物联网与IPv6

随着硬件、通讯以及感测技术的进步而慢慢导入我们的居家生活中。然而现在最流行的网络协议IPv4已经无法满足物联网的需求。物联网应用需要那些基础建设的支持。

物联网与IPv6

 
物联网(Internet of Things, IoT)一词首先由美国麻省理工学院Auto-ID中心主任爱斯顿(Kevin Ashton)所提出。而比尔盖兹在1995年《未来之路》一书中提及物联网的概念。物联网的发展技术首先由人连物,具体的实作类似透过web的技术连上硬件,如冰箱空调等等。随着半导体制程以及感测技术的进步。传感器以及运算单元可以微缩在一个便宜又微小的装置上,这导致物联网的概念慢慢地被实作在各种的领域上。
 
物联网的基本网络链接方式有人连物以及物连物。人连物可以泛指一般可连网的智能系统,如智能家电、网络摄影机等等。基本上的做法都是透过计算机或是手持式装置连接到远程的装置。而另一种的连结方式则是物连物,其运作原理是装置本身的互连以及互动。试想一个情境,在艳阳高照的大热天中,当我想要进家门时候立刻享受到舒适的空调时,有何种方式可以完成。人连物的概念就是透过手机预先远程开启家中的空调,一回家后就可以享有舒适的温度。另外一种物连物的概念则是,当车子上的GPS收到车主输入要回家的指令时,开始估计回家的时间,这期间车子或是GPS导航设备会接收其他车子所送过来的信息估算回家所需要的时间,等到适当的时间车子透过网络的技术送出开空调的讯号给家中的空调,过程中完全不需要屋主的介入,透过物连物以及感测的技术即可达成物与物的对话进而促进智能系统对万物进行高效、节能、安全、环保等目标之实现。
 
以上情境将随着硬件、通讯以及感测技术的进步而慢慢导入我们的居家生活中。然而现在最流行的网络协议IPv4已经无法满足物联网的需求。物联网应用需要那些基础建设的支持。
 
1、首先的基本需求就是要有足够的网络地址(IP Address)。目前IPv4大概可以提供约40亿左右的网络地址,然而目前全球人口已经超过70亿人,这代表平均一个人分不到一个IPv4 Address。虽然目前有网络地址转换NAT (Network Address Translation)技术可以减少IPv4地址枯竭问题,然而面对到物联网应用需要大量的地址时,NAT技术就不是一个好的解决方案;
 
2、第二个基本需求则是需要自动连结。试想一个智能家居可能有智能空调、冰箱、厨房等数十个可连网的智能设备。如果屋主需要针对每个设备设定其网络组态,太过复杂的网络组态设定将会影响使用者的使用意愿;
 
3、第三个基本需求则是安全。传统计算机设备如果被黑客入侵,所损失的是个人机密的资料如信用卡、银行账号等;而对企业而言损失的则是企业的机密信息;然而在物联网的应用当中,所有的设备都链接到网络上,因此当机密性、完整性或是可用性受到威胁时,所遭受到的损失将比以往更大。试想黑客入侵到智能家居时,如果开启如电炉等电器设备的后果,又或偷车贼也不需要冒着被发现的风险去偷车,只要透过黑客技术骇进可以自动驾驶的智能汽车,就可以让受害的汽车自动开到黑客指定的仓库。
 
  反观IPv6为新一代的互联网通讯协议,其特色有:

 
1、大量的网络位置:目前一般分配给计算机的地址为IPv4地址,其地址是由 4组 8位数字 (0~255) 排列组合而成,例如210.130.1.1。总共2的32次方个地址可用,合计4,294,967,296个,最上游之IP地址管理机构IANA于2011年已将IPv4地址核发完毕。而IPv6总共有2的128次方个地址可以使用,也就是有340282366920938463463374607431768211456个IPv6地址可以使用。一平方公尺能有多少IPv6的地址呢?以地球总面积来算算看,地球总面积约5亿1仟万平方公里,每平方公尺将可有655570793348866943898599个IPv6地址(约有6仟5佰万兆个)。把连网设备想象成沙子,就算如果铺在地面上的每一颗沙子都有一个IPv6的地址的情况下都还够用,那在以IPv6为基础的物联网应用中将永远不需要担心IPv6数量不够的问题。
 
2、即插即用:IPv6通讯协议支持自动组态(Auto-configuration)功能,IPv6主机接上网络后可自动取得地址。这种“即插即用”的特色可以减轻网络管理者及用户设定及管理IPv6地址的负担。若配合DNS自动更新设定,更可立即随插连网上线使用。
 
3、内建个人计算机身份认证加密功能(IPsec):IPSec是过去为了解决IPv4的安全性问题所产生的IP地址安全协议。IPv6将IPSec纳入其架构中,让IPSec直接可以镶嵌在IPv6的封包中,此特性将增加物联网的安全性。
 
由以上特色可以了解IPv6为物联网发展之重要基础建设的好处,除此之外IPv6也提供服务质量保证 (Quality of Service, QoS) 机制,提供顺畅、有秩序的网络传输,能将网络资源分级与分类,借助通过的流量控管保持网络传输的顺畅。因此要发展物联网除了软硬件设备的精进外,IPv6通讯协议也是一个不可或缺的重要基础建设。
 
随着物联网系统的普及,IPv6的导入以及信息安全将会是重要的议题。而随着物联网系统的发展,相对应云端应用也将会随之成长。物联网应用使得可以获得的数据大为增加,而大量的数据如果需要利用大数据技术进行分析,则有赖云端计算分布式技术的支持。因此未来物联网应用、云端分析平台、大数据分析技术以及资通安全技术将成为热门的议题,在这热门议题的背后则有赖于IPv6这重要的网络基础建设的支持。









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