为什么要转到全 IP 物联网? IPv6 可协助实现更多地址空间、互操作性和更轻松的开发

有了更多的连接设备，组织必须应对 IPv4 有限的地址空间。

物联网设备，尤其是家庭设备，正以令人难以置信的速度增长。据估计，到2025年，家用设备的数量约为300亿台。综上所述，到 2020 年部署的设备数量是现在的两倍。

工业和互联家庭环境中的用户需要这些产品和应用程序，才能使其具有可行性和盈利性。但是，这种技术的爆炸式增长给网络和互联网所依赖的网络技术带来了前所未有的压力，即使在今天。

IP 技术，尤其是IPv6，可以帮助实现这种快速增长。开发人员、制造商和 IT 专家必须使用标准化技术来确保物联网的互操作性和长期生存能力。

连接标准和移动到全 IP
随着物联网的发展，许多不同的连接标准已经出现，并正在使用今天。Z-Wave、Zigbee 和蓝牙都是使用特定无线频谱与配对和消息传递附加协议进行高效通信的方式开始的。

与 Wi-Fi 不同，这些技术不是基于 IP 的，但随着技术的成熟，每个技术都增加了 IP 功能。此举有几个原因：

与其他网络和应用程序的互操作性。最初，智能家居技术依赖于点对点或点对点通信。与其他 IP 连接应用程序（尤其是在云中）进行直接通信变得更加必要。
轻松发展。IP 技术高度标准化，具有庞大的开源支持社区，这为开发人员提供了更广泛的工具，以更快地构建和部署解决方案。
对 Web 技术、语音和视频的本地支持。随着时间的推移，IP 技术不断发展，可以处理多种应用流量，尤其是适合智能家居和物联网的应用流量。
IPv4 为物联网架构带来了挑战
IPv4 及其支持的更高级别协议、TCP 和用户数据图协议几十年来一直是互联网的支柱。但是，IPv4 地址空间自 2015 年以来已经耗尽，只有少数地址在这里和那里被 eked。今天的 IPv4 家庭网络依赖于与网络地址翻译 （NAT） 结合在一起的私人地址空间，这使得单个公共地址在专用地址空间中处理主机”背后”。

这给许多物联网架构带来了一些挑战。由于产品基于不同的物理层技术，智能家居将拥有许多网络，而不仅仅是一个专用局域网，这意味着使用多个私人地址空间并防止简单的点对点通信。虽然可能，但诸如 NAT 的会话传道实用程序或依赖”始终开”通信通道等解决方法很复杂，对于偶尔只检查一次信息的昏昏欲睡的设备或传感器来说可能很困难。

IPv6 呢？
尽管 IPv6 已经存在了 20 年，但 IPv4 的持久力（主要通过 NAT 技术提供燃料）使得许多人不愿将其大规模地纳入其网络计划。然而，IPv6 为物联网带来了明显的优势，它专为未来数十亿个跨越数千个异质网络的网络连接而设计。

仅地址空间的庞大规模就是 IPv6 对物联网的优势。完整的 IPv6 部署完全无需私人地址空间，从而便于设备和应用程序之间的双向通信。自 IPv4 地址空间耗尽以来，运营商已部署了各种过渡机制，例如 6、使用翻译绘制地址和端口的映射以及使用封装对地址和端口的映射，以便在 IPv6 骨干件上运行 IPv4。

此外，IPv6 大大降低了启动和地址分配的网络开销。无状态地址自动配置允许节点协商自己的网络地址，而无需集中管理和分配。对于任何部署，一个网络上有数百台设备，并且经常进出服务的设备，这都是一个极大的福音。

您能做些什么来在产品中提供更可靠的 IPv6 支持？
如上所述，IPv6 得到了标准和开源社区的大力支持。然而，对使用 IPv6的物联网和智能家居产品的严格和全面的测试对于实现它只为最终用户工作至关重要。以下是考虑 IPv6 以获取物联网产品时需要检查的一些重要元素：

与云服务的连接。您的产品能否连接到运营和保持更新所需的云服务？您的 IPv6 连接是否在固件更新之前和之后都有效？
引导。您的设备需要能够同时使用 IPv4 和 IPv6 网络连接进行操作吗？它可以启动、接收地址并在重新启动或睡眠模式后连接到服务吗？
用户控制。最终用户如何访问您的产品的 GUI（如果有的话）？本地接口或首次使用的应用程序是否在 IPv6 上工作？
基本服务互操作性。您的产品所需的核心协议（如 DNS 或网络时间协议）是否通过 IPv6 工作？
通过严格的自动测试，检查这些功能效果最好。测试上述每个构建和新的固件是重要的，以确保没有回归的基本 IP 协议功能。此外，还有许多因素可能导致设备最终处于不良状态，即使基础协议堆栈 （通常从开源代码实现）适用于基本连接。长时间频繁重复这些连接测试可以隔离内存泄漏或碎片，导致设备锁定或无法连接而不受用户干预。

最终，物联网连接格局的狂野西部可能会存在一段时间。当我们走向一个智能产品成为常态，甚至成为关键基础设施的一部分的世界时，考虑到向 IP 和 IPv6 的迁移可以帮助组织在这个勇敢的新世界中游刃有条。

关于作者
Jason Walls是QA咖啡厅的技术营销总监，是网络和网络产品质量测试和分析解决方案的开发者。作为一名协议爱好者，他从事计算机网络技术已有20多年，并帮助推动宽带、企业和消费网络的行业标准和开源项目。