IPv6互联网（精选10篇）
IPv6互联网 第1篇
关键词：IPv6,IPv4,CNNIC
随着全球IP网络规模的不断扩大和用户数的迅速增长, IP网络将因地址空间的耗尽而无法继续发展, 下一代的互联网协议IPv6应运而生。在CNNIC近期发布的2003年中国互联网发展调查报告中, 对处于技术前沿的IPv6地址资源方面也做了相关的统计。调查统计显示, 目前我国大陆拥有的IPv6地址总数为:9/32+/48。IPv6将以其在IP地址量、安全性、移动性、服务质量等方面的巨大优势, 改变人们的信息生活。
事实表明, 现有的互联网协议IPv4已经不能满足我国信息技术和人们信息生活发展的需要, IPv6顺势而为, 成为解决互联网发展瓶颈的关键所在。
就在几年前, 我们还很难想象今天基于IP技术的网络能够达到如此庞大的规模, 并给目前使用的IP协议IPv4带来如此沉重的压力。近年来国内蓬勃发展的城域网建设, 使得国内所有的网络运营商深切地感受到了因IP地址不足所产生的严重制约。IP网实时业务的开放, 特别是用户在实时对称业务中的“永远在线”要求, 更使得IP地址问题雪上加霜。
据CNNIC最新的互联网调查统计报告显示, 到2003年年底, 我国上网计算机总数为3089万。互联网用户数量达到了7950万。但与此形成鲜明对比的是, 根据现有的IP地址分配规则, 我国分配到的IPv4地址数却只有区区3000多万个, 而且这些IPv4地址没有一个A类地址。事实证明, IPv4已无法很好地解决这些问题, 互联网正面临发展的瓶颈。
严峻的事实让人们认识到, IPv6将是改变旧规则, 重新划定起跑线的绝好机会。互联网工程任务小组制定新一代的互联网协议IPv6标准的目的, 就是为了取代已经确立20年的IPv4标准, 从而彻底解决地址枯竭的问题, 打破制约互联网发展的瓶颈。IPv6成为新一代互联网发展的关键所在。
IPv6最终取代IPv4是大势所趋, 几乎无限的地址容量是IPv6发展最直接的理由。未来交互式多媒体、家庭网络和终端对终端应用等新型业务要求所使用的设备“始终在线”, 因此, 每个设备都需要惟一的永久IP地址。IPv6的128位地址格式可以支持的IP地址数量为10亿的平方, 形象地说, “它足以为地球上的每粒沙子都分配一个IP地址”, 这将从根本上解决目前IP地址不足的问题, 为运营商提供下一代互联网各种“杀手级应用”创造出了前提条件。日本现在已经研制了一种IPv6汽车, 在汽车的雨刷、发动机、轮胎上面分别分配有一个IP地址。雨刷是个天气状况的传感器, 发动机则用来检测汽车性能, 轮胎用于车速的检查IPv6, 将为未来的人们生活带来更加丰富多彩的应用。
同时, 安全问题也是现有的互联网协议IPv4无法回避的固有缺陷。由于互联网最初设计是为了军事和科研用途, 并不对外开放, 因此在网络安全问题方面缺乏周全的考虑。随着互联网在社会生活各个领域的广泛运用, 黑客、病毒的泛滥, 安全问题越来越成为人们关注的焦点。在安全性方面, IPv6同IP安全性机制和服务一致, 除了必须提供网络层安全这一强制性机制外, 还提供认证报头和封装的安全负载报头两种服务。与现有的互联网协议IPv4相比较, 能够为人们的信息生活提供更加安全的保障。
值得一提的是, 在移动通信的发展领域, 3G与互联网的融合被认为是今后的发展趋势之一。要实现移动终端的随时随地上网, 就必须为每一个移动终端配备一个全球IP地址, 而这样的需求是现有的IPv4远远无法满足的。IPv6与移动通信的结合将开拓一个全新的领域移动互联网, 无线将成为IPv6的第一个“杀手级应用”。
3G标准化组织3GPP已经决定以IPv6为基础构筑下一代移动通信网络, 这大大激发了移动厂商的研发热情。如果说3G的发展推动了IPv6的发展和标准化, 那么IPv6协议的诸多优越特性则为3G网络的全面应用提供了广阔的前景。IPv6庞大的地址空间、对移动性的良好支持、服务质量保证机制、安全性和地址自动分配机制等优越特性很好地满足了3G网络的需求, 它将是实现3G移动通信的根本所在。
此外, IPv6在支持“总是在线”连接, 防止服务中断以及提高网络性能方面具有IPv4无可比拟的优势, 而更好的网络和服务质量提高了客户的期望值和满意度, 增强了企业的竞争力。对于用户而言, 优秀的网络通信质量和良好的网络性能在丰富内容应用方面无疑具有更大的优势。
IPv6机遇与挑战并存, 道路虽曲折漫长但前景美好。
作为一个互联网和移动通信大国, 在下一代互联网标准和资源分配中占领主动地位是目前我国信息产业发展的重中之重。IPv6作为互联网的核心基本技术, 将带动大量相关技术和服务的发展, 提升信息产业的整体实力, 为中国的信息产业带来新的发展机遇。而且, 随着我国信息产业竞争机制的改变, 运营商开始由单纯的规模竞争开始转向业务服务方面的竞争。IPv6所提供的巨大地址空间以及所具有的诸多优势和功能, 使其成为构筑下一代网络的重要基础, 成为运营商在通信市场"攻城拔寨"的利器。
如今, 以IPv6为核心技术的下一代网络在中国正越来越受到重视, 它将在高品质、多样化的未来通信业务发展中发挥举足轻重的作用。
IPv6互联网 第2篇
作为移动互联网建设的关键，IPv6 技术与移动互联网的关系相对紧密。目前，移动互联网正通过多种方式来更好的展现在用户面前。在以往的工作中，电脑是唯一能够上网的工具，但是，现阶段的手机、移动可穿戴设备等等，都成为了上网的主流设备。在用户不断增加的今天，如何稳定移动互联网的性能，成为了IPv6 技术应用的重点。另一方面，我们不能总是等到移动互联网出现问题的时候，才对其进行维护，应保证通过技术性的措施，为移动互联网提供持续性的保障。在此，本文主要对 IPv6 技术及其在移动互联网中的应用展开讨论。
1 IPv6技术的优点
移动互联网是新时代的产物，它虽然是一种虚拟化的东西，但却能够对实质上的生活、工作、休闲、娱乐等多方面产生较大的作用，为了保证移动互联网可以持续的推进我国的社会建设和经济发展，必须利用好一些先进的技术。IPv6 技术作为计算机技术中的佼佼者，在应用到移动互联网后，取得了非常理想的效果。综合而言，IPv6 技术具有以下优点：首先，该技术存在海量的地址空间。以往应用的计算机技术，由于地址空间上的限制，无法在客观上发挥出移动互联网的积极作用。IPv6 技术在研究过程中，源地址和目的地址，从原来的 32 位，直接拓展为 128 位，增加海量地址空间的同时，不会对固有的成果造成影响。其次，IPv6技术在实际的应用中，主要是采用了层次化的网络结构。移动互联网能够获得广泛的欢迎，其很大一部分原因在于，其层次清晰，能够为用户提供针对性的服务。IPv6 技术满足了移动互联网的.这一重要需求。第三，通过在实际的工作中应用 IPv6 技术，实现了端到端的对等通信。简单来讲，在 IPv6 技术的协议当中，海量地址空间的积极作用在于，促使网络恢复了由于使用 NAT 而失去的端到端的功能，在真正意义上实现了全球任意点到任意点的连接，满足了用户的较多需求。
下一代互联网核心技术IPv6研究 第3篇
【关键词】 IPv4;IPv6;优势;安全机制;发展前景
随着互联网技术的飞速发展,上网的的人数越来越多,目前广泛所用的IP协议为IPv4,IPv4的地址域为32位,可提供232(约40亿)个地址,按现在网络的接入速度,这些地址将在很快用完,IP资源匮乏将成为制约互联网发展的瓶颈。Internet面临的另一个问题是路由表规模的急剧膨胀,如不采取措施可能在IP地址枯竭之前就会导致网络瘫痪。正是在这一背景下提出了新一代的Internet协议IPv6,IPv6不仅技术先进,还可以提供巨大的地址空间,其发展前景广阔。尽管在很长一段时间内IPv4将和IPv6保持共存,最终必将过渡到IPv6。IPv6有着良好的发展前景,比如最近美国最大有线电视运营商Comcast日前宣布了其IPv6商用计划,用户可以从今年第二季度起自愿选择使用IPv6服务。
