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物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，尤其是家庭中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，正在以驚人的速度增長(zhǎng)。有人估計(jì)，到2025年，家用設(shè)備的數(shù)量約為300億。換個(gè)角度來(lái)看，這是2020年部署的設(shè)備數(shù)量的兩倍。
無(wú)論是工業(yè)環(huán)境還是聯(lián)網(wǎng)家庭環(huán)境中的用戶，都需要這些產(chǎn)品和應(yīng)用程序?yàn)樗麄兲峁┛尚泻陀欣蓤D的服務(wù)。但是這種技術(shù)的爆炸式增長(zhǎng)給網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)所依賴的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來(lái)了前所未有的壓力。
IP技術(shù)，尤其是IPv6，可以幫助實(shí)現(xiàn)這種快速增長(zhǎng)。開(kāi)發(fā)人員、制造商和IT專家必須使用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)來(lái)確保物聯(lián)網(wǎng)的互操作性和長(zhǎng)期可行性。
連接標(biāo)準(zhǔn)和向全I(xiàn)P的轉(zhuǎn)變
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，許多不同的連接標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出現(xiàn)并在今天使用。Z-Wave、Zigbee和藍(lán)牙最初都是為了使用特定的無(wú)線頻譜以及用于配對(duì)和消息傳遞的附加協(xié)議進(jìn)行高效通信。
與Wi-Fi不同，這些技術(shù)不是基于IP的，但隨著它們的成熟，它們都增加了IP功能。此舉有以下幾個(gè)原因：
• 與其他網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序的互操作性。最初，智能家居技術(shù)依賴于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)中心通信。與其他IP連接應(yīng)用程序(尤其是在云中)的直接通信變得更加必要。
• 易于開(kāi)發(fā)。IP技術(shù)高度標(biāo)準(zhǔn)化，并擁有龐大的開(kāi)源支持社區(qū)，這為開(kāi)發(fā)人員提供了更廣泛的工具來(lái)更快地構(gòu)建和部署解決方案。
• 對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、語(yǔ)音和視頻的原生支持。隨著時(shí)間的推移，IP技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到可以處理多種應(yīng)用流量，尤其是那些適用于智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用流量。
IPv4給物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)帶來(lái)挑戰(zhàn)
IPv4及其支持的高層協(xié)議、TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議幾十年來(lái)一直是互聯(lián)網(wǎng)的支柱。然而，自2015年以來(lái)，IPv4地址空間已經(jīng)耗盡，只有少數(shù)地址在這里和那里掙扎。今天的基于IPv4的家庭網(wǎng)絡(luò)依賴于與網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)保持在一起的私有地址空間，這讓單個(gè)公共地址在私有地址空間中處理它“后面”的主機(jī)。
這給許多物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)。使用基于不同物理層技術(shù)的產(chǎn)品，智能家居內(nèi)部將有許多網(wǎng)絡(luò)——而不僅僅是一個(gè)專用局域網(wǎng)——這意味著使用多個(gè)專用地址空間并防止簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。盡管有可能，但諸如NAT會(huì)話遍歷實(shí)用程序或依賴“始終在線”的通信通道之類的變通方法很復(fù)雜，對(duì)于僅偶爾輪詢一次信息的休眠設(shè)備或傳感器來(lái)說(shuō)可能很困難。
IPv6呢？
盡管IPv6已經(jīng)存在了20年，但I(xiàn)Pv4的持久力主要是通過(guò)NAT技術(shù)推動(dòng)的，這讓許多人猶豫是否將其批發(fā)用于他們的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃。然而，IPv6為物聯(lián)網(wǎng)提供了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它是為穿越數(shù)千個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)十億網(wǎng)絡(luò)連接的未來(lái)而設(shè)計(jì)的。
僅地址空間的龐大規(guī)模就是IPv6對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。完整的IPv6部署完全消除了對(duì)私有地址空間的需求，允許設(shè)備和應(yīng)用程序之間輕松進(jìn)行雙向通信。由于IPv4地址空間耗盡，運(yùn)營(yíng)商部署了各種過(guò)渡機(jī)制——例如6rd、使用轉(zhuǎn)換的地址和端口映射、使用封裝的地址和端口映射——在IPv6骨干網(wǎng)上運(yùn)行IPv4。
此外，IPv6大大減少了引導(dǎo)和地址分配的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷。無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置使節(jié)點(diǎn)無(wú)需中央管理和分配即可協(xié)商自己的網(wǎng)絡(luò)地址。這對(duì)于在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上有數(shù)百個(gè)設(shè)備以及頻繁進(jìn)入和停止服務(wù)的設(shè)備的任何部署來(lái)說(shuō)都是一個(gè)巨大的福音。
您可以怎樣做才能在您的產(chǎn)品中獲得更可靠的IPv6支持？
如上所述，IPv6得到了標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)源社區(qū)的大力支持。然而，對(duì)使用IPv6的物聯(lián)網(wǎng)和智能家居產(chǎn)品進(jìn)行嚴(yán)格而全面的測(cè)試對(duì)于讓它為最終用戶工作是絕對(duì)必要的。在為您的IoT產(chǎn)品考慮IPv6時(shí)，需要檢查以下一些重要因素：
• 連接到云服務(wù)。您的產(chǎn)品能否連接到運(yùn)行所需的云服務(wù)并保持更新？您的IPv6連接在固件更新之前和之后都能正常工作嗎？
• 引導(dǎo)。您的設(shè)備是否需要能夠同時(shí)使用IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)連接？它可以在重啟或睡眠模式后啟動(dòng)、接收地址和連接到服務(wù)嗎？
• 用戶控制。最終用戶如何訪問(wèn)您產(chǎn)品的GUI(如果有)？本地接口或首次使用的應(yīng)用程序是否通過(guò)IPv6工作？
• 基本的服務(wù)互操作性。您的產(chǎn)品需要的核心協(xié)議(例如DNS或網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議)是否在IPv6上運(yùn)行？
通過(guò)嚴(yán)格的自動(dòng)化測(cè)試可以最好地檢查這些功能。對(duì)每個(gè)構(gòu)建和新固件進(jìn)行上述測(cè)試對(duì)于確保基本IP協(xié)議功能沒(méi)有退化很重要。此外，即使底層協(xié)議棧(通常從開(kāi)源代碼實(shí)現(xiàn))適用于基本連接，也有很多因素會(huì)導(dǎo)致設(shè)備最終處于不良狀態(tài)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)頻繁重復(fù)這些連接測(cè)試可以隔離內(nèi)存泄漏或碎片，這些內(nèi)存泄漏或碎片將導(dǎo)致設(shè)備在沒(méi)有用戶干預(yù)的情況下鎖定或無(wú)法連接。
最終，物聯(lián)網(wǎng)的連接前景可能還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。隨著我們邁向智能產(chǎn)品成為常態(tài)，甚至成為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施一部分的世界，考慮向IP和IPv6遷移可以幫助組織在這個(gè)美麗的新世界中航行。
(原標(biāo)題：為什么要轉(zhuǎn)向全I(xiàn)P物聯(lián)網(wǎng))
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