淺談物聯(lián)網(wǎng)與新一代的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議IPv6

 物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things， IoT)一詞首先由美國麻省理工學院Auto-ID中心主任愛斯頓(Kevin Ashton)所提出。而比爾蓋茲在1995年《未來之路》一書中提及物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展技術首先由人連物，具體的實作類似透過web的技術連上硬件，如冰箱空調等等。隨著半導體制程以及感測技術的進步。傳感器以及運算單元可以微縮在一個便宜又微小的裝置上，這導致物聯(lián)網(wǎng)的概念慢慢地被實作在各種的領域上。

物聯(lián)網(wǎng)的基本網(wǎng)絡鏈接方式有人連物以及物連物。人連物可以泛指一般可連網(wǎng)的智能系統(tǒng)，如智能家電、網(wǎng)絡攝影機等等?；旧系淖龇ǘ际峭高^計算機或是手持式裝置連接到遠程的裝置。而另一種的連結方式則是物連物，其運作原理是裝置本身的互連以及互動。試想一個情境，在艷陽高照的大熱天中，當我想要進家門時候立刻享受到舒適的空調時，有何種方式可以完成。人連物的概念就是透過手機預先遠程開啟家中的空調，一回家后就可以享有舒適的溫度。另外一種物連物的概念則是，當車子上的GPS收到車主輸入要回家的指令時，開始估計回家的時間，這期間車子或是GPS導航設備會接收其他車子所送過來的信息估算回家所需要的時間，等到適當?shù)臅r間車子透過網(wǎng)絡的技術送出開空調的訊號給家中的空調，過程中完全不需要屋主的介入，透過物連物以及感測的技術即可達成物與物的對話進而促進智能系統(tǒng)對萬物進行高效、節(jié)能、安全、環(huán)保等目標之實現(xiàn)。

以上情境將隨著硬件、通訊以及感測技術的進步而慢慢導入我們的居家生活中。然而現(xiàn)在最流行的網(wǎng)絡協(xié)議IPv4已經無法滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)應用需要那些基礎建設的支持。

1、首先的基本需求就是要有足夠的網(wǎng)絡地址(IP Address)。目前IPv4大概可以提供約40億左右的網(wǎng)絡地址，然而目前全球人口已經超過70億人，這代表平均一個人分不到一個IPv4 Address。雖然目前有網(wǎng)絡地址轉換NAT (Network Address Translation)技術可以減少IPv4地址枯竭問題，然而面對到物聯(lián)網(wǎng)應用需要大量的地址時，NAT技術就不是一個好的解決方案;

2、第二個基本需求則是需要自動連結。試想一個智能家居可能有智能空調、冰箱、廚房等數(shù)十個可連網(wǎng)的智能設備。如果屋主需要針對每個設備設定其網(wǎng)絡組態(tài)，太過復雜的網(wǎng)絡組態(tài)設定將會影響使用者的使用意愿;

3、第三個基本需求則是安全。傳統(tǒng)計算機設備如果被黑客入侵，所損失的是個人機密的資料如信用卡、銀行賬號等;而對企業(yè)而言損失的則是企業(yè)的機密信息;然而在物聯(lián)網(wǎng)的應用當中，所有的設備都鏈接到網(wǎng)絡上，因此當機密性、完整性或是可用性受到威脅時，所遭受到的損失將比以往更大。試想黑客入侵到智能家居時，如果開啟如電爐等電器設備的后果，又或偷車賊也不需要冒著被發(fā)現(xiàn)的風險去偷車，只要透過黑客技術駭進可以自動駕駛的智能汽車，就可以讓受害的汽車自動開到黑客指定的倉庫。

反觀IPv6為新一代的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議，其特色有：

1、大量的網(wǎng)絡位置：目前一般分配給計算機的地址為IPv4地址，其地址是由 4組 8位數(shù)字 (0～255) 排列組合而成，例如210.130.1.1?？偣?的32次方個地址可用，合計4，294，967，296個，最上游之IP地址管理機構IANA于2011年已將IPv4地址核發(fā)完畢。而IPv6總共有2的128次方個地址可以使用，也就是有340282366920938463463374607431768211456個IPv6地址可以使用。一平方公尺能有多少IPv6的地址呢?以地球總面積來算算看，地球總面積約5億1仟萬平方公里，每平方公尺將可有655570793348866943898599個IPv6地址(約有6仟5佰萬兆個)。把連網(wǎng)設備想象成沙子，就算如果鋪在地面上的每一顆沙子都有一個IPv6的地址的情況下都還夠用，那在以IPv6為基礎的物聯(lián)網(wǎng)應用中將永遠不需要擔心IPv6數(shù)量不夠的問題。

2、即插即用：IPv6通訊協(xié)議支持自動組態(tài)(Auto-configuration)功能，IPv6主機接上網(wǎng)絡后可自動取得地址。這種“即插即用”的特色可以減輕網(wǎng)絡管理者及用戶設定及管理IPv6地址的負擔。若配合DNS自動更新設定，更可立即隨插連網(wǎng)上線使用。

3、內建個人計算機身份認證加密功能(IPsec)：IPSec是過去為了解決IPv4的安全性問題所產生的IP地址安全協(xié)議。IPv6將IPSec納入其架構中，讓IPSec直接可以鑲嵌在IPv6的封包中，此特性將增加物聯(lián)網(wǎng)的安全性。

由以上特色可以了解IPv6為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之重要基礎建設的好處，除此之外IPv6也提供服務質量保證 (Quality of Service， QoS) 機制，提供順暢、有秩序的網(wǎng)絡傳輸，能將網(wǎng)絡資源分級與分類，借助通過的流量控管保持網(wǎng)絡傳輸?shù)捻槙场Ｒ虼艘l(fā)展物聯(lián)網(wǎng)除了軟硬件設備的精進外，IPv6通訊協(xié)議也是一個不可或缺的重要基礎建設。

隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的普及，IPv6的導入以及信息安全將會是重要的議題。而隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，相對應云端應用也將會隨之成長。物聯(lián)網(wǎng)應用使得可以獲得的數(shù)據(jù)大為增加，而大量的數(shù)據(jù)如果需要利用大數(shù)據(jù)技術進行分析，則有賴云端計算分布式技術的支持。因此未來物聯(lián)網(wǎng)應用、云端分析平臺、大數(shù)據(jù)分析技術以及資通安全技術將成為熱門的議題，在這熱門議題的背后則有賴于IPv6這重要的網(wǎng)絡基礎建設的支持。