IPv6在QoS上的三项重要改进综述

北京邮电大学电信工程学院　江平

　　视频应用为时间灵敏性特别高的应用，其对实时性和服务质量管理(QoS)的要求很高，但是网上众多的应用多为“最大努力数据”。最大努力数据的特点是具有突发性，这种突发性严重影响时间灵敏性特别高的应用，使这些应用的时延加大，同时出现抖动，从而产生严重的后果。IPv6以其超大地址容量可以轻松解决这个问题。其对网络服务质量的作用作了重大的改进，将很大程度上改善服务质量。

　　IPv4到IPv6的报头变化

　　IPv6的报头固定为40字节。这刚好容下8字节的报头和两个16字节的IP地址(源地址和目的地址)。

　　IPv6的报头中去掉了IPv4报头中的一些字段，或者是将其变为可选项。这梓，数据包可以在低处理消耗下更快地进行操作。

　　对于IPv4，选项集成于基本的IPv4报头中。而对于IPv6，这些选项被作为扩展报头(Extension header)来处理。扩展报头是可选项，如果有必要，可以插入到IPv6报关和实际数据之间。这样，IPv6数据包的生成变得很灵活且高效。IPv6数据包的转发效率要高很多。将来，要定义的新选项能够很容易地进行集成。另外，IPv6指定了固有的对身份验证的支持，以及对数据完整性和数据机密性的支持。属于同一传输流，且需要特别处理或需要服务质量的数据包，可以由发送者进行标记。实时服务就是这种应用的典型例子。

　　数据包的报头越简单，处理过程就越快。IPv6采用新方法来处理选项，显著地改善了处理速度，保证对数据报文的高速转发和较低的延时，提高了QoS。

　　IPv6的ICMP机制

　　IP的重新设计为解决QoS以及其他一些新增功能等问题提供了契机，在IPv6中，不同的服务类别同样可以由不同的多播组实现，比如，可以定义同一音频流量的四种不同类别，每种都按不同品质进行编码(如5.5KHz、11KHz、22KHz和44KHz)。在这种范例下，甚至无须显式地表示优先级，因为它是和各多播组(必须通过由路由器和终端系统执行的不同的队列和处理来操作)隐式绑定的。

　　现有的IPv6 ICMP多播回放控制消息机制可被用来塑造发送方和中间路由器的流量特点(比如由发送方生成最高品质；由于多播成员顺流，所以哪条链路要传送这个多播组；如何进入/离开一个多播组等等)。不利的方面是，发送者将不得不多次提供基本相同的数据(但品质不同)，接收方需要知道预订哪个组，以便匹配特定的传输和终端系统功能。

　　使用此范例的智能本地决定也包括对流量特征的监督以及在不同品质的多播信道之间动态切换。路由器则可以在拥塞的情况下，按第四、第三、第二和第一的顺序进行丢包处理。音频品质可能不同，但音频数据包只会在所有数据包都被丢弃的情况下才完全丢失。基于分类/优先级的QoS的副作用是，额外增加了发送者的负担(例如，IP报头管理和分级编码)，并且接收方得到的服务质量不同，也得不到保障。

　　IPv6基本报头中的QoS元素

　　IPv6协议在IPBase(基本)和Extension(扩展)报头中包含了少量与特定于QoS的服务元素，可以按不同方式使用并可综合应用。

　　Traffic Class(流量类别，1字节)代替了IPv4中的Type of Service字段，有助于处理实时数据以及任何需要特别处理的数据。发送节点和转发路由器可以使用该字段来识别和分辨IPv6数据包的类别和优先级。

　　Flow Label(流标签，20位)用于区分需要相同处理的数据包，以此来促进实时性流量的处理。发送主机能够用一组选项标记数据包的顺序。路由器跟踪数据流并更有效地处理属于相同数据流的数据包，因为他们无须重新处理每个数据包的报关。数据流由流标签和源节点的地址惟一标识。

　　IPv6报头中包含了一些关于控制QoS的信息(流类别和流标记)，通过路由器的配置可以实现优先级控制和QoS保证，将很大程度上改善服务质量，保障从VoIP到视频流的高质量传输。另外，今天互联网上的QoS还远没有标准化，设备制造商和网络平台采用不同的QoS机制，当数据离开某个IP网络到达下一个网关的时候，QoS的定义会突然发生变化。现在，向IPv6的过渡将给QoS的标准化提供一个很好的机会。

　　因此IPv6产品必须通过产品测试和互操作性公开测试，同时为终端用户提供有关设备互通和一致性测试的信息。

华为3Com:IPv6过渡策略解决方案

　　从IPv4网络逐步过渡到IPv6网络，到完全替代IPv4网络的过程中，网络上的部件逐步被新的部件替换，其中的替换次序就是IPv4到IPv6的过渡策略。关于过渡策略，华为3Com认为需要从以下几方面着手：

　　●保护用户投资。目前网络上的主要设备包括：骨干路由器、汇聚路由器、接入路由器，各种网关设备、以太网交换机和网络终端，它们分布于不同层次的网络中，替换设备时，应根据网络具体情况考虑妥善的过渡策略，避免对已有用户或者网络有大的冲击，保护用户投资。

　　●重视网络应用的发展。IPv6的网络所承载的业务关系到IPv6的持续发展，一方面重视将IPv4体系上现有业务应用平滑过渡，另一方面发展新的应用，特别是"杀手应用"。

　　●IPv6到IPv4的分步实施策略。IPv4体系已经建立了庞大的用户和网络集团，在相当长的时间内，两种体系将共同发展。

　　●IPv6网络不是用于直接替换现有的低速、窄带IPv4网络。

摘自　赛迪网