CN105207801A - 一种基于IPv6流标签的业务类表示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于IPv6流标签的业务类表示方法，该方法包含了现如今对流标签设计的绝大多数类型，提高了流标签的实用性，更加满足对流标签应用的要求。在流标签实现过程进行了改进，将流标签20比特位的最后1比特位保留供扩展可用，使标签的使用效率更高。在对端口号和协议格式分类时，采用了保留一个比特位，在判断分类时需先识别该比特位置的值，根据该值判断端口号或协议号，增加了流标签分类的扩展性。与现有表示方法相比，本发明实现简单，考虑了业务类区分粒度不一致问题，具有较好的可扩展性。

Description

一种基于IPv6流标签的业务类表示方法

技术领域

本发明涉及计算机网络通信技术领域，特别涉及一种基于IPv6流标签的业务类表示方法。

背景技术

保证异构网络端到端服务质量(QoS，QualityofService)，对顺利开展多媒体业务具有重要意义，很多国际组织和学者对此进行了研究，提出了许多解决方案，其中流标签规划和利用是研究的热点之一。流标签的5个分类存在以下特点：1)因不同QoS域具有不同粒度的QoS类划分，故对数据报文进行分类，识别数据报文所属应用；2)对流标签首位的前三位进行流标签的使用方法定义，增加了流标签的使用方法；3)流标签的8种使用方法，除去默认格式0，共定义了5种使用方法，剩下两种空白格式保留，以备将来使用，该方法增加了扩展性；4)这种流标签的混合应用方法，包含了多种方案，使流标签的使用效率更高。尽管关于IPv6的20比特位流标签的结构的设计已经有了不少较好的单个解决方案，但是这些方案对应满足不同的服务和性能的要求，针对性比较强，可扩展性和通用性不强，都不能完整地解决已有的和可能增加的网络服务质量问题。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种基于IPv6流标签的业务类表示方案，该方案利用流标签的前三个比特位的不同进行业务分区，并基于QoS特征选取业务区分特征以满足QoS类区分的需要，通过选取不同的流标签使用方法来满足不同的服务和性能要求，提高了扩展性和通用性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于IPv6流标签的业务类表示方法，该将流标号包括20比特位，前3比特位用于设置流标签类型，第20比特位作为保留位，第4比特位至第16比特位用于对应流标签类型的具体分类，前3比特位可以定义成8种流标号类型，其中6种流标号类型分别为默认值设定、随机的流标号、使用逐跳拓展报头、使用PHB标志号、使用端口号和协议和QoS参数值；所述默认值设定的功能是：默认值为零，数据报文不需要特殊的QoS处理；所述随机的流标号的功能是：流标号随机的在1在FFFF范围中选取；所述使用逐跳拓展报头的功能是：用IPv6中逐跳扩展头的值去代替流标号的值获取满足流标号所需信息的需求；所述使用PHB标志号的功能是：用PHBID的值来确定差分服务的方法；所述的使用端口号和协议的功能是：利用保留位的0/1来定义是使用端口号还是协议号；所述的QoS参数值的功能是：通过对流标号中比特位的最佳使用，使之包含任何应用所要求的IPv6流标号的QoS参数，包括带宽、缓冲需求和延迟。所述默认值设定在流标号域在对于不支持流标记域功能的主机和路由器在组装数据包时须置零的值为零时，在转发包时不能改变这个域，在接收包时不能忽略这个域，故默认值须为零，前3比特位值设为0。所述随机的流标号使用16比特位的随机数来定义流标号，它的数值范围为1～FFFF，剩下一个比特位为保留位。所述使用逐跳拓展报头使用跳到跳的选项头中可以有建立和维护流所需要的全部信息的优点满足流标号所需信息的需求，可用IPv6中逐跳扩展头的值去代替流标号的值，占有16个比特位，最后一个比特位作为保留位。所述使用PHB标志号使用PHB标识号以替流标号，16比特位的PHB标识号将被使用，剩下的1比特位作为保留位。所述使用端口号和协议号利用倒数第二个比特位值的不同分别定义成端口号或协议号。所述QoS参数值除首位的3比特位处理标记外和第20比特位的保留位外，剩下的16个比特位中的第一个比特位被用来区分硬实时应用和软实时应用；剩下15个比特位均分给带宽、缓冲需求和延迟，即各占5个比特位。所述硬实时应用是针对无法忍受的时候应用，要求最小的抖动和滞后，有一定的时间限制且不能超出时间限制，否则将会导致系统失败；所述软实时应用针对可容忍的实时应用，要求有普通的带宽，允许任何数据包存在端到端的延迟，时限灵活可偶尔超出容忍时限并且不会产生重大的系统错误。所述带宽是指这5个比特位的每一个值对应预定义的一个带宽的值；所述缓冲需求是指缓冲的大小，这5个比特位的每个值对应一个预定义的延迟；所述延迟是指延迟值，这五个比特位的每个值对应一个预定义的延迟。

