IPv6服务质量

2024-06-09

IPv6服务质量（精选4篇）

IPv6服务质量篇1

1 引言

传统的因特网上提供的是尽力而为的服务, 它在处理类似Web服务、FTP和电子邮件等这些主要业务时能很好的将网络资源公平的分配给不同的业务流。路由器在处理数据包时采取的是“先来先服务”的原则, 并没有为不同业务的数据设置优先级从而有针对性的进行处理。这种模式在过去运作得很好, 但是在处理不断高速增长和多样化的新业务时越来越力不从心。网络的全面普及, 计算机已不仅仅是处理数据的工具, 而是为满足用户需求的多种业务的实现和接入的终端。因特网中大量出现的实时多媒体新业务对网络提出的新的要求包括有:高带宽、低延时和尽可能小的延迟抖动, 此时再依靠过去那种服务模式是远远不够的。增加带宽固然可以解决问题, 但是现实情况下带宽资源是有限的, 在这种情况下要对这些多媒体的新业务进行更好的支持, 可以选用的办法包括有针对数据流设置优先级、预留带宽、选择更优化的路由等。

在IPv4分组首部的定义中虽然有设置优先级和服务类型的字段, 但是路由器在具体处理收到的数据分组时往往无视了这些字段, 对不同业务的分组采取了一视同仁的处理方式, 并没有真正的实现Qos (服务质量) 。在IPv6以前, 基于IP的Qos主要有两种模型, 一种被称为是Intserv (集成服务) , 这种服务主要是采用面向流的RSVP (资源预留协议) 来实现Qos, 它的做法是网络上在流所经过的路径上的各个节点处申请并预留所需的网络资源, 确保流在经过每个节点时得到及时的处理从而实现实时性;第二种被称为Diffserv (区分服务) , 这种服务的做法是在数据进入网络的入口时为数据分组划分类别, 用来确保不同业务的分组会在所经过路径的中间节点那里得到不同的处理。

IPv6作为下一代因特网上的核心协议, 它在Qos的处理上表现的更为成熟, 不但承袭了IPv4的优点, 还增加了新的可用特性和更为灵活的机制, 在下文中详细介绍。

2 IPv6的新特性

IPv6和IPv4具有相似性, 因此IPv4的很多功能也被IPv6所继承, 包括路由选择、Intserv、Diffserv和拥塞控制等。此外, IPv6还有自己的特点, 归纳如下:

(1) 128位的IPv6提供了更为广阔的地址空间, 足以为因特网的全部主机分配唯一的IP;

(2) IPv6采用了新的逐层聚合的分层地址结构, 变CIDR为ISP聚合, 进一步的精简了路由表中的项目数, 减少路由表的存储体积的同时提高了路由器处理分组的效率;同时IPv6采用的地址自动配置的机制能够快速的为不同主机生成有效的IP地址, 减少了配置的工作量;

(3) IPv6修改了分组格式, 它将首部字段进行了精简, 这意味着路由器在处理分组时会花费更少的时间, 同时IPv6提供了可选的扩展头结构, 确保了分组可以根据实际需求灵活的调整自己的格式, 为不同的网络服务提供了支持;

(4) IPv6内置了IP Sec机制, 同时使用认证扩展头和封装安全载荷扩展头, 提供了良好的安全保障;

(5) IPv6增加了两个字段, 即:流标签和交通类别字段, 用来处理和实现Qos。其中, 流标签字段确定了适合于拥有不同流标签分组的最佳路由, 省去了为每个分组选择路由的时间, 提高了转发分组的效率;交通类别字段则用于对各种业务分组划定不同的优先级, 以确保它们都能被分配到合理的网络资源从而确保服务的质量。此外, 由于IPv6采用了菊花链的扩展头结构, 使用了以上两个字段的分组并不会因此而被破坏掉加密性。

3 IPv6支持服务质量的具体实施

(1) 使用流标签实现Qos

流标签是IPv6分组固定首部中的一个新增字段, 它用来标识实时流, 如果要在因特网上提供高质量的多媒体通信, 网络必须能有效的对流进行处理。IPv6对流的定义是:“从一个特定的源发往一个特定的目的地的一个分组序列, 这个通信的过程可以是单播, 也可以是组播, 中间节点的路由器必须针对这些分组进行特别处理”。这个定义中就已经指出流标记的定义, 流是来自同一个源和同一个目的一系列分组, 它们拥有相同的流标签。

