IPv6在QoS上的三項(xiàng)重要改進(jìn)綜述

2019-11-03 08:58:34

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供稿：網(wǎng)友

北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院　江平

　　視頻應(yīng)用為時(shí)間靈敏性特別高的應(yīng)用，其對(duì)實(shí)時(shí)性和服務(wù)質(zhì)量管理(QoS)的要求很高，但是網(wǎng)上眾多的應(yīng)用多為“最大努力數(shù)據(jù)”。最大努力數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是具有突發(fā)性，這種突發(fā)性嚴(yán)重影響時(shí)間靈敏性特別高的應(yīng)用，使這些應(yīng)用的時(shí)延加大，同時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。ipv6以其超大地址容量可以輕松解決這個(gè)問(wèn)題。其對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的作用作了重大的改進(jìn)，將很大程度上改善服務(wù)質(zhì)量。

　　IPv4到IPv6的報(bào)頭變化

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

　　IPv6的報(bào)頭中去掉了IPv4報(bào)頭中的一些字段，或者是將其變?yōu)榭蛇x項(xiàng)。這梓，數(shù)據(jù)包可以在低處理消耗下更快地進(jìn)行操作。

　　對(duì)于IPv4，選項(xiàng)集成于基本的IPv4報(bào)頭中。而對(duì)于IPv6，這些選項(xiàng)被作為擴(kuò)展報(bào)頭(Extension header)來(lái)處理。擴(kuò)展報(bào)頭是可選項(xiàng)，如果有必要，可以插入到IPv6報(bào)關(guān)和實(shí)際數(shù)據(jù)之間。這樣，IPv6數(shù)據(jù)包的生成變得很靈活且高效。IPv6數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率要高很多。將來(lái)，要定義的新選項(xiàng)能夠很容易地進(jìn)行集成。另外，IPv6指定了固有的對(duì)身份驗(yàn)證的支持，以及對(duì)數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)機(jī)密性的支持。屬于同一傳輸流，且需要特別處理或需要服務(wù)質(zhì)量的數(shù)據(jù)包，可以由發(fā)送者進(jìn)行標(biāo)記。實(shí)時(shí)服務(wù)就是這種應(yīng)用的典型例子。

　　數(shù)據(jù)包的報(bào)頭越簡(jiǎn)單，處理過(guò)程就越快。IPv6采用新方法來(lái)處理選項(xiàng)，顯著地改善了處理速度，保證對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文的高速轉(zhuǎn)發(fā)和較低的延時(shí)，提高了QoS。

　　IPv6的ICMP機(jī)制

　　IP的重新設(shè)計(jì)為解決QoS以及其他一些新增功能等問(wèn)題提供了契機(jī)，在IPv6中，不同的服務(wù)類別同樣可以由不同的多播組實(shí)現(xiàn)，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(zhì)進(jìn)行編碼(如5.5KHz、11KHz、22KHz和44KHz)。在這種范例下，甚至無(wú)須顯式地表示優(yōu)先級(jí)，因?yàn)樗呛透鞫嗖ソM(必須通過(guò)由路由器和終端系統(tǒng)執(zhí)行的不同的隊(duì)列和處理來(lái)操作)隱式綁定的。

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

　　使用此范例的智能本地決定也包括對(duì)流量特征的監(jiān)督以及在不同品質(zhì)的多播信道之間動(dòng)態(tài)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(jìn)行丟包處理。音頻品質(zhì)可能不同，但音頻數(shù)據(jù)包只會(huì)在所有數(shù)據(jù)包都被丟棄的情況下才完全丟失?；诜诸?優(yōu)先級(jí)的QoS的副作用是，額外增加了發(fā)送者的負(fù)擔(dān)(例如，IP報(bào)頭管理和分級(jí)編碼)，并且接收方得到的服務(wù)質(zhì)量不同，也得不到保障。

　　IPv6基本報(bào)頭中的QoS元素

　　IPv6協(xié)議在IPBase(基本)和Extension(擴(kuò)展)報(bào)頭中包含了少量與特定于QoS的服務(wù)元素，可以按不同方式使用并可綜合應(yīng)用。

　　Traffic Class(流量類別，1字節(jié))代替了IPv4中的Type of Service字段，有助于處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及任何需要特別處理的數(shù)據(jù)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)路由器可以使用該字段來(lái)識(shí)別和分辨IPv6數(shù)據(jù)包的類別和優(yōu)先級(jí)。

　　Flow Label(流標(biāo)簽，20位)用于區(qū)分需要相同處理的數(shù)據(jù)包，以此來(lái)促進(jìn)實(shí)時(shí)性流量的處理。發(fā)送主機(jī)能夠用一組選項(xiàng)標(biāo)記數(shù)據(jù)包的順序。路由器跟蹤數(shù)據(jù)流并更有效地處理屬于相同數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)包，因?yàn)樗麄儫o(wú)須重新處理每個(gè)數(shù)據(jù)包的報(bào)關(guān)。數(shù)據(jù)流由流標(biāo)簽和源節(jié)點(diǎn)的地址惟一標(biāo)識(shí)。

　　IPv6報(bào)頭中包含了一些關(guān)于控制QoS的信息(流類別和流標(biāo)記)，通過(guò)路由器的配置可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)控制和QoS保證，將很大程度上改善服務(wù)質(zhì)量，保障從VoIP到視頻流的高質(zhì)量傳輸。另外，今天互聯(lián)網(wǎng)上的QoS還遠(yuǎn)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)備制造商和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用不同的QoS機(jī)制，當(dāng)數(shù)據(jù)離開某個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)到達(dá)下一個(gè)網(wǎng)關(guān)的時(shí)候，QoS的定義會(huì)突然發(fā)生變化。現(xiàn)在，向IPv6的過(guò)渡將給QoS的標(biāo)準(zhǔn)化提供一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。

　　因此IPv6產(chǎn)品必須通過(guò)產(chǎn)品測(cè)試和互操作性公開測(cè)試，同時(shí)為終端用戶提供有關(guān)設(shè)備互通和一致性測(cè)試的信息。

華為3Com:IPv6過(guò)渡策略解決方案

　　從IPv4網(wǎng)絡(luò)逐步過(guò)渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)，到完全替代IPv4網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)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(guò)渡策略。關(guān)于過(guò)渡策略，華為3Com認(rèn)為需要從以下幾方面著手：

　　●保護(hù)用戶投資。目前網(wǎng)絡(luò)上的主要設(shè)備包括：骨干路由器、匯聚路由器、接入路由器，各種網(wǎng)關(guān)設(shè)備、以太網(wǎng)交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)終端，它們分布于不同層次的網(wǎng)絡(luò)中，替換設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)具體情況考慮妥善的過(guò)渡策略，避免對(duì)已有用戶或者網(wǎng)絡(luò)有大的沖擊，保護(hù)用戶投資。

　　●重視網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展。IPv6的網(wǎng)絡(luò)所承載的業(yè)務(wù)關(guān)系到IPv6的持續(xù)發(fā)展，一方面重視將IPv4體系上現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用平滑過(guò)渡，另一方面發(fā)展新的應(yīng)用，特別是"殺手應(yīng)用"。

　　●IPv6到IPv4的分步實(shí)施策略。IPv4體系已經(jīng)建立了龐大的用戶和網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，兩種體系將共同發(fā)展。

　　●IPv6網(wǎng)絡(luò)不是用于直接替換現(xiàn)有的低速、窄帶IPv4網(wǎng)絡(luò)。

摘自　賽迪網(wǎng)

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