セグメントルーティング（SR-MPLS / SRv6）の設計

状態をネットワークからパケットへ移す

MPLS のトラフィックエンジニアリングは RSVP-TE でトンネルを張りますが、その代償は各中継ルータがパスごとに状態を持つことです。トンネルが N 本あれば各ホップに N 本分のソフトステートが積み上がり、定期的なリフレッシュも必要になります。トンネル数に比例して状態が膨らむこのスケール問題が、TE の運用を重くしてきました。

セグメントルーティング（SR）は発想を反転させます。経路の指示をパケット自身に書き込むのです。これは古典的なソースルーティングの思想で、「どこをどう通るか」を入口（ヘッドエンド）が決めてヘッダに列挙し、中継ルータはそれを順に消化するだけにします。結果として中継はパスごとの状態をまったく持たず、各ルータが知っておくべきは「IGP が配るトポロジ情報」だけになります。状態がネットワークからパケットへ移る——これが SR の一行要約です。

SID とセグメントリスト

SR の基本単位は セグメントで、それを識別する値が SID（Segment Identifier） です。入口はセグメントを通したい順に並べたセグメントリストを作り、パケットの先頭に積みます。中継ルータは常に先頭（アクティブ）SID だけを見て処理し、そのセグメントを満たしたら次の SID をアクティブにします。SID の並び順がそのまま経路になります。

SID には大きく2種類あり、これが SR の表現力の核です。

ノード SID はグローバルに一意で、IGP（OSPF / IS-IS の SR 拡張）が全ノードへ広告します。「ノード R5 へ向かえ」という指示は、各中継が自分の IGP 最短路で R5 へ届けるという意味なので、途中に等コスト経路があれば ECMP が自然に効きます。隣接 SID はそのノードでローカルな値で、特定の1リンクを名指しします。

両者の組み合わせが鍵です。最短路でよい区間はノード SID で粗く、どうしても特定リンクを通したい区間だけ隣接 SID で厳密に、と粒度を混在できます。たとえば [Node R5, Adj R5→R6, Node R8] というリストは、「まず最短路で R5 へ、次に R5 から R6 への特定リンクを必ず通り、その後は最短路で R8 へ」を意味します。

セグメントリストの消化（アクティブ SID が先頭）:

入口 ─push─> [R5][R6リンク][R8]   先頭=Node R5：最短路で R5 へ
R5 到達 ───> [R6リンク][R8]       先頭=Adj R5→R6：そのリンクを強制
R6 到達 ───> [R8]                 先頭=Node R8：最短路で R8 へ
R8 到達 ───> []                   リスト空：素のパケットとして配送

SR-MPLS：SID をラベルスタックで運ぶ

SR にはデータプレーンが2つあり、まず既存の MPLS 転送をそのまま再利用するのが SR-MPLS です。SID を MPLS ラベルとして表現し、セグメントリストをラベルスタックとして積みます。中継ルータはスタック最上段のラベルを引いて転送し、そのセグメントの出口で最上段を POP（または SWAP）して次の SID を露出させます。ラベル転送のハードウェアは何も変えずに済みます。

ノード SID は SRGB（Segment Routing Global Block） というラベル範囲のベースに、ノードごとのインデックスを足した値として全ノードで一貫させます。これにより「あるノードを指すラベル」がドメイン全体で同じに見え、IGP が配るインデックスだけで各自がラベルを計算できます。LDP のような別個のラベル配布プロトコルが不要になり、ラベル管理が IGP に一本化されるのが SR-MPLS の大きな簡素化です。

SRv6：SID を IPv6 アドレスとして運ぶ

もう一方の SRv6 は、MPLS ラベルではなく 128ビットの IPv6 アドレスを SID にします。SID は Locator:Function:Args という構造を持ち、上位の Locator はそのノードへルーティング可能なプレフィックス、続く Function は到達後に実行する動作（END=次の SID へ、END.X=指定リンクへ転送、など）を表します。SID 自体がアドレスかつ命令という二重の意味を持つのが SRv6 の特徴です。

セグメントリストは SRH（Segment Routing Header） という IPv6 拡張ヘッダに SID 列として格納されます。IPv6 ヘッダの宛先アドレスには常にアクティブ SID が入り、ルータはそれを通常の IPv6 ルーティングで処理します。SID の出口（その Locator を持つノード）に届くと、Function に従って SRH のポインタを進め、次の SID を宛先アドレスへ書き写します。

SRv6 の利点は MPLS データプレーンを廃せることです。SID が普通の IPv6 アドレスなので、SRv6 を解さない中継ルータも Locator プレフィックスへ向けて素の IPv6 として転送でき、漸進的な導入や IP のみのコア網との親和性が高くなります。引き換えに 1 SID あたり16バイトとヘッダが重く、深いリストでは MTU を圧迫します。これを緩和する圧縮方式（uSID / G-SID）も標準化が進んでいます。

TE が簡素になる理由

SR がトラフィックエンジニアリングを簡素にするのは、中継の状態をゼロにしつつ任意経路を表現できるからです。RSVP-TE ではトンネルごとに全ホップへ状態を植え付け、経路変更のたびにシグナリングをやり直しました。SR ではヘッドエンドが SID リストを差し替えるだけで経路が変わり、中継には何の通知も要りません。TE ポリシーの実体が入口の1個のリストに凝縮されます。

経路計算はヘッドエンドの SR-TE / PCE（Path Computation Element） が担います。PCE はトポロジと制約（帯域・遅延・SRLG 回避など）から最適パスを解き、それを最小の SID リストへエンコードして入口へ渡します。最短路で済む区間はノード SID 1個に畳めるため、多くの場合リストは数個で収まります。経路の素材は IGP / BGP が供給し、SR はその上に「順序付き経由点」を載せる層という分業です。

RSVP-TE: トンネルN本 → 各ホップにN本分の状態 + 定期リフレッシュ
SR-TE  : トンネルN本 → 中継の状態 0、入口にN本分の SID リストのみ
         経路変更 = 入口でリストを差し替えるだけ（中継への通知不要）

まとめ

セグメントルーティングの核心は、経路の状態をネットワークからパケットへ移したことです。入口が SID の並び（セグメントリスト）でパスを表現し、中継はアクティブ SID を消化するだけでパスごとの状態を持ちません。ノード SID で最短路を粗く、隣接 SID で特定リンクを厳密に、と粒度を混ぜて任意経路を組めます。SR-MPLS は SID をラベルスタックで運んで既存 MPLS 網を再利用し、LDP/RSVP-TE を不要にします。SRv6 は SID を IPv6 アドレスとして SRH で運び、MPLS データプレーンそのものを廃します。どちらも RSVP-TE のパス状態を消し、TE ポリシーを入口の1リストへ凝縮する——この状態の移動こそ、SR が現代のキャリア・データセンタ網の標準になりつつある理由です。