SRv6技術の概要と進化

従来のIP/MPLSネットワークでは、マルチプロトコルラベルスイッチング（MPLS）を利用することで、コネクションレスなIPネットワーク上にコネクション指向の転送パスを確立し、トラフィックエンジニアリング（TE）やVPNサービスを実現してきました。しかし、MPLSはLDPやRSVP-TEといった複雑な制御プロトコルを必要とし、運用管理の負担が増大するという課題がありました。これを解決するために登場したのがセグメントルーティング（SR）であり、そのデータプレーンをIPv6で実装したものがSRv6（Segment Routing over IPv6）です。

SRv6は、IPv6の拡張ヘッダ（SRH: Segment Routing Header）を使用してパケットの転送経路を制御するネイティブなIPv6技術です。MPLSのようなラベルスイッチングではなく、IPv6アドレス空間そのものを命令（インストラクション）として活用することで、ネットワークの簡素化と高度なプログラマビリティを同時に実現しています。これにより、SDN（Software Defined Networking）との親和性が高まり、クラウドネットワークや5Gバックホールなどの柔軟な要件に対応可能です。

SRv6の基本概念とSID構造

SRv6の中核をなすのは、SRv6 SID（Segment Identifier）と呼ばれる128ビットのIPv6アドレスです。SIDは「Locator（ロケーター）」、「Function（ファンクション）」、「Arguments（引数）」の3つの要素で構成されています。

• Locator: ネットワーク内の特定のノードを識別するアドレスブロックです。IGP（IS-ISやOSPFv3）によってドメイン内に広報され、ルーティング可能なプレフィックスとして機能します。
• Function: そのノードで実行される特定の処理を定義します。例えば、パケットを転送する「End」や、特定の隣接ノードへ送信する「End.X」、VPNインスタンスに関連付ける「End.DT4」などがあります。
• Arguments: Functionの実行時に必要となる追加パラメータを指定します（省略可能）。

SRv6ヘッダ（SRH）の役割

SRv6パケットは、標準的なIPv6ヘッダの後に「セグメントルーティングヘッダ（SRH）」を持ちます。SRHには、パケットが通過すべきSIDのリスト（Segment List）が含まれており、パケットが各ノード（Endpointノード）を通過するたびに、処理対象のSIDが更新されていきます。これにより、発信元ノードが明示的に経路をプログラミングできるようになります。

ノードの役割分担

SRv6ドメイン内のルータは、その役割に応じて以下の3つのカテゴリに分類されます。

• Source Node（発信元ノード）: SRv6パケットを生成し、SRHをカプセル化してネットワークへ送出します。
• Transit Node（中継ノード）: SRv6パケットの宛先アドレスが自身のSIDでない場合、通常のIPv6ルーティングに基づいてパケットを転送します。SRHを解析する必要はありません。
• Endpoint Node（終点ノード）: 宛先アドレスが自身に設定されたSIDであるパケットを受信し、そのSIDに関連付けられたFunction（処理）を実行します。

転送モードとトラフィックエンジニアリング

SRv6には、主に2つの転送モードが存在します。

• SRv6 BE（Best Effort）: IGPの最短パスに基づいてパケットを転送するモードです。基本的にSRHを含まず、従来のIPルーティングに近い挙動をしますが、VPNサービス等の識別にはSIDを使用します。
• SRv6 Policy: 特定のサービス要件（低遅延、帯域保証など）を満たすために、明示的なパス（SIDリスト）を定義して転送するモードです。トラフィックエンジニアリングの要となります。

SRv6 Policyの構築と誘導

SRv6 Policyは、発信元ノードを示す「Headend」、サービス要件を示す「Color」、宛先ノードを示す「Endpoint」のタプル（Color, Endpoint）によって識別されます。ネットワークコントローラ（例: NCE-IP）は、BGP-LS（Link-State）を通じてネットワークトポロジーとリンク情報を収集し、最適な経路を計算します。その後、BGP IPv6 SR Policyを使用して、計算されたSIDリストをヘッドエンドノードに配布します。

