzögerungen oder -ausfälle, wie z. B. Überlastung und Glasfaserunterbrechungen, zu vermeiden. Er kann außerdem, basierend auf der Analyse von Telemetriedaten, zukünftige Netzwerkereignisse umgehen, deren Auftreten er erwartet.
Segment-Routing und Paragon Pathfinder bieten gemeinsam einen innovativen Ansatz zur Datenverkehrssteuerung, der für prioritäre Aktivitäten wie Traffic Engineering und schnelle Umleitungen genutzt werden kann. Segment-Routing vereinfacht auf diese Weise Routing-Protokolle, Netzwerkdesign und Netzwerkbetrieb. Darüber hinaus verringert das im Kontext eines WAN-SDN-Controllers eingesetzte Segment-Routing den Bedarf an LSP-Management und trägt so zu einer weiteren Vereinfachung bei.
Diese Prozesse erschließen verfügbare Kapazitäten im Netzwerk durch den Einsatz fortschrittlicher Algorithmen zur Pfadplatzierung und kontinuierlichen Optimierung. Durch die Kombination mit Analysen zur softwaredefinierten Steuerung kann das Netzwerk Überlastungen automatisch vermeiden.
Warum ist HPE Juniper Networking ein bevorzugter Anbieter für die Ermöglichung segmentbasierter Netzwerktransformationen?
Sie können HPE Juniper Networking Segment Routing auf Ihrer bestehenden Juniper Infrastruktur bereitstellen und vermeiden so den Austausch Ihrer Netzwerkhardware während der Umstellung. Wir entwickeln unsere Geräte mit leistungsstarken programmierbaren ASICs, die es Ihnen ermöglichen, Ihre Segment-Routing-Umgebung mit branchenführender Skalierbarkeit auszubauen und gleichzeitig das gleiche konsistente Junos Operating System zu nutzen, auf das Sie bereits vertrauen.
HPE Juniper Networking ermöglicht zudem eine einfache Migration durch schrittweise Bereitstellungen. Wir bieten Ihnen als einzige Lösung die Möglichkeit, mehrere Netzwerktypen gleichzeitig zu entwerfen, zu verwalten und zu unterstützen, während Sie Segment-Routing in Ihre Umgebung einführen. Mit Juniper Paragon Pathfinder können Sie mehrere Steuerungsebenen gleichzeitig ausführen: Segment Routing über MPLS (SR-MPLS), Label Distribution Protocol (LDP), Resource Reservation Protocol (RSVP) und native IPv4 und IPv6.