物聯(lián)網(wǎng)與IPv6

1、物聯(lián)網(wǎng)與IPv6摘要：物聯(lián)網(wǎng)由大量的終端設備組成，它對標識終端的IP地址需求非常大。該文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念、現(xiàn)有體系結構和采用的關鍵技術，闡述了IPv6的特性和優(yōu)勢，總結了IPv6技術不僅能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)的地址需求，還能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)對節(jié)點移動性、基于流的服務質量保障的需求。 關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；關鍵技術； IPv61.物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)是全球通信領域中一種重要的發(fā)展趨勢，它將推動信息產(chǎn)業(yè)進入第三次浪潮，并最終成為引領未來通信發(fā)展的主要動力。自從美國提出智慧地球的理念后，世界各國家紛紛在物聯(lián)網(wǎng)領域加快研究開發(fā)和工程化、規(guī)模化應用的步伐，都將物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展計劃升級為國家戰(zhàn)略，美國的智慧地球、日本的I-Jap

2、an、韓國的U-Korea、歐盟的歐洲數(shù)字計劃、中國的感知中國等。物聯(lián)網(wǎng)還被譽為危機時代的救世主，在當前經(jīng)濟危機尚未消退的時期，許多國家將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)視為新的經(jīng)濟增長點。1.1物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)的概念最早是由麻省理工大學提出的。早期物聯(lián)網(wǎng)只是基于RFID技術的物流網(wǎng)絡，隨著技術的發(fā)展和應用的需要，物聯(lián)網(wǎng)的內涵發(fā)生了很大的變化?，F(xiàn)在大部分人認可的是物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把物與物、人與物進行的智能化連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。簡單來講就是通過一些關鍵技術，用互聯(lián)網(wǎng)將世界上的物體

3、都連接起來，使世界上的物體都可以上網(wǎng)。1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結構物聯(lián)網(wǎng)的體系結構可以劃分為感知層、網(wǎng)絡層、應用層。感知層是整個物聯(lián)網(wǎng)的基礎，它主要是通過傳感器、RFID、GPS、二維條形碼等關鍵技術實現(xiàn)信息采集、物體識別。它是物聯(lián)網(wǎng)的感覺器官，相當于人的五官和皮膚等神經(jīng)末梢。網(wǎng)絡層主要是通過各種有線、無線通信網(wǎng)絡實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的快速、可靠、安全傳輸和信息的處理。它是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，相當于人的神經(jīng)系統(tǒng)，即自下而上的傳輸感知信息，又自上而下的傳輸控制指令。應用層是物聯(lián)網(wǎng)重要的組成部分，主要是對采集后的信息進行數(shù)據(jù)集成、存儲、智能分析等，進而實現(xiàn)智能應用。應用層分為應用支撐子層和應用服務子層，應用支撐子

4、層主要用于支撐跨行業(yè)、跨應用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享和互通。應用服務子層負責為用戶提供智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境監(jiān)測、智能電力等各種服務。1.3物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術包括RFID技術、傳感網(wǎng)絡技術、智能技術和納米技術。射頻識別（RFID）技術，俗稱電子標簽，是一種非接觸式的自動識別技術，可通過無線電信號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，無須識別系統(tǒng)與目標之間建立機械或光學接觸，可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽，以RFID為基礎，結合網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、中間件技術，可構成一個由大量閱讀器和移動的標簽組成連接互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)。傳感網(wǎng)絡是以感知為

5、目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡。從技術上講，傳感網(wǎng)即隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點，通過自組織的方式構成的無線網(wǎng)絡。借助內置的傳感器感知測量周圍的熱、力、光、電、聲、位移等信號，為網(wǎng)絡的傳輸、分析、處理提供原始數(shù)據(jù)。隨著技術的不斷發(fā)展，傳感器正逐步向微型化，智能化發(fā)展。智能技術物聯(lián)網(wǎng)就是要賦予物體智能，可以實現(xiàn)人與物體的交流，甚至是物體與物體的對話。智能技術就是在物體中植入智能系統(tǒng)，是物體具備智能性，能夠主動或者被動的實現(xiàn)與用戶的溝通。納米技術納米技術是研究結構尺寸在0.1-100nm范圍內材料的性質和應用。物聯(lián)網(wǎng)使用傳感器探測物體物理狀態(tài)，納米技術就