一、IPv6的优势
IP是应用于互联网的传输控制协议,IPv6即IP的第六个版本,是由IETF,设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议,用作下一代互联网协议,IPv6最早于1994年被提出。IPv6与IPv4相比具有如下的优势:
1.IPv6提供巨大的地址空间。IPv6的IP地址域为128位,即拥有2128巨大的地址空间。理论上这一规模能够对地球表面的每一平方米提供6.6×10～23个网络地址。IPv6采用和IPv4一样的地址分层应用,实际可用的总数要小得多,但保守的估计每平方米也有1600个IP地址。
2.网络吞吐量大大提升。IPv6报头结构简单,加入了可选项并删除了IPv4报头中不常用的域。IPv6的报头长度固定,不需要占用过多的内存容量,简化的报头格式使得路由器或交换机对报头的处理开销有效的减少。这样提高了数据包的处理效率,提升了网络吞吐量。
3.支持自动配置。IPv6支持多种形式的自动配置,IPv6采用启动协议和动态主机配置协议支持自动配置,同时IPv6还采用了无状态自动配置的自动配置服务。
4.服务质量获得改善。基于IPv4的Internet在设计之初,只有一种简单的服务质量,即采用“尽最大努力”(Best effort)传输。随着IP网上多媒体业务增加,诸如IP电话、VoD、电视会议等,对传输延时和延时抖动均有严格的要求。IPv6引入了流的概念,一个流是以某种方式相关联的一系列信息包,IP层必须以相关的方式对待它们,IPv6数据包包含了8位的业务流类别和20位的流标签。当它的中间节点接受到一个信息包时,通过验证流标签来判断信息包属于哪个流,知道信息包的服务质量需求,再进行快速转发。流标签使为数据包所属类型提供个性化的网络服务成为可能,从而有效保障相关业务的服务质量。
5.支持移动性。IPv6定义了在IP层实现的移动支持协议 。IPv6使用可扩展的分组头来简化到移动节点的路由,并以安全的方式进行路由优化。移动节点使用自动配置和临节点发现功能来从外地网络中获取配置转交地址,移动IPv6具有比IPv4下移动协议更高的路由效率。
6.IPv6寻路效率高。IPv6具有与网络适配的层次地址。层次化分配IP地址可减小路由表的规模,从而减少了存储器的容量和CPU的开销,提高了查表和转发IP分组的速度。
二、IPv6的安全机制
IPv6协议强制要求实现IPSec,IPSec主要由认证协议(AH)、封装安全载荷(ESP)和Internet密钥交换协议(IKE)三个协议来提供认证、数据完整、机密性三种保护形式,这三个协议将是未来Internet的安全标准。IPSec协议体系提供了IPv6网络环境下的网络层数据传输各种安全服务,如提供访问控制、数据源的身份验证、数据完整性检查、机密性保证,以及抗重播攻击等,解决了网络层端到端数据传输的安全问题。IPv6拥有巨大的地址空间,增大了地址扫描的难度,因而更加安全。
1.认证机制。IPv6通过认证报头(AH)为IP数据报提供强大的完整性服务,可以使整个初始IP数据包以及传送中不变的报头部分得到保护。IPSec协议通过在AH字段中加入认证信息来实现安全的、可靠的信息传输。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数据发送方的真实身份以及数据在传输过程中是否遭到改动。这种认证机制提高了系统的安全性,但是在实际的使用中并不一定要求所有的支撑系统都必须使用这些安全机制。AH认证可以防止大量的网络攻击,比如IP地址欺骗、IP源路由欺骗等。
2.加密机制。IPSec协议通过将加密数据放置在ESP字段中来实现对IP数据包的加密传输。用户可以根据自己的需要对整个IP数据包进行加密,也可以只对IP数据包中的高层协议部分(如TCP、UDP)进行加密。ESP和AH都能提供认证、数据完整检查和抗重放攻击,但只有ESP能加密,ESP和AH能够组合或嵌套,ESP协议也使隧道模式和传输模式两种模式进行数据传输。隧道模式下的ESP为原始IP数据包提供身份认证,而且在还选择了加密的情况下对原始IP数据包和ESP尾部进行加密处理,只是新的IP头还是没有得到保护。这种模式可用于主机及安全网关,当ESP在安全网关上实现时,必须采用隧道模式,传输模式只对IP数据包中的上层传输层的数据部分进行封装加密。无论是隧道模式还是传输模式IPSec协议都必须在发送IP数据包之前计算好ESP的各个字段,并在收到相应的IP数据包后,必须能够恢复原来IP数据包的内容。
3.密钥管理机制。Intenet密钥交换IKE是建立在密钥管理协议ISAKMP基础上,提供了通信双方协商安全参数和建立安全协定的框架。IKE的最终结果是一个通过验证的密钥以及建立在双方同意基础上的安全协定,即SA. SA包括所有如IP层服务、传输或应用层服务、流通传输的自我保护的各种各样的网络协议所需要的信息。不管是AH还是ESP,密钥管理都是整个安全机制安全性的关键。IKE在协商建立SA之前,必须对通信双方进行认证。
相对IPv4而言,IPv6安全特性得到了很大的增强,但是IPv6不能解决所有安全的问题,并且由于新的报头的引入等原因,IPv6还带来了一些新的安全问题。主要有:非法访问、数据包分片攻击路由协议的认证支持、组发地址攻击、对ICMPv6的攻击、对邻居发现的攻击、对无状态地址自动配置的攻击、缺乏安全产品的支持等。
三、IPv6应用策略
现阶段网络以IPv4占主导地位,要过渡到IPv6,必须在不中断现有业务的基础之上,平滑的过度到IPv6,要达到这个目的,应该根据网络发展的现实情况,各个阶段采用不同的策略来应用IPv6,首先是IPv6发展的初级阶段,在这个阶段IPv4网络仍占主导地位,IPv6网络是一些孤岛。绝大部分仍然是基于IPv4,在此情况下应该采用隧道技术互联IPv6网络,目前正处这个阶段;其次是IPv6与IPv4共存阶段,在此阶段IPv6得到较大规模的应用,出现了骨干IPv6网络,在此平台上引入了大量的业务,在此阶段主要采用隧道技术与协议转换技术相结合的方法;最后是IPv6 占主导地位阶段,骨干网全部是IPv6,而IPv4网络成了孤岛,此阶段采用隧道技术互联IPv4网络。
四、IPv6发展前景
IPv6技术体系经历了十多年的发展,基本标准日益成熟,各个行业各种类型的支持IPv6的网络设备也相继问世,并逐渐进入商业应用以及民众生活。在国外,已有部分电信运营商已经建立IPv6网络,并开始提供接入服务以及一些基于IPv6的增值业务。在网络已经基本成熟的条件下,如何在其上为用户提供新的业务,并为运营商创造新的价值,这是下一代互联网成功的关键。IPv6技术的应用前景广泛,主要有以下几方面:3G通讯业务;大众型移动智能终端;网络化的智能家居;在线游戏;安全便捷的电子商务活动;视频直播;丰富的网络监控系统等。无论是哪一种应用或市场,在IPv4 的时代,由于有限的地址,极大的制约着他们的发展。而当IPv6出现后,这一切都将成为过去。
五、结论
与IPv4相比,IPv6有大的空间,可以解决地址枯竭的问题;IPv6在网络保密性、完整性方面有了更好的改进,在可控性方面有了新的保证,安全性更高;IPv6有着良好的应用前景,但IPv6不仅不可能彻底解决所有安全问题,同时还会伴随其产生新的安全问题。要保障IPv6网络的安全,还需配合网络设备的安全功能以及其它多种手段,诸如认证体系、加密体系等来共同实现。
参考文献
