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Afonso AiresTechnical Consulting Engineer
16 de janeiro 2019
Seminário - Segment Routing
Seminário Community Live Comunidade Cisco em Português
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Solucionado!
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Community Helping Community: com Médicos sem fronteiras
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Especialista Convidado
Afonso Aires
Technical Consulting Engineer
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Agenda
SR e LDP Interoperabilidade e Migração
O Caminho até Segment Routing
Engenharia de Tráfego (Traffic Engineering)
SR-PCE
Demonstração
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O Caminho até Segment Routing
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Criação de Serviços no dia de Hoje
Metro Network Domain Core Network Domain Data Center Domain
Legacy Central Office
Access
Aggregation
Hardware
Appliances
Automação Cross-domain limitada, Service Assurance complicado
Provisão de serviços ponta a ponta é demorado e complexo.
• Múltiplos domínios de rede debaixo de equipas de gestão diferentes
• Operação Manual
• Redes underlay e overlay heterogéneos.
Centralized Services Delivery
VNF
IPMPLS
L2VPN
Ethernet
L3VPN VXLAN VNF
Complex E2E Quality of Service (QoS)
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SDN
Metro Network Domain
SDN
Core Network Domain
SDN
Data Center Domain
Aggregation
Homogenous Cross-domain Automation & Assurance
Provisão de serviços ponta a ponta simples.
• Múltiplos domínios de rede debaixo da mesma equipa de gestão
• Operações automatizadas
• Redes underlay e overlay homogéneos
Centralized Services Delivery
Segment Routing
VPN L2/L3
SR-MPLS: Pronto para SDN“Network as a Fabric” para criação de Serviços
Cloud Scale Networking
Central Office
Access
Compute Leaf Spine
VNF VNF
VNF
VNF
SDN
Control
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SDN
Metro Network Domain
SDN
Core Network Domain
SDN
Data Center Domain
Aggregation
Homogenous Cross-domain Automation & Assurance
Provisão de serviços ponta a ponta integrado com NfV, SDN
• Múltiplos domínios de rede debaixo da mesma equipa de gestão
• Operações automatizadas
• Redes underlay e overlay integradas (NfV)
• Rede como uma API (NfV)
• Hyper Scale (5G)
Centralized Services Delivery
SRv6: SDN, NfV, 5G ready“Network as an API” para Criação de Serviços
Cloud Scale Networking
Central Office
Access
Compute Leaf Spine
VNF VNF
VNF
VNF
SDN
Control
Segment Routing v6 (transport, services and programmability)
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Blocos de Contrução duma Rede SDN
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Segment Routing – Forwarding Plane
• MPLS: Uma lista ordenada de segmentos representada como um “stack” de labels.– Segment Routing reutiliza o data plane MPLS sem mudanças
– Um Segment é representado como uma label MPLS
– Aplicável ás address families IPv4 e IPv6
– IPv6: uma lista ordenada de segmentos codificados como uma extensão do cabeçalho de routing.
• Esta apresentação usa: MPLS data plane
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Segment Routing
• Source Routing– O source escolhe o caminho e codifica-o no cabeçalho do pacote
como uma lista ordenada de segmentos.
– O resto da rede executa as ordens codificadas
• Segment: um identificador para qualquer tipo de instrução– Encaminhamento ou serviço
• Dois blocos de construção básicos encaminhados pelo IGP
– Prefix Segments
– Adjacency Segments
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Simplificação de Protocolos
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IGP Prefix Segment
• Shortest-path para o IGP prefix
– Equal Cost MultiPath (ECMP)-aware
• Global Segment
• Label = 16000 + Index
– Anunciado como index
• Distribuído por ISIS/OSPF
1 2
3 4
5
16005
16005
16005
16005
16005
16005
16005
1.1.1.5/32
Todos os nodos usam SRGB default
16,000 – 23,999
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IGP Prefix Segment
• Shortest-path para o prefixo IGP
– Equal Cost MultiPath (ECMP)-aware
• Global Segment
• Label = 16000 + Index
– Anunciado como index
• Distribuído por ISIS/OSPF
1 2
3 4
5
16004
16004
16004
16004
16004
16004
16004
1.1.1.4/32
Todos os nodos usam SRGB default
16,000 – 23,999
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Configuração Prefix-SID / Node-SID
• Prefix-SID pode ser usado:como um valor absolute dentro do SRGB (“global mode”)
ou um index (offset) do limite inferior do SRGB.
