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(shù)首先由人連物，具體的實作類似透過web的技術(shù)連上硬件，如冰箱空調(diào)等等。隨著半導體制程以及感測技術(shù)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(lǐng)域上。

物聯(lián)網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)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(luò)攝影機等等。基本上的做法都是透過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(jié)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(diào)時，有何種方式可以完成。人連物的概念就是透過手機預(yù)先遠程開啟家中的空調(diào)，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(shè)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(luò)的技術(shù)送出開空調(diào)的訊號給家中的空調(diào)，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(shù)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(shù)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(luò)協(xié)議IPv4已經(jīng)無法滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要那些基礎(chǔ)建設(shè)的支持。

1、首先的基本需求就是要有足夠的網(wǎng)絡(luò)地址(IP Address)。目前IPv4大概可以提供約40億左右的網(wǎng)絡(luò)地址，然而目前全球人口已經(jīng)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(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT (Network Address Translation)技術(shù)可以減少IPv4地址枯竭問題，然而面對到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要大量的地址時，NAT技術(shù)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(jié)。試想一個智能家居可能有智能空調(diào)、冰箱、廚房等數(shù)十個可連網(wǎng)的智能設(shè)備。如果屋主需要針對每個設(shè)備設(shè)定其網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，太過復雜的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)設(shè)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(shè)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(yīng)用當中，所有的設(shè)備都鏈接到網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(shù)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(luò)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(gòu)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(shè)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(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(luò)后可自動取得地址。這種“即插即用”的特色可以減輕網(wǎng)絡(luò)管理者及用戶設(shè)定及管理IPv6地址的負擔。若配合DNS自動更新設(shè)定，更可立即隨插連網(wǎng)上線使用。

3、內(nèi)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(chǎn)生的IP地址安全協(xié)議。IPv6將IPSec納入其架構(gòu)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(chǔ)建設(shè)的好處，除此之外IPv6也提供服務(wù)質(zhì)量保證 (Quality of Service， QoS) 機制，提供順暢、有秩序的網(wǎng)絡(luò)傳輸，能將網(wǎng)絡(luò)資源分級與分類，借助通過的流量控管保持網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捻槙场Ｒ虼艘l(fā)展物聯(lián)網(wǎng)除了軟硬件設(shè)備的精進外，IPv6通訊協(xié)議也是一個不可或缺的重要基礎(chǔ)建設(shè)。

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(yīng)云端應(yīng)用也將會隨之成長。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shù)進行分析，則有賴云端計算分布式技術(shù)的支持。因此未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、云端分析平臺、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及資通安全技術(shù)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(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的支持。