导读：随着“物联网”科技之门开启，各类智能技术、智慧应用纷至沓来，新产业、新业态蓬勃发展，而IPv6作为新一代互联网通讯协议也顺势而来。今天我们一起来聊一聊物联网与IPv6的那些“爱恨情仇”。

物联网 Internet of things（IoT）

一、物联网概念

说起物联网，顾名思义就是“物物相连的互联网”。物联网其英文名称是：“Internet of things（IoT）”，是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。

这里有两层意思：

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，进行信息交换和通讯。物联网的英文名称为（The Internet of things）。

这里的“物”要满足以下“9要”，才能够被纳入“物联网”的范围：

1、要有相应信息的接收器；

2、要有数据传输通路；

3、要有一定的存储功能；

4、要有CPU；

5、要有操作系统；

6、要有专门的应用程序；

7、要有数据发送器；

8、要遵循物联网的通信协议；

9、要在世界网络中有可被识别的唯一编号。

物联网这个概念，美国在2000年时就提出来了，当时叫传感网，其定义是：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，把任何物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

物联网概念

“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。

物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，他的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。

物联网

1、“一句话”理解物联网

把所有物品通过信息传感设备与互联网连接起来，进行信息交换，即物物相连，以实现智能化识别和管理。

2、三大方向

全球范围内物联网的产业实践主要集中在三大方向：

（1）第一个实践方向：“智慧尘埃”

第一个实践方向被称作“智慧尘埃”，智慧尘埃(Smart Dust)是宽度只有几毫米的微机电系统(MEMS)，可执行温度、震动、湿度、化学成分、磁性等参数的测量。这些感测器的功耗非常低，使用TinyOS之类的阳春型作业系统以及低功耗无线感测网路(6LoWPAN、802.15.4e)进行通讯。

主张通过各类传感器设备的互联互通，形成智能化功能的网络。人类提出利用智慧尘埃探勘新行星的地形、监控周遭地区或战场的构想，甚至将智慧尘埃部署在大气层以精确计算臭氧波动进行天气预测、监控深海的神秘世界，智慧尘埃可持续串流精确与即时的数据，用于监控农田、温室、仓储、制造工厂和运输系统等不同环境，将为物联网带来真正的变革。智慧尘埃的发展契机将是提供人类深入了解周围环境和世界所需的知识。

物流

（2）第二个实践方向：基于RFID技术的物流网

第二个实践方向即是广为人知的基于RFID技术的物流网，传统仓储管理模式普遍存在人力成本偏高、业务流程多、货品跟踪困难、资金和货品周转效率较低、物流管理的信息和手段落后等缺点，已不能保证正确的进货、库存控制及发货，因此会导致管理费用的增加，服务质量难以得到保证，从而影响企业的竞争力。

传统的物流仓储管理系统只能实现货品信息的“静态化”管理，而无法实现对物流全过程的实时跟踪和监控。RFID技术具有无接触式、大容量、快速、高容错、抗干扰和耐腐蚀、安全可靠的信息识别等特点，其在物流仓储管理中得到了较好的应用。该方向主张通过物品物件的标识，强化物流及物流信息的管理，同时通过信息整合，形成智能信息挖掘。

（3）第三个实践方向：被称作数据“泛在聚合”意义上的物联网

第三个实践方向被称作数据“泛在聚合”意义上的物联网，“泛在聚合”即是要实现互联网所造就的无所不在的浩瀚数据海洋，实现彼此相识意义上的聚合。

这些数据既代表“物”的本身，也代表“物”的状态，甚至代表人工定义的各类概念。数据的“泛在聚合”，将能使人们极为方便的任意检索所需的各类数据，在各种数学分析模型的帮助下，应通过对其中每个数据进行属性的精确标识，不断挖掘这些数据所代表的事务之间普遍存在的复杂联系，全面实现数据的资源化，这既是互联网深入发展的必然要求，也是物联网的使命所在，从而实现人类对周边世界认知能力的革命性飞跃。

物联网

3、三大实践方向的的区别与联系

（1）“智慧尘埃”意义上的物联网

比较而言，“智慧尘埃”意义上的物联网属于工业总线的泛化。这样的产业实践自从机电一体化和工业信息化以来，实际上在工业生产中从未停止过，只是那时不叫物联网而是叫工业总线。