在IPv6中, 流标签字段有20位, 如果是普通的分组, 这个标识被置为全0, 路由器对这样的字段不做处理;如果传输的是具有严格的实时限制条件的分组, 需要使用非全0的流标签。所有属于同一流的分组会拥有相同的源地址、目的地址和非零的流标签, 这些参数在信源节点处会分配给不同的流。

可以使用流标签配合RSVP实现Qos。RSVP协议认为实时性强的数据分组比一般的数据分组更需要网络资源。由于RSVP是一个由接收方驱动的协议, 需要接收方确定接收的数据来源、期望预留的带宽和付费标准, 然后接收方向网络发出RSVP报文做出选择。信源节点通过沿着常规分组通路定期发出PATH报文要求各中间节点预留所需资源。路由器在处理分组时, 在每个出口线路上都设置了一个队列, 给予实时分组队列更高的优先级, 通过流标签区别实时分组和数据分组, 确保实时分组总是能被及时的处理;同时也通过流标签确定预留的资源类型, 确保分组所属的流将以接收方的速率被服务。实时数据流将不会遭遇因为排队或者拥塞所产生的时延, 提供更好的Qos。

也可以将流标签结合IPv6路由选择头实现Qos。路由选择头在信源节点处会产生从源到目的的完整路由。在指定路径的情况下, 拥有相同流标签的分组会依次经过相同的中间若干节点, 这些中间节点将对这些分组进行统一的特别处理, 从而实现对实时流的Qos。

(2) 使用交通类别实现Qos

交通类别是IPv6用来代替IPv4的服务类型的新字段, 用来区别一般的数据分组和实时数据分组。一般的数据分组会受到拥塞控制的影响, 而实时数据分组则不会受到拥塞控制的影响。在划分出这两大类以后, 交通类别又进一步的在每一类中划分出了若干个优先级。信源节点和中间节点的路由器会根据这个字段的值来判断和区别处理不同的分组。

交通类别字段有1个字节的长度, 取值在0-15之间。其中0-7被分配给受拥塞控制的业务分组, 比如FTP、SMTP等应用;而8-15被分配给不受拥塞控制的业务分组, 比如要保持额定速率传输数据的实时应用。其中清晰度高的视频/音频会获得更低的优先级。

信源节点在发出分组之前会根据其类别标注不同的交通类别, 中间节点的路由器在处理这些分组时需要依据交通类别的值区别对待。如果发生拥塞, 路由器会先丢弃优先级更低的分组, 所以会先丢弃受拥塞控制的业务分组。如果拥塞还在持续, 路由器接着丢弃的是不受拥塞控制的业务分组中优先级更低的那些, 以确保接收方能在当前的网络环境下获得相对最优的Qos。

4 结语

因特网的迅猛发展, 人们的生活随之发生着日新月异的变化。业务需求的不断改变, 新业务的不断出现, 因特网的发展面临着空前的机遇与挑战。IPv6作为下一代网络的核心协议, 势必造成现有的因特网服务全面向基于IPv6的网络迁移。在这个背景下, 如何利用IPv6更好的优化网络服务, 合理的分配网络资源是非常核心的问题, 对未来网络的发展也深具意义。

参考文献

[1]李茹, 王春峰.IPv6流标签提供的服务质量支持[J].计算机科学, 2004.

[2]吴功宜.计算机网络高级教程[M].北京:清华大学出版社, 2007 (10) .

[3]敖志刚.现代网络新技术概论[M].北京:人民邮电出版社, 2009 (9) .

IPv6服务质量篇2

从1981年到2011年这30年里, IPv4在发展中国家得到了迅猛的发展, 随着IPv4网络的不断壮大发展, 可以被分配的数量迅速减少, 至此具有全新的地址格式的IPv6诞生了。IPv6拥有128位极大的地址空间, 很好的将地址匮乏等问题解决了。IPv6在很好地提升地址空间外还使用了分层寻址、高效的报头格式和路由结构, IPv6具有内置IPSEC安全机制, 应用全新的发现协议, 并提供了有效的服务质量保证, 并且IPv6在使用上具有良好的扩展性与移动性, 可以即插即用使得连网更简单方便。

2 IPV6过渡技术简介

从过渡并不是简单地协议转换, 其中还牵涉到国际组织-标准研究、政府-科研机构、网络通信商-用户、硬件-软件等方方面面, 由于IPv4协议与IPv6协议的不兼容, 使得过渡的过程非常缓慢。为了解决这个问题, 发展了很多的过渡技术, 最主要的有三类主要技术:双栈技术、隧道技术、转换 (翻译) 技术。建设双栈技术网络一共有两种模式, 一种是完全双栈网络, 另一种是有限双栈网络。

