IPv6对物联网有利,而物联网对IPv6也有利。有许多论据和功能证明IPv6实际上是未来物联网的关键通信促成因素:
采用只是时间问题
Internet协议是任何Internet连接的必需和要求。它是网络上任何数据传输的寻址方案。其前身IPv4的地址容量有限,因此不可避免地要过渡到IPv6。数据显示,IPv6的采用率呈指数曲线,每6个月翻一番。
可扩展性
IPv6提供了高度可扩展的地址方案。本Internet治理方案最多可提供2 x 1019个唯一的,可全局路由的地址。这比IPv4可能使用的2 x 109和本世纪将使用的IoT设备的最大估计值1013高出许多数量级。满足任何现在和将来仍允许其具有许多地址的通信设备的需求就足够了。
解决NAT障碍
由于IPv4地址空间的限制,当前的Internet必须采用权宜之计解决方案来应对其计划外的扩展:网络地址转换(NAT)。它使多个用户和设备可以共享相同的公共IP地址。此解决方案正在工作,但需要权衡两个方面:
NAT用户正在借用并与他人共享IP地址。尽管此技术允许单个利益相关者安装大型应用程序,但是如果许多不同的利益相关者都使用相同的端点,则完全变得难以管理。这将在物联网部署中发生,在该部署中,多个独立的利益相关者将使用相同的传感器。其次,该机制不能用于从Internet访问特定的端点。
多方利益相关者支持
与IPv4 Internet相比,IPv6为终端设备提供了多个地址和更加分布式的路由机制。这允许不同的利益相关者分配与其自己的应用程序和网络实践一致的IoT终端设备地址。因此,多个利益相关者可以部署自己的应用程序,共享公用的传感器/驱动基础结构,而不会影响Internet的技术运营或治理。
IPv6功能
基本IPv6规范已内置许多功能,这些功能对于IoT的操作和部署都非常有用。除了已经提到的功能之外,这些功能还包括多播,任播,移动性支持,自动配置和地址范围。
在过去十年中,已经开发了许多新的更高级别的协议,这些协议既对物联网有用,又非常适合资源有限的设备。例如6LowPAN(无线网络),COAP(与Web服务一起传输)和DTLS(安全数据报)。实际上,有一个针对受限设备的整个REST环境。
小型操作系统和网络堆栈
IPv6在物联网中的应用已经研究了很多年。研究团体已经开发了几种操作系统,例如TinyOS和Contiki,它们相对较小,并且支持上述协议套件和环境。虽然主要的IPv6拥有很多可能的功能,但是这些简化的环境通常会仔细限制可用功能,以满足物联网的需求,同时减少基础系统的大小并为应用程序留出更多空间。例如,一个基本的Contiki系统占用的内存不到20 KB,甚至一个支持完整IPv6堆栈的系统以及包括DTLS在内的其他高级协议也可能适合70 KB。
增加的硬件支持
通过在芯片组(或协处理器)中提供更多的硬件支持,可以使操作系统和网络堆栈(具有安全性)更加紧凑。但是,这样的举措会降低系统向其他芯片组的有效移植的效率。对于商业环境中的大型部署,需要进行此类升级。
将物理系统映射到IPv6地址和隐私扩展
可以将物理物联网设备的许多功能映射到IPv6地址。这可以简化大规模部署,但由于域名服务条目的透明性,以向任何人透露IoT设备感兴趣的架构功能为代价。
相反,IPv6通过自动随机化IPv6地址的后缀以隐藏MAC地址或连接到Internet时用作标识符的任何序列号来提供隐私。此功能自动在所有操作系统上可用。
当然,这两种技术的目的和效果是矛盾的。它们的相关性取决于物联网应用程序的需求。
标识符的使用和改进的功能
我们已经表明,通过将标识符与IPv6结合使用,可以利用IPv6功能的优点而没有缺点。例如,使用诸如Handle之类的系统,该结构可以镜像部署的拓扑,而标识符系统的安全功能则可以防止对该信息的未授权访问。同时,IPv6地址可以是句柄标识符的属性,但是可以同时使用隐私增强功能。
使Internet扩展到物联网
由于其较大的地址空间,IPv6可以将Internet扩展到任何设备和服务。实验表明,IPv6地址已成功用于智能建筑,智能城市甚至牲畜中的传感器大规模部署。此外,CoAP协议使受约束的设备可以充当易于访问且完全符合REST体系结构的Web服务。
流动性
IPv6提供了强大的功能和解决方案,以支持终端节点的移动性以及网络路由节点的移动性。在将移动IP包含在Contiki堆栈中时,该项目还取得了一些有趣的结果。
地址自动配置
IPv6提供了一种地址自配置机制(无状态机制)。节点可以以非常自治的方式定义其地址。这样可以大大减少物联网配置工作量和部署成本。使用基于标识符的系统,可以将该技术与自动化过程结合使用,以从设备中获取身份验证令牌,并添加访问控制功能。
完全符合Internet的网关
IPv6网关可以完全符合Internet。换句话说,可以建立一个专有的智能事物网络,或者通过完全符合面向Internet的IP要求的网关,将自己的智能事物与世界其他地方互连。
传播
在IoT6中已经实现了许多详细的传播。但是,新实体对新应用程序的适用性将需要更多的传播。同样,此活动可以包含在进一步的支持操作中。