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物联网时代视频监控网络与IPv6之间的爱恨情愁

导读: 在物联网感知层采用IP技术,要实现“一物一地址,万物皆在线”,将需要大量的IP地址资源,就目前可用的IPv4地址资源来看,远远无法满足感知智能终端的联网需求,特别是在视频监控、智能家电、汽车通信等应用的大规模普及之后,IP地址的需求会迅速增长,目前IPv4地址可以说是基本消耗殆尽了。

物联网的三大层次中,感知层作为物联网识别物体、采集信息的来源,成为物联网的关键。据相关数据显示,摄像机采集的数据信息占据全世界物联网数据的约一半以上的存储量。传统视频监控技术在智慧城市、公共安全等各行业已获得广泛的应用,而目前网络视频监控技术正在升级为“以视频为核心的物联信息服务”,即“视频+”,“视频+多维感知”和“视频+多维应用”, 视频监控网络已成为目前应用最广泛、技术最成熟的物联网。

在物联网感知层采用IP技术,要实现“一物一地址,万物皆在线”,将需要大量的IP地址资源,就目前可用的IPv4地址资源来看,远远无法满足感知智能终端的联网需求,特别是在视频监控、智能家电、汽车通信等应用的大规模普及之后,IP地址的需求会迅速增长,目前IPv4地址可以说是基本消耗殆尽了。

一、“爱悠悠”:取代IPv4且看更优秀的IPv6

1、“洋量”的网络地址:目前分配给物联网设备的网络地址一般为IPv4地址,其地址是由 4组 8位二进制数字排列组合而成,总共有2的32次方个地址可用,合计4,294,967,296个。虽然IPv4提供了“海量”地址,但随着物联网的高速增长,目前全球已有上百亿个物联网设备,却只有40多亿个网络地址。IPv6可以提供“洋量”的网络地址,数量远远大于IPv4,总共有2的128次方个地址可以使用,也就是说有340282366920938463463374607431768211456个IPv6地址可以使用。如果把每一个物联网设备比喻成一粒沙子,就算给铺满地球表面的每一粒沙子都分配一个网络地址,IPv6提供的网络地址数量仍然是够用的。虽然物联网时代视频监控网络地址需求量巨大,但无需担心IPv6网络地址数量问题。

2、更小的路由器表:IPv6的地址分配一开始就遵循“聚类”(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度,也就使得通过IPv6连接并获取内容的速度要比IPv4更快,这在物联网时代对实时性要求很高的视频监控网络来说非常的重要。IPv6技术不仅仅可以提高视频监控网络基础设施性能和质量,还可以更好地完善视频监控网络整体系统的建设。

3、IP层的安全:传统的网络安全机制只建立在应用层程序级,如E-mail加密、SNMPv2网络管理安全、接入安全(HTTP和SSL)等,没有办法能够从IP层来保证互联网以及物联网的安全。而IPv6可以实现IP层的安全,用户能够对网络层的数据进行加密并且对IP报文进行校验,保证了分组的完整性与保密性。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视频监控网络相关设备和数据的安全性,让用户信息的安全保障得以升级,有效地防止视频监控数据被非法窃取。

4、增加了增强的组播支持以及对流的控制:IPv6组播技术(Multicast)可避免网络资源浪费,减小网络拥塞和广播风暴等问题,能有效利用带宽,提高数据传输效率,尤其适合视频监控网络中音视频流等大数据量数据的传输。同时IPv6新增字段--流标记(Flow Control),标记需要IPv6路由器特殊处理的数据流,该字段用于某些对连接的服务质量有特殊要求的通信,例如音频或视频等实时数据传输。这二项功能使物联网时代的视频监控网络的应用有了长足发展的机会,为服务质量QoS(Quality of Service)控制提供了良好的网络基础和平台,更加适合于视频流的转发与控制。

5、优秀的自动化配置管理方案:当连接到IPv6网络时,IPv6主机可以使用邻居发现协议对自身进行自动配置,当第一次连接到网络上时,主机将会发送一个链路本地路由器请求来获取配置参数,同时路由器使用包含Internet层配置参数的路由器宣告报文进行回应,这是对DHCPv4协议的改进和扩展,并且在不适合使用IPv6无状态自动配置的场景下,网络可以使用DHCPv6有状态配置或者使用静态设置方法手动配置。IPv6还具备方便寻址及支持即插即用等特性,能更好地支持物联网业务,特别是其移动特性对视频监控网络的支持。

6、多宿主特性支撑5G应用:典型的IPv6设备可以有多个地址,并且一个终端可以同时建立多个宿主(Multi Homing)的功能,为移动边缘计算提供基于源地址的分流应用。实现移动边缘计算的切片和隔离都是通过多条链路进行的,由于多宿主特性,所以在切换的时候可以先建后断,降低了数据丢包影响,减少了切换时间,改进了用户的体验,这在即将到来的5G时代,IPv6将在视频监控网络上将会有更广阔的应用。

7、为新增根服务器提供了机会:IPv4时代全球只有13台根域名服务器,1个主根服务器在美国,12个辅根服务器中9个在美国,2个在欧洲,1个位于日本,中国作为全球互联网用户数最多的国家,没有自主可控的根服务器。在IPv6的DNS体系中,数据帧结构可以安排25个IPv6根服务器,纯IPv6根服务器取得根区文件后,同样可以解析IPv4,为新增根服务器提供了机会。在与现有IPv4根服务器体系架构充分兼容基础上,“雪人计划”在美国、日本、印度、俄罗斯、德国、法国等全球16个国家完成25台IPv6根服务器架设,形成13台原有根加25台IPv6根的新格局,中国部署了其中的4台(1主3辅),打破了中国过去没有根服务器的困境。

IPv6还有许多功能,例如新的技术或应用需要时,它可以允许协议进行扩充,使用新的选项来实现附加的功能;IPv6使用更好的头部格式,其选项与基本头部分开,如果需要,可将选项插入到基本头部与上层数据之间,简化和加速了路由选择过程。总之,IPv6具备着满足我们对未来物联网的各种要求的特性,虽然现在未能普及,但相信在未来IPv6一定会走到我们身边,历史大潮不可逆。

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