CN100486220C - Pce发现协议的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种选择PCE的方法，本发明主要包括：在路由信息协议RIP中增加设置路径计算节点PCE发现协议报文；在各个路径计算请求客户端PCC和/或路径计算节点PCE之间交互所述的PCE发现报文，PCC根据PCE发现报文中的路径计算能力信息最终选择一个PCE。本发明不仅实现了PCE发现协议已定制好的发现PCE的位置信息，发现PCE负责计算的范围，而且本发明还具有良好的可扩展性，支持对PCE计算能力的发现，支持对PCE发生阻塞的发现。

Description

PCE发现协议的实现方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种选择PCE方法。

背景技术

流量工程技术用于平衡网络中不同的链路、路由器和交换机之间业务负荷，使所有这些设备既不会过度使用，也不会未被充分使用。即流量工程关注网络整体性能的优化，其主要目标是方便地提供高效的、可靠的网络服务，优化网络资源的使用，优化网络流量。具体分为两个层面：一是面向流量的，即如何提高网络的服务质量；二是面向资源的，即关注如何优化网络资源的使用，最主要是宽带资源的有效利用。随着网络部署范围的扩大，GMPLS(通用的MPLS协议)技术的发展，域间流量工程将会跨越不同的运营商，涵盖GMPLS网络。

约束路经计算(CSPF计算)是MPLS(标签交换协议)和GMPLS流量工程的重要组成部分。多自治系统间的路径计算便为基于CSPF计算实现，在多自治系统间的路经计算将非常复杂，可能需要不同自治系统的计算互相协作，共同完成。

除CSPF计算方法外，基于PCE(路径计算节点)模型的路经计算方法也可以应用于域间流量工程，该计算方法并不影响计算处理的路径的使用，如LSP(标签交换路径)的建立、维护和拆除，而只是针对于所述的LSP路径的计算。

下面对PCE模型的路径计算方法进行描述。

当如ingress LSR(入口标签交换路由器)等PCC(路径计算客户端)建立LSP路径时，发送请求给PCE，请求信息中会含有路径的目的地和各种约束条件等基本信息，PCE根据与网络同步的拓扑，TED(流量工程数据库)等信息，计算出满足该请求中的约束条件的路径，通过响应报文返回给PCC，作为建立LSP的ERO(显示路径对象)参数，计算结果中可以含有精确节点和松散节点。

一个PCE负责的计算范围一般是一个自治系统，当计算请求的目的地是另外一个自治系统时，则需要不同的自治系统间的PCE协作，来完成一条路径的计算。PCE不限于具体实现形式，可以实现于路由器中，或者一台指定的服务器。

一个自治系统内部的路径计算可以有一个或者多个PCE，当只有一个PCE，是一种集中式的计算方法，所有自治系统内部的计算请求都发给该PCE，当存在多个PCE时，所有自治系统内部的计算请求则分布到不同的PCE，实现计算负载分担，以减少计算请求因PCE阻塞导致失败的可能。

PCC在发出计算请求前，需要知道每个PCE具备的计算能力，如具备哪些QOS(服务质量)计算的能力，是否可以计算保护链路和计算负载分担的路径，TED同步能力和速度等，从而选出一个PCE发送计算请求。所述各功能具体是由PCE发现协议来完成，所述的PCE发现协议，负责PCC发现PCE的存在和计算能力，在PCC有计算请求时，根据该协议得到的消息，选择合适的PCE发送计算请求进行计算。

目前，在PCE模型中，针对PCE发现协议需求的制定已经完成，但还没有提供一种具体的实现PCE发现协议的方式，以满足制定的各种需求。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种选择PCE的方法，从而为PCE模型的PCE发现协议的需求提供相应的具体实现方案，保证PCE发现协议的顺利实现。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种选择PCE的方法，包括：

A、在路由信息协议RIP中设置路径计算节点PCE发现协议报文；

B、在各个路径计算请求客户端PCC和路径计算节点PCE之间交互所述的PCE发现协议报文，或在各个PCC之间交互所述的PCE发现协议报文，或PCE之间交互所述的PCE发现协议报文，PCC根据PCE发现报文中的路径计算能力信息最终选择一个PCE。

所述PCE发现协议的报文包括PCE发现协议请求报文、PCE发现协议响应报文以及检测和广播PCE状态的报文。

所述的PCE发现协议请求报文和PCE发现协议响应报文是将原RIP报文头中的命令字相应修改为PCE发现协议请求报文、PCE发现协议响应报文的命令字；所述的检测和广播PCE状态的报文是将原RIP报文头中的命令字相应修改为检测和广播PCE状态的报文的命令字；所述三种报文的格式与RIP报文格式相同。

