Detnet 确定性网络标准介绍-网络版

DetNet确定性网络标准介绍Furtiger提供前言DetNet全称为DeterministicNetworking。中文称为确定性网络。是IETF成立的一个标准工作组WG，当前仍处于活跃状态。此工作组关注第3层网络，与负责第2层网络的IEEE802.1TSN合作定义共同的体系结构，提供有边界保障的延迟、丢失和抖动以及高可靠性。DetNet

WG于2015年立项，Charter要点总结为：只针对单域，不包含跨域;即在单一行政管制下或在封闭的行政管制组内的网络，如校园网络，私人wan。负责输出确定性网络整体架构、数据面及控制面的标准。包括时间同步、管理、控制及安全方面的要求。目标是建立一个多跳路径，该路径具备确定性性能指标，包括时延、丢包、抖动及高可靠性。包括点到点与点到多点的流保证。规范流特征、报文帧封装、需要的转发行为及中间转发节点的状态。3层技术包括IP与MPLS，基于IP/MPLS的二层封装，如伪线技术、GRE技术。DetNet工作组于2020年底至今半年多时间内，产出9个RFC，并有5个WG级draft,表明其已进入标准快速发展期。当前主体标准内容已成型，预计到2022年中，主体标准将会稳定。目录CONTENTSDetNet标准总体介绍DetNet技术架构DetNet应用场景与问题描述DetNet标准一览01020304LOGODetNet总体介绍01DetNet总体介绍总体架构:该工作包括数据平面、OAM、时间同步、管理、控制和安全方面。数据平面:这项工作将记录如何使用IP和/或MPLS，以及相关的OAM，以支持流识别的数据平面方法和第三层上的数据包转发。控制面:“控制面和管理面的集合”，这项工作将记录如何使用IETF控制平面解决方案来支持DetNet。数据流信息模型:这项工作将确定流建立和控制所需的信息，并被保留协议和YANG数据模型所使用。YANGmodels:这项工作将记录设备和链接能力(特性支持)和资源(例如缓冲区、带宽)，以便在设备配置和状态报告中使用。DetNet标准内容DetNet应用场景02DetNet应用场景Source:RFC8578DeterministicNetworkingUseCasesProAV-ProfessionalAudioandVideo高质量音视频ElectricalUtilities电力网络BuildingAutomationSystems智能建筑WirelessforIndustrialApplications无线工业应用CellularRadio蜂窝移动承载IndustrialMachinetoMachine工业机器互连MiningIndustry采矿业PrivateBlockChain私有区块链NetworkSlicing网络切片场景详细介绍，参见《DetNet确定性网络应用场景》DetNetProblemStatement1、支持的拓朴

DetNet网络节点所支持的确定性路径，可以是从一个apphost到另一个apphost,也可以是从一个网络节点到另一个网络节点间的一个tunnle.不论什么情况，中间节点不应该感知这个区别。2、流特征化FlowCharacterization

确定性转发只能服务于明确定义的流特征，如流报文周期、流突发等。在转发之前，这些特征及对该流所施加的操作需要明确化。3、集中路径计算及安装

路径计算如何触发（边缘设备or网管），如何安装路径（逐跳安装or源路由消息安装），需要明确。

对集中模式的一些要求，包括各节点能力收集与上报，路径建立/删除等生命周期管理接口，路径状态收集上报接口，冗余路径管理/保序，链路失效监测与上报等。4、分布式路径建立

邻居能力发现、分布式算路（新的CSPF）、分布式建路（新RSVP-TE）5、重复报文格式

流报文的复制，重复检测等。最好应用已有相关技术（未提到用什么）PS标准RFC8557,对DetNet的技术标准设计，给出了一些要求。认为是对Detnet标准的设计需求和技术规划。Source:RFC8557DeterministicNetworkingProblemStatement

DetNet技术架构03DetNet技术架构入口限速与整形带宽与缓存资源预留预防出口竞争导致的丢包时延与抖动控制大缓存亚微秒时间同步报文携带“执行时间戳”业务路径保护设备与链路失效丢包报文失序保序PRFPEFPOF报文复制功能报文去重功能报文保序功能PREOF报文复制、去重、保序功能EdgeNodeEdgeNodeRelayNodeRelayNodePRFPEFPRFPRFPEFPEFPOFDetnet报文复制、消除、去重功能示意图网络编码路由变化丢包显式路径RFC8655DeterministicNetworkingArchitecture

DetNet技术架构SourceDestinationLowerLayersServicesub-Layer报文加序号、流复制、报文编码Servicesub-Layer报文去重、流合并、报文解码Forwardingsub-Layer资源预留、显式路径Forwardingsub-Layer资源预留、显式路径LowerLayersDetNet数据面协议栈RFC8655DeterministicNetworkingArchitecture

