PCEP导读

PCEP是什么

PCEP的全称是Path Computation Element Communication Protocol，直译过来就是路径计算单元通信协议。简单概括就是一个通信协议，基于TCP的应用层协议，具体用来干什么，会在下面逐步介绍。

PCEP的发展曲线

PCEP最初是想将路由器上的CSPF功能抽取出来，实现一个集中算路的能力，最初的时候是不温不火的；后面随着SDN大热，PCEP由于具备下发路径的能力，就被人拿出来说这不就是SDN嘛，PCEP红红火火了两年；随着SDN的降温，近几年PCEP又处于不温不火的状态了。

PCEP在发展过程中有几个关键的变更点：

• 最初的状态是Stateless PCE
• 之后演进为Stateful PCE，其中Stateful PCE又分为Passive Stateful PCE和Active Stateful PCE
• 如今又进化为PCE-Initiated 下面会分别介绍这几个关键的特性。

PCEP的诞生

最初PCEP的工作组是为了实现RSVP-TE的路径计算和路径建立功能的分离，之前的RSVP-TE的路径计算都在路由器上，是一个分布式路径计算的系统；考虑到在网络中增加一个路径计算的服务器节点，为所有路由器上的RSVP-TE进行路径计算，从而可以做到集中算路，这样就要求路由器和算路服务器之间通信有一个协议，于是PCEP应运而生。

PCEP通信架构示意

如上图是PCEP通信架构示意，其中PCE（Path Computation Element）是算路服务器，PCC（Path Computation Client）是算路请求客户端，路径计算通过PCEP协议在PCE和PCC之间完成，而路径建立是由路由器之间通过RSVP信令协议完成，这也是一个转控分离的原始形态。详细内容请参考标准A Path Computation Element (PCE)-Based Architecture

Stateless PCE

最初的PCE相当于一个集中的CSPF（Constrained Shortest Path First）算路能力，这里之所以称为无状态是相对于LSP的，是指PCE并不记录每条LSP的路径和状态，PCE每次收到一条LSP的路径计算请求，会根据当前网络资源状态进行计算，计算完成后会将结果返回给请求者，不会记录和LSP相关的任何信息。

标准Path Computation Element (PCE) Communication Protocol是PCEP协议的基础，既定义了基础的PCEP消息，也定义了Stateless PCE。

Stateful PCE

Stateful是相对Stateless的。所谓有状态，顾名思义是PCE保存了LSP的路径和状态信息，因此从PCE上即可获取网络中LSP的所有信息。标准PCEP Extensions for Stateful PCE在之前的协议上进行了扩展，定义了Stateful PCE和相关消息。

在标准中又定义了两种不同的模式：Passive Stateful PCE和Active Stateful PCE，这里的被动和主动是区分PCE在网络中承担了不同的作用：

Passive Stateful PCE

Passive是指LSP的控制者是属于PCC路由器的，PCE只提供路径计算的服务，每次算路都是由PCC发起，PCE虽然可以看到LSP的路径和状态，但无法主动变更LSP的路径和状态：

Passive Stateful PCE请求/应答示意

Actice Stateful PCE

与Passive Stateful PCE相反，在Active Stateful PCE中，PCC将LSP的控制权完全上交给PCE，什么时候发起算路，以及什么时候出发LSP的路径和状态变更取决于PCE，从这里可以看出，Active Stateful PCE具备更强的控制器能力，与SDN的概念更加贴合了：

Active Stateful PCE交互示意

PCE-Initiated

在聊这个概念之前，先聊一下RSVP-TE LSP是怎么生成的，所有的设备厂商都一样，在设备上配置一条RSVP-TE Tunnel后就会生成相应的LSP信息，所以可以认为之前的RSVP-TE LSP都是配置生成的。因此PCE-Initiated提出了一种PCE-Initiated LSP，即不通过配置下发，而通过一个PCEP的消息创建RSVP-TE LSP，相关标准参考PCEP Extensions for PCE-Initiated LSP Setup in a Stateful PCE Model：

PCE-Initiated LSP生命周期

PCEP其他扩展

Segment Routing扩展

支持SR-TE LSP，草案PCEP Extensions for Segment Routing

其他还有一些基于PCEP for SR的扩展，如绑定标签（Binding SID）或者路径标签（Path SID），感兴趣者可以自己研究一下。

保护路径扩展

支持LSP关联组，草案PCEP Extensions for Establishing Relationships Between Sets of LSPs

支持LSP保护关系，主要用于hot-standby LSP，草案PCEP Extensions for Associating Working and Protection LSPs with Stateful PCE

相对于保护关联组，还有基于正反向LSP关联组的扩展，感兴趣者也可以自己研究。

PCEP的应用场景和前景

以下仅为个人看法：

PCEP的优点是相对于网络配置协议（Netconf）而言的，具备设备形态无关性、高性能的特点。但是由于该协议是基于RSVP-TE LSP诞生的，所以带着一定的局限性：作为一个异步有状态协议，使整个系统变得更下复杂，从实际的实现上也可以看出PCEP在多厂家设备间的互通性是非常差的。因此，PCEP适用于单厂商设备的同构网络。另外，PCEP这种将控制器作为服务端的通信架构不太符合SDN的理念，上层控制器如果想做负载分担或者异地保护，还需要一个单独的南向反向代理服务，在面对大规模网络时压力会很大。

对于PCEP的前景是不太看好的，因为有更多的无状态协议可以替代它，如BGP、gRPC等等。