个人认为，理解报文就理解了协议。通过报文中的字段可以理解协议在交互过程中相关传递的信息，更加便于理解协议。

因此本文将以SRv6 BE场景下报文交互过程为例，以详细介绍SRv6。
有关于SR-MPLS的场景介绍，可参见SR-MPLS(BE)场景。
关于SRv6的RFC，可参考2021年发布的RFC8986

Note：第一章主要简介了SRv6内容。有相关基础可以直接阅读第二和三章节。

目录
1.SRv6概念
- 1.1.SRv6是什么
- 1.2.SRv6特点
2.SRv6术语
- 2.1.SRv6的SID
- 2.2.SRH简介
3.SRv6(BE)跨域场景介绍
- 3.1.SID介绍
- - 3.1.1.Function功能
  - 3.1.2.Flavors附加行为
- 3.2.SID地址的传递(报文分析)
- 3.3.SRv6的场景分析
- 3.4.L3VPN for IPv4 over SRv6 BE
- 3.5.状态查看

1.SRv6概念

1.1.SRv6是什么

SRv6(Segment Routing v6，基于IPv6转发平面的段路由)是基于源路由理念而设计的在网络上转发数据包的一种协议。其核心思想是将报文转发路径切割成不同的段，再为其分配SID(Segment Identifier，段标识符)进行标识从而以段指导报文转发。
SR-MPLS基于MPLS转发平面
SRv6的一个重要特点是不再使用LDP/RSVP-TE协议，也不需要MPLS标签，简化了协议。
SRv6基于Native IPv6进行转发。Native IPv6指的是普通的IPv6报文。SRv6是通过IPv6扩展报文头来实现的。普通的IPv6设备也可以识别SRv6报文(其实是识别IPv6报文)。SRv6设备能够和普通IPv6设备共同部署，对现有网络具有更好的兼容性。

这就是SR的Segment概念，例如在SR网络中End节点可以支持SR路由能力，而对中间节点只要求进行普通的IPv6报文转发即可。

1.2.SRv6特点

SRv6原理简介：SRv6主要是利用的IPv6的扩展头部。在扩展头部中携带了“IPv6地址(被称为SID)”，利用这个IPv6地址来指导支持SRv6的设备对报文进行报文转发。该IPv6携带了报文的处理动作。
SRv6可编程：SR的设计理念在于对路径进行分段（Segment）以及在起始节点对路径进行排序组合（Segment List），确定出行路径。例如可以在SRH头部中(IPv6扩展头的一种)，携带多个SID。每个节点设备处理不同的SID，从而严格规定报文的转发路径实现可编程。
传统路由网络如果需要指定路径则需要全网统一规划路由，这通常是难以实现的。

2.SRv6术语

2.1.SRv6的SID

Segment用于指导报文转发，总的来说可分为3类。分别是Prefix Segment、Node Segment、Adjacency Segment。而针对Segment的标识SID(Segment ID)也有如下三种。

分类	生成方式	作用
Prefix SID	手工	标识目的地址前缀。简单理解可以用于标识目标网络
Node SID	手工	标识节点设备。简单理解可以用于标识设备，例如OSPF的router-id
Adjacency SID	手工或协议动态分配	标识网络邻接。

Prefix SID/Node SID和Adjacency SID可以分别类比于传统IP转发中的目的地址和出接口。
SR-MPLS的SID是与MPLS概念相同的标签，SRv6的SID则可以单纯理解为IPv6地址
SRv6的SID=Locator+Function+Arguments
Locator：提供IPv6的路由能力，报文通过该字段实现寻址转发。此外，Locator对应的路由也是可聚合的。(用于传递报文的路由前缀)
Function：用来表达该设备指令要执行的转发动作，不同的转发行为由不同的Function来表达。(比如可以指定邻居转发或按节点解封装SRH按链路转发，传统L3VPN是按所建立的LSP转发)
Arguments：可选字段，是对Function的补充。这些参数可能包含流、服务或任何其他相关的信息，目前应用较少。

(SID的每个字段都是可变长的，并且可人为指定也可动态分配。并且一个SRH可以包含多个SID)

