5.9 IPv6的QoS機制
  5.9.1 IPv6與QoS
  隨著Internet規模的不斷增大，各種各樣的網絡服務爭相涌現，先進的多媒體系統層出不窮，Internet需要能夠同時支持已有和新出現的應用和服務。由于IPv4的某些局限性，現有的IP網絡暴露出了很多無法解決的問題和不足，IP網絡將向著IPv6網絡的方向發展，同時，各種網絡服務也必將會轉移到IPv6上運行。因此,提供可靠的網絡服務并保證服務質量是當前IPv4網絡及將來IPv6網絡發展過程中需要解決的關鍵問題。
  眾所周知，標準Internet協議(IPv4)的網絡提供盡力而為的數據傳輸。這種IP網絡允許客戶端主機的結構復雜一些，而網絡端的結構可以保持相對簡單，因為Internet要支持自身的快速發展,所以，這樣的結構劃分是有好處的。當越來越多的主機連在一起的時候，網絡服務的需求最終會超過網絡的承載能力，而新的服務要求卻不會停止，由此會造成網絡性能的逐漸惡化，進而引起傳輸遲延的變化(抖動>，甚至導致分組丟失。雖然常用的Internet應用（如電子郵件，文件傳輸和Web應用）不會受太大影響，但是其他應用就不能適應這種有遲延的服務。傳輸遲延給有實時要求的應用（例如傳送多媒體信息）及大多數雙向通信(如電話)帶來了問題。
  滿足這些實時應用的常見方法是增加帶寬。增加網絡帶寬雖然可以緩解網絡擁塞，但并不能消除擁塞。為了在Internet上提供能夠滿足要求的服務，必須補充制訂有關服務數量或服務質量水平的規定。規定中需要在網絡方面增加一些協議，來區分具有嚴格實時要求的業務和能夠容忍延遲、抖動和分組丟失的業務。這就是服務質量（QoS)協議要做的事情。QoS不是創造帶寬，而是管理帶寬，因此它能廣泛的應用.能滿足更多的應用需求。QoS的目標是要提供一些可預測的質量級別，以及控制超過目前IP網絡最大服務能力的服務。
  20世紀90年代以來，IETF已經建議了很多服務模型和機制，以滿足QoS的需求，其中比較有名的有:綜合服務（IntSenO/RSVP模型，區分服務模型（DiffServ),多協議標記交換(MPLS)，流量工程和約束路由等用來在不同的場合提供相應的質量保證。但是現有的各種QoS的協議和結構都是建立在IPv4協議的基礎上的。由于IPv4協議本身沒有提供對QoS的支持，因此基于IPv4的各種QoS模型的實現比較復雜,需要增加額外的協議和組件。
  IPv6是下一代互聯網的核心協議，未來的QoS產品需要IPv6。IPv6在設計上對QoS具有很好的支持，如簡化的報頭，分層次的髙效路由，對移動性的支持以及多播機制等，更重要的是IPv6還定義了流標號和通信類型字段來支持實時應用和流。但對于這兩個字段的使用方式和定義規范卻還沒有統一的標準。
  IPv4的QoS標準，在支持實時傳輸方面主要依賴于IPv4的服務類型字段（ToS)和使用UDP或TCP端口進行身份認證。但IPv4的ToS字段功能有限，而可能造成實時傳輸超時的因素又太多。此外，如果IPv4數據包加密的話，就無法使用TCP/UDP端口進行身份認證。但是IPv6卻具有很好的QoS機制，能夠提供更好的實時QoS的支持。
  IPv4通常被描述為無連接協議。在IPv4中，對所有的包大致同等對待，這意味著每個包都是由中間路由器按照自己的方式來處理的。路由器并不跟蹤任意兩臺主機間發送的包，因此不能“記住”如何對將來的包進行處理。每個包都分別處理的結果是兩個從相同數據源發往相同目的地的包可以采用完全不同的路由來穿越整個網絡。這對于適應網絡突發事件來說是個好辦法，因為突發事件意味著任何一個路由可能在任何時間出現故障，但只要兩主機間存在某些路由，就可以進行數據的交互。
  但是這種方法的效率可能不太高，尤其是當數據包并不是孤立的，而且實際上是兩個通信系統間的業務流的一部分時。進一步考慮一個包序列從一臺主機發往另一主機時它所經過的路徑上可能發生的事情：每個中間路由器對每個包的處理將導致在鏈路上輕微地增加延時。對于類似文件傳輸或終端仿真之類的大部分傳統Internet應用，延時只會帶來一點不方便而已，但對于一些提供互操作的音頻和視頻應用而言，即使只是增加一點點延時也會顯著降低服務質量。
  對于每個IPv4包均進行單獨處理帶來的另一個問題在于難以把特定的業務流指定到較低代價的鏈路上。例如，電子郵件的傳輸優先級不高，并且不是實時應用，但IPv4管理員卻沒有簡單的辦法來標記這些包，把它們傳輸到較低開銷的Internet鏈路,并為實時應用保留較高開銷的鏈路。
  IPv6實現了流概念，有助于解決類似的問題。流的定義如RFC1883中所述：流指的是從一個特定源發向一個特定（單播或者是多播）目的地的包序列，源點希望中間路由器對這些包進行特殊處理。
  路由器需要對流進行跟蹤并保持一定的信息，這些信息在流中的每個包中都是不變的。這種方法使路由器可以對流中的包進行高效處理。對流中的包的處理可以與其他包不同。但無論如何，對它們的處理更快，因為路由器無需對每個包頭重新處理。
  在圖5-18所示的IPv6基本報頭中新定義了兩個字段：通信流類型（trafficclasses)和數據流標號(flowlabel),實現對QoS的處理。此外，IPv6引人的擴展報頭可以消滅或至少大,減少選項帶來的對性能的沖擊。通過把選項從IP頭中搬到凈荷中，路由器可以像摶發選項包一樣來轉發包含選項的包。除了規定必須由每個轉發路由器進行處理的跳到跳選項之外。IPv6包中的選項對于中間路由器而言是不可見的。這樣的處理減輕了路由器的處理開銷。加快了數據包的轉發速度。

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