[1]蒋亚平,蔡增玉,李淑霞.IPv6安全性分析与研究[J].河南教育学院学报(自然科学版).2009(18)2:30～32
[2]邹礼萍.浅析IPV6的安全问题[J].电脑知识与技术.2009(5)28:7927～7928
[3]肖嵬.基于IPv6的下一代网络在校园网中的实现[J].重庆师范大学学报(自然科学版).2009(26)04:82～85
[4]刘小凤.IPv6技术及其应[J].企业技术开发.2009(28)11:3～4,30
IPv6技术在移动互联网中的应用 第4篇
1 IPv6技术及其应用特点
IPv6技术就是指国际协议第六版, 是在IPv4上发展起来的, 目前对IPv6的研究主要涉及到协议栈软件、独立的路由协议软件、应用程序以及各种硬件等。IPv6主要存在以下几个特点, 首先IPv6相对于IPv4来说有着更大的容量, 并且方便后期的扩展, 容量由原来的32位扩大到了128位, 解决了IP地址不足的问题, 同时支持分层地址结构, 方便地址的查询, 由于具有了扩展功能, 因此数据可以任意地发送给任何一个点;实现了无状态地址的自动配置, 无需采取人工配制, 极大地节省了操作程序, 实现即插即用;大大简化了报头格式数据, 处理更加简单化, 路由器的转发速度得到极大地提高;扩展报头和选项部分都得到很大部分的提高, 另外在网络加载新应用方面也得到很大的扩展;最后IPv6技术支持任意两个终端之间实施路由优化。
2 IPv6技术在移动互联网中的应用
随着IPv6的发展很多地方出现了IPv4协议下的网路, 因此有时必须采取隧道技术进行演进, 隧道技术对于源站点和目的站点来说都是透明的, 路由器在隧道的入口处将IPv6的数据封装在IPv4中, IPv4的地址在隧道出口除在分组取出送往目的站点, 此技术的最大优点在于隧道仅仅起到物理通道的作用, 具有透明性, 由于建立方式的不同, 隧道技术也可以分为自动配置和手工配置, 隧道方式的过度策略为原始IP报文→对IP报文进行分装 (隧道入口) →对IP报文进行解封 (隧道出口) →还原为原始IP报文。
NAT-PT技术是将IPv4和IPv6看成一个内部地址和全局地址, 所有地址协议等的转换工作全部由网络设备完成。例如内部的IPv4主题在通信时主要是练习外部的IPv6, IPv4地址在NAT服务器中转换为IPv6地址, 维持二者之间地址的映射表, 处理IPv4和IPv6主机间的互通问题, 这项技术属于一种IPv4节点和IPv6节点的胡同方式, 支持的网关路由器需要具备IPv4地址链, 最大的优点在于无需进行节点之间的升级改造, 但是实现的过程比较麻烦, 各种地质转换之间开销过大。
移动互联网基础结构涉及到终端、接入设备、承载网络以及DNS基础服务设施等, 与宽带网络比较相似, 本文主要探讨IPv6技术在终端、AAA、PDSN以及DNS上的应用。目前我国移动互联网的终端设备主要是便携式计算机以及手机等, 对于便携式计算机而言, 目前大多数计算机的操作系统都能实现对IPv6的知识, 其中属Linux和BSD的支持效果最佳, Windoes操作系统从XP版本开始支持IPv6技术的应用。对于手机终端而言能够采用IPv6, 完全取决于手机芯片和操作系统, 目前只有高端的智能手机才能支持IPv6协议, 移动手机终端在配置IPv6后通过拔号获取地址, 也可以通过隧道技术访问IPv6资源。
PDCN设备是连接分组数据和RAN的接入网关, 需要先对移动终端进行本地认证, 能够支持有状态以及无状态的DHCPv6和IPv6CP, 在应用时通常采取IPv6单栈或者是IPv4/v6双协议栈。PDSN若是不采取纯IPv6的连接, 也可以通过隧道技术奖数据传送出去, 若是具有纯IPv6连接, 在终端协议为IPv4的情况下还需要设置某种翻译机制, NAT-PT提供了IPv4和IPv6的联通, 因此在转换地址或者采用协议翻译等功能时会受到影响。但是在IPv6应用初期, 不宜大规模采用高性能的NAT-PT设备, 总而言之为尽量避免使用转换或者翻译等技术, 最好采用双栈技术。
3 结语
综上所述, 本文先简单分析了IPv6技术的结构特点, 重点讲述IPv6技术在移动互联网中的应用, IPv6技术作为新一代的互联网技术, 主要针对IPv4存在的问题作出明显的改进, 为移动通讯和互联网的融合提供了很多便利之处, 在采用IPv6技术的过程中需要制定一个合理的过渡方案, 保证技术之间的平稳过渡, 随着科学技术的不断进步, 人们对于移动互联网的要求越来越高, 同样以后还会有新的技术应用在移动互联网中, 这些还需要更多的人去研究。
参考文献
[1]陈刚, 段晓东, 邓辉, 等.大力发展基于IPv6的物联网推动和促进IPv6技术走向成熟[J].世界电信, 2011, 4 (5) :50-54
[2]王尧, 蒋莲.基于移动IPv6动态隧道机制的研究[J].电脑知识与技术, 2012, 3 (32) :7687-7688
IPv6与物联网发展的相互促进 第5篇
关键词：物联网 IPv6 移动性 网络质量 安全
中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（a）-0-02
1 物联网概述
1.1 物联网的概念
美国麻省理工学院Auto-ID中心在1999年首先定义了“物联网”的概念：把所有的物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理功能的网络。通俗的讲，也就是“物物相连的互联网”，实质上等于 RFID技术和互联网的结合应用。
2009年8月，温家宝总理在无锡考察物联网的发展情况时说，“从信息处理到信息传播，再到信息传递，信息发展越来越进入物质领域。”在2010年我国的政府工作报告所附的注释中，对物联网有如下的说明：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种
网络。
1.2 物联网目前的困境
物联网实质上还是互联网，它不过是互联网的延伸和发展，它把客户端延伸到了世界上的任何一个物体和物体之间的通信。可以想象，物联网所联系的对象数量之大事现有的互联网的节点数量无法比拟的，这么多的物体之间要进行有效的通信，这表明必须要有一个合适的平台为其提供服务。
目前所主要采用的网络协议是IPv4，由于设计时的局限性，IPv4有着一些无法克服的先天性问题，无法有效的支持物联网的应用，但是IPv6却有效的解决了IPv4所解决不好的一些问题，可以为物联网提供有效的支持。
2 IPv6的现状
2011年2月3日ICANN（互联网名称与数字地址分配机构） 宣布：全球最后一批IPv4地址分配完毕。我国电信运营商所剩的IPv4地址最多只够支持到年底，我国的 IPv4地址资源将在2011年内耗尽。这标志着全球和我国互联网向IPv6过渡已经开始进入了实施阶段。
我国在20世纪90年代末就开始了新一代互联网的研究，并且在2003年启动了中国新一代互联网示范工程CNGI的建设，经过几年努力，已经建成目前世界上最大的 IPv6骨干网络。
但是，中国目前的IPv6发展却并不是想一开始所想象的那样繁荣，目前IPv6的网络应用还非常少，除了进行科学研究的，真正使用IPv6的人很少。3G通信技术的推出虽然宣传力度很大，但市场反应却平平，实际使用的人数比例很小。
这主要由于以下三个问题导致了这种现象的发生。
（1）从技术角度而言，IPv6协议有着一些明显的缺陷。IPv6协议是十几年前就设计好了，到了现在很多当时没有发现的问题都暴露了出来，特别是安全问题。十几年前的互联网，安全问题尚未大规模爆发，所以设计IPv6的时候并没有特别考虑安全问题。虽然相比较IPv4协议，IPv6协议在安全问题上已经有了长足的进步，但这还不足于应对现在在互联网上出现的一些安全问题。所以导致现在在使用IPv6协议的时候需要特别注意解决一些相关的网络安全问题。