2.1 双栈技术

在IPv4协议向IPv6协议过渡期中最依赖的技术就是双栈技术, 是一种可以独立应用的过渡技术, 同时又是所有过渡技术的根本。双栈技术可以同时拥有两类地址, 能同时收发IPv4和IPv6报文并按需求选择使用。在双栈模式下, 一个双栈主机可以与网络中任何地址的主机进行通信。双栈技术的特点是理解容易、配置快捷、连通性好、适用面最广。双栈路由器是隧道技术与转换技术的必备设备, 为隧道技术与转换技术以及其他过渡技术提供了最重要的技术保障。无论哪种过渡方式都是要实现IPv4协议与IPv6协议可在网络中同时存在和运行。

2.2 隧道技术

隧道是一种通信和封装技术, 是指将一种协议的数据传输单元封装在另一种协议的报文中, 使得这两种协议之间能进行通信。隧道技术的传输是以IPv4网络为介质的, 解决了IPv6孤岛网络与远程IPv6网络之间的通信问题。隧道技术不需要配置大量的IPv6网络专用设备, 只需要在已有的IPv4网络基础上, 便可提高IPv6网络之间的可连通性, 实现IPv6网络资源的共享。

2.3 转换技术

地址与协议转换技术是解决纯IPv4地址与纯IPv6地址通信的技术。可以分为网络层协议转换、传输层协议转换和应用层协议转换。对于IPv6, 目前最常见的协议转换是NAT-PT技术。是建立IPv4地址和进程端口与IPv6地址的一一映射关系。NAT-PT可以维护特定的IPv4地址池供工Pv6地址转换使用, 或者可将工Pv4地址转换成特定格式的IPv6地址, 这样就不用在IPv4中专门维护IPv6地址池, 减轻了网络管理的负担。

3 IPV6过渡技术可连通实现及服务质量分析

由于IPv6协议与IPv4协议之间互不兼容, 无法在两种协议之间互相转换, 因此, IPv6过渡技术是在IPv6协议的产生的基础上而产生的。1981年以来, 由于过渡技术仅以过渡为目的, 在设计这些技术时以简单实用为主, 所以在成本上就降低了很多, 一些相关的技术在设计及使用上都颇受争议。

3.1 IPV6过渡技术可连通性分析

在过渡期网络中, 各种过渡技术都会得到一定程度的应用, 网络一定是更复杂的网络, 而用户一般会更加青睐那些原理易懂、配置简单但功能强大的技术。对各种过渡技术一定了解的基础上, 通过上面的多种实验, 便已经对各个技术有了更加全面的了解和掌握, 下面对几种过渡技术作出的一些比较、分析和总结性的陈述。

3.2 IPV6过渡技术服务质量分析

对于双栈协议的配置特点是简单但是节点需要统一升级, 双栈协议的连通能力是连通性好 (IPv4地址必须充足) , 但是不能解决纯IPv4和纯IPv6通信, 双栈协议的使用性好, 易普及。

对于隧道协议的配置特点是配置情况复杂, 网络庞大时难以维护, 而对于隧道协议的连通能力是只能解决IPv6网络之间的通信, 不能解决纯IPv4和IPv6通信, 势必会浪费现有IPv4网络资源, 很难普及到个人。

对于转换协议的配置特点是配置简单, 不需要升级节点, 能实现纯IPv4和纯IPv6通信, 能充分利用IPv4资源, 实用性好。

4 结束语

网络是精彩的同时网络也是复杂的。对用户来说, 对于主机的快慢程度不是很在意, 即使网络很慢的情况下也是可以接受的, 对于用户而言最不能接受的是网络的不连通。尤其是IPv4协议向IPv6协议过渡期中, 两种协议的种种不同是网络互连互通的最大问题。要想享受高的网络连通质量, 对于网络的要求必须是在连通的基础上有好的服务质量。

参考文献

[1]张翠, 孙有晔, 鹿凯宁.基于IPv6邻居发现协议的安全威胁研究[J].电子测量技术, 2011 (08) .

[2]万芳, 李明.基于NAT-PT的IPv4/IPv6过渡技术的研究[J].安徽建筑工业学院学报 (自然科学版) , 2010 (01) .

