IPv6技术在物联网中的应用探讨

◆靳晨

IPv6技术在物联网中的应用探讨

◆靳晨

（大庆油田信息技术公司北京分公司 黑龙江 163453）

随着我国科学技术的快速发展，物联网在人们的生活中有着更加广泛的应用，物联网的应用极大程度上改变了人们的生活方式，它已经渗透到了各个行业领域，对于我国现代化发展有着重要的作用。但也正是因为物联网的不断扩张，传统的架构需求已经无法满足物联网的运行需求，但随着IPv6技术的出现，有效解决了物联网的增长需求。IPv6是LETF设计的新一代互联网协议，它是从IPv4的基础上演变而来的，主要目的就是为了替换掉传统的IPv4，通过IPv6在物联网的广泛应用，有效解决了物联网中存在的很多问题，使得物联网运行效率更加稳定。基于此，本文就对IPv6技术在物联网中的应用内容进行了一个较为详细的概述。

IPv6技术；物联网；应用分析

物联网有着一定的发展历史，它经历了一个较为漫长的演变阶段，物联网从本质上来说就是物物相连的互联网，物联网与互联网之间存在一定的联系，但有着较大的差异性，如果互联网是将智能设备与人连接在一起，那么物联网更多的是体现在“物”的连接上面，各种各样的新传感设备通过互联网形成一个网络体系，这个网络体系就是物联网。物联网是物体阶段性连接的结果，物联网涵盖的范围非常广泛，它涵盖了终端网络、数据采集、应用服务等，具有极强的延伸性，从某种程度上来说，物联网相对于互联网更具稳定性，物联网的发展潜能非常大，物联网的节点规模巨大，为商业的发展提供了基础，但也面临更多的问题，物联网快速发展的背后，各类潜在威胁也不断出现，而为了物联网的进一步发展，IPv6技术被提出，其实它更多的是替代IPv4而出现，使之能够更好满足物联网发展需求，解决IPv4地址分配不足的问题，还有就是进一步提高网络安全性能。

1 物联网中存在的技术难题

（1）地址空间不能满足

物联网的结构组成比较复杂，其中包含的节点比较多，相对于互联网要更难调控，因为节点数量过多，不管采用哪种组织方式，我们只要运行节点，那么节点之间的连接就必然离不开寻址问题。从目前的情况来看，物联网寻址大多数都是采用电话编址的方式，但物联网采用的是TCP/IP协议，这就使得电话编址需要将IP地址与电话号码进行转化，这是一个非常烦琐的过程，技术成本比较高，而且这种编址方式对节点容量有一定的要求，不能满足过多的节点需求。还有一种就是采用IPv4对物联网节点进行寻址，随着物联网的深度发展，这种寻址方式逐渐被淘汰了，主要原因在于IPv4无法满足海量的节点寻址需求，存在较大的局限性。

（2）网络移动性不足

随着物联网业务量的增加，加剧了物联网流量负荷，对物联网移动性造成了极大的负荷，在IPv4协议设计之初，没有充分考虑到物联网业务需求增加，节点移动性比较大，使得路由无法满足运行需求，就是说当一个节点离开原有的网络体系时，无法再保证节点能够再次访问到这个网络。基于IP网络聚合特性，网络路由器都是采用集合的方式进行规划，以子网划分的方式进行汇聚，与节点的连接性比较强，当IP地址离开网络段时，对应的节点会移动到子网中，导致外部节点无法有效访问该网段。少量节点的移动不会造成大的影响，但如果移动的节点数量过多，就会使得物联网资源以飞快的速度消耗殆尽，使整个网络体系无法正常运行。

（3）网络质量无法得到保证

物联网运行过程中，最为重要的就是保证其网络质量。IPv4网络中对服务质量有着一定的划分，很多都是以流为出发点，主要利用Diffserv实现网络服务质量保障，比如有视频业务时，有些视频业务有丢包、抖动的要求，那么就给这类视频分配较高的服务质量等级，相应的如果没有特别说明，那么一般分配较低的服务质量等级，这种分化方式虽然考虑到了整个网络服务体系，但没有考虑到业务的质量需求，网络质量无法得到有效的匹配，不同的视频业务对服务质量需求有着较大的差异，所以在网络质量分化这一块要考虑的因素比较多，更多的还是要结合具体应用情况进行分配。

（4）网络节点的安全性和可靠性

物联网中存在很多的节点，节点与节点之间的连接约束更多的是基于简单硬件，没有涉及复杂算法的层面，这就会存在一个问题，节点的安全性和可靠性得不到一个有效的保障。因为节点之间是呈一个相互连接的关系，所以单个节点的安全性也不稳定，可靠性得不到保障的话，会极大程度上影响物联网的正常运行，从目前的情况来看，网络节点的连接还存在较大的问题，传统的应用层加密技术无法满足多个节点的安全性需求。

