文章总结： 本文档RFC9779定义了在基于MPLS数据平面的分段路由网络中实施性能测量的标准方法，扩展了RFC6374、7876和9341的测量机制至SR-MPLS环境。核心内容包括针对链路和端到端SR-MPLS路径的丢包与延迟测量流程，引入返回路径TLV和块号TLV以支持精确双向测量及数据关联。关键实践建议涉及查询消息构造、响应消息处理及计数器使用方法，确保运营商能有效监控网络服务质量。 综合评分： 88 文章分类： 技术标准,解决方案,网络安全,云安全,数据安全
使用MPLS数据平面进行分段路由网络的性能测量
衡水石头哥 衡水石头哥
铁军哥
2026年6月21日 07:36 北京
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RFC 9779：Performance Measurement for Segment Routing Networks with the MPLS Data Plane，May 2025
梗概
本文件规定了MPLS丢包和延迟测量技术（最初在RFC 6374、7876和9341中定义）在利用MPLS数据平面的分段路由（Segment Routing，SR）网络（也称为MPLS分段路由（Segment Routing over MPLS，SR-MPLS））中的应用。SR允许通过在入口节点施加的有序指令列表（称为分段）转发数据包。本文档定义了在SR-MPLS环境中精确测量数据包丢包和延迟所需的程序和扩展，确保网络运营商能够有效测量和维护基于SR的MPLS网络的服务质量。这包括链路和端到端SR-MPLS路径的覆盖范围以及SR策略。
本备忘录的状态
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1、简介
[RFC8402]中指定的分段路由（SR）利用源路由范例并适用于多协议标签交换（Multiprotocol Label Switching，MPLS）和互联网协议版本6（Internet Protocol version 6，IPv6）数据平面。这些分别称为基于MPLS的分段路由（Segment Routing over MPLS，SR-MPLS）和基于IPv6的分段路由（Segment Routing over IPv6，SRv6）。SR利用源节点与传输节点之间、传输节点之间以及传输节点与目标节点之间的等价多路径（Equal-Cost Multipaths，ECMP）。[RFC9256]中定义的SR策略用于使用分段列表引导流量通过特定的、用户定义的路径。
全面的SR性能测量工具集是测量网络性能以提供服务级别协议（Service Level Agreements，SLA）的基本要求之一。
[RFC6374]指定了协议机制，以实现数据包丢包、单向和双向延迟以及MPLS网络中的延迟变化等相关指标的高效、准确测量。
[RFC7876]指定了当接收[RFC6374]中定义的查询消息时通过UDP返回路径发送和处理带外响应的机制。这些机制可以应用于SR-MPLS网络。
[RFC9341]定义了使用块号的交替标记方法作为数据包丢包测量的数据相关机制。
本文档利用[RFC6374]、[RFC7876]和[RFC9341]中的机制进行SR-MPLS网络中的延迟和丢包测量。这包括链路和端到端SR-MPLS路径的覆盖范围以及SR策略。
本文档通过定义用于SR-MPLS网络中的延迟和丢包测量的返回路径和块号TLV（参见第6节）来扩展[RFC6374]。这些TLV还可用于MPLS标签交换路径（Label Switched Paths，LSP）[RFC3031]。然而，MPLS LSP的延迟和丢包测量过程超出了本文档的范围。
2、本文档中使用的约定
2.1、要求语言
本文档中的关键字“必须”、“不得”、“必需”、“应”、“不应”、“应该”、“不应该”、“推荐”、“不推荐”、“可以”和“可选”当且仅当它们出现在所有内容中时，应按照BCP 14[RFC2119][RFC8174]中的描述进行解释。
2.2、缩写
ACH：Associated Channel Header，关联通道报文头
DM：Delay Measurement，延迟测量
ECMP：Equal-Cost Multipath，等价多路径
G-ACh：Generic Associated Channel，通用相关通道
