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物联网时代的“IPv6陷阱” 谈谈IPv6的普及之路

传统互联网引入IPv6 的最大优势在于,无论网络规模如何增长,IPv6 都能为每一个接入设备提供地址空间,甚至物联网设备也不例外。从狭义上理解,这种优势看似没问题。目前只有部分IPv6 地址空间已开放,而IPv6 互联网中的主机数量理论上可以达到3.4×1038(即支持2128个地址)。53

这的确是一个天文数字,即便是物联网也不可能超越这种规模。正因如此,很多权威专家和制造商(特别是既得利益者)踌躇满志地认为,IPv6 已然做好准备迎接物联网的到来,全世界只需继续维持现状融入新兴物联网即可,毕竟可用的IP 地址多如砂砾。

然而,这种“把头扎进沙堆里”的鸵鸟政策忽视了最为关键的经济因素——最终成本,它是推动物联网全面部署的根本动力。这些成本主要集中在软硬件系统、监督与管理以及安全保障这三个方面。

烧钱的无用功能

经典的计算与通信设备(如个人计算机、平板电脑和智能手机)集成了处理器、内存和存储设备等功能设计,这些设计保证了它们的核心功能。引入IPv6 只需将协议栈置于设备存储器,在内存中执行,并由处理器驱动。

实际上,与这些设备所产生的利润率相比,因IPv6 而造成的边际成本微乎其微,几乎也无法衡量。未来物联网需要连接的是那些之前从未联网的设备,这正是关键所在。通常,这些设备从设计、制造到出售,均以最低成本收获最高利润率。为了充分发挥物联网的巨大潜能,我们需要为那些海量设备制定合理的低成本解决方案,否则它们会继续远离网络,也难以发展,甚至步入一次性处理的行列。

廉价设备难以承载传统协议

我们必须对那些实际成本做到心中有数,如果仅仅为了运行传统的IPv6 协议,而在终端设备(如湿敏元件、照明灯、烤箱等)中增加相应的软硬件负载,显然会成为物联网的巨大障碍。

据估计,即便是批量生产,为这些设备使IPv6 增加的边际成本也要将近50 美元。如果将所有功能封装到硅片中,那么为终端设备增加物联网基本组网功能所需要的成本接近1 美元。

物联网设备通常是“哑设备”,但它们却完全可胜任某一项特定任务。从根本上来说,我们不难发现单从成本指数上就足以证明,为物联网设备创建一种新的解决思路是绝对有必要的。

7000 亿设备的监管

尽管网络设备制造商数以百万,但想要定位并追踪它们并非难事,因为每一款网络设备都有对应的MAC地址(介质访问控制标识符),由美国电气与电子工程师协会(IEEE)负责维护和管理如此庞大的制造商数据库。

对于全世界无数制造物联网设备(简易传感器、执行器和电器等)的企业和个体来说,如果让他们都去等着某个集权机构分配相应的设备地址,那岂不是一件匪夷所思的事?

当然,甚至为万亿设备分配地址都不是问题,但当你想检索并管理其中某个设备时却如同大海捞针。如果你试图对数千亿IPv6 地址进行检索,可能需要花上几百年时间。对于一个由复杂的IPv6设备组成的物联网而言,其管理成本可能远超世界上的任何网络化工程。而这些无谓的成本,对本已捉襟见肘的运营商来说又是沉重的一击,毕竟他们正想方设法去弥补昂贵的基础设施投资。

此外,IPv6也有它自身的许多局限性。IPv6难以普及的第一大原因,就是部署太困难了。

如果IT产业被一夜之间炸掉,要在新铺设的网络中全面普及IPv6协议,这并不困难。但现实是目前互联网还活得好好的,IPv6的使命是给互联网续命而不是让其涅槃,这就要求IPv6能够继承IPv4的衣钵,能够和IPv4和谐共处。遗憾的是,IPv6和v4的兼容性并不好,难以互联互通,双方通信需要经过隧道。这问题非常要命,要保持互联网的畅通,只能够搞一堆隧道,但这成本太高了。根本的解决方案,还是让当前IPv4设备都升级支持IPv6。

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IPv4升级IPv6可不像系统升级这么简单,涉及到终端、传输路径方方面面的网络软硬件升级。目前只有一些互联网大企业如Google等全面部署IPv6,这些企业面向的是未来,部署IPv6等于是布置新市场的桥头堡;而对于运营商以及一些IT小公司,是没有什么大动力去花大成本去升级新技术的,毕竟这又不能直接换钱。国内某些银行和政府机构网站至今仍只支持老旧的IE浏览器,反正升不升级你们都得照用,不影响它的业绩,就是这个道理了。

前面说到IPv6最大的优点就是地址特多,沙子都能分到公网IP,这必须是大好事。然而你真的需要公网IP这么好的东西吗?运营商对你说:no,你并不需要。

目前运营商已经广泛使用NAT,通过NAT给用户分配内网地址而非公网地址。内网是一个相对的概念,像家里的电脑通过路由器这道网关才能访问到运营商提供的网络,那么家里的局域网相对运营商网络,就属于内网;同理,运营商也可以不分配公网IP给单个用户,而是将多个用户纳入他的内网,通过统一的公网IP网关来访问互联网。这样一来,运营商就可以大大节省公网IP资源,不急着上IPv6也没什么。总的来说NAT会让网络变得更复杂和低效,能够为所有设备分配到公网IP的IPv6才是长久之计,只是目前使用NAT仍可解决大部分需求,IPv6的海量地址需求非燃眉之急。

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物联网日益发展的关键在于,如何利用低成本和低风险让更多的设备互联互通。虽然IPv6现在未能普及,但相信在未来十年乃至十数年,IPv6一定会走到我们身边。历史大潮不可逆,期待IPv6的降临吧。

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