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IPV6:物聯網建設的通信基礎

IPV6物聯網建設的通信基礎 百恒物聯 2018-08-14 1958
  一提到物聯網的核心技術,很多人首先想到了各種識別技術、傳感技術、大數據以及云計算。其實,在物聯網的網絡領域,計算機IP協議的創建與管理更為重要。早期,因特網使用的IP協議為IPV4,但隨著世界網絡的充分開發,物聯網終端接入用戶的猛增導致IPV4協議的地址幾乎耗盡,IPV4的地址長度為32位,一共可以分配2^32-1地址,大約可以供42億用戶連接網絡。而現在全球已經有73億人口,接入網絡的用戶只會增加,不會減少。如果這個問題得不到解決,就等于在通信基礎上“革”了物聯網的命。當然,依靠網絡地址轉換以及網關等地址復用技術,可以在短時間內緩解地址使用危機,但加大了各種中間狀態的維護,增大了傳輸成本,也造成了性能上的瓶頸。


IPV6:物聯網建設的通信基礎


  為了徹底解決IPV4存在的問題,IPV6應運而生,其地址長達128位,有2^128-1個地址,可以徹底解決IPV4地址不足的問題。有科學家開玩笑說:“這樣,世界上的每一個粒子都可以被安排一個IP地址。”不僅如此,IPV6還可以實現主機地址自動配置、安全認證和加密等多項技術。不論是物聯網系統的各個接入層,還是其骨干網路、智能服務器或者傳感器終端,都離不開IPV6,IPV6帶來的海量地址空間和快速通信特性為物聯網的發展創造了良好的通信條件。具體來說,IPV6對物聯網的影響,主要體現在六個方面:

  第一,地址增加,豐富物聯需求。IPV6的地址長度決定了它可以不受限制地提供IP地址,這樣,每個設備都可以直接選定地址,確保了終端與終端相連的可能性。此外,IPV6還引入了任播地址技術,實現了數據包的快捷服務,也有效滿足了物聯網數據和應用的移動性需求。

  第二,自動配置易于即插即用。隨著互聯網上各種信息資源的豐富,對即插即用和自動配置的需求日益增加。從PS2接口的鍵盤升級到USB接口以后,我們不用重啟電腦就可以隨意插拔鍵盤。同理,IPV4升級到IPV6以后,內置地址實現了自動分配,我們無需再打開網絡設置,進行繁雜的IP地址輸入操作。只需要將網線連上,就會被自動分配一個全球惟一的IPV6地址,在物聯網設備上真正實現了即插即用。

  在未來,不僅僅是電腦,當空調、電冰箱、電視和手機都使用IP地址進行互聯的時候,IPV6的作用將會深刻體現。在由大規模節點組成的傳感器網絡中,通常一個終端需要在不同的網絡間移動。傳統的IPV4協議需要人工進行復雜的設置和轉換,而基于IPV6協議的終端則可以進行自動配置和網絡切換。

  第三,提供更加高效的傳輸。IPV6所傳送的數據包遠遠超過了64K,這就表示物聯網內的各種應用可以利用最大傳輸單元,獲得最快、最準確的數據傳輸。在設計上,IPV6采用簡單的報頭結構,采取更加優化的分段方法,加快路由器數據包的處理速度和強度,提高轉發的效率,從而從根本上解決數據吞吐量問題。從另一方面來說,簡化的IPV6數據封裝對系統處理能力的要求降低,可以在低消耗下傳輸更多的數據,降低了大量傳感器的能耗成本。

  第四,強大的安全機制。IPSec代表了端對端的安全防護措施,在IPV4中為可選項,其防護能力并不完善。而在IPV6協議中,IPSec成了強制的選項之一,其內置的安全擴展組件使端到端的連接、驗證以及網絡之間的通信加密變得非常容易。此外,由于地址的惟一性和嵌入式安全,IPV6能夠保證數據的完整性與機密性,提供完整的訪問機制,在保障終端之間的安全服務的同時,減少對網絡傳輸速率的影響。IPV6的這種安全機制加強了網絡層對于安全的監督能力,保障了物聯網通道的安全性,同時也為虛擬專用網絡等安全應用提高了可操作性。

  第五,滿足移動應用。物聯網系統除了可以在任何時間實現物物相連之外,在任何地點,甚至是在不同網絡接入點切換時也能保持連接不斷。IPV4在切換網絡時要進行非常復雜的設置,并且會使網絡斷開一段時間,而IPV6在移動過程中可以利用內置的自動配置轉交地址,不需要任何第三方。這種機制可以使每個通信節點與移動節點直接互動,避免了配合路由過程中的額外開銷,有了IPV6的支持,移動IP結構的效率大幅度提高。

  當移動設備到達原本網絡之外的位置時,IPV6的自動配置功能可以獲得一個漫游地址,并通過此地址和網絡上的任意節點進行數據傳輸。這樣,移動終端就可以在不中斷連接的情況下,在不同的網絡之間進行移動,可達性也非常好。

  第六,QoS服務加強版保證傳輸質量。QoS可以看成是一種識別、標注并設置優先級的技術或機制。IPV6可以通過流標簽標注來加強QoS服務,并能體現實時性、優先級等質量需求。此外,根據傳感器數據傳輸的特點,QoS可以完美實現差異化服務。并合理分配帶寬。

  進入4G時代,接入網絡的智能手機、傳感終端、智能家電的數量逐漸增多,隨著云計算和大數據助力物聯網,未來的每一個終端都可以作為一個服務器,存儲大量的數據信息,這就需要借助IPV6來解決拓展問題,很多國家的網絡運營商都在從終端研發、網絡規劃和軟件開發等方面推動IPV6與物聯網系統的完全融合,利用IPV6提升物聯網基礎通信能力,借助其特點延伸物聯網開發技術的應用能力。可以說,IPV6的出現,對于物聯網系統的完善和物聯產業的發展具有很高的參考價值和積極的推動作用。
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