GAL：Generic Associated Channel Label，通用关联通道标签
LM：Loss Measurement，损耗测量
LSE：Label Stack Entry，标签堆栈条目
MPLS：Multiprotocol Label Switching，多协议标签交换
PSID：Path Segment Identifier，路径分段标识符
SID：Segment Identifier，分段标识符
SL：Segment List，分段列表
SR：Segment Routing，分段路由
SR-MPLS：Segment Routing over MPLS，基于MPLS的分段路由
TC：Traffic Class，流量类别
TE：Traffic Engineering，流量工程
TTL：Time to Live，生存时间
URO：UDP Return Object，UDP返回对象
2.3、参考拓扑
在图1所示的参考拓扑中，查询者节点Q1发起查询消息，响应者节点R1发送针对接收到的查询消息的响应消息。响应消息可以在与朝向响应者R1的路径相反的相同路径（相同的链路和节点组）上或在不同路径上发送回查询者节点Q1。
T1是发送时间戳，T4是接收时间戳；两者均由节点Q1添加。T2是接收时间戳，T3是发送时间戳；两者均由节点R1添加。
SR通过节点Q1和R1上的MPLS数据平面启用。节点Q1和R1通过通道连接（[RFC6374]的第2.9.1节）。该通道可以是启用MPLS的直接连接链路（[RFC6374]的第2.9.1节）或SR-MPLS路径[RFC8402]。该链路可以是物理接口、虚拟链路、链路聚合组（Link Aggregation Group，LAG）[IEEE802.1AX]或LAG成员链路。SR-MPLS路径可以是节点Q1（称为“头端”）上的SR-MPLS策略[RFC9256]，目的地为节点R1（称为“尾端”）。
图1：参考拓扑
3、概述
在本文档中，[RFC6374]、[RFC7876]和[RFC9341]中定义的过程用于SR-MPLS网络中的延迟和损耗测量。具体而言，[RFC6374]第2.4节中描述的单向、双向和往返延迟测量针对SR-MPLS网络中的应用进行了进一步阐述。类似地，[RFC6374]第2.2节中概述的数据包丢包测量过程也被扩展以用于SR-MPLS网络。
使用[RFC9341]中定义的替代标记方法进行的数据包丢包测量可以使用块号进行数据相关。这是通过利用本文档中定义的块号TLV扩展来实现的。
在SR-MPLS网络中，[RFC6374]中定义的查询消息必须沿着与链路和端到端SR-MPLS路径的数据流量相同的路径传输。这是为了收集传输和接收时间戳以进行延迟测量，并收集传输和接收流量计数器以进行丢包测量。
如果在SR-MPLS网络中希望在测量的两个方向上使用查询器和响应器之间的相同路径（即相同的链路和节点集），则可以通过使用本文档中定义的返回路径TLV扩展来实现。
链路的性能测量过程可用于计算延迟和丢包的扩展流量工程（TE）度量，如本文所述。这些指标使用[RFC7471]、[RFC8570]和[RFC8571]中定义的路由协议扩展在网络中公布。
4、查询和响应消息
4.1、链路和SR-MPLS策略的查询消息
4.1.1、链路查询消息
根据[RFC6374]中的定义，查询消息通过链路发送以进行延迟和丢包测量。在MPLS标签栈中的每个标签栈条目（Label Stack Entry，LSE）[RFC3032]中，TTL值必须设置为255[RFC5082]。
4.1.2、SR-MPLS策略查询消息
SR-MPLS策略候选路径可以包含多个分段列表（Segment Lists，SL）（即MPLS标签堆栈）[RFC9256]。对于端到端SR-MPLS策略的延迟和/或丢包测量，必须为SR-MPLS策略候选路径的每个SL传输查询消息。这是通过为每个SL创建单独的会话来完成的。会话的每个查询消息都包含候选路径的SR-MPLS标签堆栈，G-ACh标签（G-ACh Label，GAL）位于堆栈底部（S=1），如图2所示。在MPLS标签堆栈中的每个LSE中，TTL值必须设置为255[RFC5082]。
图2：端到端SR-MPLS策略的查询消息报文头示例
图2中所示的字段0001、Version、Reserved和Channel Type在[RFC5586]中指定。
