首页 > 通信工程师 > 互联网技术 > 通信工程师互联网技术考试IPv6的QoS机制

通信工程师互联网技术考试IPv6的QoS机制

互联网技术责任编辑：long_18 2013-12-03

摘要：通信工程师互联网技术考试IPv6的QoS机制：随着Internet规模的不断增大，各种各样的网络服务争相涌现，先进的多媒体系统层出不穷，Internet需要能够同时支持已有和新出现的应用和服务。

5.9 IPv6的QoS机制
5.9.1 IPv6与QoS
随着Internet规模的不断增大，各种各样的网络服务争相涌现，先进的多媒体系统层出不穷，Internet需要能够同时支持已有和新出现的应用和服务。由于IPv4的某些局限性，现有的IP网络暴露出了很多无法解决的问题和不足，IP网络将向着IPv6网络的方向发展，同时，各种网络服务也必将会转移到IPv6上运行。因此,提供可靠的网络服务并保证服务质量是当前IPv4网络及将来IPv6网络发展过程中需要解决的关键问题。
众所周知，标准Internet协议(IPv4)的网络提供尽力而为的数据传输。这种IP网络允许客户端主机的结构复杂一些，而网络端的结构可以保持相对简单，因为Internet要支持自身的快速发展,所以，这样的结构划分是有好处的。当越来越多的主机连在一起的时候，网络服务的需求最终会超过网络的承载能力，而新的服务要求却不会停止，由此会造成网络性能的逐渐恶化，进而引起传输迟延的变化(抖动>，甚至导致分组丢失。虽然常用的Internet应用（如电子邮件，文件传输和Web应用）不会受太大影响，但是其他应用就不能适应这种有迟延的服务。传输迟延给有实时要求的应用（例如传送多媒体信息）及大多数双向通信(如电话)带来了问题。
满足这些实时应用的常见方法是增加带宽。增加网络带宽虽然可以缓解网络拥塞，但并不能消除拥塞。为了在Internet上提供能够满足要求的服务，必须补充制订有关服务数量或服务质量水平的规定。规定中需要在网络方面增加一些协议，来区分具有严格实时要求的业务和能够容忍延迟、抖动和分组丢失的业务。这就是服务质量（QoS)协议要做的事情。QoS不是创造带宽，而是管理带宽，因此它能广泛的应用.能满足更多的应用需求。QoS的目标是要提供一些可预测的质量级别，以及控制超过目前IP网络最大服务能力的服务。
20世纪90年代以来，IETF已经建议了很多服务模型和机制，以满足QoS的需求，其中比较有名的有:综合服务（IntSenO/RSVP模型，区分服务模型（DiffServ),多协议标记交换(MPLS)，流量工程和约束路由等用来在不同的场合提供相应的质量保证。但是现有的各种QoS的协议和结构都是建立在IPv4协议的基础上的。由于IPv4协议本身没有提供对QoS的支持，因此基于IPv4的各种QoS模型的实现比较复杂,需要增加额外的协议和组件。
IPv6是下一代互联网的核心协议，未来的QoS产品需要IPv6。IPv6在设计上对QoS具有很好的支持，如简化的报头，分层次的髙效路由，对移动性的支持以及多播机制等，更重要的是IPv6还定义了流标号和通信类型字段来支持实时应用和流。但对于这两个字段的使用方式和定义规范却还没有统一的标准。
IPv4的QoS标准，在支持实时传输方面主要依赖于IPv4的服务类型字段（ToS)和使用UDP或TCP端口进行身份认证。但IPv4的ToS字段功能有限，而可能造成实时传输超时的因素又太多。此外，如果IPv4数据包加密的话，就无法使用TCP/UDP端口进行身份认证。但是IPv6却具有很好的QoS机制，能够提供更好的实时QoS的支持。
IPv4通常被描述为无连接协议。在IPv4中，对所有的包大致同等对待，这意味着每个包都是由中间路由器按照自己的方式来处理的。路由器并不跟踪任意两台主机间发送的包，因此不能“记住”如何对将来的包进行处理。每个包都分别处理的结果是两个从相同数据源发往相同目的地的包可以采用完全不同的路由来穿越整个网络。这对于适应网络突发事件来说是个好办法，因为突发事件意味着任何一个路由可能在任何时间出现故障，但只要两主机间存在某些路由，就可以进行数据的交互。
但是这种方法的效率可能不太高，尤其是当数据包并不是孤立的，而且实际上是两个通信系统间的业务流的一部分时。进一步考虑一个包序列从一台主机发往另一主机时它所经过的路径上可能发生的事情：每个中间路由器对每个包的处理将导致在链路上轻微地增加延时。对于类似文件传输或终端仿真之类的大部分传统Internet应用，延时只会带来一点不方便而已，但对于一些提供互操作的音频和视频应用而言，即使只是增加一点点延时也会显着降低服务质量。
对于每个IPv4包均进行单独处理带来的另一个问题在于难以把特定的业务流指定到较低代价的链路上。例如，电子邮件的传输优先级不高，并且不是实时应用，但IPv4管理员却没有简单的办法来标记这些包，把它们传输到较低开销的Internet链路,并为实时应用保留较高开销的链路。
IPv6实现了流概念，有助于解决类似的问题。流的定义如RFC1883中所述：流指的是从一个特定源发向一个特定（单播或者是多播）目的地的包序列，源点希望中间路由器对这些包进行特殊处理。
路由器需要对流进行跟踪并保持一定的信息，这些信息在流中的每个包中都是不变的。这种方法使路由器可以对流中的包进行高效处理。对流中的包的处理可以与其他包不同。但无论如何，对它们的处理更快，因为路由器无需对每个包头重新处理。
在图5-18所示的IPv6基本报头中新定义了两个字段：通信流类型（trafficclasses)和数据流标号(flowlabel),实现对QoS的处理。此外，IPv6引人的扩展报头可以消灭或至少大,减少选项带来的对性能的冲击。通过把选项从IP头中搬到净荷中，路由器可以像抟发选项包一样来转发包含选项的包。除了规定必须由每个转发路由器进行处理的跳到跳选项之外。IPv6包中的选项对于中间路由器而言是不可见的。这样的处理减轻了路由器的处理开销。加快了数据包的转发速度。