6、意味著物聯(lián)網(wǎng)中越來越小的物體能夠進行交互和連接。2. 物聯(lián)網(wǎng)對IP地址的需求物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，最終將自然而然的融入到人們的日常生活，實現(xiàn)人人、時時、處處、事事的信息通信服務。物聯(lián)網(wǎng)的終端是多種多樣的，小型化、智能化和低成本是物聯(lián)網(wǎng)的必然需求，此外物聯(lián)網(wǎng)是任何物體都需要在網(wǎng)絡中被尋址，所以物體就需要一個地址，整個網(wǎng)絡需要龐大的地址空間來支撐。目前全球因特網(wǎng)都采用的是TCP/IP協(xié)議簇，IP是TCP/IP協(xié)議簇中網(wǎng)絡層的協(xié)議。IPv4是IP協(xié)議的第四版，是廣泛使用，構成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)的技術基石的協(xié)議。隨著網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，IPv4弊端日益明顯，2011年2月3日，管理全球網(wǎng)址的IANA（The In

7、ternet Assigned Numbers Authority）組織宣布已分配完畢所有的IPv4地址。IPv4地址枯竭，中國將受到巨大影響，互聯(lián)網(wǎng)發(fā)達國家依然擁有相對充裕的地址庫存，但是中國庫存量很少，加之中國互聯(lián)網(wǎng)用戶不斷增加的勢頭迅猛，即將出現(xiàn)較嚴重的網(wǎng)址稀缺問題。3. IPv6概述IPv6是IETE設計用來替代IPv4協(xié)議的，IPv6產(chǎn)生的最根本、最直接的原因就是解決IPv4協(xié)議的不足，在IPv4協(xié)議的基礎上進行優(yōu)化，滿足發(fā)展需要。3.1IPv6地址空間IPv6中IP的地址長度為128比特，地址范圍從0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000：0000到ff

8、ff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff，有2約（3.410）個地址，按世界人口60億計算，每人將擁有5.7個IP地址。IPv6從根本上解決了地址緊缺的問題，這種強大的地址空間完全可以滿足物聯(lián)網(wǎng)的需要，每件物品都可以直接編址，確保了物聯(lián)網(wǎng)中端到端連接的可能性。3.2簡化的報頭和擴展性IPv6的報頭由一個基本首部和多個擴展首部構成，IPv6報頭的長度固定不變，不需要消耗過多的內存容量，采用更合理的分段方法，更方便與采用硬件來實現(xiàn)轉發(fā)，使路由加快數(shù)據(jù)處理速度，提高了轉發(fā)效率，從而提高網(wǎng)絡的整體吞吐量。3.3IPv6的安全性IPSec是一套用于保護IP通信安全的此協(xié)

9、議，它的主要功能是在網(wǎng)絡層對數(shù)據(jù)分組提供加密和鑒別等安全服務。在IPv4中，IPSec為可選項，在IPv6協(xié)議簇中它是強制的一部分。IPv6內置的安全報頭使端到端、網(wǎng)絡到網(wǎng)絡的通信加密和驗證更加容易實現(xiàn)。通過提供的唯一地址與嵌入式安全，IPv6能夠提供訪問控制、數(shù)據(jù)完整性和機密性等端到端服務的同時，減少了對網(wǎng)絡的影響。3.4IPv6的聯(lián)網(wǎng)方式IPv6是即插即用的聯(lián)網(wǎng)方式。IPv6的內置地址自動配置功能使大量的IP物聯(lián)網(wǎng)終端不需要任何手動配置就可以輕松的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡，獲得新的，全球唯一的IPv6地址。這也滿足了移動互聯(lián)網(wǎng)上語音、視頻、數(shù)據(jù)等服務對即插即用自動配置和地址重新編號的需求。3.5IPv6的

10、移動性物聯(lián)網(wǎng)應用中除了需要物與物之間在任何時間以任何方式互聯(lián)以外，還需要能在任何地點進行互聯(lián)，各種移動終端要求在網(wǎng)間切換時不必脫離現(xiàn)有連接可自由移動。IPv6內置自動配置獲取轉換地址，無需代理，它的移動性能夠支持滿足物聯(lián)網(wǎng)移動應用。3.6Ipv6的服務保障基于IPv4的Internet在設計之初，采用的是盡力而為（Best Effort）的服務質量傳輸，這種服務質量（QOS）是無保證的。隨著網(wǎng)絡多媒體等業(yè)務的增加，對傳輸延時和延時抖動有了嚴格要求。IPv6報頭中的業(yè)務級別和流標記通過路由器的配置可以實現(xiàn)優(yōu)先級控制和QOS保障。屬于同一傳輸流的需要特別處理和需要服務質量的數(shù)據(jù)包，可以通過流標簽標記。增強的QOS不僅能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)應用中的實時性、優(yōu)先級等需求，還可以根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)傳輸需求的特點，對待不同服務，合理的分配帶寬。4.結束語基于互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用正在迅猛發(fā)展，從物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感器終端，到接入層設備，到骨干傳感網(wǎng)絡，到智能應用服務器，再到各類客戶端，IPv6帶來的巨大地址空間和端到端的通信特性為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的通信網(wǎng)絡條件和能力拓展。IPv6具有很多適合物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應用的特性，必將成為物聯(lián)網(wǎng)應用