论文部分内容阅读
【摘 要】本文针对网络中使用内部网关协议约时出现的问题，采用了源路由技术、实现IPv6下QoS，在边界路由器对IPv6分组进行分类以及流标号值的重新设置，并利用约束路由选择最优路径，把优先级最高的分组和最优路径绑定起来，实现每一类分组和一条路径对应起来。在同一路径上按优先级调度转发分组。在分组转发过程中,利用IPv6支持源路由的特性，实现了对有效链路的充分利用。
【关键词】约束路由；流标号；通信量类；源路由
0.序言
IPv6的产生主要为了解决地址短缺问题。IPv6在1995年底提交IETF并获得批准。至今，IPv6没有得到广泛商用，孤立的看IPv6，我们很难对其应用前景得出结论，必须要把IPv6放在大的互联网发展背景中，我们才能看清该如何对待和运用IPv6。
无论如何使用IPv6，对于网络服务质量（QoS）的保证都应该成为首要问题。IPv6在实现QoS中具有特有的优势。如：IPv6的报头格式中流标签字段和流量类型字段的使用，IPv6可以比较方便地支持QoS信令的实现等。本文主要是研究使用IPv6的流标号字段和通信类字段以及路由约束和路径绑定等方法来实现QoS的方法。
1.IPv6的报头格式
IPv6的报头格式分为基本报头（如表1）和扩展报头（如表2）。
表1 IPv6首部格式
通过使用通信量类型字段、可以确定不同优先级的IPV6分组，从而实施不同的QoS；信源通过流标号标识出一系列分组，同一个业务流所有数据包采用相同的流标号，这样相同的流标号就采用相同的路径发出去，而不需要为每一个数据包重新选择路由，从而大大提高了数据包的转发的效率降低了端到端的延迟。
表2 路由报头
·下一个报头：用来标识紧接路由报头之后的报头类型。
·扩展报头长度：以8比特为单位表示路由报头长度。
·路由类型：目前置成0。
·剩余中继点数：该值显示在到达目的地前还要访问的中间结点个数。
·保留域：32比特全为零，用于路由报头未来的改进版本。
·路由报头的剩余部分是N个地址表。
当源结点开始生成Ipv6报文时，在剩余中继点域中置入N (表2：路由报头中地址表中地址的总数)，在图1IPv6首部格式目的地址里填人的是预定路径上的第一个中继点Hop的地址（表2中应该是Ipv6地址0）。该分组每到达一个Hop（如Ipv6地址1），就被此结点从地址表中取出下一个Hop地址(Ipv6地址2)并置入目的地址中(地址表中的下一个被指定地址的位置用扩展头标长度值和剩余中继点数值L的差值来计算)，同时将剩余中继点域的值减1。该值一旦为0，分组就到达了指定路径控制的目的地。此时目的主机将跳过路由报头，开始处理下一个扩展报头的内容。
2.IPv6下实现QoS的新机制
2.1实现QoS新机制的基本思想
当网络中使用内部网关协议(IGP)作为动态路由协议时，没有启用等值路由功能，系统在转发报文时将只会使用一个称为preferred next—hop的最佳路径，即使在目的和源之间有多于一条的物理路径，也是选择最佳路径，这样preferred next—hop就会出现拥塞，而其他路径处于空闲状态，这其实是对可用带宽的一种变相浪费。
为了充分的利用空闲的链路，就在每一个域的边界路由器对IPv6分组进行分类，根据源地址到目的地址有几条路径，就分几类，把每一类和每一条路经绑定起来，在同一条路径上的转发的类，可以根据不同优先级转发。如图3所示：
图3 IPv6下实现QoS的新机制
2.2边界路由器的功能
以图3中User1向User2发送数据为例来说明边界路由器的功能：BR1和BR2为边界路由器，当User1产生IPv6分组时，User1把IPv6分组信息和一个获取信息请求发送给BR1，BR1接收到信息和请求时，BR1首先查看IPv6分组源地址和目的地址，然后查看其信息表里是否存在从源地址到目的地址的路径，IPv6分组的分类信息，流标号信息，如果有，就把这些信息返回User1。如果没有，则检测从源地址（User1的IP地址）到目的地址（User2的IP地址）路径数（这里有三条路径分别为User1—BR1—R1—BR2—User2、User1—BR1—R2—BR2—User2、User1—BR1—R3—BR2—User2）。然后按照划分为三类的标准对IPv6分组进行分类，当IPv6分组的通信量类的值为1~3是为第Ⅰ类（同时流标号的值改为1），当通信量类的值为4~6时为第Ⅱ类（流标号的值改为2），当通信量类的值7~9时为第Ⅲ类（流标号的值改为3），当通信量类是其他值时按尽力而为的方式发送（同时将流标号的值加上4，加4的目的是让流标号的值超出3）。
