IPv6为物联网插上腾飞的翅膀

苏庆玲 ／文　　从美国总统奥巴马的“物联网经济促进论”到温家宝总理的“感知中国”，2009年全球掀起了一股“物联网”热潮，各国都在投入巨资深入研究索物联网技术。但是冷静思考之下，“物联网”短期之内还存在许多问题，其中IP空间地址的资源耗竭尤其引人瞩目，作为下一代互联网协议的IPv6部署缓慢，无法在短期内取代IPv4，这成为物联网快速发展的绊脚石。　　IPv6构筑物联网基础　　IPv6的诞生与IPv4的耗竭具有直接的关系。IPv4自1984年诞生以来，已提供了40多亿个IP地址，由于其采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，未分配IPv4地址正在急速消耗，预计将于2011年底告罄，而非此前所普遍预计的2012年。为了扩大地址空间，由IETF(The Internet Engineering Task Force)提出并设计了IPv6来重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。据保守估计，IPv6实际可分配的地址，整个地球每平方米面积上可分配1000多个。　　在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其他问题。IPv6的主要优势体现在：“无限”的地址空间、提高了网络的整体吞吐量、大大改善了服务质量(QoS)、增强了网络安全性、更加便捷和人性化。这为“物联网”的发展奠定了基础。　　所谓“物联网”是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。然而，真的要把物和物连接起来，除了需要这样那样的
传感器，首先要给
它们每个都贴上一个标签，也就是每个物品都有个自己的IP地址，这样用户才可以通过网络访问物体。但是目前的IPv4受制于资源空间耗竭，已经无法提供更多的IP地址，而IPv6可以让人们拥有几乎无限大的地址空间，这使得全世界的人使用的手机、家电、汽车甚至鞋子等上网都成为可能，这样就能构筑一个人人有IP、物物都联网的物联网世界。因此，IPv6是物联网底层技术条件的基础，没有IPv6物联网就无从谈起。　　IPv6协议的引入使得大量、多样化的终端更容易接入IP网，并在安全性和终端移动性方面都有了很大的增强。基于IPv6的物联网络，可以在IP层上对数据包进行高强度的安全处理，使用A H报头、ESP报头来保护IP通信安全，其安全机制更加完善；同时，终端移动性也更有利于监测物品的实时位置。IPv6将促进物联网向着更便捷、更安全的方向发展。　　物联网方兴未艾　　目前，物联网正处于小型试点网络阶段，而这些小型试点网络大多基于IPv6协议，涉及国防安全、商业服务、公共通信、智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防等多个领域。　　国外如火如荼　　美国目前拥有全球第二多的IPv6地址分配数量，已初步建成大规模、先进的网络试验环境。2005年，美国即要求政府机构网络在2008年6月全面支持IPv6。2007年，联邦首席信息官(CIO)委员会成立IPv6工作组，作为推进过渡的协调组织。美国国防部也自2003年10月开始支持IPv6协议，已将IPv6融入新型武器和通信系统的设计当中。　　欧盟于2001年建立了横跨31个国家的IPv6试验网络Géant，并在2005年6月份宣布开通Géant2。欧洲各国政府和大公司对IPv6的态度都比较积极。欧盟委员会已经提供5500万欧元的资金用于两个IPv6的试验项目。　　日本政府制定了“e-Japan”的战略：1999年至2000年开始分配IPv6的地址，2001年至2005年开始全日本的IPv6商用化服务。目前，IPv6在日本已被广泛应用于智能电话、地震报警系统、实时图像广播、照明控制等领域。同时，日本正利用IPv6技术，在楼宇中将空调系统、电力系统、供电系统整合起来，部署到新网络中，以减少能源的消耗。