2.2.SRH简介

SRH也即(Segment Route Header)是IPv6的扩展头。
如下是IPv6的头部信息
Version：固定为6表示IPv6。
Traffic class：类似IPv6的TOS，用于QOS为报文分配优先级。
Flow Label：流标签。该字段用来标记 IP 数据包的一个流。
Payload Length：IPv6有效载荷的长度，包括扩展头长度。
Next header： IPv6 基本报头后的那一个扩展报头的信息类型。一个IPv6可以有多个扩展头，通过在扩展头中指定下一个头部信息。
Hop limit：跳数限制。与IPv4的TTL作用相同。
Source Address：IPv6源地址。
destination Address：IPv6目的地址。
Extension Header：扩展头。类型由Next header定义。

IPv6的Next Header：
IPv6定义了多种扩展头，这里对其进行简介
1@逐跳选项报头(Next Header=0)=该选项主要用于为在传送路径上的每跳转发指定发送参数，传送路径上的每台中间节点都要读取并处理该字段。(每台IPv6都需要处理的参数)
应用场景:用于巨型载荷；用于路由器提示；用于资源预留。
2@目的选项报头(Next Header=60)=目的选项报头携带了一些只有目的节点才会处理的信息。目前，目的选项报文头主要用于移动lPv6
3@路由报头(Next Header=43)=路由报头和IPv4的Loose Source and Record Route选项类似，该报头能够被lPv6源节点用来强制数据包经过特定的路由器。
4@分段报头(Next Header=44)=同IPv4一样，IPv6报文发送也受到MTU的限制。当报文长度超过MTU时就需要将报文分段发送，而在IPv6中，分段通过分段报头来实现。
5@认证报头(Next Header=51)=该报头由IPSec使用，提供认证、数据完整性以及重放保护。它还对IPv6基本报头中的一些字段进行保护。
6@封装安全净载报头(Next Header=50)=该报头由IPSec使用，提供认证、数据完整性以及重放保护和IPv6数据报的保密,类似于认证报头。

IPv6的SRH：
SRH实际是43号IPv6扩展报头路由报头的一种。
Next Header：1字节。描述后续头部类型。可以正常报文也可以是扩展头。这里携带的就是ICMPv6报文。
Length：1字节。自己扩展头的长度。
Type：1字节。标识路由报头的类型。4表示SRH。
Segment Left：1字节。SRv6激活的SID。前文提到类似于MPLS的多层标签，SRH可以携带多个SID。这里用于标识当前节点应使用的SID号。该字段与C语言的指针有点类似。
SRv6的SID可以形象理解为IPv6网络中的标签
Last Entry：1字节。
Flags：1字节。
Tag：2字节。用于对数排包分组。可以实现基于组的策略。
Address：16字节，这一字段也叫Segment List[]。IPv6地址，也即SRv6的SID。一般有多个，只是这里只有一个SID=SL[0]。每有一个SID增加16字节。
有一个需要说明的是这个SID列表 Segment List从上往下依次为SL0，1，2，…。在使用时，首先使用的是最低层的SL，而传统MPLS是从外层开始使用剥离。(正好相反)
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3.SRv6(BE)跨域场景介绍

根据之前的介绍可以知道SRv6是一种新型的隧道技术。IPv6地址(SID)替代MPLS的标签用于公网数据传递。
这里以L3VPN跨域BE场景为例子进行SRv6技术的介绍。实际上SRv6方案也可用于承载EVPN。

3.1.SID介绍

SRv6的SID主要是由Locator路由前缀+Function+Argument组成。
Locator：网络节点的标识。是IPv6路由前缀，主要用于路由传递。一个重要特性是可路由。
Argument：SID的可选参数，在双归双活场景下有应用。