使用约束路由方法，找到三条路径中哪一条是最优的，那一条次之。最优的路径编号为1号，稍次的一条路径编号为2号，剩下的一条编号为3号。
使第Ⅰ类的IPv6分组和1号路径绑定，依次类推。这样才能保证优先级最高的分组在最优的路径上发送。在同一条路径上的分组可以按照优先级的高低调度转发。
IPv6分组分类信息、流标号信息和路径编号信息在BR1中组建成一个信息表保存起来。
2.3分组的转发过程
在图3中，当在User1中产生IPv6分组，User1查找BR1中信息表，在信息表中找到该分组应该走的路径。比如找到應该走的路径是User1—BR1—R1—BR2—User2，当IPv6在User1时，设置表1 IPv6首部格式中的目的地址为BR1的IP地址。在表2中设置剩余中继点数为3（也就是从User1到User2走路径User1—BR1—R1—BR2—User2时，中间有三个结点即BR1、R1、BR2）。Ipv6地址0设置为BR1的IP地址、Ipv6地址1设置成R1的IP地址、Ipv6地址2设置成BR2的IP地址。
当分组到达BR1时，路由器就设置目的地址为R1，设置剩余中继点数为2（要到达User2要经过两个中间结点），Ipv6地址0设置成R1的IP地址、Ipv6地址1设置成BR2的IP地址。依次类推，剩余中继点数为0时，IPv6到达User2。
3.结束语
本文介绍了用通信量类和流标号以及路由约束等来实现IPv6下QoS机制，该机制对减少了拥塞方面提供了思路，可以保证较高优先级的分组首先发送。但是该机制还需要进一步深入研究，不断的完善。
【参考文献】
［１］顾军，夏士雄，张瑾．IPv6环境下端到端QoS模型 [J]．计算机工程与设计，2007，(5)：2037-2040．
［２］徐迎晓，张根度．MPLS和区分服务的集成[J]．计算机工程，2002，28(4)：154-156．
［３］谢锐，顾一众，汪为农．基于IPv6源路由的一种QoS系统的研究与设计[J]．计算机应用与软件，2006，23 (2)：84-133．
【关键词】约束路由；流标号；通信量类；源路由
0.序言
IPv6的产生主要为了解决地址短缺问题。IPv6在1995年底提交IETF并获得批准。至今，IPv6没有得到广泛商用，孤立的看IPv6，我们很难对其应用前景得出结论，必须要把IPv6放在大的互联网发展背景中，我们才能看清该如何对待和运用IPv6。
无论如何使用IPv6，对于网络服务质量（QoS）的保证都应该成为首要问题。IPv6在实现QoS中具有特有的优势。如：IPv6的报头格式中流标签字段和流量类型字段的使用，IPv6可以比较方便地支持QoS信令的实现等。本文主要是研究使用IPv6的流标号字段和通信类字段以及路由约束和路径绑定等方法来实现QoS的方法。
1.IPv6的报头格式
IPv6的报头格式分为基本报头（如表1）和扩展报头（如表2）。
表1 IPv6首部格式
通过使用通信量类型字段、可以确定不同优先级的IPV6分组，从而实施不同的QoS；信源通过流标号标识出一系列分组，同一个业务流所有数据包采用相同的流标号，这样相同的流标号就采用相同的路径发出去，而不需要为每一个数据包重新选择路由，从而大大提高了数据包的转发的效率降低了端到端的延迟。
表2 路由报头
·下一个报头：用来标识紧接路由报头之后的报头类型。
·扩展报头长度：以8比特为单位表示路由报头长度。
·路由类型：目前置成0。
·剩余中继点数：该值显示在到达目的地前还要访问的中间结点个数。
·保留域：32比特全为零，用于路由报头未来的改进版本。
·路由报头的剩余部分是N个地址表。
当源结点开始生成Ipv6报文时，在剩余中继点域中置入N (表2：路由报头中地址表中地址的总数)，在图1IPv6首部格式目的地址里填人的是预定路径上的第一个中继点Hop的地址（表2中应该是Ipv6地址0）。该分组每到达一个Hop（如Ipv6地址1），就被此结点从地址表中取出下一个Hop地址(Ipv6地址2)并置入目的地址中(地址表中的下一个被指定地址的位置用扩展头标长度值和剩余中继点数值L的差值来计算)，同时将剩余中继点域的值减1。该值一旦为0，分组就到达了指定路径控制的目的地。此时目的主机将跳过路由报头，开始处理下一个扩展报头的内容。