这种意义上的物联网将因传感技术、各类局域网通信技术的发展，依据其内在的科学技术规律，坚实而稳步地向前行进，并不会因为人为的一场运动而加快发展速度。

（2）RFID意义上的物联网

RFID意义上的物联网，所依据的 EPCglobal 标准在推出时，即被定义为未来物联网的核心标准，但是该标准及其唯一的方法手段——RFID电子标签所固有的局限性，使它难以真正指向物联网所提倡的智慧星球。原因在于，物和物之间的联系所能告知人们的信息是非常有限的，而物的状态与状态之间的联系，才能使人们真正挖掘事物之间普遍存在的各种联系，从而获取新的认知，获取新的智慧。

（3）“泛在聚合”意义上的物联网

互联网时代造就了无数由“0”和“1”组成的数据海洋，毫无疑问，它理应成为人类相互交流的世界语言。只是令我们遗憾的是，互联网时代所形成的数据，都依赖它所生成、运行和管理。它的专门化系统，一旦离开这个系统，它就变成了谁也无法识别的信息垃圾。数据的“泛在集合”正是要给这个庞大海洋中的每一个数据穿上统一的制服，给出唯一的属性标识，而实现人们对它们的普遍认知。“泛在聚合”后的数据海洋，将成为人类认知周边世界的一种新的通用语言，它将人类带入一个“智慧大爆炸”的时代。

物联网的应用

二、物联网的应用

物联网的基本网络连接方式有①.人连物，②.物连物。

1、人连物

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。

2、物连物

而另一种的连接方式则是物连物，其运作原理是装置本身的互连以及互动。

因此 ，物联网的应用领域主要有如下：

城市管理

1、城市管理

（1）智能交通（公路、桥梁、公交、停车场等）物联网技术可以自动检测并实时报告路段的“健康状况”，在道路拥堵路段或者出现其他突发情况的路段，系统自动调配红绿灯，合理安排红绿灯的等候时间，同时为车主推荐最佳行驶路线；还可以避免超载的车辆经过桥梁，也能根据光线强弱，调控路灯亮度。从而减少交通事故的发生。

在公交方面，物联网技术构建的智能公交系统通过综合运用网络通信、GIS地理信息、GPS定位及电子控 制等手段，集智能运营调度、电子站牌发布、IC卡收费、ERP（快速公交系统）管理等于一体。通过该系统可以及时准确的掌握每一辆车辆的具体位置，从而通过相关软件可以及时查询公交停靠站时间。

停车难问题对于现在密集的城市交通来说，一直是人们所关心的问题。通过应用物联网技术可以帮助人们更快更准确的找到停车位，智能化的停车场通过采用超声波传感器、摄像感应、地感性传感器、太阳能供电等技术，第一时间识别的车辆的进库和离位，反应到智能车库系统中。

（2）文物保护和数字博物馆

文物的保护，文物本身的特征要求他们都环境都有不同的要求，应用物联网技术，建立数字博物馆，通过对文物保存环境的温度、湿度、光照、降尘和有害气体等进行长期监测和控制，从而建立文物数据库，将出土后的文物，因环境原因对文物造成的损耗降到最低。

数字家庭

2、数字家庭

不知道大家有没有和我一样的经历，在家中，刚找到电视遥控器，一转眼空调遥控器又找不到了，所以如果利用物联网技术建立一个数字家庭，将家中各种家用电器，都采用一个终端遥控器控制，是不是操作起来更加便捷。

定位导航

3、定位导航

物联网与卫星定位技术、GSM、GPRS、CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合，能够在互联网和移 动通信网络覆盖范围内使用GPs技术，使用和维护成本大大降低，并能实现端到端的多向互动。

4、现代物流管理

通过在物流商品中植入传感芯片（节点），供应链上的购买、生产制造、包装／装卸、堆栈、运输、配送／分销、出售、服务每—个环节都能被系统实时监测，这让物流体系更加完整和省心，对于消费者来说，也不需要担心出现丢件漏件的现象，及时出现，也可以很快追责到个人。

食品安全控制

5、食品安全控制

民以食为天，所以食品安全问题，一直是民生问题中重视的一项。通过物联网识别，给每一个食物进行标签识别，这样从食物生长初期到最终进入销售渠道，每一个过程都能全程把关，让我们吃的更加安心、放心。

零售业

6、零售

RFID取代零售业的传统条码系统（Barcode），使物品识别的穿透性（主要指穿透金属和液体）、远距离 以及商品的防盗和跟踪有了极大改进。

数字医疗

7、数字医疗

网络安全

8、防入侵系统

物联网的安全问题一直引发大家的讨论，那么如何避免物联网的信息被他人窃取，从而变成他们非法盈利的工具显得尤为重要。我们可以通过成千上万个覆盖地面、栅栏和低空探测的传感节点，防止入侵者的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性 入侵。上海机场和上海世界博览会已成功采用了该技术。