所述的步骤B包括：

B1、在某个PCC的PCE发现协议配置生效后，需要向所有连接的网络发送PCE发现协议请求报文，请求从网络中其他PCC或PCE获取有效的PCE位置、计算能力和跳数信息；

B2、网络中的PCC或PCE接收到PCE发现协议请求报文后，如果本端已经通过PCE发现协议维护PCE信息，则向发送请求报文的PCC单播发送PCE发现协议响应报文；

B3、当PCC在网络中发现多个具备相同计算能力的PCE时，根据跳数机制和就近原则选择一个PCE。

所述的步骤B3包括：

B31、通过对跳数的设置，设定PCC针对PCE的发现范围；

B32、在被发现的多个PCE中，选择跳数最小的一个PCE发送计算请求；

B33、当跳数最小的PCE阻塞或者异常，则将计算请求发送给其他备选的PCE。

所述的步骤B31中跳数设置的方法包括：

B311、在PCE发现协议响应报文中另外定义一个变量，该变量用于描述PCE发现协议响应报文的最大跳数，当PCE发现协议响应报文的转发次数达到最大跳数，则不能再被转发；

或

B312、在PCC上配置可接收PCE发现协议响应报文的最大跳数，将到达接收端的PCE发现协议响应报文的跳数与最大跳数比较，当接收端报文的跳数小于等于最大跳数时，接收该报文；当接收端报文的跳数大于最大跳数时，拒绝该报文；

或

B313、在IP封装中指定存活时间TTL，转发该PCE发现协议响应报文时，TTL值相应减1，当TTL值减到0时，PCE发现协议响应报文不再转发。

所述的步骤B33中对备选PCE进行选择的方法包括：

B331、对于从某个接口接收或者从某个接口发送的PCE发现协议响应报文，将描述跳数的变量值修改增加为该接口指定的跳数值；

B332、对某个PCE的发现协议响应报文在接收或者发送时，将描述跳数的变量值修改增加为指定对该PCE增加的跳数值。

当PCC有计算请求，并以PCE地址作为目的地址发送报文时，计算从PCC到达PCE经过的跳数具体为：

C1、当PCC收到PCE发现协议响应报文时，以该报文中的PCE地址为目的地址查找开放式最短路径优先/中间系统到中间系统OSPF/ISIS路由，当该路由的下一跳和PCE发现协议响应报文的源地址相同，则接收并处理该报文；

C2、按照该方法对PCE发现协议响应报文中描述跳数的TLV变量进行处理，确定到达该PCE须经过的跳数；

C3、当收到PCE发现协议响应报文的源地址与OSPF/ISIS路由的下一跳不一致，则不将该PCE作为参考；若一致，则将该PCE作为选择的参考。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明PCE发现协议由路由协议RIP经扩展而成，不仅实现了PCE发现协议已定制好的发现PCE的位置信息，发现PCE负责计算的范围，而且本发明还具有良好的可扩展性，支持对PCE计算能力的发现，支持对PCE发生阻塞的发现。

附图说明

图1所示为应用PCE发现协议发现PCE的工作流程图；

图2所示为PCE发现协议请求报文和PCE发现协议响应报文的格式；

图3所示为检测和广播PCE状态的报文的格式；

图4所示为各设备对PCE发现协议请求报文的响应。

具体实施方式

本发明的核心是为基于现有的路由协议，即RIP协议的特性，为该协议增加数个命令字，通过对命令字的参数进行设置对RIP协议的扩展，经过扩展RIP协议能够满足PCE发现协议已经制定好的各种需求，这样便将经扩展的RIP协议应用于PCE发现协议。

根据最新PCE文献draft-ietf-pce-discovery-reqs-O1.txt，目前已制定好的PCE发现协议中，表述了需要通过PCE发现协议获得以下内容信息：

(1)PCE的位置信息，该位置信息由PCE系统内部的可达地址信息来标识，如loopback(环回)接口地址；

(2)PCE负责计算的范围，如PCE负责的计算范围有IGP(内部网关协议)区域，自治系统，自治系统之间；

(3)PCE的计算能力，如与计算能力相关的计算MPLS-TE/GMPLS-TM路径；如与限制条件相关的带宽、延时信息；如GMPLS中对多层网络路径的计算和接口交换类型的计算；如计算优先级的设置；

