Netzwerk & WAN
Segment Routing
Segment Routing (SR) schreibt den gewünschten Pfad als Liste von Segmenten direkt in den Paketkopf, ohne zusätzliches Signalisierungsprotokoll im Netz.
- Source Routing (SID-Liste im Paket)
- Kein per-Hop-Zustand im Kern
- TI-LFA-Schutz unter 50 ms
- SR-MPLS und SRv6
- SDN-/Controller-Integration
Segment Routing (SR) ist eine Source-Routing-Architektur: Der Eingangs-Router schreibt den gewünschten Pfad als geordnete Liste von Segmenten (SIDs) direkt in das Paket. Jeder Transit-Knoten führt nur die Instruktion des obersten Segments aus, ohne eigenen Pfad-Zustand zu halten. Der Zustand liegt ausschließlich am Eingang (RFC 8402).
Dieser Artikel erklärt die Segmenttypen und den SRGB, die beiden Datenebenen SR-MPLS und SRv6, die SR-Policy zur Pfadsteuerung, den schnellen Schutz über TI-LFA und Flex-Algo, warum SR die älteren Protokolle LDP und RSVP-TE ablöst und worauf bei SRGB-Konsistenz, Label-Tiefe und MTU zu achten ist.
1. Grundidee: der Pfad steckt im Paket
Statt im Netz Tunnel-Zustände aufzubauen, kodiert der Headend den Pfad als Segment-Liste. Ein Segment ist eine Anweisung, meist topologisch (geh zu Knoten X, nimm Link Y). Transit-Knoten lesen nur das oberste Segment und führen es aus; sie brauchen weder LDP- noch RSVP-Zustand pro Pfad. Das verlagert die Komplexität an den Rand und macht den Kern einfach und skalierbar.
2. Segmenttypen und der SRGB
Zwei Segmenttypen sind zentral: Der Prefix-SID (auf einem Loopback der Node-SID) hat globale Bedeutung, alle Knoten kennen denselben Wert für dieses Ziel. Der Adjacency-SID bezeichnet eine konkrete Ausgangs-Schnittstelle und hat nur lokale Bedeutung. Mit der Kombination beider lässt sich jeder beliebige Pfad ausdrücken.
Im SR-MPLS-Fall ist ein globaler SID ein Index in den SRGB (Segment Routing Global Block); das tatsächliche Label ergibt sich aus SRGB-Start plus Index. Die SIDs verteilt das IGP selbst (OSPF nach RFC 8665, IS-IS nach RFC 8667), ganz ohne LDP oder RSVP.
SRGB netzweit einheitlich
Ein über alle Knoten identischer SRGB ist dringend empfohlen: Nur dann ist ein Node-SID netzweit dasselbe Label, was ECMP-Hardware entlastet und das Troubleshooting vereinfacht. Hersteller-Defaults unterscheiden sich (Cisco IOS XR ab 16000, Arista ab 900000, Juniper manuell), deshalb im Multi-Vendor-Netz früh angleichen.
3. Zwei Datenebenen: SR-MPLS und SRv6
SR-MPLS (RFC 8660) nutzt MPLS-Labels als SIDs. Die Forwarding-Hardware bleibt unverändert, der Headend legt einen Label-Stack auf, Transit-Knoten tauschen das oberste Label. Das macht SR-MPLS zur naheliegenden Wahl, wenn bereits eine MPLS-Fabric existiert.
SRv6 (RFC 8986) verwendet 128-Bit-IPv6-Adressen als SIDs und trägt den Pfad in einem eigenen IPv6-Extension-Header (SRH). Jede SID folgt dem Schema Locator:Function:Argument und kann nicht nur weiterleiten, sondern programmierbare Funktionen ausführen (End, End.X, VPN-Decap und mehr). Der Preis ist Overhead: Jede SID belegt 16 Byte. Die Komprimierung uSID (standardisiert in RFC 9800, Mitte 2025) packt mehrere Micro-SIDs in einen 128-Bit-Container und entschärft das deutlich.
4. SR-Policy: Pfade gezielt steuern
Eine SR-Policy (RFC 9256) wird durch das Tripel Headend, Color und Endpoint identifiziert. Die Color ordnet Verkehr einer Absicht zu (etwa geringe Latenz oder hohe Bandbreite). Eine Policy kann mehrere Candidate Paths mit Präferenzen tragen, und ein Binding-SID repräsentiert die gesamte Policy mit einem einzigen Segment, sodass nachgelagerte Knoten die volle Liste nicht kennen müssen.