router isis 1
interface Loopback0
address-family ipv4|ipv6 unicast
prefix-sid {absolute|index} {|}
router ospf 1
area 0
interface Loopback0
prefix-sid {absolute|index} {|}
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IGP Adjacency Segment
• Encaminha baseado na adjacência IGP
• Segmento local
• Anunciado como um valor de label
• Distribuído por ISIS/OSPF
1 2
3 4
524024
24025
Adj to 5
Adj to 4
Todos os equipamentos usam a
SRGB default 16,000 – 23,999
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Combinação de Segmentos IGP
• Encaminha tráfego através de qualquer caminho da rede
• O caminho é especificado pela lista de segmentos no cabeçalho do pacote, o ”stack” de labels
• Nenhum caminho é sinalizado
• Nenhum estado ”per-flow” é criado
• Protocolo único: IS-IS ou OSPF
1 2
3 4
5
16004 24045
16004
24045
Packet to 5
24045
Packet to 5
Todos os equipamentos usam a
SRGB default 16,000 – 23,999
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• Qual dos seguintes segmentos não é um segmento válido de segment routing?
Pergunta de sondagem 1
A. Segmento Adjacency
B. Segmento Rota
C. Segmento Prefix
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SR e LDP Interoperabilidade e Migração
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Modelo de Migração “Ships in the Night”
LDP e SR são mantidos de forma independente:
• Conectividade continua SR entre PEs SR é necessária
• Conectividade continua LDP entre PEs LDP é necessária
• SR para LDP e LDP para SR “interworking” é necessária
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Migração mais simples LDP para SR
• Estado inicial: Todos os nodos correm LDP, não SR
1 LDP
3 4
2
5 6
Domínio LDP
LDP LDP
LDP LDP
LDP LDP
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Migração mais simples LDP para SR
• Estado inicial: Todos os nodos correm LDP, não SR
• Passo1: Todos os nodos configurados com SR
• Nenhuma ordem necessária
• Deixe a imposição de label preferida como LDP
1 LDP
3 4
2
5 6
Domínio SR+LDP
SR+LDP SR+LDP
SR+LDP SR+LDP
SR+LDP SR+LDP
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Migração mais simples LDP para SR
• Estado inicial: Todos os nodos correm LDP, não SR
• Passo1: Todos os nodos configurados com SR
• Nenhuma ordem necessária
• Deixe a imposição de label preferida como LDP
• Passo2: Todos os PEs configurados para preferir imposição de labels SR
• Nenhuma ordem necessária
Domínio SR+LDP
1 SR
3 4
2
5 6
SR+LDP SR+LDP
SR+LDP SR+LDP
SR+LDP SR+LDP
sr-prefer
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Migração mais simples LDP para SR• Estado inicial: Todos os nodos correm LDP, não
SR
• Passo1: Todos os nodos configurados com SR
• Nenhuma ordem necessária
• Deixe a imposição de label preferida como LDP
• Passo2: Todos os PEs configurados para preferir imposição de labels SR
• Nenhuma ordem necessária
• Passo3: LDP é removido dos nodos da rede
• Nenhuma ordem necessária
• Estado Final: Todos os nodos com SR, não LDPDomínio SR
1 SR
3 4
2
5 6
SR SR
SR SR
SR SR
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Mapping Server – Funcionalidade
• Anuncia mapeamentos prefix-to-SID no IGP para equipamentos semfuncionalidade SR
• Mapeamentos prefix-to-sid são configurados no Mapping Server
• Active nodos capazes de funcionarem com SR para “interwork” com equipamentos LDP (sem funcionalidade SR), um Mapping Server é necessário para SR/LDP “interworking”
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Engenharia de TráfegoDistribuído e Centralizado
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Distribuído e Centralizado
• Existem duas possibilidades para calcular o caminho dinâmico duma política SR
• O próprio Head-end calcula o caminho (“distribuído”)
• O Head-end pede ao SR PCE para calcular o caminho (“centralizado”*)
• Por defeito, caminhos dinâmicos são calculados pelo head-end
• O head-end usa o SR PCE quando um cálculo local não é possível
• O SR PCE é necessário se mais informação é precisa do que a que está disponível no head-end: ex: multi-área/multi-domínio ou caminhos disjoint de head-ends distintos.