DetNet技术架构APPTSNForwardingSvcProxyTSNFwdSvcFwdFwdFwdFwdServiceForwardingServiceAPPEndtoEndServiceDetNetflowSub-NetworkSub-NetworkTSNEndSystemEdgeNodeTransitNodeRelayNodeDetNetEndSystemDetNet网络架构DetnetServicesub-LayerDetNetForwardingsub-LayerPW,UDP,GREIPv6,IPv4,MPLSTELSPs,MPLSSRRFC8655DeterministicNetworkingArchitecture

DetNet技术架构ServiceInstanceSI-1AEndSystemIp/mplsSI-2BEndSystemF1F2AccessATunnelAccessBPE1PE2DetNetNetworkGeneralReferenceModel

Inthisfigure,endsystems("A"and"B")areconnecteddirectlytotheedgenodesofanIP/MPLSnetwork("PE1"and"PE2").EndsystemsparticipatinginDetNetcommunicationmayrequireconnectivitybeforesettingupanApp-flowthatrequirestheDetNetservice.Suchaconnectivity-relatedserviceinstanceandtheonededicatedforDetNetservicesharethesameaccess.PacketsbelongingtoaDetNetflowareselectedbyafilterconfiguredontheaccess("F1"and"F2").Asaresult,data-flow-specificaccess("access-A+F1"and"access-B+F2")isterminatedintheflow-specificserviceinstance("SI-1"and"SI-2").Atunnelisusedtoprovideconnectivitybetweentheserviceinstances.

RFC8655DeterministicNetworkingArchitecture

DetNet技术架构FlowID层间映射ETH-1ETH-2IP-1IP-AIPdomainEthernetDomainRFC8655DeterministicNetworkingArchitecture

L3IDL3IDETH-IDL3IDETH-IDL3IDETH-IDL3IDDetNetIP-BDetNetFlow1DetNetFlow2上图中，EndSystemIP-A通过以太TSN网络连接到一个DetNetIP网络，与IP-B有多条流通信时。多个不同DetNetFlow,以及DetNetflow与non-DetNetflow通过以太链路时，需要采用不同的StreamId进行区分，以便于EthTSN网络做不同的转发行为。当从Eth网络进入到L3网络时，需要能恢复L3FlowID.DetNetdataplane-IPIPTSNMPLSNativeEthNONDetNetIP数据面无E2EServicesub-layer定义利用6元组（5元组+DSCP）进行流识别，流转发。可利用链路层实现分段的PREOF转发层业务层下层SRCDST

sub_N1Sub_Network2Sub_N3RERERERESRCDSTDetNetIPDetNetIP数据面，利用分段的复制-消除实现DetNet业务RFC8939DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:IP

DetNetdataplane-MPLSRFC8964DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:MPLS

F-label(s)链路层S-label转发层业务层下层DetNetControlWordControlWord,携带序列号S标签，标识E2E业务流F标签，标识LSP逐跳转发。可以有多层物理层应用层ControlWordFormat(利用伪线PW的CW格式，见RFC4385)0000flagfrglengthSequenceno4bit4bit2bit6bit16bitOAM的ControlWord编码0001SequencenoIP,DetnetOAMMPLS数据面提供完整的业务层与转发层。业务层在封装上体现为S-Lable与CW，分别携带业务流标识与序列号。转发层由一层或多层转发标签构成。其中CW编码借鉴了伪线PW的CW编码（RFC4385）。PW的CW格式，见RFC43850000Sequenceno（28位）0000000000000000Sequenceno（16位）0001000000000000SequencenoDetNetdataplane-MPLSAPPServiceForwardingFwdServiceFwdFwdFwdFwdServiceForwardingServiceAPPEndtoEndServiceDetNetflowSub-NetworkSub-NetworkTSNEndSystemRelayNode(S-PE)TransitNode(LSR)RelayNode(S-PE)DetNetEndSystemLinkLinkLSPLSPDetNetMPLS一个DetNetMPLS网络RFC8964DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:MPLS

InsomePREOFtopologies,thenodeperformingreplicationwillbesendingtomultiplenodesperformingPEForPOFandmayneedtosenddifferentS-LabelvaluesforthedifferentmemberflowsforthesameDetNetservice.

DetNetdataplane-TSNoverMPLSRFC9024DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:IEEE

802.1Time-SensitiveNetworkingoverMPLS

F-label(s)S-labelDetNetControlWordTSNL2XL2TSNUDPIPL2DetNetMPLSL2/sub-NetworkMPLSAppflowTSNApplication1.TSNstream2.DetNetMPLSFlowTSNSWITCHTSNSWITCHTSNstreamMPLSs-labelStreamid1S-label1Streamid2S-label2TSNstreamDetNetMPLSFlowDetNetMPLSTSNTSNDetNetEdgeNodeTSN/MPLSGatewayDetNetEdgeNodeTSN/MPLSGatewayTSNstream与MPLSs-label对应关系一对一多对一TSN802.1CB与DetNet配合实现多路发送。单网关连接多条流多网关连接多条流DetNetdataplane-MPLSoverUDP/IPRFC9025DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:MPLSoverUDP/IP