(4)对备选PCE的发现，如某个PCE的状态异常时，PCC需要将计算请求发送到其他PCE，所以PCE发现协议必须支持PCC发现备选的PCE。

除了以上内容外，PCE发现协议还需要具备以下功能：

(1)当PCE发生变化时，必须向PCC通告；

(2)支持对PCE计算量能力的发现以及PCE发生阻塞的发现；

(3)协议具有良好的可扩展性；

(4)PCE和PCC之间有确认机制。

对于针对PCE发现协议的以上要求，可以发现，现有的路由协议RIP成为实现PCE发现协议比较合适的选择，其主要原因为：

首先RIP协议具有良好的可扩展性，通过增加报文命令字即可实现；其次，RIP作为一种路由协议，其全网扩散机制符合PCE发现协议的需求。

对RIP协议进行扩展以实现PCE发现协议的优点还包括：

PCE发现协议的需求定义了PCE的发现范围，其限定的最小单位为IGP路由协议的区域。当某个区域内有多个PCE负责路径计算，则需要将计算请求合理地分配到不同的PCE，以使计算任务实现合理的负载分担，其可选择的计算请求分配的方法为：首先，按照网络拓扑就近原则，将区域内的计算请求尽量发送到网络拓扑中距离较近的PCE中；其次，当某个PCE由于计算量过大而宣告处于阻塞状态时，PCC可以选择其他备份的PCE发送计算请求。

RIP协议本身具有的跳数概念可以作为PCC在一个区域中按照就近选择原则选择PCE的指导参数，而同样是路由协议的OSPF/ISIS协议则不具备此功能。

4PD_Request、PD_Response报文的格式如图2所示。

PCE发现协议报文头的格式与RIP2协议报文头的格式相同，分为Command(命令)字段、Version(版本)字段、unused(未使用)字段三部分。PD_Request、PD_Response报文中的Command字段分别修改为相应的命令字，Version字段均设为RIP2的版本号2，unused字段均设为0。

PS_Hello报文的格式如图3所示

PS_Hello报文的格式也与RIP2协议报文头的格式相同，Command字段设为PS_Hello、Version字段设为RIP2的版本号2、unused字段设为0。

在上述三种报文中，其承载的内容均为TLV形式。

图1所示为应用PCE发现协议的工作流程图，以下将根据图1详细介绍整个工作过程。

步骤1、PCE发现协议配置生效后，PCC向所有连接的网络发送PD_Request。

当PCC发送PD_Request时，报文格式的设置方法为，报文仅携带PCEIdentifier TLV(PCE标识)字段，并且其IP地址全部填充为0；当其他PCC/PCE收到该PD_Request报文时对命令字进行解析，并在解析PCEIdentifier TLV字段后确认将接收到的报文为PD_Request报文；当需要认证时，将PCE Authentication TLV(PCE认证)字段设置于PD_Request报文的最后，并且将RIP2原有的认证信息修改为TLV格式。

在这个过程中PCE发现协议请求报文对网络中的PCE的位置、路径计算能力进行探测，并且所述的PD_Request报文的TTL(存活时间)为1，不能被转发。

由于网络中可能存在一些与PCC相距很远的PCE，发现这些PCE对实际工作意义不大，所以需要为PCC设置一个可探测范围。

这里需要在PCE发现协议中引入跳数机制，即在PD_Response报文中定义一个描述跳数的变量PD_TLV_Metric，其VaIue(值域)含义为描述该PD_Response报文被发送时经过的跳数(类似于RIP路由metric的含义)，当初始化PD_Response报文时，由PCE或PCC将该跳数的初始值设置为0或1，PD_Response每被转发一次，该值相应加一。

根据这种跳数机制，PCE发现协议可以规定PD_Response被传送的最大范围(即有些距PCC远的PD_Response如果跳数较小，则无法最后抵达PCC)，这种确定最大范围的方法包括但不限于：

在PD_Response报文中的PD_TLV_Metric中增加另外一个值，该值用于描述最大跳数，当PD_Response报文被转发过的跳数达到最大跳数时，PD_Response报文将不再被转发；

或

在PCC上配置接收PD_Response报文允许的最大跳数，当PCC接收到PD_Response报文时，将PCC上配置好的最大跳数与接收到的PD_Response报文被转发跳数进行比较，当PD_Response报文被转发跳数达到PCC上配置的最大跳数时，PD_Response报文将不再被转发；

或

在IP封装中指定TTL值，每次转发该报文的过程中TTL相应减一，TTL值减为0时PD_Response不再转发。

通过这种方法，PCC可以在某一规定范围内发现PCE。

步骤2、网络中的PCC、PCE接收到该请求报文后根据具体情况作出响应。

网络中的多个设备收到请求报文时，若已经接收到某个PCE的PD_Response并维护PCE信息，则各个设备就会对请求报文作出响应，但是如果不采取一定措施，各个设备就会将多个同一PCE的PD_Response发送给PCC，这样就很容易产生广播风暴。

