物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與IPv6之間的愛恨情愁

　　在物聯(lián)網(wǎng)的三大層次中，感知層作為物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來(lái)源，成為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，攝像機(jī)采集的數(shù)據(jù)信息占據(jù)全世界物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的約一半以上的存儲(chǔ)量。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市、公共安全等各行業(yè)已獲得廣泛的應(yīng)用，而目前網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)正在升級(jí)為“以視頻為核心的物聯(lián)信息服務(wù)”，即“視頻+”，“視頻+多維感知”和“視頻+多維應(yīng)用”， 視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)已成為目前應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的物聯(lián)網(wǎng)。

　　在物聯(lián)網(wǎng)感知層采用IP技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)“一物一地址，萬(wàn)物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來(lái)看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足感知智能終端的聯(lián)網(wǎng)需求，特別是在視頻監(jiān)控、智能家電、汽車通信等應(yīng)用的大規(guī)模普及之后，IP地址的需求會(huì)迅速增長(zhǎng)，目前IPv4地址可以說(shuō)是基本消耗殆盡了。

　　一、“愛悠悠”：取代IPv4且看更優(yōu)秀的IPv6

　　1、“洋量”的網(wǎng)絡(luò)地址：目前分配給物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址一般為IPv4地址，其地址是由 4組 8位二進(jìn)制數(shù)字排列組合而成，總共有2的32次方個(gè)地址可用，合計(jì)4，294，967，296個(gè)。雖然IPv4提供了“海量”地址，但隨著物聯(lián)網(wǎng)的高速增長(zhǎng)，目前全球已有上百億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，卻只有40多億個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。IPv6可以提供“洋量”的網(wǎng)絡(luò)地址，數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IPv4，總共有2的128次方個(gè)地址可以使用，也就是說(shuō)有340282366920938463463374607431768211456個(gè)IPv6地址可以使用。如果把每一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備比喻成一粒沙子，就算給鋪滿地球表面的每一粒沙子都分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，IPv6提供的網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量仍然是夠用的。雖然物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)地址需求量巨大，但無(wú)需擔(dān)心IPv6網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量問(wèn)題。

　　2、更小的路由器表：IPv6的地址分配一開始就遵循“聚類”(Aggregation)的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長(zhǎng)度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度，也就使得通過(guò)IPv6連接并獲取內(nèi)容的速度要比IPv4更快，這在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)非常的重要。IPv6技術(shù)不僅僅可以提高視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施性能和質(zhì)量，還可以更好地完善視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)整體系統(tǒng)的建設(shè)。

　　3、IP層的安全：傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制只建立在應(yīng)用層程序級(jí)，如E-mail加密、SNMPv2網(wǎng)絡(luò)管理安全、接入安全(HTTP和SSL)等，沒有辦法能夠從IP層來(lái)保證互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)的安全。而IPv6可以實(shí)現(xiàn)IP層的安全，用戶能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并且對(duì)IP報(bào)文進(jìn)行校驗(yàn)，保證了分組的完整性與保密性。IPSec是過(guò)去為了解決IPv4的安全性問(wèn)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，這一特性可以加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備和數(shù)據(jù)的安全性，讓用戶信息的安全保障得以升級(jí)，有效地防止視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)被非法竊取。

　　4、增加了增強(qiáng)的組播支持以及對(duì)流的控制：IPv6組播技術(shù)(Multicast)可避免網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)，減小網(wǎng)絡(luò)擁塞和廣播風(fēng)暴等問(wèn)題，能有效利用帶寬，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，尤其適合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中音視頻流等大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)的傳輸。同時(shí)IPv6新增字段--流標(biāo)記(Flow Control)，標(biāo)記需要IPv6路由器特殊處理的數(shù)據(jù)流，該字段用于某些對(duì)連接的服務(wù)質(zhì)量有特殊要求的通信，例如音頻或視頻等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。這二項(xiàng)功能使物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有了長(zhǎng)足發(fā)展的機(jī)會(huì)，為服務(wù)質(zhì)量QoS(Quality of Service)控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)和平臺(tái)，更加適合于視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)與控制。

　　5、優(yōu)秀的自動(dòng)化配置管理方案：當(dāng)連接到IPv6網(wǎng)絡(luò)時(shí)，IPv6主機(jī)可以使用鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議對(duì)自身進(jìn)行自動(dòng)配置，當(dāng)?shù)谝淮芜B接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，主機(jī)將會(huì)發(fā)送一個(gè)鏈路本地路由器請(qǐng)求來(lái)獲取配置參數(shù)，同時(shí)路由器使用包含Internet層配置參數(shù)的路由器宣告報(bào)文進(jìn)行回應(yīng)，這是對(duì)DHCPv4協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，并且在不適合使用IPv6無(wú)狀態(tài)自動(dòng)配置的場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)可以使用DHCPv6有狀態(tài)配置或者使用靜態(tài)設(shè)置方法手動(dòng)配置。IPv6還具備方便尋址及支持即插即用等特性，能更好地支持物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，特別是其移動(dòng)特性對(duì)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的支持。

　　6、多宿主特性支撐5G應(yīng)用：典型的IPv6設(shè)備可以有多個(gè)地址，并且一個(gè)終端可以同時(shí)建立多個(gè)宿主(Multi Homing)的功能，為移動(dòng)邊緣計(jì)算提供基于源地址的分流應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)邊緣計(jì)算的切片和隔離都是通過(guò)多條鏈路進(jìn)行的，由于多宿主特性，所以在切換的時(shí)候可以先建后斷，降低了數(shù)據(jù)丟包影響，減少了切換時(shí)間，改進(jìn)了用戶的體驗(yàn)，這在即將到來(lái)的5G時(shí)代，IPv6將在視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用。

　　7、為新增根服務(wù)器提供了機(jī)會(huì)：IPv4時(shí)代全球只有13臺(tái)根域名服務(wù)器，1個(gè)主根服務(wù)器在美國(guó)，12個(gè)輔根服務(wù)器中9個(gè)在美國(guó)，2個(gè)在歐洲，1個(gè)位于日本，中國(guó)作為全球互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)最多的國(guó)家，沒有自主可控的根服務(wù)器。在IPv6的DNS體系中，數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)可以安排25個(gè)IPv6根服務(wù)器，純IPv6根服務(wù)器取得根區(qū)文件后，同樣可以解析IPv4，為新增根服務(wù)器提供了機(jī)會(huì)。在與現(xiàn)有IPv4根服務(wù)器體系架構(gòu)充分兼容基礎(chǔ)上，“雪人計(jì)劃”在美國(guó)、日本、印度、俄羅斯、德國(guó)、法國(guó)等全球16個(gè)國(guó)家完成25臺(tái)IPv6根服務(wù)器架設(shè)，形成13臺(tái)原有根加25臺(tái)IPv6根的新格局，中國(guó)部署了其中的4臺(tái)(1主3輔)，打破了中國(guó)過(guò)去沒有根服務(wù)器的困境。

　　IPv6還有許多功能，例如新的技術(shù)或應(yīng)用需要時(shí)，它可以允許協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)充，使用新的選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)附加的功能;IPv6使用更好的頭部格式，其選項(xiàng)與基本頭部分開，如果需要，可將選項(xiàng)插入到基本頭部與上層數(shù)據(jù)之間，簡(jiǎn)化和加速了路由選擇過(guò)程?？傊?，IPv6具備著滿足我們對(duì)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的各種要求的特性，雖然現(xiàn)在未能普及，但相信在未來(lái)IPv6一定會(huì)走到我們身邊，歷史大潮不可逆。