（2）目前，在整个互联网产业中，由于过分追求经济利益，跟风现象很严重，整个市场显得很浮躁，缺乏主动开发的意识，所以基本没有专门适应IPV6的应用的开发，没有足够的软件的支持，如何吸引人们投入IPv6的怀抱呢？而IPv6的一个重大的应用就是移动互联领域的3G，在刚推出时确实吸引了很多潮人的眼球，但是由于在后继的使用中始终没有体现出足够吸引人的特色，以及费用比较昂贵的问题，这个市场在推广过程中遇到了很多困难，始终没有出现爆发性的成长。
（3）虽然IPv4问题很多，但是这几年出现了很多新的技术，有效地缓解了IPv4在应用总的一些问题，加上IPv4要平滑的过渡到IPv6是一个非常复杂的问题，在软硬件设备上的投入很大，所以在IPv4还能用的条件下，转向IPv6的动力就不足了。
3 IPv6对物联网发展的优势
（1）巨大的地址空间，物联网由于丰富的应用和庞大的节点规模，所有设备的通信都需分配到一个唯一编号，即IP地址。IPv4地址总数为2的32次方，即大约43亿，已经在2011年2月3日正式宣告
枯竭。
IPv6的地址总数为2的128次方，而地球表面积=5.11×108 km2平方公里，IPv6可以为地球上每平方毫米提供6.70×1017个IPv6地址，完全可以满足物联网的需求。
（2）解决了IPv4移动性不足的问题，IPv4协议在设计之初并没有充分考虑节点移动性带来的路由问题.。当一个节点离开了它原有的网络，移动到目的子网后，网络路由器的路由表中并没有该节点的路由信息，会导致外部节点无法找到移动后的节点。而物联网本身的特点就决定了它需要每个节点都能够不受限制的进行移动，IPv4很明显无法解决这个问题。为了解决IPv4支持移动性的问题，IETF于1996年制订了支持移动互联网的协议，称为移动 IP，该协议有两种版本：移动IPv4和移动 IPv6。
这样虽然看起来IPv4也可以解决移动性不足的问题了，但这两者之间有着本质的区别：移动IPv4的数据流必须通过代理转发，而移动IPv6的数据流则可以直接发送到移动节点上，很明显移动IPv6更适合物联网对节点移动性的
需求。
（3）提高物联网的网络服务质量（QoS），因为物联网中存在着大量的节点，通信的流量也很不稳定，有着时强时弱的特点。与IPv4相比，由于IPv6的流标签有20 bit，足够标记大量节点的数
据流。
当然IPv6的网络服务质量也不是完美的，存在着流标签易于伪造，从而引起一些安全问题。所以，在IPv6的应用中需要使用加密机制，避免出现服务被盗用的现象。
（4）提高了网络的安全性，和IPv4相比，IPv6的安全性有了很大的提高。特别是对于节点到节点的安全。由于IPv6有足够的地址空间，所以它限制了NAT的使用，在数据包传输过程中，使用了IPSee封装，这样就实现了对数据包的透明传输，加上节点的验证和数据的加密保护，是的数据可以安全的在网络中传输，这是IPv4做不到的。
4 结语
从长远来看，由于我国目前已经有了世界上最大的纯IPv6网络，而现在世界上比较成熟的网络协议中，IPv6是最适合物联网发展需求的，所以我国应该积极推动IPv6技术的完善，使之能够早日成为物联网应用的基础网络技术。这样可以在物联网的发展中，抢先建立技术优势。
IPv6可以为物联网的大规模应用提供强大的助推力，反过来，随着物联网的大规模应用也可以使得
IPv6产业在中国尽快的发展壮大，为下一代互联网大规模部署IPv6技术奠定基础。
参考文献
[1]吴建平，李星，刘莹.下一代互联网体系结构研究现状和发展趋势[J].中兴通讯技术，2011（2）.
[2]国脉物联网技术研究中心.物联网100 问[M].北京：北京邮电大学出版社，2010.
[3]王志良.物联网工程概论[M].北京：机械工业出版社，2011.
[4]刘楚达.移动IPv6网络及其QoS上下文转接技术[M].北京：国防科技大学出版社，2007.
IPv6互联网 第6篇
记者获悉, 4月11日, 2013全球IPv6下一代互联网高峰会议在北京新世纪日航饭店隆重举行。本次峰会由全球IPv6论坛、下一代互联网关键技术与评测北京市工程中心和天地互连共同举办, 峰会为期两天, 以“加快建设新一代信息基础设施, 促进信息网络技术广泛应用”为主题, 为现场的1000多位观众带来了一场下一代互联网行业的视听盛宴。
中国电信赵慧玲:下一代互联网从实验走向商用
在会上, 中国电信云计算研究中心主任, 北京研究院总工程师赵院长指出, 为响应国家“十二五”IPv6商用部署的要求, 中国电信制定了详细的计划。计划分两个阶段, 第一个阶段是商用试点阶段, 2013年主要承接国家下一代互联网的专项工作, 推进整个IPv6的技术和网络的覆盖。同时对现有的网络进行升级改造, 完成中东部重点省份, 支撑系统部分城域网的改造, 承载IP v6业务。同时, 推进IPv6商用部署, 实现IPv6的接入, 完成相应城市网络的升级改造, 基本上实现IPv6的覆盖。
早在2009年, 中国电信就开始结合现场进行实验工作, 在无锡、长沙、成都等地对整个网络进行改造, 不仅是IP承载网, 还覆盖了20余万宽带接入的用户, 实现了端到端业务流程可行性。中国电信和日本ATT等国际顶级运营商并列成为下一代互联网试点规模最大的运营商。中国电信也计划在湖南长沙、江苏无锡等地试点的基础上, 增加新的省市启动互联网基础设施改造, 目标发展300万IPv6用户。
中国移动邓辉:迫切发展IPv6是全球趋势
来自中国移动研究院网络所的邓辉主任介绍了中国移动的最新部署情况。中国移动IPv6的发展也分为三个阶段。在启动期, 中国移动将开展规模实验, 完成国家分配的任务;2014年到2015年将进行全网升级;到2016年, 用户将大面积使用IPv6。中国移动将在十个省市做IPv6的试点, 并发展300万IPv6用户。
据悉, 国家出台了IPv6计划专项, 中国移动根据国家指南, 结合企业自身特点推动IPv6部署工作, 发展3G和4G移动互联网IPv6的进程。邓辉表示, 中国移动希望不仅是运营商, 内容提供商、终端、芯片以及软件开发商需要共同促进IPv6的发展, 进一步推动下一代互联网的发展和繁荣。
中国联通魏晨光:平滑迁移培育IPv6产业
中国联通技术部副总经理魏晨光也提出, 在推进下一代互联网上, 中国联通主要是遵循了三个基本的原则:一是平稳过渡的原则, 确保现有的IPv4用户业务不受影响;二是技术创新的原则, 目前运营商都采用双栈为主的过渡模式, 势必关注新的技术, 其他主流技术, 隧道技术和翻译技术, 同时积极开展自主创新的解决方案;三是业务驱动原则, 在下一代互联网的演进中, 要确保在这一部分演进上所有的业务可以平滑过渡, 而且业务还要有所增长。
实际上, 对于IPv6的平滑部署工作, 中国联通在08年的奥运会上, 率先采用了IPv6的视频应用。在2010年2011年也对于关键技术也开展了内外场的实验, 2013年中国联通响应国家加快部署号召的要求, 预计今年底近十个城市将完成全网的IPv6化, 这实现300万的IPv6的接入。
IPv6互联网 第7篇
作为中国及世界范围内最具影响力的新一代互联网盛会,大会邀请到中国互联网协会理事长胡启恒、全球IPv6论坛主席Latif Ladid、国际电联副秘书长赵厚麟、英特尔中国政府事务、电信和标准政策董事总经理黄节博士、亚太互联网络信息中心(APNIC)总裁Paul Wilson等下一代互联网领域的全球一流专家和重要人士出席。