在具有隐式NULL标签的一跳SR-MPLS策略的情况下，SR-MPLS标签堆栈可以为空。
对于SR-MPLS策略，为了确保查询消息由预期响应者处理，可以在查询消息中发送包含响应者地址的目标地址TLV（类型129）[RFC6374]。如果支持此TLV的响应方是查询的预期目的地，则它必须返回控制代码0x1（成功）[RFC6374]。否则，它必须返回错误0x15：无效的目标节点标识符[RFC6374]。
4.2、链路和SR-MPLS策略的响应消息
4.2.1、单向测量模式
在单向测量模式下，如[RFC6374]第2.4节所定义，查询者可以在查询消息中设置UDP返回对象（UDP Return Object，URO）TLV。这使得查询器能够接收封装在发送到URO TLV中指定的IP地址和UDP端口的IP/UDP报头中的带外响应消息。URO TLV（类型131）在[RFC7876]中定义，包括UDP目标端口和IP地址。当查询者在URO TLV中设置IP地址和UDP端口时，响应消息必须发送到该IP地址，以该IP地址作为目的地址，以UDP端口作为目的端口。此外，查询消息中的控制代码必须设置为带外响应请求[RFC6374]。
4.2.2、双向测量模式
在[RFC6374]第2.4节定义的双向测量模式中，响应消息应该以两种方式之一发送回：要么在同一链路上带内发送回，要么在相同的端到端SR-MPLS路径（即相同的链路和节点集）上以相反的方向发送回查询器。这样做是为了执行精确的双向延迟测量。
对于链路，[RFC6374]中定义的响应消息在接收查询消息的同一传入链路上发回。在这种情况下，查询消息中的控制代码必须设置为带内响应请求[RFC6374]。
对于端到端SR-MPLS路径，响应方在特定的返回SR-MPLS路径上传输响应消息（参见图2所示的示例）。在查询消息中，查询器可以请求响应器使用本文档中定义的返回路径TLV中的MPLS标签栈子TLV在给定返回路径上发送回响应消息。
4.2.3、环回测量模式
[RFC6374]第2.8节中定义的环回测量模式用于测量SR-MPLS网络中双向循环路径[RFC6374]的往返延迟。在这种SR-MPLS模式下，接收到的查询消息不会在响应方转发时从快速路径中转出（即到慢速路径或控制平面）。换句话说，响应者不处理有效负载或生成响应消息。环回函数只是将接收到的查询消息返回给查询者，而无需响应者修改[RFC6374]。
环回模式是通过生成响应标志设置为1的“查询”并添加环回请求对象（类型3）[RFC6374]来完成的。在查询消息中，标签堆栈（如图3所示）在MPLS报文头中携带前向和反向路径标签。GAL仍然位于标签栈的底部（S=1）。
图3：环回测量模式下端到端SR-MPLS策略的查询消息报文头示例
5、延迟和损耗测量
5.1、延迟测量消息
根据[RFC6374]中的定义，MPLS延迟测量（Delay Measurement，DM）查询和响应消息使用关联信道报文头（Associated Channel Header，ACH）（延迟测量值为0x000C）。该值标识ACH后面的消息类型和消息负载，如[RFC6374]第3.2节中定义。对于延迟测量，相同的ACH值用于链路和端到端SR-MPLS策略。
5.2、损耗测量消息
损耗测量（Loss Measurement，LM）协议可以执行两种不同类型的损耗测量，如[RFC6374]第2.9.8节中所述。
* 在推断模式下，LM将测量专门生成的测试消息的丢包，以推断大致的数据平面丢包级别。推断模式LM仅提供近似的损失核算。
* 在直接模式下，LM将直接测量数据平面丢包。直接模式LM提供完美的损失核算，但可能需要硬件支持。
根据[RFC6374]中的定义，MPLS LM查询和响应消息使用ACH（直接丢包测量使用值0x000A，或者推断丢包测量使用值0x000B）。该值标识ACH后面的消息类型和消息负载，如[RFC6374]第3.1节中定义。对于丢包测量，相同的ACH值用于链路和端到端SR-MPLS策略。
5.3、组合损耗/延迟测量消息
根据[RFC6374]中的定义，组合的LM/DM查询和响应消息使用ACH（值0x000D用于直接丢包和延迟测量，或值0x000E用于推断丢包和延迟测量）。该值标识ACH后面的消息类型和消息负载，如[RFC6374]第3.3节中定义。对于组合丢包和延迟测量，链路和端到端SR-MPLS策略使用相同的ACH值。
5.4、计数器