随着物联网的应用普及，如何规范物联网行业标准和核心技术，成为业界发展的重要举措，同时解决好信息安全技术，也是是物联网发展面临的迫切问题。

IP地址

三、IP地址“欲求不满”？

1、第一个基本需求是需要充分的IP地址

近几年物联网发展步伐不断加快，也出现了一个有趣的情况，那就是 IP 可能不够用了。大家可以观察一下家中的物联网设备：无线摄像头、家居自动化设备、可穿戴设备等等，你会发现，这些设备可以使用的 IP 地址十分有限，因为现在范围仅限于IPv4。

众所周知，目前全球人口已经超过70亿大关，而且还有持续增加的可能性。IPv4 是之前为了解决互联网拥挤而提出的网络协议，但问题在于32位的 IPv4 提供的 IP 地址十分有限，全球范围内共有 43 亿个，和庞大的70亿人口数量相比，显然平均分配不足以让每人拥有一个IPv4 Address，目前可以说是消耗殆尽了。

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;

自动连接

2、第二个基本需求则是需要自动连接

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，如果用户需要对每个智能设备设定其网络组态，显然太过于复杂的网络组态设定会会用户体验大打折扣，这时如果可以进行统一管理，并可以设置自动连接的话，对用户来说无疑是一件好事。

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，对个人而言，损失的将是个人银行卡、信用卡，各类电子支付等个人财产、社交媒体的网络账号等个人信息资料；对于企业而言，损失的则是公司的机密，同时也会涉及到公司的财产。

在物联网的应用中，所有的设备终端都连接在网络，此时如果受到黑客入侵的话，机密性、完整性或是可用性都将受到威胁，损失比传统计算机设备更加惨重。所以安全性始终是我们无法避开的话题。

IPv6

四、物联网与 IPv6 联姻

因为IPv4的局限性，IPv6应运而生，作为新一代的互联网通讯协议来满足人们的高需求。

1、IPv6

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，其中Internet Protocol译为“互联网协议”。IPv6是IETF（互联网工程任务组，Internet Engineering Task Force）设计的用于替代现行版本IP协议（IPv4）的下一代IP协议，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址。

IPv4最大的问题受限于 网络地址资源有限，这点严重制约了互联网的应用和发展。IPv6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种接入设备连接网络所带来的障碍，缩小对用户的威胁。

2、IPv6的优势

（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。以210.130.1.1这串数字为例，总共有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。

地球总面积约5亿1千万平方公里，那么一平方公尺能有多少IPv6的地址呢?每平方公尺将可有655570793348866943898599个IPv6地址(约有6仟5佰万兆个)。把每一个连网设备比喻成一粒沙子，就算铺在地面上的每一粒沙子都有一个IPv6的地址的情况下都还够用。

所以从数量上看，IPv6比IPv4地址数量要多出很多，在以IPv6为基础的物联网应用中，我们不需要担心IPv6数量问题。

（2）

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获得地址。这种“即插即用”式的特点，可以大大减轻网络管理者及用户设定对管理IPv6地址的负担。若配合DNS自动更新设定，还可以支持随插连网上线使用功能。

（3）加密功能

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，这一特性可以加强物联网的安全性，让用户信息的安全保障得以升级。

（4）服务质量有保证

通过前三点，我们不难发现，IPv6为物联网发展的基础建设所带来的优势，所以后续服务也将是用户关心的问题。IPv6可提供服务质量保证 (Quality of Service， QoS) 机制，提供顺畅、有秩序的网络传输环境，能将网络资源进行分级分类，借助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和技术的升级，IPv6通讯协议也是一个不可或缺的重要基础建设。

3、IPv6的问题

传统互联网引入IPv6 的最大优势在于，无论网络规模如何扩大，IPv6 都能为每一个接入设备提供充足的空间和地址，甚至物联网设备也不例外。

从狭义上理解，这种优势看起来毫无弊端，但就目前的现状而言，只有部分IPv6 地址空间拥有开放权限，而IPv6 互联网中的主机数量理论上确实可以达到3.4×1038（即支持2128个地址）。这听起来是一个天文数字，即使物联网，似乎也达不到这个规模。

综上所述，不少专家学者和制造商（特别是既得利益者）踌躇满志地认为，IPv6 已经做好准备，迎接物联网时代的到来，全世界只需要继续维持现在就可以接入联网设备，毕竟可用的IP 地址多如砂砾。