トラフィックをSRv6 Policyに誘導する方法には、ルートのColor属性に基づく方法や、DSCP値に基づく方法があります。これにより、業務の重要度に応じて適切な転送パスを選択できます。

SRv6の高可用性設計

キャリアグレードのネットワークでは、50ミリ秒以内の故障復旧が求められます。SRv6では、ローカル修復とエンドツーエンド修復の2つの階層で保護メカニズムを提供します。

ローカル保護：TI-LFAとFRR

TI-LFA（Topology-Independent Loop-free Alternate）は、リンクやノードの障害発生時に、隣接ルータが即座に迂回パスへ切り替えるFast Reroute（FRR）技術です。TI-LFAは、障害箇所を経由しないP空間とQ空間を計算し、これらを接続するノードを使用してループフリーなバックアップパスを動的に形成します。

また、SRv6 Policyにおいて厳密な経路制約がある場合、中間ノードでの障害に対応するため「Midpoint保護（Proxy Forwarding）」が使用されます。これは、障害ノードの上流ノードが代理で処理を行い、障害箇所を迂回する仕組みです。

マイクロループの抑制

ネットワークの収束プロセス中、ルータごとにルーティングテーブルの更新タイミングにズレが生じると、一時的なループ（マイクロループ）が発生する可能性があります。SRv6では、ローカル保護の維持時間を制御したり、収束後の経路情報を含むSRHをカプセル化して転送する「遠端防微環」スキームなどを採用し、マイクロループを効果的に抑制します。

エンドツーエンド保護

トンネル全体としては、優先度の異なる候補パス（Candidate Path）を設定するHSB（Hot Standby）や、負荷分散を行うECMP、さらには全パス障害時にベストエフォート経路へ逃がすエスケープパスなどを組み合わせて、エンドツーエンドの高可用性を確保します。

SRv6の基本的な設定実装

以下に、ルータ上でSRv6機能を有効化し、LocatorとSIDを設定する例を示します。ここでは、プレフィックスやインターフェース名、Opcode値を変更し、構造を再編しています。

基本設定とLocatorの定義

まず、グローバルでSRv6を有効にし、ノードを識別するLocatorを定義します。ここでは、IPv6プレフィックス fc00:100:1::/64 をLocatorとして設定します。

# グローバル設定モードへ移行し、SRv6を有効化
[Router] segment-routing ipv6

# Locator 'loc_core_tokyo' の定義 (プレフィックス長 64ビット)
[Router-segment-routing-ipv6] locator loc_core_tokyo ipv6-prefix fc00:100:1:: 64 static 32
[Router-segment-routing-ipv6-locator] quit

静的SIDの割り当て

定義したLocator配下で、特定の動作を実行するための静的なSID（Opcode）を設定します。以下は、特定の隣接ノードへの転送を指示するEnd.X SIDの設定例です。

# Locatorビューへ再度入り、End.X SIDを設定
[Router-segment-routing-ipv6] locator loc_core_tokyo
[Router-segment-routing-ipv6-locator] opcode 0x0001 end-x interface GigabitEthernet 1/0/0 next-hop fc00:200::1 psp-usd

この設定により、fc00:100:1::1 というSID宛てのパケットを受信したルータは、指定されたインターフェース GigabitEthernet 1/0/0 へパケットを転送します。また、psp-usd はFlavorsと呼ばれる追加動作を指定し、ヘッダーの処理方法を最適化します。

IGPおよびBGPによる情報拡散

設定したLocator情報は、IS-ISまたはOSPFv3を拡張してネットワーク内に広報する必要があります。また、コントローラとの連携においては、BGP-LSを使用してトポロジー情報を上报し、BGP IPv6 SR Policyを通じて経路情報を受信します。

SRv6は、従来のMPLSネットワークが抱えていたプロトコルの複雑さを解消し、IPv6のアドレス空間を活用した柔軟なネットワークプログラミングを可能にします。これにより、運用コストの削減とともに、クラウド時代の多様なサービス要件に対して迅速に対応できるネットワーク基盤を構築できます。