大会由CNGI专家委员会、中国互联网协会和中关村管委会指导,天地互连公司主办。2009年在全球电信与互联网市场,中国将成为扭转全球经济危机进一步衰退的独树一帜的强大引擎。在全球的目光都聚焦在中国经济的背景下,本次大会合并了全球IPv6峰会和移动互联网论坛,以“信心互联网经济新引擎”为主题,围绕3G时代用户最关心的移动互联网和以IPv6为核心的新一代互联网,探讨运营模式、技术路线、发展计划、下一步产品路标、采购需求、其他业务需求以及投资界的大力支持。
大会首次集合“IPv6技术”与“移动互联网”两大概念,不仅因为二者均是目前行业内最热门的两个话题,更因为看到其未来的发展需求将产生巨大的交集。正如国际电信联盟副秘书长赵厚麟在致辞中表示:“我认为这是一个很好的尝试。中国3G牌照的发放,将掀起新一轮移动宽带业务的竞争,从而推动互联网(IP地址需求)和移动通信(互联网移动起来)的结合。中国的移动市场和互联网市场都已经是全球第一的庞大市场。中国下一步的发展已经无法由其他人来主导,而中国的成功经验则将会左右和引导世界市场的发展。因此,我希望,你们把两者结合起来的尝试能坚持下去,并能顺利发展,开花结果。”
在本次大会上,全球IPv6论坛发布官方消息,6月份将在全球范围内,启动为网站和网络服务提供商提供IPv6WWW和IPv6ISP服务认证。新型服务认证的启动,意味着在全球发展建设多年的IPv6,终于真正临近普通用户,进入商用新一代互联网时期,具有划时代的意义。
IPv6互联网 第8篇
关键词：IPv6,双栈技术 (Dual IP Stack) ,隧道技术 (Tunneling) ,翻译技术 (Translation)
1 前言
随着互联网的高速发展, IPv4地址枯竭问题已经变得越来越严峻, 互联网数字分配机构 (The Internet Assigned Numbers Authority, IANA) IPv4地址池已于2011年2月3日分配完毕。亚太互联网络信息中心 (AsiaPacific Network Information Centre, APNIC) IPv4地址池已于2011年4月19日分配完毕。
如今, 宽带业务、移动互联网、IPTV等现有业务发展迅猛, 未来5年预计此类业务将消耗超过10亿级别的地址资源。而智慧地球、物联网/传感网等新型业务正在兴起, 并成为国家信息化工作的重点, 此类业务应用相比传统业务对IP地址的需求更大, 预计未来5年此类应用将消耗超过30亿个IP地址。电信运营商即将面临新增用户业务开放无可用IPv4地址的困境, 迫切需要向基于IPv6的下一代互联网演进。
2 下一代互联网演进趋势
2.1 国际演进趋势
欧洲方面, 欧盟委员会已正式建议欧洲各国政府及工业界倾全力支持基于IPv6的下一代互联网, 更在欧盟行政系统下成立了IPv6工作小组 (EC IPv6 Task Force) , 为欧洲地区勾勒整体的IPv6发展蓝图。欧委会迄今已经提供5500万欧元的资金, 其中部分资金用于两个IPv6的试验项目。欧委会希望欧洲国家尽早采用IPv6。欧洲不断强化试验网GEANT2的性能和全球化地位, 在2010年前达到25%的企业、政府机构和家庭用户使用IPv6。
美国倡议下一代互联网 (Next Generation Internet, NGI) 计划, 已建成试验网VBNS和Internet2, 并要求国防部、政府网络和ICP于2008年6月前支持IPv6。Sprint在2008年1月开始提供IPv6服务。Comcast于2011年对于其cable用户部署IPv6 native双栈业务。
亚洲国家互联网起步晚、人口多, 是IP地址最为匮乏的地区, 虽然拥有世界上最大的互联网用户群, 但又缺乏应有的话语权, 所以很多亚洲国家均视IPv6下一代互联网为新的机遇。目前亚洲国家中, 日本政府起步较早, 制定了“e-Japan”的战略, 并于1999~2000年开始分配IPv6的地址, 2001~2005年开始全日本的IPv6商用化服务。NTT拥有最大的IPv6商用网, 在全球范围内提供IPv6接入和数据中心业务。
韩国在战略、政策、立法、项目资助、国际合作等方面对IPv6都有相应措施, 制订了IPv6下一代互联网的演进规划, 陆续投入468亿韩元的资金用于支持IPv6产业的发展, 并在2008年建成6个IPv6交换中心。
印度已经开始实施从IPv4向IPv6切换计划, 要求所有的机构从联邦和州政府机构到国有公司必须于2012年3月前迁移到IPv6下一代互联网上。
2.2 国内演进趋势
我国是IPv4地址压力最大的国家之一, 所以政府早已对IPv6给予高度重视, 从1999年开始建设NSFCnet, 2003年启动中国下一代互联网示范网工程。
中国电信一直在积极推进下一代互联网的整体发展。从2009年开始, 中国电信在湖南着手进行了向IPv6网络演进的研究与探讨, 2010年初正式启动了下一代互联网部署试点工作, 在湖南长沙、江苏无锡、南京、广东广州等城市进行了IPv6的有线宽带、IDC、VPN、VNET等业务的实验。在这些试点工作过程中, 针对目前过渡技术不成熟、业务迁移等难点, 中国电信进行了大胆创新。
中国移动明确就IPV6的部署进行了三段规划:启动期 (2011-2013) 、推广期 (2014-2015) 、应用期 (2015~) 。目标是在“十三五”期间, 端到端网络和业务支持双栈, 新增终端使用IPv6地址。旨在使以IPv6为基础的下一代互联网得到普及。移动公司目前已经开始在公司内部制定了终端入网的标准, 将逐步推进产业链成熟。
中国联通对互联网的发展一向寄予极大重视, 将其视为移动通信之外重要的业务增长点之一。基于此, 中国联通对下一代互联网的发展十分关注, 并针对性地考虑了下一代互联网网络的发展战略。制定技术跟踪战略和实施应用推进战略, 进行技术研究、制定、产品跟踪、人才培养。
3 IPv6过渡技术
3.1 双栈技术
在IPv4到IPv6过渡的初期阶段, 需要有一些网络节点能够同时支持IPv4和IPv6, 特别是连接IPv4和IPv6网络的网关设备必须具有这种能力, 为了解决该问题催生了双栈技术。
如图1所示, 双栈是指在网元中同时具有IPv4和IPv6两个协议栈, 它既可以接收、处理、收发IPv4的分组, 也可以接收、处理、收发IPv6的分组。
对于主机 (终端) , 双栈指其可以根据需要来对业务产生的数据进行IPv4封装或者IPv6封装。
对于路由器, 双栈是指在一个路由器设备中维护IPv6和IPv4两套路由协议栈, 使得路由器既能与IPv4主机也能与IPv6主机通信, 分别支持独立的IPv6和IPv4路由协议, IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由协议进行计算, 维护不同的路由表。IPv6数据报按照IPv6路由协议得到的路由表转发, IPv4数据报按照IPv4路由协议得到的路由表转发。
双栈技术可以组建小型的IPv4和IPv6混合网络, 但需注意该种组网模式下仍然要为网络中的每个IPv6节点同时分配一个IPv4地址, 增加用户建网和维护的成本, 适合于IPv4 to IPv6过渡的初期或者后期。
3.2 隧道技术
隧道技术 (图2所示) 是指利用一种协议来传输另一种协议的数据技术, 在隧道入口以一种协议的形式来对另外一种协议数据进行封装并发送, 在隧道出口对接受到的协议数据解封装, 并做相应的处理。
在IPv4向IPv6过渡的相关技术中, 隧道技术扮演了尤为重要的角色, 隧道技术用来将不直接相连的IPv6或者IPv4孤岛互相连接起来。
在IPv6相关网络部署中应用较多的隧道技术包括GRE隧道、手工配置隧道、6to4隧道技术、隧道代理技术、MPLS隧道以及支持园区网环境中广域网和站点内部自动隧道寻址协议 (ISATAP) 技术等, 但需注意所有隧道机制都要求隧道的端点同时运行IPv4和IPv6协议栈。