Berechnet und verteilt werden SR-Policies typischerweise von einem Controller über PCEP (RFC 8664) oder BGP; die Topologie sammelt der Controller über BGP-LS (RFC 7752). Das ist die native SDN-Anbindung, die RSVP-TE fehlt.
Cisco IOS XR: SR-MPLS über IS-IS aktivieren
router isis CORE
address-family ipv4 unicast
metric-style wide
segment-routing mpls
!
interface Loopback0
address-family ipv4 unicast
prefix-sid index 1005. Schneller Schutz: TI-LFA und Flex-Algo
TI-LFA (Topology Independent Loop-Free Alternate, standardisiert in RFC 9855) liefert einen vorberechneten Backup-Pfad mit Abdeckung in jeder zweifach verbundenen Topologie. Der reparierende Knoten berechnet den Umweg lokal aus der IGP-Datenbank und drückt dafür einen kurzen SID-Stack auf. Zusammen mit BFD zur schnellen Fehlererkennung liegt die Umschaltung unter 50 ms, während das IGP im Hintergrund nachzieht.
Flex-Algo (RFC 9350) erlaubt mehrere constraint-basierte Routing-Topologien parallel (etwa eine reine Latenz-Topologie), ohne RSVP-TE: Eine Algorithmus-Definition kombiniert Metriktyp und Ein-/Ausschluss-Regeln, und Prefix-SIDs werden je Algorithmus angekündigt.
6. Warum SR LDP und RSVP-TE zunehmend ersetzt
SR ersetzt die Label-Verteilung von LDP durch IGP-native SIDs und vermeidet damit die heiklen LDP-IGP-Synchronisationsfälle; RFC 8661 beschreibt die schrittweise Migration über einen Mapping-Server. Gegenüber RSVP-TE entfällt der per-Knoten-Zustand samt Refresh, und SR unterstützt ECMP nativ. Die Pfadintelligenz wandert in einen zentralen Controller.
Weniger Protokolle, kein per-Hop-Zustand, native Controller-Anbindung: Das ist der Grund, warum Segment Routing sich bei großen Betreibern als der Evolutionspfad für MPLS-Netze durchgesetzt hat.
7. SR-MPLS oder SRv6
SR-MPLS ist die direkte Migration für bestehende MPLS-Netze und läuft auf vorhandener Hardware. SRv6 spielt seine Stärken in Greenfield-, reinen IPv6- und 5G-Transport-Szenarien aus, weil es ohne separate MPLS-Ebene auskommt und Funktionen direkt in die Adresse codiert. SRv6 stellt aber höhere Anforderungen an die ASICs (128-Bit-Verarbeitung) und bringt mehr Header-Overhead mit, den erst uSID entschärft.
In der Praxis betreiben große Carrier SR-MPLS breit, während SRv6 mit uSID zunehmend in neuen Deployments auftaucht. Beide sind keine Konkurrenz im selben Netz, sondern eine Frage von Bestand gegen Neubau und Hardware.
8. Typische Fallstricke
- Uneinheitlicher SRGB verschiedene Blöcke kosten den ECMP-Vorteil und erschweren die Fehlersuche; netzweit einheitlich planen, spätere Änderungen erfordern SR-Deaktivierung.
- MSD-Grenzen die maximale SID-Stack-Tiefe (Maximum SID Depth) ist hardwareabhängig. Plant ein Controller längere Pfade, als ein Knoten verarbeiten kann, schlägt die Policy fehl.
- SRH-MTU bei SRv6 tiefe Segment-Listen können die MTU sprengen; Jumbo Frames im Kern und uSID einplanen.
- Controller als Single Point Grundkonnektivität immer auf IGP-Shortest-Path als Baseline stützen, SR-Policies nur als optionale Ergänzung; sonst gefährdet ein Controller-Ausfall das ganze Netz.
9. Stärken und Grenzen
| Stärken | Grenzen |
|---|---|
| Kein per-Transit-Zustand für TE, dadurch hohe Skalierbarkeit | SRGB- und Adressplanung müssen früh und sorgfältig erfolgen |
| Protokollvereinfachung: ersetzt LDP und RSVP-TE in vielen neuen Designs | Operativer Aufwand für SR-Policies höher als reines IGP-Routing |
| ECMP nativ; native SDN-Anbindung (PCEP, BGP-LS) | MSD-Grenzen der Hardware begrenzen die Pfadtiefe |
| TI-LFA mit voller Topologieabdeckung unter 50 ms | SRv6 ohne uSID hat spürbaren Header-Overhead |
| SRv6 bis auf Linux-Endpunkte erweiterbar | Für kleine Netze ohne TE-Bedarf überdimensioniert |
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