本发明有益效果是:本发明改进的流标签实现过程的占有域小于先如今设计方案，提高了扩展性。考虑到将来出现业务类型，在设计具体的业务类型时，由于端口号与协议所占位足已满足，故可将端口号和协议放在一个业务类型下再分类，经过再一次识别即可，这样增加了业务类型的扩展性，以供将来使用。包含了现如今流标号类型的绝大多数分类，在使用上更加实用。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的具体实施方式的流标号首位三个比特位的定义图；

图2为本发明的具体实施方式的流标签的一般格式和5个业务类型格式。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一个流标签的结构设计综合了至今为止的多个具有针对性的解决方案。该方法利用了流标签20比特位中的首位连续的3个比特位值来定义流标签在8种不同的特定方法中使用的格式，而最后一位为保留位，以下定义剩下的16比特位，可以通过赋予不同处理标记值进行处理。由于在目前应用的未定义流标签中，流标签的所有位是置零，所以将在开始的3比特位定义设为流标签的默认格式，即这种处理标记为000；当开始的3比特位的处理标记为001时，意味着选取的流标签值为随机的，因为除去保留位占有一个比特位，剩下的16个比特位可以通过随机的方式生成16位(0-FFFF)的标签值；当处理标记为010时，使用IPv6逐跳扩展头的值来代替流标签的值，逐跳选项头中可以包含建立和维护流所需的全部信息；当处理标记为011时，用PHB标志号的值来确定差分服务的方案；当处理标记为100时，当流标签20位比特位的倒数第二位值为0时，这时采用TCP差分服务方案，否则值为1时，则使用UDP差分服务方案，这样保持了16比特位的端口号以至于所有的“IANA已知的端口”和“IANA已注册的端口”可以由这些16比特位组提供；当处理标记为101时，表示用流标签表示QoS的参数值。当第四位上的值为0时，代表软实时应用，否则为1时，则为硬实时应用。接下来的15比特位，每5比特位按顺序分别代表带宽、缓冲区需求和延迟，最后一位作为保留位；当处理标记值为110和111时，则保留位将来使用。业务

类的结构和功能

本发明流标签的结构主要包括前3比特位用于表示流标签类型，其后16比特位的值代表对应类型的具体分类和最后1比特位保留供扩展使用。其中流标签类型的具体分类主要包括默认值设定、随机值的流标号、使用逐跳拓展报头、使用PHB标志号、使用端口号和协议格式和QoS参数值的表示；

1)前3比特位用于表示流标签类型，000表示流标签设定为默认格式，001表示随机的流标签，010表示使用IPv6逐跳扩展头值代替流标签值，011表示用PHB标志号的值来确定差分服务的方案，100表示在流标号中使用带有端口号和协议的格式，101表示使用流标签表示QoS参数，110和111保留供扩展使用。2)其后16比特位的值代表对应类型的具体分类，其具体的分类类型如下：a：

处理标记为000时设定为默认值，此时的数据报文不用经过特别的QoS处理。

b：处理标记为001时，表示流标签在16位代表的0～FFFF的范围内随机取值，随机分配的目的是为了产生流标号域中的所有组合，以便匹配路由器所使用的哈希值，并查看与流有关的状态。

c：处理标记为010时，表示这时使用IPv6逐跳扩展头值代替流标签值。标签是由报文源端进行设定的，它可能是一个端到端的属性，也可能是逐跳的。RFC中只给出流标签的逐跳属性，规范中假设流标签具有帮助路由器系统处理数据报文的功能。

d:处理标记为011时，表示使用PHBID值来确定差分服务方案。一般情况下，PHB标识号可以代替流标号。

e:处理标记为100时，表示使用在流标号中使用带有端口号和协议的格式，利用最后第二位值的不同定义为使用带有端口号的格式或使用协议的格式。当比特位值为0时，表示使用端口号的格式，则比特位值为1时，则使用协议的格式。

f:处理标记为101时，表示使用流标签表示QoS参数值。这16个比特位的第一个比特位用来区分硬实时应用和软实时应用，当比特位值为0时表示软实时应用，设置为1时表示硬实时应用。主要包含的QoS参数有：带宽、缓冲器需求和延迟，每个参数均占5个比特位。

g：处理标记为110和111时，此时不定义，保留供将来使用。

3)最后1比特位保留供扩展使用。

如图1所示一种基于IPv6流标签的业务类表示方法中前3比特位表示的流标签具体分类，共定义了8种分类中的五种，即随机数的流标号设定、使用跳到跳的扩展报头代替流标、使用PHB标志号、使用端口号和协议号格式和使用流标号定义QoS参数值。如图2所示为流标签20比特位格式与随机数的流标号设定、使用跳到跳的扩展报头代替流标、使用PHB标志号、使用端口号、协议号的格式和QoS参数值。所述的IPv6流标签的业务类表示方法是将流标号的前3比特位定义为流标签的使用方法，最后一位作为保留位，将剩下的16比特位定义为在特定的方法中使用的格式。