2 物联网中IPv6技术应用分析

（1）IPv6地址技术

IPv6对于物联网中存在的选址问题，采用了独特的方式进行解决，主要是以无状态地质分配的方式实现了对物联网海量地址的分配，主要原理在于网络内端不考虑IPv6的地址状态，其不会专门去考虑节点需要使用什么地址，不参与地址的分配过程。节点具有随机选择性，当节点设备接入网络端之后，会随机选择地址进行接入，根据地址连接形成本地专有的链接地址，这种链接地址具有时效性和针对性，一般只能在节点和临近的节点之间通信才有用，路由器会自动判定这种链接地址的性质，不将它作为源地址的数据包，具有一定的选择性。本地链路地址生成之后，节点之间会相互接触，发生冲突检测，这样可以有效检测出节点之间是否存在被使用的情况，节点地址冲突那么地址分配就会结束，只有通过手工重新配置。检测是一个阶段性的过程，如果到了规定的时间，地址冲突不明显，节点地址就可以使用，终端就会将信息传输到路由器中，路由器生成数据指令，网络传输过程中设备会接收到这类信息，节点配置的IPv6地址将会通告给网络节点，网络节点的地址分为两类，一是地址前缀，二是接口地址，两者相结合就构成了永久性的IPv6地址。无状态地址分配有着多重应用优势，它使网络更加开放化，网络不再对节点进行保护，地址分配更为合理，地址周期延长，简化了很多中间环节，实现了以最低资源的消耗达到对海量地址分配的目的。

（2）IPv6的移动性技术

IPv6的移动性技术主要是为了解决物联网中存在的移动性问题，它从多个方面入手，通过IP地址绑定缓冲，从终端的角度入手，当IPv6协议栈在对数据包进行转发的过程中，需要先固定IPv6数据包，对数据包的绑定地址进行全面的检查。如果查询到的数据包绑定地址存在问题，我们就需要对地址做出合理的调整，很多绑定地址主要以转交地址的形式出现，我们就需要将转交地址进行分化，作为目的地址进行处理，采用这种方式对数据流量就不需要用其他的节点代理，直接转发到了移动节点那边，减少了流量负荷。还有就是探测节点移动，这种方法比较特殊，在某个区域接入路由器，经过一段时间后，路由会接收到节点变化信息，如果移动节点路由器发生变化，说明节点已经发生该改变，通过多次对节点的移动，节点会不断变化，然后生成新的转交地址，直接注册到家乡代理上，MIPv6的数据流量具有直通性，可以直接传输到移动节点上。在物联网广泛应用的今天，很多设备物体上都可以部署传感器，传感器的部署能够发挥重要的作用，比如传感器可以监控地铁运行情况，采集相关信息然后进行分析，在使用MIPv6网络时，传感器之间的切换比较简单，节约了大量的数据资源，传感器和数据采集设备可以同时进行，降低了网络资源消耗率。

3 IPv6的安全性与可靠性技术

（1）节点的安全保障

物联网应用范围比较广泛，其中节点之间相互交错，连接方式比较特别，很多节点的连接可能是单一化的，也可能是以有线或者无线的方式进行连接，所以对节点的管控难度比较高，要想保证节点网络安全性还是要做好各个方面的协调工作。在IPv4应用场景中，黑客对于节点寻找更多的是从IPv4地址出发进行寻找，这样极大可能会找到节点漏洞，给物联网造成不同程度上的影响。而在IPv6应用场景中，就算是同一个运行子网，子网中支持的可运行节点数量是非常庞大的，黑客单纯以扫描的方式是很难找到主机的。IPv6协议具有包容性，它在IP协议的基础上将IPsec协议嵌入其中，使得通信两端都可以采用加密处理，通信安全系数极大程度上得到了提高。通信加密使得黑客无法通过中间程序攻击获得节点数据包，就算获取了节点数据包也无法解码数据包。在IP地址分段设计中，用户信息和网络信息是保持相互独立的状态，但网络信息与用户之间存在一定的黏性，所以当用户在网络上活动时很容易被定位，当黑客采取非法措施时，就可以实时监控定位，找到黑客位置，提高了网络的监控安全性。

（2）节点可靠性技术

物联网中虽然存在的节点比较多，但处于成本因素考虑，节点结构比较简单，而且大多数节点都比较单一化，所以针对节点可靠性，更多的是依靠交互的方式进行。通过IPv6技术的调控，使得不同的节点也可以使用同一个IPv6地址，节点之间的连接更加稳定。在通信过程中，任播的数据包会发往最近的地址标识，如果最近的路由器节点出现无法连接的问题，那么网络端的路由设备就会认为丢失的节点不再是最近的，会从后面的通信节点中重新定义最近的节点。节点之间不需要增加过多的算法，只要能够满足路由设备的查询需求就可以了，将查询后的数据信息反馈给路由设备，形成一个循环体系。

IPv6在物联网中有着多方面的应用优势，它能够针对性的解决物联网中存在的各类问题，随着时代的不断进步发展，我们要进一步优化完善IPv6技术，提高IPv6技术在物联网中的应用效果，实现物联网的良性发展。

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