3.1.1.Function功能

Function：SID处理的选择动作，指导报文进行转发。Function比较复杂，这里重点进行介绍。
RFC定义了SRv6的不同处理动作，这里对不同类型进行介绍。
End：表示Endpoint SlD，用于标识目的节点(Node)。对应的处理动作为更新IPv6 DA，目的为End SID时正常路由表转发。
End.X：表示三层连接的Endpoint SID，用于标识链路。对应的转发动作是:更新IPv6 DA，从End.x SID绑定的出接口转发报文。
End.DT4：表示PE类型的Endpoint SID，用于标识IPv4 VPN实例。对应的转发动作是:解封装报文，并且查找IPv4 VPN实例路由表转发。等价于IPv4 VPN的标签。
End.DT6：表示PE类型的Endpoint SID，用于标识IPv6 VPN实例。对应的转发动作是:解封装报文，并且查找IPv6 VPN实例路由表转发。等价于IPv6 VPN的标签。
End.DX4：表示PE类型三层连接的Endpoint SID，用于标识IPv4 CE。对应的转发动作是:解封装报文，并且查找绑定CE SID的三层接口转发。
End.DX6：表示PE类型三层连接的Endpoint SID，用于标识IPv6 CE。对应的转发动作是:解封装报文，并且查找绑定CE SID的三层接口转发。
其实Function有一定的命名规则：
End：是最基础的Segment处理动作，中止当前动作。处理时将SRH的Segment Left字段-1，Segment List复制到IPv6的Destination Address中。
D：Discapsulate。不仅解封装IPv6扩展头还解封装IPv6报文。
X：指定出接口进行转发。
T：Table。查找路由表转发。
V：Vlan。查找vlan转发。
U：Unicast。查找单播Mac表转发。
M：Multicast。查看组播表转发。
B6：指定应用SRv6 Policy。
BM：指定应用SR-MPLS Policy。

3.1.2.Flavors附加行为

Flavors是为了增强SRv6 Segment而定义的附加Function行为。这些附加行为是可选项，它们将会增强SRv6 Segment的执行动作，满足更丰富的业务需求。2021年发布的RFC8986-Segment Routing over IPv6 (SRv6) Network Programming定义了如下三种Flavors。
PSP: Penultimate Segment Pop of the SRH：在倒数第二个Endpoint节点执行移除SRH操作。类似于MPLS的倒数第二跳弹出。但是这里是段的概念，每个段之间可能经历了多台设备。
USP: Ultimate Segment Pop of the SRH：在倒数第一个Endpoint节点执行移除SRH操作
USD: Ultimate Segment Decapsulation：在倒数第一个Endpoint节点执行移除IPv6头部操作

设备如何知晓对报文的Function处理动作：
在报文中携带SID时，会进行SID标识。例如在ISIS的LSP报文的SRv6 Locator型SubTLV中会携带Code字段进行标识具体是哪种Function，以及是否需要进行Flavors行为。
控制面：IGP会将SID在全网通告(还有BGP的相应动作)。
转发面：End节点收到DIP=SID的IPv6报文后，根据该SID相应的Function字段进行相应报文转发行为。
(对于该IPv6报文收到后，会进行SRH的SID替换DIP。这一过程在3.3章节进行详细介绍)。点击此处到达第3.3章节

和L3VPN的小区别：
在L3VPN中，标签不仅作为数据转发的指导也承载了对私网租户的标识作用。
SRv6不存在L3VPN的标签，而是由SID代替了标签。SID的Locator本身作为IPv6路由前缀可以指导数据转发。而丰富的Function不仅可以承载对私网的标识，而且可以进一步指导报文的处理动作。相比于Label，业务承载类型和业务处理动作的丰富性都大大提高!!

3.2.SID地址的传递(报文分析)

与SR-MPLS相同，SR的SID都可由IGP协议动态生成。在IGP协议的收敛完成的同时，标签转发路径LSP也随之建立。
本场景下ISIS协议涉及SRv6功能的有如下三种TLV：Router capability、SRv6 Locator和Extender IS reachability。接下来对其进行介绍

Router capability：T=242。
并在该TLV中标识携带 SRv6 capability：T=25。其中标识了路由器对SRv6的支持能力。Node Maximum SID Depth：T=23。
Router capability作用在于协商对SRv6的支持能力，因为设备对SID的处理程度是有限制的。这一限制主要在于芯片的限制。限制包含
Maximum Segment Left：对Segment Left字段最大支持处理能力；Maximum End Pop：节点POP能力；Maximum T Insert：最多插入SID数；Maximum T Encaps：最多的封装SID数；Maximum End D：执行End.D动作时，可指定SID最大值。

SRv6 Locator：T=27。主要用于传递SID信息，建立LSP。
Topology ID：12bit。表示所承载IGP协议对网络的支持能力。
Algorithm：1字节。表示所使用的路由算法。0表示SPF，1表示严格SPF。
Locator Size：1字节。和Locator共同表示了SID的Locator或路由前缀。
SubTLV=SRv6 End SID：Code=5。这里的End SID用于标识节点的SID。而PSP指的是Flavors行为(用于增强SRv6 Segment的执行动作)
PSP表示在倒数第二个End节点剥离SRH。