*”centralizado” indica que o SR PCE tem a capacidade de ter mais informação sobre a rede e
não a sua posição na rede.
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Distribuído e Centralizado
Distribuído Centralizado
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Engenharia de Tráfego SRExplicit Path (Distribuído)
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Explicit Path
• Um explicit path é um SID-list ou conjunto de SID-lists definido explicitamente
Explicit path ...
SID-listk
Weightk
SID-list1
Weight1
SID11 SID12 SID1n
SIDk1 SIDk2 SIDkm
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SID-list– exemplosegment-routingtraffic-engpolicy POLICY1color 2 end-point ipv4 1.1.1.4candidate-pathspreference 100explicit segment-list SIDLIST1
segment-list name SIDLIST1index 10 mpls label 16002index 20 mpls label 16003index 30 mpls label 16004
2 3
6 5
41
50
Default link metric: 10
1.1.1.2
SID 16002
1.1.1.4
SID 1600499.2.3.3
SID 30203
On Node1:
SID-list:
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Engenharia de Tráfego SRDynamic Path (Distribuído)
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Dynamic Path
• Um dynamic path exprime um objetivo de otimização e um conjunto de constrangimentos.
• O head-end calcula a solução para a otimização do problema como uma SID-list ou um conjunto de SID-lists.
• Quando o head-end não tem informação suficiente sobre a topologia (ex: multi domínio), o head-end pode delegar o cálculo para o PCE.
• Quando uma situação de rede muda, o caminho é recalculado
...
SID-listk
Weightk
SID-list1
Weight1
Dynamic path
Optimization
Objective
Constraints
computepath
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Dynamic Path
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On-demand SR Policy
• Um head-end de serviço instancia uma política de SR automaticamente para um next-hop BGP quando necessário (on-demand), encaminhando automáticamenteo tráfego BGP para a política SR.
• Comunidade de cor é usada como um indicador de SLA.
• Lembrança: uma política SR é definida por (cor, end-point)
BGP Color
Community
BGP
Next-hop
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Atribuição de CorEgress PE
1
2 3
5 4
110.1.1.3/32, NH 1.1.1.3
color 10
120.1.1.3/32, NH 1.1.1.3
color 20
110.1.1.3/32
120.1.1. 3/32
extcommunity-set opaque BLUE10
end-set!extcommunity-set opaque GREEN
20end-set!route-policy SET_COLOR
if destination in (110.1.1.3/32) thenset extcommunity color BLUE
endifif destination in (120.1.1.3/32) thenset extcommunity color GREEN
endifend-policy!router bgp 1neighbor 1.1.1.1remote-as 1update-source Loopback0address-family ipv4 unicastroute-policy SET_COLOR out
Node3
BGP
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Ingress PE
1
2 3
5 4
110.1.1.3/32, NH 1.1.1.3
color 10
120.1.1.3/32, NH 1.1.1.3
color 20
110.1.1.3/32
120.1.1.3/32
segment-routingtraffic-engpolicy POL10color 10 end-point ipv4 1.1.1.3candidate-pathspreference 100explicit segment-list SIDLIST1!
policy POL20color 20 end-point ipv4 1.1.1.3candidate-pathspreference 100explicit segment-list SIDLIST2!
segment-list name SIDLIST1index 10 address ipv4 1.1.1.3!segment-list name SIDLIST2index 10 address ipv4 1.1.1.4index 20 address ipv4 1.1.1.3
Node1
router bgp 1neighbor 1.1.1.3remote-as 1update-source Loopback0address-family ipv4 unicast
Node1
No route-policy required on Node1!
POL10
POL20
BGP
110.1.1.3/32 via POL10
120.1.1.3/32 via POL20
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On-demand SR Policy
• Configura-se um template de política SR para cada cor. Para instanciação uma política SR on-demand.
