物聯(lián)網設備,尤其是家庭中的物聯(lián)網設備,正以驚人的速度增長。據估計,到2025年,家用設備的數量將在300億左右。從另一個角度是2020年部署的設備數量的兩倍。
無論是工業(yè)環(huán)境還是環(huán)境中的用戶都需要這些產品和應用程序來為他們提供可行和有利可圖的服務。但這種技術的爆炸式增長給網絡和互聯(lián)網所依賴的網絡技術帶來了前所未有的壓力。
IP技術,尤其是IPv6,可以幫助實現(xiàn)這種快速增長。開發(fā)人員、制造商和IT專家必須使用標準化技術來確保物聯(lián)網的互操作性和長期可行性。
物聯(lián)網連接標準和向全IP的轉變。
隨著物聯(lián)網的發(fā)展,今天出現(xiàn)了許多不同的連接標準。Z-Wave、Zigbee和藍牙最初是利用特定的無線頻譜和用于配對和信息傳輸的附加協(xié)議進行高效通信。
與Wi-Fi不同,這些技術不是基于IP的,但是隨著它們的成熟,它們都增加了IP功能。原因如下:
與其他網絡和應用程序的互操作性。最初,智能家居技術依賴于點對點或點對中心通信。與其他IP連接應用程序(尤其是在云中)的直接通信變得更加必要。
易于開發(fā)。IP技術高度標準化,開源支持社區(qū)巨大,為開發(fā)人員提供了更廣泛的工具,以便更快地構建和部署解決方案。
本地支持網絡技術、語音和視頻。隨著時間的推移,IP技術已經發(fā)展到可以處理各種應用流量,尤其是適合智能家居和物聯(lián)網的應用流量。
IPv4挑戰(zhàn)物聯(lián)網架構。
IPv4及其支持的高層協(xié)議、TCP和用戶數據報協(xié)議幾十年來一直是互聯(lián)網的支柱。然而,自2015年以來,IPv4地址空間已經耗盡,只有少數地址在這里和那里掙扎。今天的基于IPv4的家庭網絡依賴于與網絡地址轉換(NAT)保持在一起的私有地址空間,這使得單個公共地址在私有地址空間中處理其后主機。
這給許多物聯(lián)網架構帶來了一些挑戰(zhàn)。使用基于不同物理層技術的產品,智能家居內部會有很多網絡——而不僅僅是一個特殊的局域網——這意味著使用多個特殊的地址空間,防止簡單的點對點通信。雖然有可能,但NAT會話遍歷實用程序或依賴永遠在線的通信通道等靈活方法可能非常復雜,因此休眠設備或傳感器可能很難只偶爾查詢一次信息。
IPv6物聯(lián)網架構?
雖然IPv6已經存在了20年,但IPv4的耐久性主要是由NAT技術驅動的,這讓很多人猶豫是否將其批發(fā)用于自己的網絡計劃。然而,IPv6為物聯(lián)網提供了獨特的優(yōu)勢,它是為穿越數千個異構網絡的數十億網絡連接的未來而設計的。
僅地址空間的巨大規(guī)模就是IPv6對物聯(lián)網的優(yōu)勢。完整的IPv6部署完全消除了對私有地址空間的需求,允許設備和應用程序之間的雙向通信。由于IPv4地址空間耗盡,運營商部署了6rd、轉換地址和端口映射、封裝地址和端口映射等各種過渡機制——IPv4在IPv6骨干網上運行。
此外,IPv6大大降低了引導和地址分配的網絡成本。自動配置無狀態(tài)地址,使節(jié)點無需中央管理和分配即可協(xié)商自己的網絡地址。對于一個網絡上有數百個設備和任何頻繁進入和停止服務的設備來說,這是一個巨大的福音。
您能做些什么來在您的產品中獲得更可靠的IPv6支持?
IPv6得到了標準和開源社區(qū)的大力支持。然而,對使用IPv6的物聯(lián)網和智能家居產品進行嚴格全面的測試是絕對必要的。為您的IoT產品考慮IPv6時,需要檢查以下重要因素:
1、連接到云服務。您的產品能連接到運行所需的云服務并不斷更新嗎?您的IPv6能在固件更新前后正常工作嗎?
2、引導。您的設備需要同時連接IPv4和IPv6網絡嗎?重啟或睡眠模式后可以啟動、接收地址和連接服務嗎?
3、用戶控制。最終用戶如何訪問您產品的GUI(如果有)?首次使用的本地接口或應用程序是否通過IPv6工作?
4、基本的服務互操作性。您的產品所需的核心協(xié)議(如DNS或網絡時間協(xié)議)是否在IPv6上運行?
這些功能可以通過嚴格的自動化測試來檢查。對每個構建和新固件進行上述測試對于確保基本IP協(xié)議功能不退化非常重要。此外,即使底層協(xié)議棧(通常從開源代碼實現(xiàn))適用于基本連接,也有許多因素會導致設備處于不良狀態(tài)。長時間頻繁重復這些連接測試可以隔離內存泄漏或碎片,會導致設備在沒有用戶干預的情況下鎖定或無法連接。
最終,物聯(lián)網的連接前景可能會持續(xù)一段時間。隨著我們走向智能產品成為常態(tài),甚至成為關鍵基礎設施的一部分,考慮到向IP和IPv6遷移可以幫助組織在這個美麗的新世界中航行。
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