这里的Local-sid也即节点SID。此外在Extended IS reachability中携带了邻居SID。

Extended IS reachability：T=22。主要用于传递SID信息。这里主要传递的是邻居SID End.X SID表示按链路进行传递。

在IGP分发SID收敛完成后，BGP为CE分配Prefix-SID即可

Extended Community：传递VPN的RT。
BGP Prefix-SID：为相应的节点配置Prefix-SID。目前wireshark4.0.1暂不支持对该字段的识别。但是可以隐约识别出：3001:1:1:1::。
MP-NLRI：传递相应的VPNv4路由192.168.1.0/24(可以通过Prefix Length=112进行判断)，下一跳指定为1111::1111。

3.3.SRv6的场景分析

SRv6可以分为控制面和转发面。通俗意义上控制面通常指的是路由信息生成，而转发面则指的是具体的流量传输。
例如我们所说的传统MPLS L3VPN的控制面是MPLS(LDP生成标签)。转发面则是依照LSP进行流量传递。
普通L2VPN没有控制面通过2层的MAC/ARP泛洪学习来导通的，而基于MP-BGP的EVPN是以MP-BGP作为控制面传递5种EVPN路由(目前已新增到8种)实现了转控分离。
接下来以图示为例进行相应介绍：
CX1-CX6用于公网隧道建立(CX1-3为AS100，CX4-6为AS200。CX2和CX5可以支持SRv6功能，也可以不支持)；
AR1和AR2分别作为VPN的CE路由器；
NE路由器可用于模拟SDN控制器(SRv6通常与SDN技术相关联)AR1向AR2通信：

控制面：
1@控制面上首先应进行IPv6网络的构造，通常CX1-6的每台设备都需要进行IPv6的地址改造。
2@CX1-6都运行IGP协议，同时应使能SRv6功能。自动或手动指定相应的SID信息，由IGP协议进行泛洪。
SRv6的一个强大之处在于不要求所有网络节点都支持SR功能。并且工程应用上的设备通常跨越多个AS。
因为在使用时节点设备实际上执行的IPv6的普通路由转发，只有支持SRv6功能的End节点才处理SRH头部信息。(TLV格式构造报文的一个好处是，可以忽略自己不支持的TLV)

3@在IGP完成SID的泛洪同步后，需要建立BGP邻居传递相应的SID和VPN私网路由。CX1和CX3建立iBGP，CX4和CX6建立iBGP，CX3和CX4建立eBGP。如果有控制器的加入，还需另外和控制器NE建立BGP邻居。
(根据实际的网络规划决定是否需要建立BGP的RR反射器。)
在传统MPLS L3VPN场景下，CE-PE端BGP的作用在于生成MP-BGP标签作为私网VPN的标识。而SRv6场景没有单纯的标签概念，CE-PE端只需将相应的VPN实例与SID关联即可。而SID(Function)中自动包含的相应处理动作。
(当然还是需要BGP传递私网路由)
SDN控制器的加入为SRv6提供了可编程功能：
SDN控制器通过建立BGP邻居，下发BGP SID属性(BGP-LS等)。从而指导相应的流量行为。
目前的SDN控制器可以达到在底层可达的网络(underlay)自动下发配置，更加简化了网络变动的工作量。
SRv6的一个重要特点：跨域
在传统MPLS L3VPN中，经常有跨域场景出现。而MPLS是无法连续的为非AS域的设备分配标签(一般来说LSP的连续通常只能在一个AS内)。针对这种情况MPLS 提出了3种方案：OptionA(各自AS当成对端的CE设备转发)，OptionB(ASBR之间的MP-eBGP分配MPLS单层标签)，OptionC(有两种方案可分别产生2层和3层标签，相同点在于内层都是目标CE的私网标签)。
在SRv6场景中，不存在传统意义的标签概念(标签被SID/IPv6地址替代)。控制面传递的是SID/IPv6地址。也即只需要每台设备仅知道去往目标CE的IPv6地址即可。

转发面：
在转发面上，实际是IPv6的路由转发。只是IPv6的报文携带了相应的SRH

在控制面完成后AR1和AR2(CE)以及CX1和CX6都具有了相应的路由信息。(或在PE上双点双向重分发，或使用缺省路由。)