(1) GRE隧道
使用GRE封装IPv6报文时, IPv6数据报文都在隧道的入口路由器上作为GRE的载荷被封装起来, 待传递到隧道的出口路由器上, 再解除GRE封装, 将恢复后的IPv6报文在IPv6网络中继续转发。在整个转发过程中, GRE隧道对IPv6网络来说相当于一条物理链路, 过程对于中间转发GRE报文的路由器是透明的。
(2) IPv6 over IPv4手工配置隧道
手工配置隧道直接使用IPv4封装IPv6报文。隧道入口的路由器从IPv6侧收到一个IPv6报文后, 根据IPv6报文的目的地址查找IPv6转发表, 如果该报文下一跳地址为隧道逻辑接口, 则将该报文根据隧道配置的源和目的IPv4地址, 将IPv6的报文封装到IPv4的报文中。封装后的IPv4报文的源地址和目的地址分别是隧道入口和出口的IPv4地址, 并用IPv4报头的“协议”字段标识其负载为IPv6报文。报文通过IPv4网络转发到隧道的出口路由器, 在此再将IPv6分组取出转发给目的IPv6节点。
(3) 6to4隧道技术
6to4隧道可使连接到纯IPv4网络上的IPv6子网或IPv6站点与其它同类站点在尚未获得纯IPv6连接时彼此间进行通信。
6to4节点使用IPv4报文来重封装IPv6报文, 但是隧道的源和目的IPv4地址不需要手工配置, 而是嵌在6to4节点的IPv6地址内部。IPv6报文在到达6to4节点后, 根据报文IPv6目的地址查找转发表, 如果出接口是6to4自动隧道的Tunnel逻辑接口, 且报文的目的地址是6to4地址或其下一跳是6to4地址, 则从6to4地址中取出IPv4地址做为目的地址建立。
(4) 6over4隧道技术
6over4能够将没有直接与IPv6路由器相连的孤立的IPv6主机通过IPv4组播域作为它们的虚拟链路层形成IPv6的互联。通过这种机制, IPv6可以独立于底层的链路, 可以跨越支持组播的IPv4子网。6over4机制通常只能应用在网络边缘, 例如企业网和接入网, 但由于要求在IPv4网络中支持组播功能, 目前应用较少。
(5) ISATAP技术
ISATAP (the Intra-site Automatic Tunnel Addressing Protocol, 站内自动隧道寻址协议) 技术通常应用在网络边缘, 如企业网或接入网。
ISATAP和6to4技术结合使用, 可以使IPv4站点内的双栈节点通过自动隧道接入到IPv6路由器, 允许与IPv6路由器不共享同一物理链路的双栈节点通过IPv4自动隧道将数据包送达IPv6下一跳。
(6) MPLS隧道
MPLS隧道实现IPv6岛屿互联的方式, 尤其适合于已经开展了BGP/MPLSVPN业务的运营商。IPv6站点通过CE连接到一个或多个运行MP-BGP的双栈PE上, 这些PE之间通过MP-BGP来交换IPv6的路由可达信息, 通过隧道来传送IPv6数据包。如6PE/6VPE技术实现IPv6网络互联时只需对PE设备做升级即可, IPv6网络内的设备和节点以及IPv4网内的P设备均无需做任何改动, 使运营商暂时不必将现有核心网络升级为IPv6网络就可以实现对外提供IPv6业务, 主要应用于骨干网和城域核心网。
3.3 翻译技术
在IPv4向IPv6过渡中, 存在纯IPv4主机和纯IPv6主机之间的通信需求, 为此就需要引入不同协议之间的翻译技术, 解决IPv4与IPv6协议层的翻译以及IPv4应用与IPv6应用之间的翻译 (图3所示) 。
目前在IPv6部署时多采用NAT-PT技术, 即通过NAT-PT网关实现IPv4和IPv6协议栈的互相转换, 包括网络层协议、传输层协议以及一些应用层协议之间的互相转换。但对于某些部分互联网应用 (如SIP) 在应用层内嵌了IPv6地址信息, 多样化的应用层协议需要不同的ALG解析不同的净荷数据, 不能在网关处进行统一转换, 从而限制了端到端业务的正常开放。
IPv4-IPv6网络应用层互通将是一个长期难以解决的问题, 一般实际应用中建议尽可能少应用NAT-PT网关之类的对等互通设备。
IETF2009年度会议上已将NAT-PT技术列为搁置状态, 业界在翻译技术这块对NAT64、IVI的技术较为关注, 运营商也可根据不同的网络现状以及应用场景选择相应的协议翻译技术。
3.4 技术比较
IPv4向IPv6过渡的相关技术比较见表1。
4 下一代互联网过渡部署
4.1 骨干网部署
根据网络状况, 运营商骨干网可以分为IP骨干网、MPLS骨干网两种类型。因此, 骨干网过渡部署方案各不相同。
IP骨干网部署:适用于IP骨干网过渡要求骨干网核心、汇集、接入设备运行IPv4和IPv6协议栈和各种路由协议, 同时承载IPv4、IPv6业务流量, 包括公众用户和专线客户流量, 一般不提供差异化服务。
MPLS骨干网部署:适用于MPLS骨干网过渡要求PE运行双栈、6PE/6VPN等功能, P设备不要求运行IPv6协议栈, 同时支持IPv6互联网流量和MPLS IPv6VPN承载。
4.2 宽带接入部署
4.2.1 固网宽带接入部署
根据终端、接入网络、获取地址等配置信息的不同方式, 业界已经形成了多种过渡部署方案:
公网双栈方案:用户终端接入网络, 获得IPv4公有地址和IPv6地址, 通过IPv4公有地址访问IPv4内容, 通过IPv6地址访问IPv6内容;
私有双栈方案:用户终端接入网络, 获得IPv4私有地址和IPv6地址, 通过IPv4私有地址经过地址翻译后访问IPv4内容, 通过IPv6地址访问IPv6内容;
IPv4单栈方案:用户终端接入网络, 仅获得IPv4地址, 网络同时提供IPv4访问通道和IPv6访问通道, 这种方案的典型实现是6RD方式;
IPv6单栈方案:用户终端接入网络, 仅获得IPv6地址, 网络同时提供IPv4访问通道和IPv6访问通道, 这种方案的典型实现是DS-lite方式。
4.2.2 移动宽带接入部署
移动宽带接入过渡是根据现网设备支持IPv6的能力构建从MS到互联网的双栈网络, 包括终端、无线网络、移动分组域和承载网络部署:
终端:改造终端芯片, 支持同时获取IPv4和IPv6地址, 可以同时发起双栈业务请求;
无线网络:采用现网设备, RAN内部设备之间、与核心网设备之间依然采用IPv4地址互联, 无需进行升级改造;
移动分组域:升级或替换PDSN设备, 以支持双栈协议, 为用户分配地址时可以采用公网双栈或私网双栈的方式, 向IPv6过渡的同时, 解决初期IPv4地址不族的问题;
承载网:升级CE支持双栈, PE设备采用6PE方式承载IPv6互联网业务。
4.3 支撑系统部署
为了实现IPv6网络运营, 除了对网络进行升级改造之外, 还需要改造相应的支撑系统, 特别是AAA系统、DNS系统、网管系统等基础支持系统。
AAA系统:业务上支持IPv6, 即AAA可以区分用户使用的IP地址类型, 并支持IPv6地址授权;对外接口支持IPv6, 与其他支撑系统, 特别是机房系统的交互接口需求改造;系统本身支持IPv6, 即系统可以配置IPv6地址, 与其他设备之间交互采用IPv6协议。
DNS:一方面, DNS软件本身需要支持AAAA记录、A6记录和纯IPv6的DNS请求, 这只需要升级DNS服务器软件即可, 目前绝大多数服务器均支持该项功能。另一方面, DNS网络需要支持IPv6访问, 这需要DNS支持双栈方式, 同时接入IPv4和IPv6网络。
网管系统:保留IPv4网管系统所有功能的基础上, 针对IPv6进行功能扩展, 将IPv4和IPv6的管理集成到一套系统中, 同时支持IPv4 MIB和IPv6 MIB信息的采集;网管通信协议栈可以自动适应IPv4或者IPv6网络。