• Um exemplo com duas cores configuradas:– cor 10 para high bandwidth (optimiza IGP metric)
– cor 20 para low-latency (optimiza TE metric)segment-routingtraffic-engon-demand color 10metrictype igp
!on-demand color 20metrictype te
SR Policy template High-BW (color 10)
SR Policy template Low-latency (color
20)
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Automated Steering
• O tráfego de serviço é automaticamente encaminhado para o caminho correto do SLA– Encaminhado para uma política SR baseado na core e next-hop da
rota de serviço
– A Política SR pode já existir ou ser instanciada on-demand (ODN) quando recebe uma atualização da rota de serviço
• A comunidade “cor ” da rota de serviço é usado como um indicador do SLA
• Simples e Eficiente
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2 3
4
1
Default IGP link metric: I:10
Default TE link metric: T:10
T:15
I:10
6
5
T:15
I:10
T:5
I:30
T:8
I:10
Min-Metric(1 → 3, IGP) = SID-list
Cumulated IGP metric: 20
Min-Metric Optimization
• O Head-end calcula um SID-list que expressa o caminho mais curto de acordo com a métrica selecionada.
segment-routingtraffic-eng
policy POLICY1color 20 end-point ipv4 1.1.1.3candidate-pathspreference 100
dynamicmetric
type [igp|te|delay]
Min-Metric(1 → 3, TE)
= SID-list
Cumulated TE metric: 23
Node1
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segment-routingtraffic-engpolicy POLICY1color 20 end-point ipv4 1.1.1.7candidate-pathspreference 100dynamicmetric type igpconstraintsdisjoint-path group-id 1 type node
!policy POLICY2color 30 end-point ipv4 1.1.1.7candidate-pathspreference 100dynamicmetric type igpconstraintsdisjoint-path group-id 1 type node
2 3
5 6
4 71
I:100
Default IGP link metric: I:10
I:100POLICY1 SID-list:
POLICY2 SID-list:
Caso de usoService Disjointness do mesmo head-end
• O head-end calcula dois caminhos disjoint
Node1
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• Quais as 2 possibilidade de cálculo de caminho dinâmico para uma política de Segment Routing?
Pergunta de sondagem 2
A. Singular e Múltipla
B. Distribuído e Centralizado
C. Sincrono e Assincrono
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SR-PCE
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• XR-powered Stateful Path Computation Element (PCE)
• A funcionalidade XTC está disponível no IOS XR virtual
• Multi-Domain:
• Coleção em tempo real de topologia através de BGP-LS ou IGP
• Calcula caminhos inter-area/domain/AS
• Stateful:
• Controla as políticas de SRTE
• Atualiza as políticas SRTE quando
necessário
XR Transport Controller (XTC) -> SR-PCE
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Multi-domain SRTE DB
• SR PCE usa o mesmo multi-domain SRTE DB que o head-end– SR PCE pode aprender a topologia do domínio através de IGP ou sessão
BGP-LS
– SR PCE pode aprender topologias de domínios não diretamente ligados através duma sessão BGP-LS
> Sessão direta ou através do BGP Route-reflector (RR)
router isis SR !! or ospfdistribute link-state instance-id 32
router bgp 1address-family link-state link-state!neighbor 1.1.1.1remote-as 1update-source Loopback0address-family link-state link-state
On SR PCE:
On SR PCE:
Domain1SR
PCE
RRDomain1
SR
PCE
Domain2 Domain3
1 2
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• XTC usa IOS XR
• Instância de uma máquina virtual (VM) x86 server
• UCS server é recomendado
• Equipamento Virtual Cisco IOS XR XRv 9000
• Imagem XRV9000
• VRR Licença + XTC Licença
XR Transport Controller (XTC)
Physical HW (x86)
HyperVisor
IOS XRv 9000
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SR Traffic EngineeringOn-Demand Policy (Centralizado)
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XTC – SR-TE CentralizadoO transporte e serviço são construídos programaticamente quando o serviço de cliente é pedido e o IP do cliente está disponível. O caminho de rede é pré-programado pelo controlador e selecionado baseado no “Service Level Agreement” (SLA), como poderão ser a baixa latência ou largura de banda.
