IPv6能為物聯網帶來什么?

2020-05-08 14:08:30分類:應用問題938

  隨著互聯網時代的到來,人們的工作、生活等習慣發生了翻天覆地的變化,而人們享受著互聯網帶來的便利性。

  然而,在2014年8月12日下午4點鐘開始,全世界的網絡突然都變慢了一點點,對于普通人而言,網絡速度慢了一點點似乎并不受影響,但對于金融、國防等重點行業來說,哪怕是慢了1毫秒,都會導致各類問題出現。

  而引發網絡變慢的原因,只是路由規則太多。

  IPv4最后的“掙扎”

  IPv4作為一種無連接的協議,全稱是“網際協議版本4”,又稱互聯網通信協議第四版,是網際協議開發過程中的第四個修訂版本,也是此協議第一個被廣泛部署的版本。IPv4是互聯網的核心,也是使用最廣泛的網際協議版本。

  早在二十多年前,“IPv4即將枯竭”的信息就不絕于耳,而這并非空穴來風——互聯網建立之初,并非給所有人應用,而是美國軍方。

  如果單一給美國軍方使用互聯網,IPv4地址空間中有4,294,967,296(2的32次方)個地址,足夠美軍使用。但一旦應用在普通民眾中,IPv4的地址數量并不足以支撐起整個世界。

  尤其是進入21世紀后,隨著計算機和智能手機的迅速普及,互聯網開始爆發性發展,越來越多的上網設備出現,越來越多的人開始連接互聯網。這就意味著,需要越來越多的IP地址。

  雖然IPv4有近43億個地址,但其并非每個用戶都能使用一個地址,特別是對家庭電子設備多的用戶而言,IPv4最多只能做到一個路由器采用一個地址。

  如何解決IPv4地址不足?科研人員也絞盡腦汁,目前最常用的解決方案為以下兩個:

  1、提高IPv4地址的空間利用效率。如子網技術和超網技術,這些技術是解決由于IPv4地址類別之間空間差異過大,導致地址空間利用率太低而出現的;

  2、利用私網(NAT)技術對IP地址進行重用,從而等效于實現了IP地址空間的擴展。

  但不可避免的是,即使采用以上兩種方法,都不可避免遇到IPv4地址總空間的根本限制。

  如何讓地址數量增加?最為根本的解決方案是使用IPv6。

  IPv6,能否支撐起物聯網世界?

  隨著國內物聯網的普及,萬物互聯的時代已經來臨。

  然而,每一個設備都會采用到單一的IP地址,就IPv4的容積而言,IPv4并不足以支撐起上百億設備的市場。

  IPv6被提上了日程。

  IPv6是英文“Internet Protocol Version 6”(互聯網協議第6版)的縮寫,是互聯網工程任務組(IETF)設計的用于替代IPv4的下一代IP協議,其地址數量號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個地址。

  然而早在1990年,IETF(互聯網工程任務小組,成立于1985年底,是全球互聯網最具權威的技術標準化組織)就開始規劃IPv4的下一代協議。他們還建立了臨時的ad-hoc下一代IP(IPng)領域來專門解決下一代IP的問題。

  為了更好的推動這一領域,該項目組拉了15名來自不同工作背景的工程師,并在1994年7月25日采納了IPng模型,并形成數個IPng工作組,從而建立下一代通信協議。

  在1996年,用于定義IPv6的RFC發表出來,最初的版本為RFC1883。

  但隨后發現略為尷尬的一幕——由于IPv4和IPv6地址格式等不相同,兩者無法直接通信。

  但對于IETF而言,這并沒有成為攔路虎——IETF通過設定中間網關或者使用其他過渡機制,實現了IPv4和IPv6的直接通信。

  2003年1月22日,IETF發布了IPv6測試性網絡,即6bone網絡。它是IETF用于測試IPv6網絡而進行的一項IPng工程項目,該工程目的是測試如何將IPv4網絡向IPv6網絡遷移。

  作為IPv6問題測試的平臺,6bone網絡包括協議的實現、IPv4向IPv6遷移等功能。

  隨著十多年的發展,IPv6已經被很多通信網絡和終端設備廠商支持,取得了長足的進步。

  以我們用的最多的windows電腦操作系統來說,從Windows 2000開始,就已經支持IPv6了。到Windows XP時,進入了產品完備階段。而Windows Vista及以后的版本,如Win7、Win8、Win10等,都已經完全支持IPv6。

  2012年6月6日,國際互聯網協會專門舉行了“世界IPv6啟動紀念日”。這一天,多家知名網站(如Google、Facebook和Yahoo等)正式開始永久性支持IPv6訪問。

  而據相關報道,IPv6支持的數量,相比IPv4得到大幅度提升,其可分配 34028236692093846346……個地址,也就是2的128次方個地址,而這個數量級,即使是給地球上每一顆沙子都分配一個IP,也足夠使用。
 

IPv6能為物聯網帶來什么?
 

  那么IPv6有什么優點?

