IPv6网络技术：IPv6服务质量功能

2023-10-18 理论教育版权反馈

【摘要】：在IPv6中主要利用20位流标签和8位通信类型两个字段进行服务质量控制。IPv6对QoS增加了一种新功能，即可以对某个发送者请求的特定数据流中要求特殊处理的数据包进行标记，例如，在没有缺省QoS要求的实时业务中就可以使用这种技术。流标号刷新：一台IPv6路由器必须建立和维护一张流状态信息表。

在IPv6中主要利用20位流标签和8位通信类型两个字段进行服务质量（QoS）控制。这种能力对支持需要固定吞吐量、时延和抖动的多媒体应用，特别是动态视频传输非常有用。IPv6对QoS增加了一种新功能，即可以对某个发送者请求的特定数据流中要求特殊处理的数据包进行标记，例如，在没有缺省QoS要求的实时业务中就可以使用这种技术。

4.3.3.1　通信类型字段实现QoS机制

某个数据报相对于进入同一网络的其他数据报的重要程度由该字段的值定义。利用通信类型字段，首先区分两大业务量（traffic），即受拥塞控制（Congestion-Controlled）的业务量和不受拥塞控制（Non-Congestion-Controlled）的业务量，然后再进一步确定各类内的优先级。系统发送受拥塞控制的业务量时，它将不断地监测网络的拥塞状况，信源一旦检测出拥塞，就放慢操作，减少送入网络的业务量。系统通过放慢操作来缓解拥塞状态。

IPv6头标中优先级字段使源地址能指定所发数据包的传送优先级，优先级字段的值被分成两个范围，分别用于不同拥塞控制机制中：0～7用于指定流量的优先级/源地址将用于拥塞控制；8～15由于指定在拥塞时没有使用反馈响应的流量的优先级。对于有拥塞控制的流量，各种应用的优先级推荐如下：

（1）0—未定义的流量。

（2）1—“漏斗”流量。

（3）2—没有特殊要求的数据传输（如电子邮件）。

（4）3—保留待用。

（5）4—没有特殊要求的大数据量传输（如FTP，FTTP）。

（6）5—保留待用。

（7）6—交互式流量（如Telnet应用）。

（8）7—Internet上的控制信息流量（如路由协议、简单网管协议SNMP）。

对那些没有拥塞控制的流量，发送者在拥塞的情况下，最想丢弃的分组应该使用最低优先级8，如高清晰度电视的视频流量中；而发送者在拥塞情况下最不想丢弃的分组应使用最高优先级15，如对清晰度要求已经很低的音频流量中。

4.3.3.2　流标签字段实现QoS机制

数据流标号用于定义任意一个传输的数据流，以便网络中所有的节点能对这一数据进行识别，并作特殊的处理。一个流是指从一特定的源节点发送至一特定的目的节点，且源节点希望沿途中间路由器进行某些特殊处理的一系列分组［3］。此定义中的关键，是如何将源节点期望的特殊处理信息有效告知路由器。协议中只建议性提出了两种可能的方法，一是设计专门的控制协议（如RSVP）；二是由分组自身携带这些信息（如使用逐跳选项）。流标号的目的就是使源节点用来标示流，使网络在源和目的端之间建立一条有特殊属性与需求的伪连接。例如，从源主机的一个进程到目的主机的一个进程的分组流有很多严格的延迟和带宽要求。这时就可以预先创建流并分配一个流标号，当一个流标号字段为非零的分组出现时，路由器在其内部表中找出它所需的特殊需求并做相应处理。由此定义和基本思想可以看出，流和流标号应该具有的基本特征与功能要求如下：

（1）一个流要由一个源地址和一个非零流标号的组合来唯一标识。(www.chuimin.cn)

（2）不属于一个流的分组，其流标号字段值为0。

（3）流标号由流的源节点负责分配。

（4）流标号必须在1到FFFFF（hex）之间随机选择，便于路由器在查表时使用hash关键字。

（5）属于同一流的所有分组必须具有相同的源地址、目的地址和流标号。

（6）如果流中有某个分组包含逐跳选项，则流中所有其余分组都必须具有相同的逐跳选项内容（不包括逐跳选项的下一个头标）。

（7）如果流中有某个分组包含路由选项，则流中所有其余分组都必须在扩展头标中包含相同的内容，并且具有相同的路由选项（不包括路由选项的下一个头标）。

（8）流状态建立机制中必须明确流处理状态的最大生命期。

（9）节点必须保证不使用先前已在使用、现仍在生命期之内的流标号。

对流标号处理流程如图4.7所示。

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图4.7　路由器对流标号的处理图

到目前为止，RFC1809中对流标号格式和用法没有具体规定，但就使用方法有以下共识：

（1）如果一携带非零流标号的分组到达路由器，而路由器发现其内部表（流状态信息表）中没有该流标号的特殊处理信息（流状态信息），路由器把未知状态的非零流标号当作是流标号为0的分组一样处理。这样，路由器将进一步查看分组可能携带的逐跳选项，看分组是否要求特殊处理，如果选项只简单告知路由器“若流标号未知则丢弃”，则路由器丢弃，如果选项中含有流状态信息，则路由器创建流标号。

（2）流标号刷新：一台IPv6路由器必须建立和维护一张流状态信息表。为防止溢出，必须及时删除那些已用过的老的流标号及其表项。如何有效地刷新流标号，到目前为止尚未达成共识，有代表性的3种方案是：①规定一个时间间隔（如6s），任何流状态自生成起经过该间隔后自动失效。若此流还有后续分组到达，则路由器按未知状态非零流标号处理方法重新建立流状态表项；②流的源节点周期性地发送专门的刷新信息（如通过RSVP的Path报文），通知路由器删除指定的流标号及其状态；③路由器把每个携带流标号的分组作为隐含的刷新信息或源节点发送明确的刷新选项。

（3）哪些分组应携带非零流标号：实时数据分组必须具有非零流标号。其他非实时小批量数据交换应携带0标号。

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