路径分段标识符（Path Segment Identifier，PSID）[RFC9545]必须携带在接收到的测量流量的数据包中，以便说明SR-MPLS策略的出口节点上接收到的流量。在直接模式下，可以使用接收到的查询消息中的PSID（如图4所示）来关联响应端上的接收流量计数器，以检测端到端SR-MPLS策略的传输丢包情况。
在推断模式下，可以利用接收到的查询消息中的PSID（如图4所示）来统计响应端接收到的查询消息，以检测端到端SR-MPLS策略的传输丢包情况。
图4：SR-MPLS策略的PSID示例
图4中所示的字段0001、Version、Reserved和Channel Type在[RFC5586]中指定。
每个候选路径可以使用不同的PSID值来计算接收到的流量并测量候选路径级别的数据包丢包。类似地，可以对候选路径的每个分段列表（SL）使用不同的PSID值来计算接收到的流量，以测量SL级别的数据包丢包。SR-MPLS策略的所有SL可以使用相同的PSID值来测量SR-MPLS策略级别的数据包丢包。
5.5、计数器编号
使用[RFC9341]中定义的交替标记方法的分组丢包测量可以使用块号来与测量中的业务流进行数据相关。根据[RFC9341]第3.1节的定义，块号用于将流量划分为连续的块，并计算每个块中发送和接收的数据包数量以进行丢包测量。
如[RFC9341]第4.3节所述，基于协议的分布式解决方案可用于交换节点上计数器的值以进行损耗测量。本文档使用[RFC6374]中定义的LM消息进一步描述了该解决方案。
查询器节点向测量中的业务流的数据分组块分配块号。查询器统计每个块中传输的数据包数量。块号分配的机制是查询器的本地决定，超出了本文档的范围。
例如，查询器可以使用[RFC9714]中定义的过程来交替标记正在测量的业务流的数据包。响应方根据接收到的数据包中的标记来计算每个块中接收到的数据包的数量。查询器和响应器为每个标记维护单独的发送和接收计数器组。标记可以用作块编号，或者当标记改变时可以增加单独的块编号。可以定义其他方法来交替标记正在测量的业务流的数据分组，以为计数器分配块号。
[RFC6374]中定义的LM查询和响应消息用于测量使用先前标记传输的数据包块的数据包丢包，而数据包则携带备用标记。具体来说，LM查询和响应消息携带发送和接收计数器（当前未递增）及其块号，以关联丢包测量。
[RFC9341]第4.3节规定：“该BN机制的假设是测量节点时间同步。”然而，这不是必需的，因为可以根据接收到的LM查询消息来同步响应方上的块号。
6、TLV扩展
6.1、返回路径TLV扩展
在双向测量模式下，响应方可以在特定的返回路径上发送响应消息，例如在ECMP环境中。查询器可以在查询消息中请求响应器在给定返回路径（例如，共同路由的双向路径）上发送回响应消息。这允许响应者避免创建和维护会话的附加状态（包含返回路径）。
网络中的响应者可能无法直接访问查询者。在这种情况下，查询者必须使用返回路径TLV将其可达性路径信息发送到响应者。
[RFC6374]定义了可以包含一个或多个可选TLV的查询和响应消息。本文档定义了返回路径TLV（5）以在查询消息中携带返回路径信息。返回路径TLV特定于测量会话。Return Path TLV的格式如下图5所示：
图5：返回路径TLV
Length/长度是一字节字段并且等于返回路径子TLV和保留字段的长度（以字节为单位）。长度不得为0或1。
返回路径TLV在“强制TLV类型”注册表空间[RFC6374]中定义。查询者只能在查询消息中插入一个返回路径TLV。支持此TLV的响应方必须仅处理第一个返回路径TLV，并忽略其他返回路径TLV（如果存在）。支持此TLV的响应方也必须在返回路径TLV中指定的返回路径上发送回响应消息。响应方也不得在响应消息中添加返回路径TLV。
Reserved/保留字段必须设置为0并且必须在接收端被忽略。
6.1.1、返回路径子TLV扩展
返回路径TLV包含一个子TLV来承载返回路径。MPLS标签栈子TLV的格式如图6所示。子TLV中的标签条目必须按网络顺序排列。返回路径TLV中的MPLS标签栈子TLV具有以下类型：
* 类型（值1）：返回路径的MPLS标签栈
图6：返回路径TLV中的MPLS标签堆栈子TLV
MPLS标签堆栈包含32位LSE列表，其中包括20位标签值、8位TTL值、3位TC值和1位堆栈结束（S）字段。MPLS标签堆栈子TLV可以携带标签堆栈或返回SRMPLS策略的绑定SID标签[RFC8402]。