  1、IPv6使用更小的路由表;

  2、IPv6增加了增強的組播支持以及對流的控制,對多媒體應用很有利,對服務質量(QoS)控制也很有利;

  3、IPv6加入了對自動配置的支持;

  4、IPv6具有更高的安全性;

  5、IPv6具有更好的擴容能力;

  6、IPv6具有更好的頭部格式;

  可以說,IPv6的出現,將直接解決當前物聯網承載數量問題。

  但從2012年IPv6的推出,已經過去8年,為何IPv6沒有實現全面普及?

  IPv6為什么沒有取代IPv4?

  雖然IPv6相對IPv4有著眾多優勢,但IPv6在我國的推廣呈現出兩個波浪。

  在2015年5月,《國務院辦公廳關于加快高速寬帶網絡建設推進網絡提速降費的指導意見》中提到,加大支持力度,促進向下一代互聯網演進升級。

  2015年9月4日公布的《國務院印發三網融合推廣方案的通知》中提到,網絡承載和技術創新能力進一步提升,全面支持互聯網協議第六版(IPv6)。

  但對著“意見”和“通知”的下發,我國并未快速進入IPv6時代,而這與當時產業的發展密切相關。

  相比發達國家,我國IPv6的發展則相對滯后,全球ICP的IPv6支持率為25.4%,中國僅為5.0%。

  在應用方面,我國IPv6的產品極小,主流應用均未使用到IPv6,同時,國外由于技術限制,并未出口IPv6產品到我國,這導致我國對IPv6的需求并多。

  同時,由于NAT技術的成熟應用,我國所分配到的IPv4地址被NAT技術層層套用,一個IPv4地址被多人應用,而基于NAT技術,可以同時做到NAT技術套NAT,從而使一個IPv4地址承載了成千上百個設備。

  其次,則是利益相關。由于IPv4地址的稀缺性,IPv4地址價格極高,上游運營商能通過單個IPv4地址獲取極大的利潤。而一旦采用IPv6,上游運營商的利潤將大幅度下跌。

  最后則是成本問題,IPv4由于應用了數十年,IPv4模塊早已形成良好的產業鏈,價格相對IPv6而言極低。據相關產業人士說道:“隨著中國網絡設備數量的發展,‘IPv4+NAT’的模式會繼續存在一段時間。”

  然而,國內并非一直沒有發展IPv6。在早些時候,我國曾積極推動IPv6的普及,首先用于教育網的建設,但在其他領域中的應用偏少。

  2017,IPv6在中國的轉機

  2017年11月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》,并發出通知,要求各地區各部門結合實際認真貫徹落實。

  在2018年5月,工信部更是直接下達貫徹落實《推進互聯網協議第六版(IPv6)規模部署行動計劃》的通知,點名數十家企業必須加快IPv6建設。

  基于《計劃》,IPv6得到快速發展,雖然目前國內在IPv6排名方面已經在30名開外,但中國對于事情的專注度并非一般國家所能相比,據相關報導顯示,截至2019 年5 月,三大基礎電信企業的LTE 網絡、城域網、國際出入口已基本完成IPv6 改造。云端的數據中心IDC、內容分發網絡CDN、云服務平臺(阿里云、騰訊云等)、DNS也都支持IPv6。終端方面,幾乎所有主流家庭路由器、手機、操作系統也支持IPv6。

  而在具體數據方面,據2019《中國IPv6發展狀況》白皮書顯示,截至2019 年6 月,我國IPv6 活躍用戶數已達1.30 億。我國基礎電信企業已分配IPv6 地址的用戶數達12.07 億。

  同時,我國IPv6 地址資源總量達到47282塊/32,居全球第一位。IPv6 地址數量能夠滿足當前IPv6規模部署的要求,但不可忽視的是,隨著物聯網產業的發展,車輛網、工業互聯網等產業的發展, 我國未來對IPv6地址的需求量會逐年增加。

  但是隨著物聯網、車聯網、工業互聯網快速發展,我國未來對于依然較大。

  IPv6,物聯網時代亟待解決的問題

  隨著IPv6的普及,物聯網也將迎來新的“門牌”——基于IPv6協議的多地址性,能有效分配給每一個物聯網設備,從而實現專網連接。但IPv6并非沒有“缺陷”:

  1、IPv6雖然是下一代互聯網通信協議,但由于應用時間問題,IPv6協議的發展還是缺少具體的商業化應用,在未來一段時間內,IPv6依然會與IPv4共存;

  2、由于IPv6和IPv4間的非對稱性、過渡形式的多樣性等問題,從IPv4過渡到IPv6的數據將面臨著更為復雜的安全性問題;

  3、由于IPv6和IPv4傳輸數據報的基本機制沒有發生改變,IPv4網絡中除IP層以外的其他四層中出現的攻擊在IPv6網絡中依然會存在;

  4、由于缺乏大規模實踐和深入的研究,IPv6實際安全防護能力如何還未明確。

  在這一系列問題下,IPv6又將如何進行解決和修復,這將是物聯網時代所必須解決的問題。

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