网路通讯杂志投稿文章
IPv6 服务品质机制
庄渊登
陈昭源
随著科技的发展,未来各式各样的装置都将具备连接网际网路的能力,传统 的 IPv4 所提供的 IP 在数量及功能上即将不敷使用.为了解决这些问题,下一代 的网际网路协定-IPv6,应运而生,目前世界各国皆积极投入研发其相关领域. IPv6 除了解决 IPv4 中位址不够的问题外,也改进,加强了原来 IPv4 所缺乏或不 足的部分,例如安全机制(security mechanism) ,自动认证(auto-configuration) , 即时服务(real-time service)等.可与 IPv4 并存,容易升级亦是 IPv6 最重要且 最具优势的特点,网路厂商及相关业者可依需要,经济情形衡量升级 IPv6 所必 需负担的成本. 目前在 IETF(Internet Engineering Task Force)组织所制定 IPv6 协定的规格文件 中,将服务品质(QoS: Quality of Service)机制列为 IPv6 预定提供的功能项目之 一.使用者可以利用 IPv6 基本标头(base header)中的封包流标签(Flow Label)栏 位,优先权(Priority)栏位提供服务品质机制,流量,频宽控制以及即时服务等功能,并 且使用控制传输品质的通讯协定(例如: 资源预留协定「RSVP:Resource Reservation Protocol」)以提供服务品质管理与资源预留功能. 目前 IPv6 的规格文件对於封包流标签栏位以及优先权栏位所应提供的功能还没 有制定完整的机制,IPv6 服务品质机制的提供方式尚属於讨论之阶段.IPv6 规格 文件将会陆续制定完整的观念与方法(例如: 服务品质等级,服务品质参数设定,不 同网路系统对於服务品质设定的交换协定等等),将之完全应用於 IPv6 网路系统以提 供 IPv6 网路服务品质机制. 以 IP 为基础的封包交换技术将在未来几年内迅速取代旧有的电路交换通信方式,
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成为通信业务模式的主流.这意味著,IP 的发展技术不仅需要提供更快的速度以适应 急剧增长的数据资料流量,也必须逐步提供原来电信网路所提供的种种业务(特别是服 务品质的保证),而目前所使用的 IP 技术仍是以 IPv4 为主.但是,IPv4 的位址配置在 未来五年内将会消耗殆尽,IPv4 所提供的功能机制也无法满足电信网路的服务需求(例 如: 即时服务,服务品质,安全机制等等).使用新一代的 IPv6 技术将可解决 IPv4 协定 所遭遇的困境,并且能够将 IPv6 协定全方位的带入电信网路系统以取代 IPv4 协定的地 位. 在未来行动通讯系统中,由於传输速率的提高预期将有许多新服务被开发加入.而 不同的服务拥有不同的服务品质需求.为了提供给用户保证的服务品质,服务品质必须 包含手机,无线接取网路(radio access network),核心网路(core network)与外部网路 (external network)之整体一致性.当讯号与资料由手机端发出,经由无线接取网路到达 核心网路的一连串过程中,提供给用户保证的服务品质机制可使用行动通讯系统内部所 定义的规格来轻易达成.但是,由於不同外部网路能够提供不同的服务品质功能机制, 因此当讯号与资料由核心网路连结至各式各样不同的外部网路之后,便无法保证此服务 连线能够继续维持服务品质的整体一致性.因此对於核心网路的服务品质机制与外部网 路的服务品质机制的相对应研究,两个网路的交涉协定制定,两个网路所提供之承载服 务其服务品质属性(参数)之对应机制等等都是必须解决的议题. IPv6 的规格文件:IETF RFC 2460 以及 RFC 1809,针对服务品质机制提供一些解 决方案,主要在 IPv6 的基本标头以及延伸标头(extension header)之中制定相关的参数来 控制封包的运作流程,以期达到服务品质的功能.规格中对这两个可提供服务品质参数 设定的标头皆加以阐述说明,同时提出一些系统使用服务品质机制的范例来实际操作此 设定参数. 在 IPv6 基本标头中定义了 24 位元的封包流标签栏位,可提供高频宽的应用服务 或是即时性服务项目所需的品质保证机制,封包的发送端能够使用封包流标签栏位来 要求 IPv6 路由器提供特别的处理方式.封包流标签栏位内的设定值使用 16 进位表示, 范围可由 1 至 FFFFFF,设定值是采用随意配置(random allocation)的方式放置入封包流
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标签栏位内.如果封包的发送端不需要任何的品质保证机制,则只需要将封包流标签 的栏位设定为 0 即可,IPv6 路由器接收到封包流标签设定为 0 的封包将不会提供任何 额外的处理方式. 一连串具有相同封包流标签设定值的封包可被称为一组封包流(Flow).封包流 是由封包的发送端位址(source address)与封包流标签所组合而成,其值在 IPv6 网路系 统之中具有唯一性质.对於属於同一组封包流的封包,路由器采用相同处理方式,给 予同样的服务品质保证机制.这些处理方式与服务品质处理机制称之为封包流处理机制 (Flow-Handing State),储存在 IPv6 路由器内.封包流处理机制的设定可透过资源预留 协定或是使用可设定服务品质参数的延伸标头来达成目的.属於同一个封包流的所有 封包都具有相同的发送端位址,目的位址(destination address)与封包流标签值. IPv6 的延伸标头可提供设定服务品质参数的功能,这些延伸头包括跳跃点延伸标 头(hop-by-hop extension header)以及路由延伸标头(routing extension header).跳跃点延伸 标头能够针对发送端至目的端的传输路径之中经过的每一个节点(node)皆设定服务品 质处理机制.路由延伸标头则可决定传输路径之中经过的节点以及经过的顺序. IPv6 路由器可随意设定封包流的封包流处理机制(若是在送出此封包流之前没有使 用资源预留协定或是跳跃点延伸标头先行设定路由器的封包流处理机制),当 IPv6 路由 器接收到内含无法辨别的封包流标签的封包时,IPv6 路由器可将此封包视为封包流标 签设定值为 0 的封包而不提供任何的服务品质机制.在处理这类封包时,IPv6 路由器 可能必须决定此封包下一个跳跃点的介面(next-hop interface),或是更新跳跃点延伸标头 内部栏位的数值等等.IPv6 路由器会纪录这些处理工作的结果,将其视为此封包流的 封包流处理机制,并且使用封包内的封包流标签栏位以及发送端位址当作是封包流处 理机制的快取索引(cache key) 随后属於相同封包流的封包持续到达 IPv6 路由器之后便 , 可使用快取索引将已纪录的封包流处理机制套用至这些封包. 当使用资源预留协定或是跳跃点延伸标头先行设定路由器的服务品质参数时,可以 同时设定封包流处理机制的存活时间(lifetime),预设的设定时间为 6 秒钟,储存在 IPv6 路由器内的封包流处理机制必须在存活时间截止之后被丢弃.若是在封包流处理机制被

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