IPv6与流媒体传输在互联网的应用

当前，流媒体传输应用发展迅速，在Internet上传输流媒体的相关技术成为热点。但是，在Internet上传输流媒体存在着许多困难，其根本原因在于Internet的无连接每包转发机制主要是为突发性数据传输设计的，不适合传输连续媒体流。而且网上信息的交互性，使网络中的信息传输量日益剧增，网络传输的瓶颈问题突出。当前的互联网络是在上世纪90年代初发展起来的，基于的协议是IPv4，随着Internet用户和应用的不断增加，IPv4已渐渐暴露出地址空间严重不足、数据传输缺乏质量保证、数据安全性难以保证和对组播功能支持有限等问题。这在一定程度上限制了音视频等流媒体应用的进一步发展。多媒体视频流对数据可靠性要求不高，一定的数据丢失对视频播出的实际效果影响不大，但是多媒体视频流对网络传输延时和抖动比较敏感。为了在Internet上有效、高质量地传输流媒体数据，除了要进一步发展压缩、编解码技术以外，还应该考虑流媒体数据的网络传输质量控制、数据分发路径等技术。另外，随着社会各界对知识版权意识的不断增强，安全加密、数字版权管理等也成为Internet发展的重要技术课题。

20世纪90年代中期，互联网工程任务组(Internet engineering task force，ietf)为了更好地满足互联网络的未来发展需求，设计了一种新的ip协议——IPv6，其特性包括：更大的地址空间;严格的继承性编址方式，更加容易实现地址的聚合;简洁的数据报头;提供更好的服务质量;强制安全协议ipsec;"即插即用"的地址自动配置;更为灵活的组播方式;更好的扩展性。

传统的IPv4网络已经无法满足高质量流媒体通信的要求，而IPv6在流媒体传输应用方面的意义主要有：

(1)解决了地址容量问题，优化了地址结构以提高选路效率，提高了数据吞吐量，以适应流媒体通信大信息量传输的需要;

(2)IPv6对IPv4的最大革新之处在于对qos的考虑，对各种多媒体信息根据紧急性和服务类别确定数据包的优先级;

(3)IPv6还加强了组播功能，即实现基于组播、具有网络性能保障的大规模视频会议和高清晰度电视广播的应用，这是只有高带宽、高性能的下一代因特网才能支持的典型应用，具有交互协同技术特性;

(4)IPv6采用必选的ipsec很好地保证了网络的安全性。

可以看出，IPv6比IPv4在服务质量、传输安全、数据组播等方面都有了改进。而这些都是与ip网络流媒体传输息息相关的。

服务质量

基于IPv4的Internet从原理上讲服务质量(qos)是无保证的。文本传输、静态图像等传输对qos并无要求，但其它多媒体业务，如ip电话、vod、电视会议等实时应用，对传输延时和延时抖动均有严格的要求。

在IPv4协议中，ip数据报头(见图1)包含了一个8b的服务类型(type of service，tos)字段。在tos字段中，包含了3b的优先权子字段(现在已被忽略)、4b的tos子字段和1b的保留子字段。4b的tos子字段分别用于表示最小时延、最大吞吐量、最高可靠性和最小费用。在一个业务数据流当中，这个字段只能有1b置为1，如果没有比特位被置1，则表示这个业务数据是一般服务。在rfc1340和rfc1349中描述了所有的标准应用如何设置这些服务类型，但是在实际应用中，绝大多数tcp/ip的实现应用都不支持和使用tos字段。

在IPv6协议的数据报头(见图2)中，对8b的tos字段进行了调整。最早在rfc1883中定义了4b的优先级字段，可以区分16个不同的优先级。后来在rfc2460中改为8b的业务类别(traffic class)字段，其目的是允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在数据包上加上标记进行不同处理，但并没有具体说明这个字段如何使用。另外，在IPv6数据报头当中还有一个新的20b的流标签，用于标记某个业务数据流的ip包序列，以便路由器能够提供qos或实时服务。一般来说，在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性对数据包进行特殊的处理。但同样，流标签并没有表明qos的提供方式。

可以看出，IPv6并没有从根本上解决IPv4的qos问题，只是在IPv4的基础上作了一定的扩充。为了更好地解决ip网络的qos问题，ietf提出了多种质量服务模型和机制，以满足流媒体等应用对qos的要求。其中最主要的有两种：综合业务模型和差分业务模型。

作者：阿飞   来源：CIO时代