[F-label(s)]S-labelDetNetControlWordDetNetappflowUDPHeaderIPHeaderDataLinkPhysicalDetNetDataplaneMPLSEncapsulationDetNetDataplaneIPEncapsulationUdpHeader(RFC7510)SourcePort:EntropyDestPort:MPLSDetNetMPLSDetNetMPLSUDPlengthUDPCheckSumMPLSNetWorkMPLSNetWorkIPNetWorkMPLSoverUDP应用场景DetNetControlPlaneDeterministicNetworking(DetNet)ControllerPlaneFrameworkdraft-ietf-detnet-controller-plane-framework-00DetNetcontrolplaneisresponsiblefortheinstantiationandmaintenanceofflowsallocationanddistributionofflowrelatedinformationactivein-bandorout-of-bandinformationdistributiontosupportthesefunctions三类控制面1、全分布式控制面DetNetUNI接口(未定义)DetNetdistributedcontrolsignalling（IGP收集拓朴与Detnet能力信息UNI收到用户请求RSVPTE建立Detnet路径）2、全集中式控制面集中控制器通过NetConf/Yang收集拓朴信息及DetNet能力信息NorthBoundAPIfromCUCtoController中心控制器安装转发信息到数据面（NetConf[RFC6241]/YANG[RFC6020],PCE-CC[RFC8283]）3、混合式控制集中控制器通过NetConf/Yang收集拓朴信息及DetNet能力信息集中控制器收到来自CUC/管理平台的业务请求信息，集中控制器计算路径集中控制器将路径信息下发到入口边缘节点入口边缘节点利用RSVP-TE建立Detnet路径

DetNetOAMFrameworkFrameworkofOperations,AdministrationandMaintenance(OAM)forDeterministicNetworking(DetNet)InformationCollection[ietf-ippm-ioam-data]

带内ioam报文随路携带信息[ietf-ippm-ioam-direct-export]（Huawei）

利用ioam报文中DEXoption触发telemetry信息的带外发送[I-D.mirsky-ippm-hybrid-two-step](ZTE)

简称HTS，测量点接收到触发报文后，紧接着发送一个followup报文，携带测量信息ContinuityCheck

在两个MEP之间，检查连通性。

ConnectivityVerification

连通正确性检查。验证连接符合业务的要求。RouteTracing

路由跟踪，对特定流获取经过的网络节点/链路。FaultDetectionFault不一定代表Failure,对DetNet网络中的异常检查。可以预防问题发生。FaultLocalizationandCharacterization

错误定位与分析UseofHybridOAMinDetNet

混合使用被动测量和主动测量，例如RFC8321AB染色测量丢包DetNetMPLSOAM[F-label(s)]S-labelDetNetACHDetNetappflowpacketpayloadUDPHeaderIPHeaderDataLinkPhysicalOperations,AdministrationandMaintenance(OAM)forDeterministicNetworks(DetNet)withMPLSDataPlanedraft-ietf-detnet-mpls-oam-03DataLinkPhysical0001SequencenoverChannelType4bit4bit8bit8bitACH:AssociatedChannelHeader(ACH头格式，见RFC4385)DetNetMPLSOAMDetNetMPLSoverUDP/IPOAMTSNdomainY.1731EthernetOAMDetnetMPLSdomainRFC5880/5885BFDMPLSdomaininterworkingwithTSNdomainOAMRFC7023标准PerformancemonitoringforDetnetIPSTAMPRFC8762DetNet标准一览04DetNet标准列表标准号标准名称标准内容描述标准时间标准状态RFC8557

DeterministicNetworkingProblemStatementDetnet问题描述2019年5月InformationalRFCRFC8578

DeterministicNetworkingUseCasesDetnet应用场景2019年5月InformationalRFCRFC8655

DeterministicNetworkingArchitectureDetnet技术架构2019年10月ProposedStandardRFCRFC8938

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlaneFrameworkDetnet数据面框架2020年11月InformationalRFCRFC8939

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:IPDetnetIP数据面2020年11月ProposedStandardRFCRFC8964

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:MPLSDetnetMPLS数据面2021年1月ProposedStandardRFCRFC9016

FlowandServiceInformationModelforDeterministicNetworking(DetNet)Detnet流与业务信息模型2021年3月InformationalRFCRFC9023

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:IPoverIEEE802.1Time-SensitiveNetworking(TSN)Detnet数据面，IPoverTSN2021年6月InformationalRFCRFC9024

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:IEEE802.1Time-SensitiveNetworkingoverMPLSDetnet数据面，TSNoverMPLS2021年6月ProposedStandardRFCRFC9025

DeterministicNetworking(DetNet)DataPlane:MPLSoverUDP/IPDetnet数据面，MPLS