为防止广播风暴可采用限制其他设备的PCE发现协议响应报文发送的方法，具体操作如下：

局域网里的其他设备在接收到PD_Request报文前已经接收到某个PD_Response并维护PCE信息，是否响应该PD_Request需要判断PD_Response报文接收的接口是否和接收PD_Request的接口一致，如果一致，则不发送PD_Response报文，如果不一致，则该查询设备发送PD_Response作为响应。

其具体实施例如图4所示。RTA，RTB，RTC(路由器A、路由器B、路由器C)和其他一些设备联入同一网络，PCE信息通过RTA向该局域网中其他设备扩散。假设此时RTB设备刚刚联入网络，配置启动PCE功能后，向该局域网内发送PD_Request广播报文查询PCE信息。当RTA和RTC收到该报文时，虽然RTA和RTC都已经接收到同一个PCE的PD_Response并维护该PCE信息，但是，RTC所接收的PD_Response和RTB的PD_Request来自同一个接口，所以RTC不向RTB发送PD_Response，而RTA所接收的PD_Response和RTB的PD_Request来自不同的接口，所以RTA向RTB发送PD_ResponSe。

步骤3、PCC收到PD_Response后获得在某一规定范围内所有PCE的信息，PCC根据响应报文的跳数机制从多个PCE中初步选择一个PCE并检测其是否阻塞或者异常。

步骤31、PCC在某一规定范围内所有PCE中初步选择一个PCE。

基于扩展的命令字在发现范围最小单位内选择PCE的方法为：

PCE发现协议需求中规定，PCE发现范围最小单位为IGP协议的区域。当某个区域内发现了多个计算能力满足要求的PCE时，PCE发现协议引入原RIP2协议中的跳数机制统计PCC到达各个PCE所经过的跳数，PCC根据到达PCE的跳数来选择PCE。

按照网络拓扑就近规划原则，计算请求将发送到跳数最小的PCE。使用以上的方法，可以通过设定跳数值实现在IGP协议的区域内，从众多的PCE中找到与PCC距离较近的PCE，并且PCC到PCE间的距离由跳数值确定。这样，距离PCC距离较远的PCE将不进入待选择的范围，相应地避免了对大量多余的PCE进行选择判决，提高网络效率，节省网络资源。

步骤32、PCC向初步选定的PCE发送PS_Hello以确认该PCE是否处于正常状态。

当PCC发送PS_Hello报文探测某个PCE的状态时，将PS_Hello报文中的PCE ldentifier TLV设置为被探测的PCE的地址；所述报文中不包含PCEStatus TLV字段；当需要认证时，将PCE Authentication TLV字段设置于PD_Hello报文的最后。

被探测的PCE收到PCC发出的单播PS_Hello报文后，PCE将发送PS_Hello回PCC作为对PCC的响应。所述的发回给PCC的PS_Hello报文中增加了PCE Status TLV字段，该字段中包含但不限于PCE当前是否处于阻塞状态，当前是否有计算任务，计算任务量信息。

PCE可以通过增加有PCE Status TLV字段的PS_Hello报文向其负责计算的网络范围内广播其状态。

基于扩展后的命令字，判断是否向PCE发送计算请求的方法为：当发送PS_Hello报文的PCC在几个PS_Hello报文发送周期内收不到来自于PCE回复的PS_Hello报文时，则认为该PCE异常，并不再向该PCE发送计算请求。

目前已制定的PCE发现协议需求要求PCC在一分钟内对PCE是否异常做出判断，因此建议将PS_Hello报文的间隔时间设为15秒，当PCC在3个周期也就是45秒内收不到由PCE返回的PS_Hello报文，则认为该PCE异常，不再向该PCE发送计算请求。

步骤4、根据对初步选定的PCE当前状态的探测结果确定是否将计算请求发送至该PCE。

当该PCE处于正常状态时，PCC向该PCE发送计算请求。

当该PCE处于阻塞或者异常，可将计算请求发送给其他备选的PCE，配置的方法包括但不限于：

对于从某个接口接收或者从某个接口发送的PD_Response报文，修改增加PD_TLV_Metirc中描述的跳数为该接口指定的跳数值；

或

对某个PCE的PD_Response报文，在接收或者发送时修改增加PD_TLV_Metirc中描述的跳数为指定对该PCE增加的跳数值。

此外，当某个PCC有计算请求，以某个PCE地址作为目的地址发送报文时，报文转发往往是依据网络内运行的OSPF/ISIS路由协议发现的路由进行转发，而上述的PCC描述PCE的跳数可能不能真正反应出某个计算请求从PCC到达PCE经过的跳数。