长度是一字节字段，等于标签堆栈字段和保留字段的长度（以字节为单位）。长度不得为0或1。
返回路径TLV必须仅携带一个返回路径子TLV。返回路径子TLV中的MPLS标签栈必须包含至少一个MPLS标签。支持此子TLV的响应方必须仅处理第一个返回路径子TLV，并忽略其他返回路径子TLV（如果存在）。支持此子TLV的响应者必须在返回路径子TLV中指定的返回路径上发送回响应消息。
保留字段必须设置为0并且必须在接收端被忽略。
6.2、块号TLV扩展
[RFC6374]定义了可以包含一个或多个可选TLV的查询和响应消息。本文档定义了块号TLV（6），以在LM查询和响应消息中携带流量计数器的（8位）块号。Block Number TLV的格式如图7所示：
图7：块号TLV
长度是一个单字节字段，等于2个字节。
块号TLV在“强制TLV类型”注册表空间[RFC6374]中定义。查询器必须仅在查询消息中插入一个块号TLV，以识别前向流量计数器的块号。支持该TLV的响应方必须仅在响应消息中插入一个块号TLV，以识别反向流量计数器的块号。响应方还必须从查询消息中返回第一个块号TLV，并忽略其他块号TLV（如果存在）。块号TLV特定于测量会话。R标志用于指示与块号相关联的查询和响应消息方向。R标志必须在与计数器1和计数器2关联的块号的查询消息中清除，并在与计数器3和计数器4关联的块号的响应消息中设置。
保留字段必须设置为0并且必须在接收端被忽略。
7、SR-MPLS策略的ECMP
SR-MPLS策略的SL可以在源节点和传输节点之间、传输节点之间以及传输节点和目标节点之间具有ECMP。SR-MPLS策略的SL使用节点SID[RFC8402]可能会产生ECMP路径。此外，SR-MPLS策略的SL使用Anycast-SID[RFC8402]可能会导致通过属于该Anycast组的传输节点的ECMP路径。发送查询和响应消息以遍历不同的ECMP路径，以测量SL的每个ECMP路径的延迟。
转发平面具有各种可用于在特定ECMP路径上转发数据包的哈希函数。对于端到端SR-MPLS策略延迟测量，可以在查询和响应消息中使用不同的熵标签值[RFC6790]，以利用转发平面中的散列函数来影响它们所采用的ECMP路径。
SR-MPLS策略的不同ECMP路径的丢包测量注意事项不在本文档的讨论范围之内。
8、扩展TE链路指标通告
链路延迟（即平均延迟、最小延迟、最大延迟和延迟方差）和数据包丢包的扩展TE度量可以使用本文档中描述的性能测量过程来计算，并且可以在路由域中通告如下：
* 对于OSPF、IS-IS和边界网关协议-链路状态（Border Gateway Protocol – Link State，BGP-LS），[RFC7471]、[RFC8570]和[RFC8571]中分别定义的协议扩展用于在网络中通告扩展的TE链路延迟和丢包度量。
* 扩展的TE链路延迟和丢包指标分别使用[RFC7471]和[RFC8570]中定义的相同协议扩展为OSPF[RFC9356]和IS-IS[RFC8668]中的二层LAG捆绑成员链路进行通告。
* 公布的延迟方差指标计算为数据包延迟方差（Packet Delay Variation，PDV），如[RFC5481]的4.2节中所述。
9、向后兼容性
本文档中定义的过程在查询器和响应器上都与[RFC6374]中定义的过程向后兼容。如果响应者不支持本文档中定义的新强制TLV类型，它将根据[RFC6374]返回错误0x17：不支持的强制TLV对象。
10、可管理性考虑
[RFC6374]第7节和[RFC7876]第6节中描述的可管理性注意事项适用于本规范。
11、安全考虑
[RFC6374]、[RFC7471]、[RFC8570]、[RFC8571]、[RFC7876]和[RFC9341]中指定的安全注意事项也适用于本文档中描述的过程。
本文档中定义的过程旨在部署在单个操作员管理域中。这样，查询者节点、响应者节点、前向路径和返回路径由运营商为探测会话提供。假设运营商已经验证了探测数据包的前向和返回路径的完整性。
本文档中定义的返回路径TLV扩展可用于潜在的地址欺骗。例如，查询消息可以携带具有不在查询器本地的目的地的返回路径。为了防止此类可能的攻击，当响应方无法确定返回路径是否具有查询方本地的目的地时，它可以丢弃查询消息。查询器可以在源地址TLV中发送正确的源地址。响应者可以使用它来做出确定，例如，通过检查运营商提供的访问控制列表。