[3]陶国芳.IPv6与IPv4网络互通技术及在H3C路由器上NAT-PT网关的实现[J].实验室研究与探索, 2009 (02) .

[4]孙有越, 雷振明.IPv6过渡机制的QoS[J].计算机工程, 2005 (15) .

IPv6服务质量篇3

宋林健从工程研究中心的角度分析了下一代互联网大规模商用可能会遇到的相关问题。他表示, 第一个问题网络基础设施如何整体支持IPv6。第二问题IPv4如何向IPv6过渡, 如何解决共存问题。第三个问题就是商用部署越来越多的IPv6用户接入到网络上, 互联网应用和服务如何快速过渡升级到IPv6。

“关于第一和第二个问题, 在过去几年中我认为已经基本解决了, 从全球IPv6测试中心最新的数据来看, IPv6的Logo我们发放了1417款, 在防火墙、支撑设备领域, 越来越多的支持IPv6, 同时可以看到认证的设备越来越向用户靠近, 它们能够帮助用户接入IPv6。”宋林健在峰会上说, “应用跟服务怎么去过渡到IPv6, 这个也是现在的最大阻碍, 或者我们有些人对IPv6的发展有一些信心不足的地方, 现在可能没有那么多的服务, 为什么用IPv6网络?”

针对这个问题, 宋林健认为, 未雨绸缪十分关键, 尤其是针对很多大型互联网公司来说, IPv6的特性预示着下一代互联网将有很多的创新特性, 当物联网、云计算、M2M等应用大规模启动时, 一个崭新的互联网世界将会呈现在大家眼前。世界访问量前十的网站已经半数支持IPv6, 同时, 宋博士从中心提供的一些数据也证明了这点, 至2013年3月, 全球IPv6测试中心测试认证通过2049个网站, 比同期多出600多个网站。同时在其承担的相关验收项目中, 已经有17家大型商业网站在改造初期测试, 有中编办, 首都之窗等政府网站领头, 有中国航天科技等企业网站, 也有腾讯、百度、淘宝等大型的门户商业网站。

“下一代互联网关键技术与评测北京市工程研究中心正是为了解决下一代互联网商用难题, 满足我国在下一代互联网的发展的需求而建立。它将关注IPv6关键技术的研发、应用和产业化推广, 今年底还将会争取升级为国家工程研究中心, 组建一支代表我国下一代互联网技术最高水平的研发和产业化团队”宋博士这样介绍他所在的工程研发中心和未来的蓝图。”

IPv6服务质量篇4

我们成功交付使用了AMS系统(以下简称为本套系统),该系统用来控制鸟巢和水立方等设施所在的奥林匹克公园用的外景灯。

本文对组成该系统的设备之一——中央服务器进行介绍。

2 系统构成

本系统采用分布式的模块构成。比如,使用以传送单元为核心的全2线系统实现照明控制系统的构建,同时利用以多回路电力计为核心的电力计量系统也能检测出用电量。当需要综合成一个群体管理时,可以把照明控制单元、计量管理单元和区域单元建成一个子区域。每个单元都有Web服务器功能,通过浏览器打开相应界面就可进行子区域管理。

另外,相对本套系统,奥林匹克公园面积非常大,只用一个子区域无法实现对公园的整体性管理。所以我们整合了这些子系统,开发出了能够监控整个公园的中央服务器。因为区域单元、管理单元具备由中央服务器进行整合的上级通信功能,所以该做法是可行的。操作人员通过浏览器,调用中央服务器的内容(Web界面),进行监控管理工作。

3 服务器构成

中央服务器由不间断运行的4台服务器设备构成。

后端服务器

其功能在于,通过担任子区域照明控制系统和计量管理系统的管理任务的区域单元、以及通过对子区域中各单元的运转是否正常进行监控的管理单元之间的信息传递,收集信息,并存入数据库或发出指示。

前端服务器

回应管理员PC(浏览器)的要求,打开数据库里保存的信息界面,或打开供设置编辑用的界面。

数据库服务器

存储后端服务器收集的照明系统控制状态和计量信息(用电量)。另外还存储系统运行所需的信息(信息设置)以及由子区域模式组合成的公园整体照明控制用模式。

数据库备份服务器

一天一次拷贝数据库服务器的数据做备份。如果数据库设备发生损坏,可保证恢复到最近一次备份时的状态。并且,每台服务器设备都用RAID做了硬盘冗余。

4 服务器功能

中央服务器通过与区域单元、管理单元等单元的配套使用,主要提供以下功能。