可以采用以下方法获得真正的从PCC到达PCE经过的跳数：

当PCC收到PD_Response报文时，以该报文中的PCE地址为目的地址查找OSPF/ISIS路由，当该路由的下一跳和PD_Response报文的原地址相同，即向该PCE发送计算请求将经过转发该PD_Response报文的源地址转发，则接收并处理该报文，按照上述方法对其中的PD_TLV_Metirc的数值进行处理，确定到达该PCE须经过的跳数；当收到的PD_Response报文的源地址与OSPF/ISIS路由的下一跳不一致，则忽略该报文，或经过处理后仅作为记录，不作为优选PCE的参考。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在2本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1、一种选择PCE的方法，其特征在于，包括：

A、在路由信息协议RIP中设置路径计算节点PCE发现协议报文；

B、在各个路径计算请求客户端PCC和路径计算节点PCE之间交互所述的PCE发现协议报文，或在各个PCC之间交互所述的PCE发现协议报文，或PCE之间交互所述的PCE发现协议报文，PCC根据PCE发现协议报文中的路径计算能力信息最终选择一个PCE。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的PCE发现协议报文包括：

PCE发现协议请求报文、PCE发现协议响应报文以及检测和广播PCE状态的报文。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的PCE发现协议请求报文和PCE发现协议响应报文是将原RIP报文头中的命令字相应修改为PCE发现协议请求报文、PCE发现协议响应报文的命令字；所述的检测和广播PCE状态的报文是将原RIP报文头中的命令字相应修改为检测和广播PCE状态的报文的命令字；所述三种报文的格式与RIP报文格式相同。

4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、在某个PCC的PCE发现协议配置生效后，需要向所有连接的网络发送PCE发现协议请求报文，请求从网络中其他PCC或PCE获取有效的PCE位置、计算能力和跳数信息；

B2、网络中的PCC或PCE接收到PCE发现协议请求报文后，如果本端已经通过PCE发现协议维护PCE信息，则向发送请求报文的PCC单播发送PCE发现协议响应报文；

B3、当PCC在网络中发现多个具备相同计算能力的PCE时，根据跳数机制和就近原则选择一个PCE。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步骤B3包括：

B31、通过对跳数的设置，设定PCC针对PCE的发现范围；

B32、在被发现的多个PCE中，选择跳数最小的一个PCE发送计算请求；

B33、当跳数最小的PCE阻塞或者异常，则将计算请求发送给其他备选的PCE。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B31中跳数设置的方法包括：

B311、在PCE发现协议响应报文中另外定义一个变量，该变量用于描述PCE发现协议响应报文的最大跳数，当PCE发现协议响应报文的转发次数达到最大跳数，则不能再被转发；

或

B312、在PCC上配置可接收PCE发现协议响应报文的最大跳数，将到达接收端的PCE发现协议响应报文的跳数与最大跳数比较，当接收端报文的跳数小于等于最大跳数时，接收该报文；当接收端报文的跳数大于最大跳数时，拒绝该报文；

或

B313、在IP封装中指定存活时间TTL，转发该PCE发现协议响应报文时，TTL值相应减1，当TTL值减到0时，PCE发现协议响应报文不再转发。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的步骤B33中对备选PCE进行选择的方法包括：

B331、对于从某个接口接收或者从某个接口发送的PCE发现协议响应报文，将描述跳数的变量值修改增加为该接口指定的跳数值；

B332、对某个PCE的发现协议响应报文在接收或者发送时，将描述跳数的变量值修改增加为指定对该PCE增加的跳数值。

8、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当PCC有计算请求，并以PCE地址作为目的地址发送报文时，计算从PCC到达PCE经过的跳数具体为：

C1、当PCC收到PCE发现协议响应报文时，以该报文中的PCE地址为目的地址查找开放式最短路径优先/中间系统到中间系统OSPF/ISIS路由，当该路由的下一跳和PCE发现协议响应报文的源地址相同，则接收并处理该报文；

C2、按照该方法对PCE发现协议响应报文中描述跳数的TLV变量进行处理，确定到达该PCE须经过的跳数；

C3、当收到PCE发现协议响应报文的源地址与OSPF/ISIS路由的下一跳不一致，则不将该PCE作为参考；若一致，则将该PCE作为选择的参考。

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