IPv6在QoS上的三項重要改進綜述

2019-11-03 08:58:34

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北京郵電大學電信工程學院　江平

　　視頻應用為時間靈敏性特別高的應用，其對實時性和服務質量管理(QoS)的要求很高，但是網上眾多的應用多為“最大努力數據”。最大努力數據的特點是具有突發性，這種突發性嚴重影響時間靈敏性特別高的應用，使這些應用的時延加大，同時出現抖動，從而產生嚴重的后果。ipv6以其超大地址容量可以輕松解決這個問題。其對網絡服務質量的作用作了重大的改進，將很大程度上改善服務質量。

　　IPv4到IPv6的報頭變化

　　IPv6的報頭固定為40字節。這剛好容下8字節的報頭和兩個16字節的IP地址(源地址和目的地址)。

　　IPv6的報頭中去掉了IPv4報頭中的一些字段，或者是將其變為可選項。這梓，數據包可以在低處理消耗下更快地進行操作。

　　對于IPv4，選項集成于基本的IPv4報頭中。而對于IPv6，這些選項被作為擴展報頭(Extension header)來處理。擴展報頭是可選項，如果有必要，可以插入到IPv6報關和實際數據之間。這樣，IPv6數據包的生成變得很靈活且高效。IPv6數據包的轉發效率要高很多。將來，要定義的新選項能夠很容易地進行集成。另外，IPv6指定了固有的對身份驗證的支持，以及對數據完整性和數據機密性的支持。屬于同一傳輸流，且需要特別處理或需要服務質量的數據包，可以由發送者進行標記。實時服務就是這種應用的典型例子。

　　數據包的報頭越簡單，處理過程就越快。IPv6采用新方法來處理選項，顯著地改善了處理速度，保證對數據報文的高速轉發和較低的延時，提高了QoS。

　　IPv6的ICMP機制

　　IP的重新設計為解決QoS以及其他一些新增功能等問題提供了契機，在IPv6中，不同的服務類別同樣可以由不同的多播組實現，比如，可以定義同一音頻流量的四種不同類別，每種都按不同品質進行編碼(如5.5KHz、11KHz、22KHz和44KHz)。在這種范例下，甚至無須顯式地表示優先級，因為它是和各多播組(必須通過由路由器和終端系統執行的不同的隊列和處理來操作)隱式綁定的。

　　現有的IPv6 ICMP多播回放控制消息機制可被用來塑造發送方和中間路由器的流量特點(比如由發送方生成最高品質；由于多播成員順流，所以哪條鏈路要傳送這個多播組；如何進入/離開一個多播組等等)。不利的方面是，發送者將不得不多次提供基本相同的數據(但品質不同)，接收方需要知道預訂哪個組，以便匹配特定的傳輸和終端系統功能。

　　使用此范例的智能本地決定也包括對流量特征的監督以及在不同品質的多播信道之間動態切換。路由器則可以在擁塞的情況下，按第四、第三、第二和第一的順序進行丟包處理。音頻品質可能不同，但音頻數據包只會在所有數據包都被丟棄的情況下才完全丟失。基于分類/優先級的QoS的副作用是，額外增加了發送者的負擔(例如，IP報頭管理和分級編碼)，并且接收方得到的服務質量不同，也得不到保障。

　　IPv6基本報頭中的QoS元素

　　IPv6協議在IPBase(基本)和Extension(擴展)報頭中包含了少量與特定于QoS的服務元素，可以按不同方式使用并可綜合應用。

　　Traffic Class(流量類別，1字節)代替了IPv4中的Type of Service字段，有助于處理實時數據以及任何需要特別處理的數據。發送節點和轉發路由器可以使用該字段來識別和分辨IPv6數據包的類別和優先級。

　　Flow Label(流標簽，20位)用于區分需要相同處理的數據包，以此來促進實時性流量的處理。發送主機能夠用一組選項標記數據包的順序。路由器跟蹤數據流并更有效地處理屬于相同數據流的數據包，因為他們無須重新處理每個數據包的報關。數據流由流標簽和源節點的地址惟一標識。

　　IPv6報頭中包含了一些關于控制QoS的信息(流類別和流標記)，通過路由器的配置可以實現優先級控制和QoS保證，將很大程度上改善服務質量，保障從VoIP到視頻流的高質量傳輸。另外，今天互聯網上的QoS還遠沒有標準化，設備制造商和網絡平臺采用不同的QoS機制，當數據離開某個IP網絡到達下一個網關的時候，QoS的定義會突然發生變化?，F在，向IPv6的過渡將給QoS的標準化提供一個很好的機會。

　　因此IPv6產品必須通過產品測試和互操作性公開測試，同時為終端用戶提供有關設備互通和一致性測試的信息。

華為3Com:IPv6過渡策略解決方案

　　從IPv4網絡逐步過渡到IPv6網絡，到完全替代IPv4網絡的過程中，網絡上的部件逐步被新的部件替換，其中的替換次序就是IPv4到IPv6的過渡策略。關于過渡策略，華為3Com認為需要從以下幾方面著手：

　　●保護用戶投資。目前網絡上的主要設備包括：骨干路由器、匯聚路由器、接入路由器，各種網關設備、以太網交換機和網絡終端，它們分布于不同層次的網絡中，替換設備時，應根據網絡具體情況考慮妥善的過渡策略，避免對已有用戶或者網絡有大的沖擊，保護用戶投資。

　　●重視網絡應用的發展。IPv6的網絡所承載的業務關系到IPv6的持續發展，一方面重視將IPv4體系上現有業務應用平滑過渡，另一方面發展新的應用，特別是"殺手應用"。

　　●IPv6到IPv4的分步實施策略。IPv4體系已經建立了龐大的用戶和網絡集團，在相當長的時間內，兩種體系將共同發展。

　　●IPv6網絡不是用于直接替換現有的低速、窄帶IPv4網絡。

摘自　賽迪網

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