12、IANA考虑因素
IANA已从“通用关联信道（G-ACh）参数”注册表组中包含的“MPLS丢包/延迟测量TLV对象”注册表中为以下强制TLV类型[RFC6374]分配了值：
表1：MPLS丢包/延迟测量TLV类型
查询消息和响应消息中携带Block Number TLV，查询消息中携带Return Path TLV。
IANA已创建“返回路径子TLV类型”注册表。所有代码点均根据表2中所示的注册策略进行分配（请参阅[RFC8126]）。
表2：返回路径子TLV类型注册表
本文档在“返回路径SubTLV类型”注册表中定义了以下值：
表3：返回路径子TLV类型
13、参考文献
13.1、规范性参考文献
[RFC2119]Bradner, S., "Key words for use in RFCs to Indicate Requirement Levels", BCP 14, RFC 2119, DOI 10.17487/RFC2119, March 1997, <https://www.rfc-editor.org/info/rfc2119>.[RFC6374]Frost, D. and S. Bryant, "Packet Loss and Delay Measurement for MPLS Networks", RFC 6374, DOI 10.17487/RFC6374, September 2011, <https://www.rfc-editor.org/info/rfc6374>.[RFC7876]Bryant, S., Sivabalan, S., and S. Soni, "UDP Return Path for Packet Loss and Delay Measurement for MPLS Networks", RFC 7876, DOI 10.17487/RFC7876, July 2016, <https://www.rfc-editor.org/info/rfc7876>.[RFC8174]Leiba, B., "Ambiguity of Uppercase vs Lowercase in RFC 2119 Key Words", BCP 14, RFC 8174, DOI 10.17487/RFC8174, May 2017, <https://www.rfc-editor.org/info/rfc8174>.[RFC9341]Fioccola, G., Ed., Cociglio, M., Mirsky, G., Mizrahi, T., and T. Zhou, "Alternate-Marking Method", RFC 9341, DOI 10.17487/RFC9341, December 2022, <https://www.rfc-editor.org/info/rfc9341>.
13.2、参考资料
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致谢
作者要感谢Thierry Couture和Ianik Semco对分段路由网络性能测量用例的讨论。作者要感谢Patrick Khordoc、Ruby Lin和Haowei Shi实现了本文档中定义的机制。作者要感谢Greg Mirsky和肖敏提供了许多有用的意见和建议。作者还要感谢Stewart Bryant、Sam Aldrin、Tarek Saad和Rajiv Asati的审阅意见。感谢Huaimo Chen、Yimin Shen、Xufeng Liu对MPLS专家的评审；Zhaohui Zhang负责RTGDIR早期审查；Tony Li对shepherd的评论；Ned Smith负责SECDIR审查；Roni Even的Gen-ART评论；Marcus Ihlar负责TSV-ART审查；Dhruv Dhody负责OPSDIR审查；以及Gunter Van de Velde、Paul Wouters、Éric Vyncke、Murray Kucherawy、John Scudder和Roman Danyliw参与IESG审核。
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