IPv6的到来将加速物联网的发展

IPv6的到来将加速物联网的发展

物联网应用服务将面临设备IP(物联网节点)地址不足问题,尤其是在近期,越来越多设备连接入网让本已陷入枯竭危机的IPv4捉襟见肘。好的寻址方案可以降低网络互连复杂度与维护管理成本,IPv6将有机会成为物联网应用的基础网络技术。

什么是IPv6,为什么重要?

IPv6是Internet协议的最新版本,它可以识别Internet上的设备,方便随时找到它们。每个使用互联网的设备都可以通过自己的IP地址识别,使得互联网通信正常工作。在这方面,它就像邮寄信件时需要知道的街道地址和邮政编码。

以前的版本IPv4使用32位寻址方案来支持43亿个设备被认为已经足够了。然而,互联网,个人电脑,智能手机和现在的物联网设备的增长证明了世界需要更多的地址。

幸运的是,互联网工程任务组(IETF)在20年前就认识到了这一点。1998年,IETF创建了IPv6,它使用128位寻址来支持大约340万亿亿(2的128次方)。IPv6使用八组四个十六进制数字,以冒号分隔,而不是四组一到三位数字的IPv4地址方法。

跟不上物联网脚步的IPv4

说起物联网,顾名思义就是“物物相连的互联网”。物联网以互联网为核心和基础,将用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,进行信息交换和通讯。

由于物联网时代到来,人类世界突然之间出现了暴增的互联网设备。而万物互联的本质就是万物都有独立的IP运行能力,可以完成端到端的指令控制。但在IPv4条件下,运营商发现已经没有足够的IP分给物联网设备了。

首当其冲的就是IP地址枯竭危机,截至2016年10月底,亚太、欧洲、拉美、北美等地区IPv4地址池已完全耗尽。即使有网络地址转换NAT (Network Address Translation)技术续命,然而在物联网应用对地址需求大增的同时,NAT会破坏网络互连透通性,因此对于数据双向传输需求之物联网应用,将会产生双向互联问题。虽然目前有其他解决方案可以处理NAT透通性问题,但却会提高网络复杂度与维护管理成本,NAT技术并非好的解决方案。

和至多提供约43亿IP地址的IPv4 相比,IPv6设计的地址长度是128bit,理论上IPv6 可提供2的128次方个IP地址以供使用。这对于众多的物联网设备来说IPv6提供的IP数量是绰绰有余的。除此之外,更快的路由机制、更高的安全性、更好的业务性能……,这些先进之处同样对物联网的发展意义重大。

全球IPv6部署状态

随着IPv4地址资源的枯竭、物联网等新业态对网络安全要求的提升,IPv6的部署正在驶入“快车道”。

在过去五年时间中,全球IPv6支持度已经从2012年的1%上升至去年年底的22%;各国政府纷纷出台大规模部署IPv6的国家战略,美国、德国、比利时、印度、日本等先行者的IPv6普及率均已高于20%。

IPv6的到来将加速物联网的发展

全球IPv6用户数(估值)排名 来源:21世纪经济报道

作为头号互联网用户大国,中国的IPv6用户普及率仅有0.38%,排名第67位。

私有地址的替代、技术路径上的彷徨等因素是中国大幅落后的重要原因。不过,中国政府已作出战略抉择,2017年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅联合发文,正式发布《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,以空前的力度推动最大规模的IPv6的部署,互联网向IPv6演进成为国家战略。

网络地址扩容加上安全升级,IPv6将使海量物的连接成为可能,物联网有望成为IPv6的“杀手级应用”,而后者更有望为方兴未艾的工业互联网、智慧城市等新兴业态提供必要的技术底座。

IPv6对于物联网的支持不仅仅是IP地址

在IPv4的资源枯竭下, 于是带来的数据速度问题、移动相应问题,甚至安全问题、信息溯源问题、设备可替换问题都接踵而至,整个产业只能带着枷锁跳舞。所以想要开启真正的IoT大门,一定需要IPv6的配合,让IPv6的移动性、快速相应、设备安全、端到端的IP链接能力成为常态,让无数IoT设备有容身空间。

1、IPv6对物联网节点移动性的支持

前互联网的移动性不足造成了物联网移动能力的瓶颈。IPv4协议在设计之初并没有充分考虑到节点移动性带来的路由问题。即当一个节点离开了它原有的网络,如何再保证这个节点访问可达性的问题。

IPv6协议设计之初就充分考虑了对移动性的支持。针对移动IPv4网络中的三角路由问题,移动IPv6提出了相应的解决方案。

IPv6的数据流量可以直接发送到移动节点。在物联网应用中,传感器有可能密集地部署在一个移动物体上。例如为了监控地铁的运行参数等,需要在地铁车厢内部署许多传感器。从整体上来看,地铁的移动就等同于一群传感器的移动,在移动过程中必然发生传感器的群体切换,在IPv6的网络中,通信完全由传感器和数据采集的设备之间直接进行,这样就可以使网络资源消耗的压力大大下降。

2、精准对应,信息溯源

IPv4提供的IP地址早已捉襟见肘,运营商的常规做法是通过NAT提供内网地址。也就是说大部分情况下,IPv4体系中的IP地址和个人用户并非直接一一对应;但在IPv6体系中,通过IP地址,直接就可以把使用人的身份对应起来。

一方面,这可以为更加彻底的网络实名制打下技术基础;另一方面,这可以提高管理效率,也能为用户提供更精准的内容推送。譬如说,某个人需要什么服务、什么内容,直接就可以向特定的IP地址推送,这种服务到“门牌号”的体验,或许会成为未来的常态。

3、IPv6对物联网安全性的支持

IPv6 带来的另一个优点,就是大幅提升的安全性。在IPv6的部署中,IPSec一度是标配,这意味着在IPv6 地址之间传输数据往往是经由加密的,信息不再会被轻易窃听、劫持。

结语

物联网与IPv6各自的特点决定了它们之间必将产生紧密的联系,物联网构想的完全实现有赖于IPv6提供强大的支持。另一方面,物联网的普及必然会对IPv6的发展产生巨大的推动作用。

可以想象,除现在已有的一些应用外,IPv6将来必定会首先被大量应用于新建的物联网系统中,随着物联网的不断发展壮大,IPv6的应用范围也必将越来越广泛,最终超过IPv4的规模,形成对IPv4的相对优势,从而逐步淘汰并取代原有的IPv4协议。因此,物联网的发展对于IPv6的发展也是具有非凡的意义,二者之间存在相互促进,相互推动的关系。

我们已经可以看到,腾讯等互联网企业已经开启了IPv6对物联网体系的加持,比如腾讯与永辉合作的新零售方案中,就有大量物联网设备使用IPv6协议。

除了零售之外,车联网、物流等物联网平台的IPv6部署,都是目前的重要发展方向。就以物联网拥抱IPv6为例,我们可以发现,在这场网络协议长征中的主力部队已经显露出头角。

虽然IPv6还有众多的技术细节需要完善,但从整体来看,IPv6很有希望成为物联网应用的基础网络技术。

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题图来自 Unsplash,基于 CC0 协议

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