2.IPv6下实现QoS的新机制
2.1实现QoS新机制的基本思想
当网络中使用内部网关协议(IGP)作为动态路由协议时，没有启用等值路由功能，系统在转发报文时将只会使用一个称为preferred next—hop的最佳路径，即使在目的和源之间有多于一条的物理路径，也是选择最佳路径，这样preferred next—hop就会出现拥塞，而其他路径处于空闲状态，这其实是对可用带宽的一种变相浪费。
为了充分的利用空闲的链路，就在每一个域的边界路由器对IPv6分组进行分类，根据源地址到目的地址有几条路径，就分几类，把每一类和每一条路经绑定起来，在同一条路径上的转发的类，可以根据不同优先级转发。如图3所示：
图3 IPv6下实现QoS的新机制
2.2边界路由器的功能
以图3中User1向User2发送数据为例来说明边界路由器的功能：BR1和BR2为边界路由器，当User1产生IPv6分组时，User1把IPv6分组信息和一个获取信息请求发送给BR1，BR1接收到信息和请求时，BR1首先查看IPv6分组源地址和目的地址，然后查看其信息表里是否存在从源地址到目的地址的路径，IPv6分组的分类信息，流标号信息，如果有，就把这些信息返回User1。如果没有，则检测从源地址（User1的IP地址）到目的地址（User2的IP地址）路径数（这里有三条路径分别为User1—BR1—R1—BR2—User2、User1—BR1—R2—BR2—User2、User1—BR1—R3—BR2—User2）。然后按照划分为三类的标准对IPv6分组进行分类，当IPv6分组的通信量类的值为1~3是为第Ⅰ类（同时流标号的值改为1），当通信量类的值为4~6时为第Ⅱ类（流标号的值改为2），当通信量类的值7~9时为第Ⅲ类（流标号的值改为3），当通信量类是其他值时按尽力而为的方式发送（同时将流标号的值加上4，加4的目的是让流标号的值超出3）。
使用约束路由方法，找到三条路径中哪一条是最优的，那一条次之。最优的路径编号为1号，稍次的一条路径编号为2号，剩下的一条编号为3号。
使第Ⅰ类的IPv6分组和1号路径绑定，依次类推。这样才能保证优先级最高的分组在最优的路径上发送。在同一条路径上的分组可以按照优先级的高低调度转发。
IPv6分组分类信息、流标号信息和路径编号信息在BR1中组建成一个信息表保存起来。
2.3分组的转发过程
在图3中，当在User1中产生IPv6分组，User1查找BR1中信息表，在信息表中找到该分组应该走的路径。比如找到應该走的路径是User1—BR1—R1—BR2—User2，当IPv6在User1时，设置表1 IPv6首部格式中的目的地址为BR1的IP地址。在表2中设置剩余中继点数为3（也就是从User1到User2走路径User1—BR1—R1—BR2—User2时，中间有三个结点即BR1、R1、BR2）。Ipv6地址0设置为BR1的IP地址、Ipv6地址1设置成R1的IP地址、Ipv6地址2设置成BR2的IP地址。
当分组到达BR1时，路由器就设置目的地址为R1，设置剩余中继点数为2（要到达User2要经过两个中间结点），Ipv6地址0设置成R1的IP地址、Ipv6地址1设置成BR2的IP地址。依次类推，剩余中继点数为0时，IPv6到达User2。
3.结束语
本文介绍了用通信量类和流标号以及路由约束等来实现IPv6下QoS机制，该机制对减少了拥塞方面提供了思路，可以保证较高优先级的分组首先发送。但是该机制还需要进一步深入研究，不断的完善。
【参考文献】
［１］顾军，夏士雄，张瑾．IPv6环境下端到端QoS模型 [J]．计算机工程与设计，2007，(5)：2037-2040．
［２］徐迎晓，张根度．MPLS和区分服务的集成[J]．计算机工程，2002，28(4)：154-156．
［３］谢锐，顾一众，汪为农．基于IPv6源路由的一种QoS系统的研究与设计[J]．计算机应用与软件，2006，23 (2)：84-133．