企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下IPv6技術(shù)應(yīng)用分析

朱光

[摘 要]本文首先分析物聯(lián)網(wǎng)自身的概念以及發(fā)展特征，然后在此基礎(chǔ)之上找出目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)存在的問(wèn)題，并依據(jù)這些問(wèn)題對(duì)IPv4與IPv6進(jìn)行對(duì)比，找出IPv6在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的突出應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]企業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)；IPv6

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.044

[中圖分類號(hào)]TP391.44；TN929.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2016）06-00-01

在企業(yè)發(fā)展過(guò)程中，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的需求已呈現(xiàn)出顯著上升趨勢(shì)。將眾多物料聯(lián)網(wǎng)，并且以數(shù)據(jù)的形式支持遠(yuǎn)程的訪問(wèn)和控制，對(duì)于優(yōu)化工作細(xì)節(jié)乃至于整個(gè)流程都有積極的價(jià)值。在這樣的需求背景之下，如何進(jìn)一步以服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為基礎(chǔ)，展開對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境建設(shè)，成為企業(yè)內(nèi)部共同關(guān)注的重點(diǎn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀與問(wèn)題分析

想要了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，首先應(yīng)從其概念與發(fā)展現(xiàn)狀著手。物聯(lián)網(wǎng)作為信息時(shí)代技術(shù)系統(tǒng)的重要組成部分，從字面上看，即由實(shí)際環(huán)境中的物品信息參與的互聯(lián)網(wǎng)體系。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，有兩個(gè)方面需要重點(diǎn)注意：首先，物的相關(guān)信息的聯(lián)網(wǎng)，即在相關(guān)的智能識(shí)別技術(shù)不斷成熟和發(fā)展的前提下展開的網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)；其次，隨著聯(lián)網(wǎng)體系本身的發(fā)展與成熟，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下大量的物料節(jié)點(diǎn)和相關(guān)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)會(huì)涌入互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，確保這些數(shù)據(jù)能夠得到妥善地處理和傳輸，是物聯(lián)網(wǎng)要面對(duì)的重要問(wèn)題之一。

從目前的情況看，將物的信息進(jìn)行自動(dòng)讀取并上傳到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中這一環(huán)節(jié)，從技術(shù)層面已經(jīng)基本得到解決。眾多身份識(shí)別和傳感器等設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，能夠?qū)ξ锉旧碚归_有效定位，準(zhǔn)確獲取其各種工作狀態(tài)信息且能夠?qū)崿F(xiàn)有效不間斷地追蹤。但從網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來(lái)看，既有的IPv4網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中顯現(xiàn)出不足之處，主要表現(xiàn)為地址空間不足，但同時(shí)對(duì)于傳輸過(guò)程中的時(shí)延及傳輸質(zhì)量、安全特征等方面也都有影響。

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，IP協(xié)議占據(jù)著不容忽視的重要地位。由于加入到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的每一個(gè)物，都需要分配一個(gè)獨(dú)立的IP地址用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其狀態(tài)信息的獲取，因此地址容量成為物聯(lián)網(wǎng)能否實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。除此以外，IP協(xié)議還必須能支持起快速的地址查詢和確定，從而支持物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)本身的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸要求。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言，其可能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多種多樣，尤其是在當(dāng)前環(huán)境下，物作為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的前端存在，必然會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，其既會(huì)包括物本身的狀態(tài)信息，也包括從物而獲取到的周圍環(huán)境信息，其中常規(guī)格式的數(shù)據(jù)以及流媒體格式等多種數(shù)據(jù)都會(huì)存在。因此在物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建過(guò)程中，還必須考慮大數(shù)據(jù)量是否會(huì)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中形成擁堵，在確保IP架構(gòu)本身穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中IPv6技術(shù)的應(yīng)用