他们将IPv6技术应用到各种行业中，形成新型的架构和生态环境，以IPv6为驱动和升级引擎，减少基础设施的能源消耗，提升生产和运作效能。　　虽然日本的IPv6研发和应用走在了亚太各国的前列，但亚太地区一些经济较发达的国家和地区如韩国、新加坡等也对新技术比较关注。自2005年起，韩国公共部门通信网就首先采用了新一代互联网体系。同时，韩国将建立有线和无线一体化的试验网，提供IPv6制式的互联网电话服务，试用相关设备和技术。　　国内雨后春笋　　我国在IPv6方面也开展了多项研究、试验和示范工程，如“十五”期间的IPv6核心技术开发、中科院的“IPv6关键技术及城域示范网”和国家发改委的“下一代互联网中日 IPv6合作项目”等。目前国内已有30～50万IPv6的现网用户，可以体验IPv6的网络环境。在将IPv6应用于物联网方面，由天地互连公司设计的基于IPv6的视频监控和传感器网络已成功应用于2008年奥运会。前不久，由中国电信湖南分公司和中国电信北京研究院共同实施的“下一代互联网在‘两型社会’中的应用实践”项目，在国内首次开发部署了基于IPv6的物联网应用——农作物温室综合监控系统，并成功应用于湖南农科院良种果茶培育繁殖中心，在网络演进、业务创新、互联互通技术等方面均实现突破，被称为“长沙模式”。另外，有消息称，中国联通也将整合10个城市的IPv6互联网商用平台。　　IPv6发展有道　　虽然IPv6协议已经很成熟，并且被业界一直认同是IPv4的替代者，但是从整体来看，全球IPv6网络的部署和使用进展十分缓慢，成为物联网发展的掣肘。本文按PEST方法进行分析。　　P(政治)：目前各国政府已经在技术研发上积极投入，教育试点网络也已投入使用，起到了一定的宣传示范效果。如我国从20 世纪 90 年代末起，在相关部委科技计划的支持下，一批 IPv6 关键技术研究课题作为国家重大专项立项，并陆续取得了突破性成果，为开展以 IPv6 为基础核心协议的下一代互联网的研究奠定了较好的基础。　　E(经济)：IPv6的部署需要对于现有IPv4网络进行升级，需要投入巨额经费，而回报不是立即可期待的，因此这是一个不利因素。发生转变的条件是，当IPv4地址经过未来几年的继续消耗，高度稀缺，获得新地址资源的经济成本显著提高，从经济考虑出发，IPv6将成为人们的选择。　　S(社会)：IPv6作为新生事物，在民众中的知名度不高，无法获得广泛的用户支持，即使在欧盟普及率也仅为5%。另外，由于网络的升级，对于很多工程技术人员提出了再学习和再培训的要求，这也是一种挑战。因此，提高全社会的认知水平，是一项相当艰巨的长期的任务。　　T(技术)：目前一些支持IPv6的标准，比如MIPv6还没有最后明朗化，这些将成为延迟IPv6大规模部署和应用的阻力。DNS对于IPv6的全面支持还有很多问题需要解决，比如Interworking和DNSsec等。终端零配置支持IPv6的网管产品目前还不是很丰富，特别是在MIB和SNMP等方面，支持IPv6的设备和软件需要相当长时间的研发和认证。　　利用IPv6促进物联网发展　　政府发挥引导作用　　政府要发挥主要驱动力的作用。鉴于运营商对IPv6的观望态度，借鉴日本的成功经验，只有政府对IPv6高度关注和明确支持，才能推动产业的技术发展和需求，从而在全国范围内尽快建立起基于IPv6的商用网络。　　借鉴“长沙”模式　　借鉴“长沙”模式的成功案例，运营商也应加大宣传力度，尽快建立更多的示范网络，让用户体验IPv6带来的便捷和安全性，从而建立消费群体，解决在实施下一代业务中所需的关键技术，并制订新型业务的规范，争取在物联网的价值链中占据有利地位。　　设备制造商积极参与　　设备制造商也要开始全面生产具有IPv4/IPv6双协议功能的通信设备，并逐步减少IPv4的供应，顺利实现从IPv4到IPv6的过渡，从而在源头上为IPv6的发展打开局面。根据运营商的业务需求和网络业务现状，尽早开发出符合市场需求的业务产品。同时，应互相协同创新，在政府指导下制订统一的物联网IPv6标准，研发核心技术、部署示范工程等。　　(本文作者单位为南京邮电大学经济与管理学院)　　(中国电信业)