所述默认值设定首位的3个比特位值设为0，默认值必须为零，这样数据报文就不需要特殊的QoS处理。

所述随机的流标号是前3比特位定义为001，满足RFC2460中关于IPv6流和流标号的特征定义(4)，即新的流标号随机的在1在FFFF范围中选取。

所述使用逐跳拓展报头是前3比特位定义为010，使用跳到跳的选项头中可以有建立和维护流所需要的全部信息的优点满足流标号所需信息的需求，可以用IPv6中逐跳扩展头的值去代替流标号的值获取满足流标号所需信息的需求。

所述使用PHB标志号是前3比特位定义为011，可以用PHBID的值来确定差分服务的方法。

所述的使用端口号和协议是利用最后第二位值的不同定义为使用带有端口号的格式或使用协议的格式，减少了流标号域的占有空间，增加了扩展性。当比特位值为0时，表示使用端口号的格式，则比特位值为1时，则使用协议的格式。所述的QoS参数值是通过对流标号中比特位的最佳使用，使之包含任何应用所要求的IPv6流标号的QoS参数，主要包含带宽、缓冲需求和延迟。除首位的3比特位处理标记外和第20比特位的保留位外，剩下的17个比特位中的第一个比特位被用来区分硬实时应用和软实时应用；剩下15个比特位均分给带宽、缓冲需求和延迟，即各占5个比特位。当第四比特位置为0时表示软实时应用，所述软实时应用主要针对可容忍的实时应用，要求有普通的带宽，允许任何数据包存在端到端的延迟，时限灵活可偶尔超出容忍时限并且不会产生重大的系统错误；设置为1时表示硬实时应用，所述的硬实时应用是针对无法忍受的时候应用，要求最小的抖动和滞后，有一定的时间限制且不能超出时间限制，否则将会导致系统失败。所述的带宽是指这5个比特位的每一个值对应预定义的一个带宽的值；所述的缓冲需求是指缓冲的大小，这5个比特位的每个值对应一个预定义的延迟。所述的延迟是指延迟值，这五个比特位的每个值对应一个预定义的延迟。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述流标签包括20个比特位，前3比特位用于设置流标签类型，第20比特位作为保留位，第4比特位至第16比特位用于对应流标签类型的具体设置，前3比特位定义6种流标签类型，分别为默认值设定、随机的流标号、使用逐跳拓展报头、使用PHB标志号、使用端口号和协议和QoS参数值；

所述默认值设定的功能是：默认值为零；

所述随机的流标号的功能是：流标号随机的在1～FFFF范围中选取；

所述使用逐跳拓展报头的功能是：用IPv6中用逐跳扩展报头的值去代替流标号的值；

所述使用PHB标志号的功能是：用PHB的ID值来确定差分服务；

所述的使用端口号和协议的功能是：利用保留位0或1来确实使用端口号还是协议号；

所述的QoS参数值的功能是：包括IPv6流标号的QoS参数，包括带宽、缓冲需求和延迟。

2.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述默认值设定在流标号域在对于不支持流标记域功能的主机和路由器在组装数据包时，须置零的值设置位为零，前3比特位值设为0。

3.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述随机的流标号使用16比特位的随机数来定义流标号，它的数值范围为1～FFFF，剩下一个比特位为保留位。

4.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述使用逐跳拓展报头用IPv6中逐跳扩展报头的值去代替流标号的值，占有16个比特位，最后一个比特位作为保留位。

5.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述使用PHB标志号使用PHB标识号以替流标号，16比特位的PHB标识号将被使用，剩下的1比特位作为保留位。

6.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述使用端口号和协议号利用第19比特位值的为0或1分别定义为端口号或协议号。

7.根据权利要求1所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述QoS参数值除首位的3比特位处理标记外和第20比特位的保留位外，剩下的16个比特位中的第一个比特位被用来区分硬实时应用和软实时应用；剩下15个比特位均分给带宽、缓冲需求和延迟，即各占5个比特位。

8.根据权利要求7所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述硬实时应用是针对无法忍受的时候应用，要求最小的抖动和滞后，并设置时间限制且不能超出时间限制，否则将会导致系统失败。

9.根据权利要求7所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述软实时应用针对可容忍的实时应用，要求有普通的带宽，允许数据包存在端到端的延迟，时限灵活超出容忍时限并且不会产生重大的系统错误。

10.根据权利要求7所述的基于IPv6流标签的业务类表示方法，其特征在于，所述带宽是指5个比特位的每一个值对应预定义的一个带宽的值；所述缓冲需求是指缓冲的大小，5个比特位的每个值对应一个预定义的延迟；所述延迟是指延迟值，五个比特位的每个值对应一个预定义的延迟。