5 结束语
IPv6互联网 第9篇
“南开大学校园网I P v6技术升级项目”是教育部“教育科研基础设施I P v6技术升级和应用示范项目”的分支。它通过对南开大学校园网实施下一代互联网技术的升级改造，研究完善面向校园网的试商用网络支撑技术和公共服务功能，为下一代互联网运营提供业务运营和网络管理平台。
按照校信息办的建设规划，到2010年底，南开大学校园网将在接入全国教育科研骨干网络CERNET和CNGI-CERNET2的基础上全面升级到下一代互联网，同时实现校园网用户的IPv6普遍访问和校园网信息资源的IPv6普遍服务，设计用户规模2万人以上。鉴于IPv6网络在南开大学信息化建设中的示范性意义，和其将在教学、科研过程中发挥的中枢性作用，本次招标对于网络基础平台的性能、I/O和可靠性均提出了高要求。
经过对南开大学校园网应用实际情况的全面评估，浪潮选择了性能高、可靠性强且具有卓越I/O能力的N F560D2四路服务作为解决方案的核心。N F560D2搭载四颗英特尔至强E7430四核处理器，前端总线1066MHz, 12M三级缓存，配合64G FBD DDR2内存，能为校园网的日常运转提供强劲的性能支持；主板集成两块基于第二代IOAT技术的64位高性能千兆网卡，支持网络唤醒、网络冗余和负载均衡等网络高级特性，搭配两块300G热插拔SAS硬盘，为大规模的数据存储与交换铺就了坚实的硬件基础；在可靠性方面，该款产品支持关键部件热插拔、1+1冗余电源、支持RAID5及更高级别的硬盘安全机制和创新的前后分置散热系统，使系统可免于硬件故障带来的系统宕机和数据丢失。
刍议IPv6在物联网中的应用 第10篇
1.1 物联网的定义
所谓物联网, 简称IOT (全称为Internet of things) , 在中国普遍叫它传感网或者泛在网。其实物联网就是将各种不同的信息传感设备 (即“物物相连”但也并非单纯的“物物相连”) 通过互联网这个媒介与各种实物进行有效结合所
编织而成的一个巨型的全新网络。他包含的意思有两层: 首先, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 他只是互联网进行延展后的产物;其次, 它的用户端不再只有个人, 而是涵盖任何形式的物品, 所以他的终端可能非常复杂, 也可能很简单, 但是它的功能非常单一并且无法加载哪些比较复杂的处理算法。现代化的物联网的定义包括从终端到网络、从应用到服务、从处理数据采集到智能控制等各个方面, 所以它拥有非常繁杂的技术。
1.2 物联网的技术架构
一般来讲, 人们往往喜欢将物联网技术架构分成三层, 他们分别为感知层、网络层以及应用层。其中感知层主要是由不同类型的传感器通过特定的连接方式所组成, 然后控制者可以通过网络工具实现对各种物的信息的识别, 因此也有很多人将感知层叫做传感器网络。值得注意的是, 物联网的网络层与互联网的网络层有一些相似之处, 但也有不同的地方。它们的相似之处是:他们都是把低层传来的信息通过网络这个媒介向外进行发送。二者不同之处是:物联网的网络层所传递的物的信息是从传感器传来的, 而互联网在网络层中传递的则是数据包信息。而所谓的应用层, 则是一个能够提供人与物交互的接口以及交互的平台, 从网络层传来的“物的信息”人是无法直接识别的, 而是通过应用层, 将这些机器设备的“物的信息”进行转化, 使其成为人能够识别的信息, 只有这样, 人菜可以实施对物联网中的各个物体进行操作与管理。当然了, 这必须与具体产业结合起来, 才能淋漓尽致地体现出物联网的巨大价值。现如今, 物联网在机场安保工作、下水道管线状态的监控等案例中得到了成功使用。
2 物联网与互联网二者之间的关系
上面也提到, 这二者之间既有不同之处也密不可分。主要体现在:首先, 物联网是建立在互联网基础之上的, 物联网只有立足于互联网, 才能更好地发展, 因为物联网也是需要进行网络搭建的, 如果为了发展物联网而对网络进行重新的搭建, 不仅需要浪费大量的人力和时间, 还会浪费大量现有的资源。众所周知, 物联网中的第一层是由许多传感器共同组成的“传感器网络”, 这个方面与互联网中包含大量的终端是极其相似的, 因此我们完全可以借鉴这些终端收集处理信息的方法以及相关的技术, 这样能够节省大量的人力和财力资源;然后, 传感器所收集到的信息在传输的过程中必须经过好像互联网的路由、数据重组等环节。鉴于此, 我们完全能够以互联网为基础和依托, 再利用现有的数据传输技术配上与之对应的针对性技术, 从而实现物联网数据的成功传递。这样做会比专门研究物联网的网络层数据传输要简单方便的多;最后, 我们能借鉴互联网对传输质量控制的技巧, 但也不能生搬硬套, 例如:一台基于物联网的手术在数据传输的实时性和完整性方面比互联网的要求要高出很多, 因此, 物联网自身发展必须具备特有的技术。
3 目前物联网的网络困境
物联网从提出概念到起步发展到目前为止还不到两年, 在这两年中, 对于物联网的相关研究已经取得了不错的成果, 从起初的定义不明确到提出现在的完整定义, 衍生出许多具有实际意义的理论与方法, 在实践上也得到了一定程度的运用, 但还仅仅局限于某些特定的领域, 并未得到全球化的普及。虽然如此, 但是不可否定的是物联网当前正处于一个飞速发展的时期, 已经引起了各国政府及研究机构的特别关注。如果物联网中的哪些关键性技术得不到解决, 势必会造成物联网的发展速度缓慢。下面将介绍当前物联网发展中所面临的瓶颈问题节点问题。
3.1 节点连接问题
物联网广泛的应用范围以及巨大的节点规模既带来了巨大商机, 与此同时也带来了技术上的巨大挑战。第一, 物联网是由规模庞大的节点连接而成, 目前来说, 无论是采用自组织方式, 或者是采用公众网连接方式, 这些节点之间的通信很容易出现寻址方面的问题。现在物联网的寻址系统一般采用的有两种方式, 第一种是采用基于E.164 (也叫做 "E.164号码映射" 或“电话号码映射”, 是使用E.164地址和动态授权发现系统 (DDDS) 和域名系统 (DNS) 将电话系统与因特网统一的一组协议。) 电话号码编址的寻址方式, 但目前为止绝大部分物联网采用的网络通信协议还是TCP/IP协议 (TCP/IP是一个协议族, 是因为TCP/IP协议包括TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议, 这些协议一起称为TCP/IP协议。) , 这样一来, 电话号码编址的方式必然需要转换电话号码与IP的地址, 这势必会提高在技术方面的难度, 还大大的增加了技术成本。除此之外, 因为E.164编址体系本身的地址空间不大, 根本就不能满足规模巨大的节点的地址需求;另一种是直接采用IPv4地址的寻址体系来寻找物联网节点地址, 随着互联网技术的高速发展, IPv4的地址已经越来越少, 以当前的地址消耗速度来看, IPv4地址空间已经无法满足物联网对网络地址的海量需求了。
3.2 现在互联网的移动能力不够也造成了物联网移动能力差
其实这是一个历史遗留问题, 为什么这么说呢?因为IPv4协议在设计之初并未充分考虑到节点移动性所造成的路由问题, 意思就是说当一个节点脱离了原有的网络系统, 并不能保证这个节点访问的可达性。由于IP网络路由自身的聚合特征, 它在网络路由器中的所有路由条目全部都是按子网汇聚在一起的, 所以当节点离开原有网络之后, 其原来的IP地址随之也会离开该子网, 而节点移动至目的子网位置以后, 网络路由器路由表中并不能显示该节点的相关路由信息, 这样一来会直接造成外部节点不能找到移动后的节点位置。正因如此, 必须要通过特殊机制来支持节点的移动能力, 根据多次研究后, 发现在IPv4中IETF (互联网工程任务组, 负责互联网标准的开发和推动。) 提出了MIPv4 (也叫移动IP) 的机制可以做到这一点。但有一个弊端就是, 这样的机制对于量比较少的节点的移动, 引起的网络资源损耗比较少, 而对于节点比较多的移动, 尤其是物联网中特别的节点群移动以及层移动, 会发现网络资源瞬间就会被消耗殆尽, 这样会直接造成网络的瘫痪。