不过，这种“一头扎进沙堆里”的鸵鸟政策，恰恰忽略了最基本的因素——经济成本。这些成本主要集中在软硬件系统、监督与管理以及安全保障这三个方面。

（1）IPv6烧钱的无用功能

经典的计算与通信设备（如个人计算机、平板电脑和智能手机）集成了处理器、内存和存储设备等功能一体化设计，这些设计保证了它们的核心功能。引入IPv6 只需将协议置于存储器设备中，在内存中执行，并通过处理器驱动他们。

实际上，IPv6 使用造成的边际成本与他们高昂的利润相比微乎其微，几乎不必估量。未来物联网需要连接的设备，是那些从未联网的设备，将他们互联起来，这也是关键所在。

通常，这些设备从设计之初到制造再到出售，均以最低成本收货最高的利润。同时为了发挥物联网其巨大的潜能，我们有必要为那些海量的设备设立统一的行业规范标准，不然很可能会沦为一次性产品。从而阻断双方的发展。

（2）廉价设备难以承载传统IPv6协议

据估计，即便是批量生产，为这些设备使IPv6 增加的边际成本也要将近50 美元。如果将所有功能封装到硅片中，那么为终端设备增加物联网基本组网功能所需要的成本接近1 美元。

如果单纯的只是为了运行传统的IPv6 协议，而在设备终端（如湿敏元件、照明灯、烤箱等）增加相应的软硬件负荷，显然会成为物联网的巨大障碍，所以我们必须对设备的实际成本做到心中有数，从他们的成本指数上也足以证明，为物联网设备创建新的解决思路也是非常有必要的。

（3）高昂的IPv6设备监管成本

在物联网时代，虽然设备制造商数以百万计，但想要定位并追踪他们绝非难事，因为每一款网络设备都有对应的网络地址。但当以试图从数千亿IPv6 地址进行检索时，这无异于大海捞针，因为你可能需要花上几百年时间。

因此对于一个由复杂的IPv6设备组成的物联网而言，他的管理成本不言而喻，可能远远超过世界上任何网络化工程。高昂的管理成本，再遇到本已捉襟见肘的运营商来说，无疑是雪上加霜，所以 如何降低高昂IPv6设备的监管成本对于运营商也是一大考验，或者说他们要如何吸引到足够的投资金额来支撑他们。

4、IPv6自身的局限性

此外，IPv6也有它自身的许多局限性。

（1）IPv6部署难

IPv6至今难以普及的原因，部署困难首当其冲。如果IT产业一夜之间被毁掉，想要在新铺设的网络中全面普及IPv6协议，这并不困难。然而现实是目前互联网存在，IPv6的使命是让其更加稳健的运行而不是推翻重来，这就要求IPv6能在IPv4的基础上升级，而IPv4共生共存。

（2）IPv6和IPv4的兼容性差

兼容性的问题，一直被不断的提出。IPv6令人遗憾的是，IPv6和IPv4的兼容性并不好，难以实现互联互通，双方建立网络通信需要依靠隧道，隧道的成本又十分的高昂。归根结底，我们要从根源上解决问题，就是让 IPv4升级IPv6。

IPv4升级IPv6又不像常规的系统升级这么简单，大到设备终端、传输路径方方面面，小到网络硬件的边边角角。

NAT

（3）NAT抢占IPv6市场运营

前面我们提到IPv6最大的优点就是IP地址多，多如砂砾，但现实中，我们需要这么多IP么？我想你的回答可能是：No！我并不需要。

NAT（Network Address Translation，网络地址转换），NAT也能解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。所以目前运营商已经在使用NAT，通过NAT给用户分配内网地址而非公网地址，从而削弱了IPv6的市场竞争力。

总结：

随着物联网系统的普及，IPv6作为新一代互联网通讯协议，还有很长的路要走，通过技术的不断升级和与市场的磨合，同时解决导入和信息安全问题。就目前的形势来看，可能网络安全和用户信息安全问题迟早会得到解决，但是由于很多设备不支持 IPv6，这些设备之间的互联互通也是一个值得特别关注的问题。

但未来的物联网应用将会呈现不断成长、成熟的趋势，因此物联网和IPv6关系，也将有赖于物联网云端应用、大数据分析技术、云计算分布式管理，还有后期专业人士的维护，得到相对应的网络基础建设支持，从而变得更加紧密 ，更好的为用户服务。

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