在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中，IPv6對(duì)IPv4的替代勢(shì)在必然。具體而言表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先IPv4網(wǎng)絡(luò)地址本身不足，無(wú)法充分滿足物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要，同時(shí)由于IPv4本身設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在IP地址的分配和查詢方面未采用足夠結(jié)構(gòu)化的方式，因此在IP地址總量不斷擴(kuò)張時(shí)，其尋址能力也會(huì)隨之下降。而IPv6本身就是針對(duì)IPv4體系中既有的不足而設(shè)計(jì)的，因此，地址短缺以及尋址能力的下降是IPv6必須解決的問(wèn)題。IPv6本身提供了128位地址，并且采用了結(jié)構(gòu)化的形式，由全局路由前綴、子網(wǎng)ID、接口ID三部分組成，采用聚類原則予以呈現(xiàn)，因此在實(shí)現(xiàn)重組地址空間配給的同時(shí)，能夠保證尋址能力的實(shí)現(xiàn)。

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中，涉及相關(guān)IPv6的核心技術(shù)有幾個(gè)方面。作為代替IPv4的IPv6系統(tǒng)而言，地址空間的改變以及尋址能力的提升，都是IPv6在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中得以實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值的重要依據(jù)和體現(xiàn)。IPv6順應(yīng)了當(dāng)前發(fā)展而呈現(xiàn)出的多種數(shù)據(jù)格式的傳輸需求，基本完全解除了IPv4在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用存在的限制。此外，除去作為協(xié)議體系本身的IPv6對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持外，其他的幾方面核心技術(shù)也成為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中不容忽視的重要方面。

首先，6LoWPAN，該技術(shù)作為IPv6的擴(kuò)展，主要用于支持低功率無(wú)線設(shè)備和有限帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)，因此與物聯(lián)網(wǎng)工作特征保持了良好的契合性。就目前的發(fā)展?fàn)顩r而言，IETF在IPv6領(lǐng)域中，對(duì)于輕量級(jí)的無(wú)線傳感器應(yīng)用推動(dòng)極為積極，并且完成了包括6LoWPAN、RoLL、CoAP在內(nèi)的多項(xiàng)核心標(biāo)準(zhǔn)制定工作。該項(xiàng)技術(shù)體系中不容忽視的另一個(gè)方面是圍繞輕量級(jí)IPv6的互操作性測(cè)試已成為產(chǎn)業(yè)界推進(jìn)重點(diǎn)，IPSO聯(lián)盟、歐盟PROBE-IT項(xiàng)目、ZigBee聯(lián)盟的智能電力SmartEnergy 2.0應(yīng)用框架已開展了相關(guān)研究，因此，在未來(lái)環(huán)境中，IPv6會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有良好應(yīng)用，并且對(duì)于該項(xiàng)協(xié)議的深入推廣也有積極價(jià)值。

其次，RPL路由協(xié)議對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)同樣重要。該項(xiàng)協(xié)議是針對(duì)LLNs設(shè)計(jì)的基于距離矢量的IPv6路由協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算生成出最優(yōu)路徑，同時(shí)LLNs還可以針對(duì)不同的通信環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于不同鏈路質(zhì)量的計(jì)算。

最后，CoAP協(xié)議也是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮支持價(jià)值的協(xié)議。該項(xiàng)協(xié)議主要是考慮到在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中，HTTP過(guò)于復(fù)雜并且開銷較大，因此，所制定出的更為符合REST準(zhǔn)則的協(xié)議。該項(xiàng)協(xié)議本身實(shí)現(xiàn)了一個(gè)輕量級(jí)的可靠機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)UDP可靠性不足的有效彌補(bǔ)。

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而言，IP化是重要的發(fā)展方向與主要趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)的IPv6作為該體系中的支持協(xié)議，其存在直接關(guān)系到整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成長(zhǎng)狀況與發(fā)展空間，因此不容忽視。在實(shí)際的工作過(guò)程中，必須密切關(guān)注行業(yè)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，積極引入相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)，確保物聯(lián)網(wǎng)能夠從技術(shù)層面獲取一個(gè)良好而寬松的發(fā)展空間，唯有如此，才能奠定堅(jiān)實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)。

主要參考文獻(xiàn)

[1][美]Jean-Philippe Vasseur，[瑞典]Adam Dunkels.基于IP的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)、技術(shù)與應(yīng)用[M].田暉，譯.北京：人民郵電出版社，2011.