3.3 物联网发展过程中的网络质量尚存一些亟待解决的问题
目前IPv4网络中能够实现QoS (英文名叫Quality ofService) (它的含义是指服务质量, 是网络的一种安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。) 的有两种技术, 第一种是采用资源预留的方式, 这是应用RSVP等协议保存一定的网络数据资源, 并且在数据包传送当中确保其传输的质量的上乘;第二种是采用Diffserv技术 (也叫区分服务) (它是IETF工作组为了克服Inter-Serv的可扩展性差在1998年提出的另一个服务模型, 目的是制定一个可扩展性相对较强的方法来保证IP的服务质量。) , 由IP包自身携带优先级标记, 然后再通过网络设备以这些优先级标记为基础来反应出包的转发优先方法。目前在IPv4网络中, 服务质量是从流的类型出发来进行划分的, 使用Diffserv来保证端到端的服务质量, 例如:我们所熟知的视频业务当中是有低丢包、时延以及抖动等要求的, 就给它分配较高的服务质量等级;数据业务对丢包、时延、抖动不敏感, 这时候如果分配较低等级的服务质量, 这只是考虑了业务的网络方面的质量需求, 而并未考虑到业务的应用方面的质量需求。鉴于此, 物联网中的服务质量保障必须结合具体的应用情况, 特殊情况进行特殊对待。
3.4 需要重新考虑物联网节点的安全性和可靠性
因为物联网节点往往会受成本制约很多都是建立在简单硬件基础上的, 这样是无法处理较为复杂的应用层加密算法, 而且单节点的可靠性也很低, 因为节点的可靠性主要还是要以多节点冗余来作为保证。所以, 想要靠传统的应用层加密技术或者网络冗余技术已经无法达到物联网当前的需求了。
4 IPv6 的物联网技术解决方案
4.1 IPv6 地址技术
在地址技术上, IPv6较之过去已经发生了翻天覆地的变化, 它由128位2进制组成, 其庞大的地址空间是不言而喻的, 这不仅解决了互联网地址极度缺乏的问题, 同时也为物联网的高速发展带来了深远的影响, 经过计算可以得知, IPv6地址技术包含185亿亿个地址, 这完全可以保证物联网对庞大地址的需求, 除此之外, 由于地址足够多, 已经不需要使用传统的NAT进行转换了, 这可以让网络把更多的资源全部用在数据传输上而不是之前的转换地址上既节省了大量的时间, 也节省了精力。与此同时128bit的IPv6的地址由两部分组成, 即地址前缀和接口地址。这与IPv4地址划分不同之处在于:IPv6地址的划分是严格遵循地址的位数来进行的, 而不是采用IPv4中的子网掩码来对网络号和主机号进行区分的。其中, IPv6地址的前64位被称作地址前缀, 地址前缀是用来表示该地址是属于哪个子网络的。而地址的后64位被称作接口地址, 接口地址用于子网络中节点标识的。通常情况下, 我们在物联网应用当中都是使用IPv6地址中的接口地址对节点进行标识的。另外, IPv6为了解决海量地址分配的问题所采用的是无状态地址分配的解决方案。其基本指导思想是网络侧不对IPv6地址进行管理, 包括节点应用何种地址、地址有多长的有效期, 且不参与地址的分配过程。当节点设备连接到网络后, 将会自动选择接口地址, 并配以FE80 (IPv6地址的分类) 的前缀地址, 以此来作为节点的本地链路地址 (本地链路地址只在节点与邻居之间的通信中才有效) 。在生成本地链路地址以后, 节点会进行DAD (也叫做地址冲突检测) , 目的是检测该接口地址是否已经被邻居节点使用, 如果发现有地址冲突的情况, 无状态地址分配过程必须得立马终止, 进而转换为手工配置IPv6地址。如果显示检测定时器已经超时却仍然没有发现地址之间发生冲突, 则表明该接口地址能够利用, 还有一点需要提起的是, 由于IPv6全新的地址架构无需再去构建专门的DHCP服务器 (动态主机配置协议, 它是一个局域网的网络协议, 使用UDP协议工作, 主要有两个用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址, 给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。) , 因为对于如此庞大的地址分配, 并没有这样高性能的服务器, 于是, IPv6中对地址采取的是一种叫做无状态地址的分配方式。通俗的讲, 就是将设备接到网络以后, 使用网络的自动配置功能获取一个唯一的地址, 这样一来既能大幅简化分配过程, 很大程度上减少了网络资源的消耗, 还能大大提高主网络的通信效率。
4.2 IPv6 的移动性技术
IPv6协议设计的初期已经充分考虑了对移动性的支持。IPv6特别针对移动IPv4网络中出现的三角路由问题, 相应的提出了解决方案。第一点, IPv6从终端角度提出了IP地址对于如何缓冲进行了绑定。也就是IPv6协议栈在转发数据包之前必须经过查询IPv6数据包目的地址来对其进行绑定, 若其中存在绑定的地址有转交情况, 则可以直接使用这个转交地址当做数据包的最终目标地址, 通过这种形式发送出的数据会直接转发至移动节点自身。第二点, MIPv6引入了节点移动探测的特殊方法, 通俗一点讲就是将某一特定区域的接入路由器进行路由器接口的前缀通告, 如果移动节点发现路由器前缀通告突然发生了改变, 那么就说明节点已经移动到新的接入区域。并且可以根据移动节点获得的通告生成新的转交地址。除此之外, 传感器在MIPv6的网络中进行群切换的过程中, 只需向家乡代理注册即可, 之后的通信则完全由传感器和数据采集的设备之间发生接触, 这样便可以大大降低网络资源的消耗。由此可见, 在大规模部署物联网应用中, 尤其是移动物联网应用中, 它是一项非常实用的技术。
4.3 IPv6 的服务质量技术
IPv6在保障网络服务质量方面也起到至关重要的作用, 它在数据包结构中已经对流量类别字段以及流标签字段进行了概念的确定。其中流量类别字段有8位, 与IPv4的服务类型字段功能一模一样, 这可以用于标识报文的业务类别。而流标签字段有20位, 它主要对属于同一业务流的包进行标识。这样做的好处在于可以非常方便的对有相同QoS要求的流进行快速而准确的处理。与IPv4相比, 由于IPv6的流标签有20 bit, 因此它能够对大量节点的数据流进行标记。当然IPv6的QoS特性在目前为止还有待进一步的完善, 这是因为我们平常使用的流标签位于IPv6包头, 所以极易被模仿和伪造, 因此经常发生服务盗用现象。针对这一情况, 在IPv6中必须要开发出相应的认证加密系统对其进行有效保护。
4.4 IPv6 的安全性技术与可靠性技术
由于物联网应用中节点连接的方式并不简单, 节点可以通过有线方式连接到网络, 也可以通过无线方式连接到网络, 所以节点的安全保障是一个大问题。如果使用的是IPv4技术, 黑客能够通过在网络中扫描主机IPv4地址来获取节点的位置, 并很容易就能够查找出漏洞。但是在IPv6当中, 由于同一个子网支持的节点数量极大 (前面已经描述过) , 黑客如果通过扫描的方式则很难找到主机。与此同时, 由于IP地址是分段进行设计的, 它已经分离了用户信息与网络信息之间的衔接, 这不仅在网络中可以实时监控黑客行为, 还大大的方便了用户在网络中进行实时定位, 从而充分地发挥出了网络的监控能力。
5 结束语