1@在源节点收到AR1传递过来的数据流量。查表发现下一跳为CX6。去往CX6的地址可以迭代入相应的SRv6隧道(工程上可以有多种隧道并行)
2@在源节点对该报文进行封装。外层封装IPv6报文，Mac取相应的下一跳地址。同时IPv6插入相应的SRH头部信息。
目的IPv6地址取SRH的Segment List字段的最大值，发送时Segment left-1。
3@在中间节点对相应报文进行2层解封装。
如果支持SRv6功能，则取SRH字段中Segment left对应Segment List的SID/IPv6地址，替换为DIPv6地址，随后Segment left-1发送。
点击此处回到SRH报文介绍
这一行为与MPLS网络中间节点设备的标签替换非常类似
如果不支持SRv6功能，则只查找IPv6路由表比对该SID进行转发。
4@在目地节点对相应报文进行解封装。目的节点收到该IPv6报文，可以识别该IPv6地址(也是SID)相应的Function。例如可以是End.DT4型SID，此时就会将SRH和IPv6同时剥离暴露出里边的IPv4报文查找IPv6路由表转发。

这里未提到的一点是Flavors附加行为。
具有Flavors附加行为的SID可以进行倒数第二段弹出，或弹出SRH弹出IPv6等操作。
SRv6的Segment概念可以理解为处理SRH的两个最近节点。在这两个End之间只需查表转发IPv6。具体转发时，SR可以分为不同的SID类型(不同的SID具有不同的行为)。
例如可以指定链路转发，可以仅查路由表的节点转发。
而添加链路检测的SDN网络，可以根据需求实时下发SID更改转发情况。因此选择性非常强。
实际SRH携带情况还需以实际为准

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3.4.L3VPN for IPv4 over SRv6 BE

这里以SRv6 BE为例进行介绍。SRv6 BE可能更像一个加强版的MPLS转发。

考虑到设备所支持情况，这里在CX1、CX2和CX3之间建立AS=100，并且在CX3和CX4之间建立eBGP邻居关系AS200。
1@这里只提供了PE设备配置，有能力者可自行进行其他P和PE设备的配置。
有需要者可私信联系提供模拟器源文件及配置。
这里以CX3为例进行配置介绍:
sysname CX3
#
segment-routing ipv6
locator CX3 ipv6-prefix 3003:1:1:1:: 64
#
//设置SRv6的SID，指定locator为3003:1:1:1:: 且前缀为64。
//设备自动根据定义的长度进行选择。例如此时Locaor指定为64，Function未指定则动态分配那么Function为128-64。Function可以静态指定也可以动态指定，例如
locator CX3 ipv6-prefix 3003:1:1:1:: 64 static 32
opcode ::1111 end
//此时为64的Locator，32的人为分配Function，32的动态Function指定。
//(Arg参数未指定则该SID完全由Locator和Function组成。)

isis 10
is-level level-2
cost-style wide
network-entity 49.0000.0000.0003.00
#
ipv6 enable topology standard
segment-routing ipv6 locator CX3
#
#
//指定IGP携带SRv6相关信息，并且未定义的SID长度部分由IGP自动分配。
bgp 100
router-id 3.3.3.3
peer 2003::4 as-number 200
peer 2222::2222 as-number 100
peer 2222::2222 connect-interface LoopBack1
#
ipv4-family unicast
undo synchronization
#
ipv6-family unicast
undo synchronization
network 1111::1111 128
network 2222::2222 128
peer 2003::4 enable
peer 2222::2222 enable
peer 2222::2222 next-hop-local
#
ipv4-family vpnv4
undo policy vpn-target
peer 2222::2222 enable
peer 2222::2222 prefix-sid
#
//使能VPNv4传递BGP Prefix-SID信息。
//这里宣告了AS内部的loopback用于建立BGP邻居。

3.5.状态查看

SID信息Local-sid：描述了节点的SID。包括End SID、End.x SID和End.DT4等。
Locator：描述了本地定义的Segment信息。
3.2.章节(点击可达)已做过体现，这里不在举例。

VPN路由信息
私网流量传递时的报文

这里直接携带的是CX4的End型SID地址，直接查IPv6路由表转发。因为只有1个Segment，这里携带的是目的选项报头而非SRH。

具有SRH的报文
使用ping ipv6-sid -a 1111::1111 4444::4444可以进行相应SID可达性检查。