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XTC – Túneis SR-TE InstanciadosO PCE usado pela Cisco é o XTC (Cisco IOS XRv), que aceita RepresentationalState Transfer (REST) API calls northbound, calcula o caminho duma origem para um destino, e depois, usando PCEP, envia uma mensagem de iniciação de túnel ao PCC head-end.
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1 2
6 7
5
I:100
I:1003
8
4
I:100
I:100
Default IGP link metric: I:10
Default TE link metric: T:10
CE
Política On-demand SR
RR
➋ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Best-effort (color 10)
➌ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Best-effort (color 10)
➍ PE4 with Best-effort (color 10)?
➎ use templatecolor 10
router bgp 1neighbor 1.1.1.10address-family vpnv4 unicast
!segment-routingtraffic-engon-demand color 10preference 100pcemetrictype igp
!on-demand color 20preference 100pcemetrictype te
➎
➊ BGP: 20/8 via CE
20/8
➏ to PE4 with lowest
IGP metric? ➐→ SID-list
XTCSR Policy template
Best-effort (color 10)
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➎ use templatecolor 10
1 2
6 7
5
I:100
I:1003
8
4
I:100
I:100
Default IGP link metric: I:10
Default TE link metric: T:10
CE
Política On-demand SR
RR
➋ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Best-effort (color 10)
➌ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Best-effort (color 10)
➍ PE4 with Best-effort (color 10)?
➊ BGP: 20/8 via CE
20/8
➏ to PE4 with lowest
IGP metric? ➐→ SID-list
Automatically, the service route
resolves on the Binding SID (4002) of
the SR Policy it requires
Simplicity and Performance
No complex PBR to configure, no
PBR performance tax
XTC
➒ forward 20/8via BSID 4002
➒
BGP: 20/8 via 4002
➑ instantiate SR Policy
BSID 4002
FIB table at PE1
SRTE: 4002: Push
➑
Best-effort
to PE3
➑
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1 2
6 7
5
I:100
I:1003
8
4
I:100
I:100
Default IGP link metric: I:10
Default TE link metric: T:10
CE
Política On-demand SR com SLA
RR
➋ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Low-latency (color 20)
➌ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Low-latency (color 20)
➍ PE4 with Low-latency (color 20)?
➎ use templatecolor 20
router bgp 1neighbor 1.1.1.10address-family vpnv4 unicast
!segment-routingtraffic-engon-demand color 10preference 100pcemetrictype igp
!on-demand color 20preference 100pcemetrictype te
➎
➊ BGP: 20/8 via CE
20/8
➏ to PE4 with lowest
TE metric? ➐→ SID-list
XTC
SR Policy template Low-latency (color 20)
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➎ use templatecolor 20
1 2
6 7
5
I:100
I:1003
8
4
I:100
I:100
Default IGP link metric: I:10
Default TE link metric: T:10
CE
Política On-demand SR com SLA
RR
➋ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Low-latency (color 20)
➌ BGP: 20/8 via PE3VPN-LABEL: 99999
Low-latency (color 20)
➍ PE4 with Low-latency (color 20)?
➊ BGP: 20/8 via CE
20/8
➏ to PE4 with lowest
TE metric? ➐→ SID-list
Automatically, the service route
resolves on the Binding SID (4001) of
the SR Policy it requires
Simplicity and Performance
No complex PBR to configure, no
PBR performance tax
➑ instantiate SR Policy
BSID 4001
FIB table at PE1
SRTE: 4001: Push
➑
Low
Latency
to PE3➑
XTC
➒ forward 20/8via BSID 4001
➒
BGP: 20/8 via 4001
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Transporte SDN Convergido
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References
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• Qual dos seguintes não é usado pelo controlador Segment Routing para aprender a topologia da rede?
Pergunta de sondagem 3
A. BGP-LS
B. IGP (ISIS / OSPF)
C. PCEP
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Demonstração
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Aprende fazendo com o dcloud
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Página com conteúdos sobre Segment-Routing mantida pela Cisco.http://www.segment-routing.net/
Desenho Metro Fabric e outros conteúdos interessantes sobre IOS-XR.https://xrdocs.io/design/blogs/latest-metro-fabric-hldhttps://xrdocs.io/design/blogs/2018-05-09-metro-design-implementation-guide/
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