目前，IPv4 QoS已經(jīng)獲得比較好的發(fā)展，因此在IPv6大規(guī)模部署之前，可以先借助IPv4 QoS的成果，進(jìn)一步研究Flow Label機(jī)制的使用。從目前情況看，可以通過Diff-Serv實(shí)現(xiàn)QoS，以后隨著技術(shù)的發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)的成熟，可以逐漸引入其他更有效的方法。而終結(jié)目標(biāo)是，伴隨著ITU-T的QoS架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法的成熟，最終解決IPv6 QoS。 現(xiàn)在的信息網(wǎng)絡(luò)可以用“Everything over IP”和“IP over Everything”來概括。業(yè)界基本達(dá)成共識(shí)，IP網(wǎng)絡(luò)將成為下一代信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。 但自由、開放和“Best Effort”的IP網(wǎng)絡(luò)，在擔(dān)負(fù)這樣的責(zé)任時(shí)，還需要大量的改進(jìn)。
一方面，由于寬帶網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展、NGN(下一代網(wǎng)絡(luò))和3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署以及家庭網(wǎng)絡(luò)等即將成為現(xiàn)實(shí)，需要大量的IP地址，而目前廣泛使用的IPv4地址，由于總量的缺乏以及分配的不公平性等原因存在嚴(yán)重短缺，在不久的將來勢(shì)必耗盡。所以，早在10多年前，鑒于當(dāng)時(shí)B類地址需求高速增長(zhǎng)，眼看地址耗盡指日可待，一度造成恐慌而發(fā)展了具有巨大地址空間的IPv6技術(shù)。同時(shí)，也發(fā)展了CIDR(無級(jí)別域內(nèi)路由選擇)和保留地址/NAT技術(shù)，以進(jìn)一步延緩IPv4地址的消耗速度。另一方面，IPv4在地址自動(dòng)配置、QoS、安全性以及移動(dòng)性等方面也難以滿足下一代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求，因此，IPv6不僅僅解決地址問題，也在其他方面做了相應(yīng)的改進(jìn)。
本來希望IPv6一勞永逸地解決一系列問題，但經(jīng)過10多年的發(fā)展，許多目標(biāo)并沒有實(shí)現(xiàn)，包括下面將要討論的IPv6 QoS問題。
IPv6 QoS基本情況
和IPv4相比，IPv6在QoS方面提供了更多的措施，以期改善甚至徹底解決網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量問題。最初的想法是，根據(jù)當(dāng)時(shí)IP QoS的研究進(jìn)展，引入Flow Label機(jī)制，幫助處理QoS。由于受到當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平的限制，第一個(gè)比較成熟的成果在1994年前后才推出，即所謂的Int-Serv模型。該模型在信息傳遞之前，使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)建立一個(gè)可以保證QoS各有關(guān)指標(biāo)的一個(gè)通道。這種想法似乎是可行的，因?yàn)楹退囝愃频腁TM技術(shù)在QoS上獲得了較大的成功，或者說后者的一個(gè)主要特點(diǎn)就是解決了QoS問題(當(dāng)然，各有關(guān)技術(shù)還在不斷發(fā)展之中)。但是，Int-Serv并沒有獲得廣泛的應(yīng)用。今天再來分析其原因，可以發(fā)現(xiàn)，ATM網(wǎng)絡(luò)支持的電路/流的數(shù)量，基本上是以千條(thousands)為單位實(shí)施擴(kuò)展的;而IP網(wǎng)絡(luò)，特別是Internet這樣的全球網(wǎng)絡(luò)，其業(yè)務(wù)流基本上是以百萬(wàn)條(millions)為基本單位的，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的路由器設(shè)備來說，很難支持如此大量的軟狀態(tài)。同時(shí)，也存在跨多個(gè)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行資源預(yù)留管理等問題。后來進(jìn)一步發(fā)展了Diff-Serv模型，它基于對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的分類來簡(jiǎn)化處理的類別，從而解決了可擴(kuò)展性問題，為IP網(wǎng)絡(luò)的QoS提供了一個(gè)可行的解決方案。但是，Diff-Serv模型并不能提供一個(gè)端到端的解決方案，其對(duì)IP QoS的實(shí)現(xiàn)，需要通過與PHB(Per-Hop-Behavior)、網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)劃或者流量工程(Traffic Engineering，TE)等措施聯(lián)合提供。
IPv6 QoS定義
IP QoS的實(shí)現(xiàn)，需要網(wǎng)絡(luò)中所有相關(guān)元素的全面支持，包括應(yīng)用、終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。在基本的IP協(xié)議層面，提供一些字段的定義，用于支持QoS的實(shí)現(xiàn)。IPv6同樣如此。
IPv6包頭格式
IPv6的報(bào)頭格式如圖1所示(圖中同時(shí)顯示了IPv4報(bào)頭格式，以示對(duì)比)。和IPv4相比，IPv6采用更規(guī)整的結(jié)構(gòu)，便于使用硬件進(jìn)行高速處理。IPv6定義了一個(gè)固定長(zhǎng)度的基本報(bào)頭，其他的一些選項(xiàng)歸類為擴(kuò)展報(bào)頭，其中包括每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都必須處理的Hop by Hop報(bào)頭等。
從圖中可以看出，IPv6有兩個(gè)字段與QoS有關(guān)，分別為流量類別(Traffic Class，TC)和流標(biāo)簽(Flow Label，F(xiàn)L)字段。流量類別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類型(ToS)字段功能相同，用于對(duì)報(bào)文的業(yè)務(wù)類別進(jìn)行標(biāo)識(shí);流標(biāo)簽字段有20位，用于