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1、IPV6在物联网中的应用学号：0743031222姓名：杨书佺班级：07级22班本文摘要：物联网作为下一代网络的热门研究和应用方向，其实现的关键是为地球上存在的万事万物都分配一个IP地址，这就为IPV6的快速实现商用提出了一个急需的要求，而IPV6在物联网中的应用也将大显身手。本文先介绍了IPV6和物联网的概念，接着就IPV6和物联网的关系以及如何将IPV6准确适配于物联网中做了一些探讨，最后简要介绍了IPV6和物联网在国内外的发展情况。关键字：IPV6,物联网1. 什么是IPV6IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为
2、“互联网协议”。IPv6是下一代的互联网协议。它的提出最初是因为采用32位地址长度的IPv4协议，只有大约43亿个地址，估计在20052010年间将被分配完毕。为了扩大地址空间，拟通过IPv6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。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。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中解决不好的其它问题，主要有端到端IP连接、服务质量（QoS）、安全性、多播、移动性、即插即用等。与IPV4相比，IPV6具有以下几个优势：一，IPv6具有更大的地
3、址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，即有232-1（符号表示升幂，下同）个地址；而IPv6中IP地址的长度为128，即有2128-1个地址。二，IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。 三，IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（Flow Control），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，Quality of Service）控制提供了良好的网络平台。四，
4、IPv6加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。五，IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。2. 什么是物联网物联网的概念是在1999年提出的。物联网的英文名称叫“The Internet of things”，顾名思义，简而言之，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和
5、通讯。严格而言，物联网的定义是：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，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网中非常重要的技术是RFID电子标签技术。以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。预计物联网是继计算机、互联
6、网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。有专家预测年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。国际电信联盟2005年一份报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、
7、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。早在1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议就提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”；2003年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首；2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：物联网，正式提出了
8、“物联网”的概念。毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长很长的时间。物联网的互联对象尽管数不胜数，但却可主要分为两类：一类是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体，如传感器节点；另一类是没有上述约束的智能终端，如无线POS机、智能家电、视频监控等。这两类互联对象，从终端侧向通信网络提出了特定的需求，而支持巨大的号码/地址空间、网络可扩展、传递可靠等显然是共性需求。通信网络不仅要能提供足够多的地址空间来满足互联对象对地址的
9、需求；而且网络容量足够大，能满足大量智能终端、智能小物体之间的通信需求。值得注意的是，智能小物体由于尺寸与复杂度的限制而决定了其能量、存储、计算速度与带宽是受限的，因而要求通信网络能够提供轻量级的通信协议、可靠的低速率传输，网络同时要具备自组织能力。3. IPV6和物联网的关系对于物联网而言，无论是远程通信，还是近距离通信，为了满足IP地址需求量的空前提升，都必须尽快过渡到IPv6.物联网的远程通信需求，将推动现有移动或者固定网络向IPv6的商用化演进。物联网应用，主要以公众无线网络为载体，大多使用2G、3G网络来实现远程通信，同时也有部分应用采用了固定光纤接入方式。固定光纤接入具有传输速率高
10、、传输信息量大、可靠稳定、保密性好等特点，需要根据不同的应用场景选择不同的接入方式。现有的2G、3G网络，分组域核心网设备GGSN/PDSN均需要尽快升级支持给终端分配IPv6地址，同时分组域核心网设备与骨干承载网络之间需要尽快实现IPv6组网和路由。对于固定接入方式而言，接入路由器和骨干及城域承载网络也需要尽快完成向IPv6的升级，以满足快速业务接入的要求。在近距离通信领域，主流技术也开始支持IPv6.常用的近距离无线通信技术有802.11b、802.15.4（ZigBee）、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中，Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成
11、本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能，因而成为构建近距离无线传感网的主流技术。当前，Zigbee已在其智能电网的最新标准规范中加入了对IPv6协议的支持。4. 如何让IPv6准确适配物联网作为下一代网络协议，IPv6凭借着丰富的地址资源以及支持动态路由机制等优势，能够满足物联网对通信网络在地址、网络自组织以及扩展性等诸多方面的要求。然而，在物联网中应用IPv6，并不能简单地“拿来就用”，而是需要进行一次适配。IPv6不能够直接应用到传感器设备中，而是需要对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简，以满足对网络低功耗、低存储容量和低传送速率的要
12、求。由于IPv6协议栈过于庞大复杂，并不匹配物联网中互联对象，尤其是智能小物体的特点，因此虽然IPv6可为每一个传感器分配一个独立的IP地址，但传感器网需要和外网之间进行一次转换，起到IP地址压缩和简化翻译的功能。目前，相关标准化组织已开始积极推动精简IPv6协议栈的工作。例如，IETF已成立了6LowPAN和RoLL两个工作组进行相关技术标准的研究工作。相比较传统方式，能支持更大的节点组网，但对传感器节点功耗、存储、处理器能力要求更高，因而成本要更高。另外，目前基于IEEE802.15.4的网络射频芯片还有待进一步的开发来支持精简IPv6协议栈。总体上，物联网应用IPv6可按照“三步走”策略
13、来实施。首先，承载网支持IPv6；其次，智能终端、网关逐步应用IPV6；最后，智能小物体（传感器节点）逐步应用IPv6.目前，华为的产品，包括骨干和接入路由器、移动网络分组域设备等，已经可以完全满足第一和第二阶段商用部署的要求。华为同时在积极跟踪第三阶段智能小物体应用IPv6的要求，包括技术标准和商用产品两大领域。我们有理由相信，在IPv6的积极适配与广泛应用下，物联网产业有望实现真正的大繁荣。5.IPV6物联网在国内外的发展1.国外发展热烈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。2
14、007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Gant，并在2005年6月份宣布开通Gant2。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
15、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。2.国内正在兴起我国在IPv6方面也开展了多
16、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3050万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。6.总结IPV6在物联网中的应
