By Jason Walls

为什么要转向全 IP 物联网

物联网设备，尤其是家庭中的物联网设备，正在以惊人的速度增长。 有人估计，到 2025 年，家用设备的数量约为 300 亿。换个角度来看，这是 2020 年部署的设备数量的两倍。

无论是工业环境还是联网家庭环境中的用户，都需要这些产品和应用程序为他们提供可行和有利可图的服务。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。

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可行性。

连接标准和向全 IP 的转变

随着物联网的发展，许多不同的连接标准已经出现并在今天使用。 Z-Wave、Zigbee 和蓝牙最初都是为了使用特定的无线频谱以及用于配对和消息传递的附加协议进行高效通信。

与 Wi-Fi 不同，这些技术不是基于 IP 的，但随着它们的成熟，它们都增加了 IP 功能。此举有以下几个原因：

  1.  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中心通信。与其他 IP 连接应用程序（尤其是在云中）的直接通信变得更加必要。
  2.  易于开发。 IP 技术高度标准化，并拥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来更快地构建和部署解决方案。
  3.  对网络技术、语音和视频的原生支持。随着时间的推移，IP 技术已经发展到可以处理多种应用流量，尤其是那些适用于智能家居和物联网的应用流量。
IPv4 给物联网架构带来挑战

IPv4 及其支持的高层协议、TCP 和用户数据报协议几十年来一直是互联网的支柱。然而，自 2015 年以来，IPv4 地址空间已经耗尽，只有少数地址在这里和那里挣扎。今天的基于 IPv4 的家庭网络依赖于与网络地址转换 (NAT) 保持在一起的私有地址空间，这让单个公共地址在私有地址空间中处理它“后面”的主机。

这给许多物联网架构带来了一些挑战。使用基于不同物理层技术的产品，智能家居内部将有许多网络——而不仅仅是一个专用局域网——这意味着使用多个专用地址空间并防止简单的点对点通信。尽管有可能，但诸如 NAT 会话遍历实用程序或依赖“始终在线”的通信通道之类的变通方法很复杂，对于仅偶尔轮询一次信息的休眠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 的持久力主要是通过 NAT 技术推动的，这让许多人犹豫是否将其批发用于他们的网络计划。然而，IPv6 为物联网提供了独特的优势，它是为穿越数千个异构网络的数十亿网络连接的未来而设计的。

仅地址空间的庞大规模就是 IPv6 对物联网的优势。完整的 IPv6 部署完全消除了对私有地址空间的需求，允许设备和应用程序之间轻松进行双向通信。由于IPv4地址空间耗尽，运营商部署了各种过渡机制——例如6rd、使用转换的地址和端口映射、使用封装的地址和端口映射——在IPv6骨干网上运行IPv4。

此外，IPv6 大大减少了引导和地址分配的网络开销。无状态地址自动配置使节点无需中央管理和分配即可协商自己的网络地址。这对于在一个网络上有数百个设备以及频繁进入和停止服务的设备的任何部署来说都是一个巨大的福音。

您可以怎样做才能在您的产品中获得更可靠的 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进行严格而全面的测试对于让它为最终用户工作是绝对必要的。在为您的 IoT 产品考虑 IPv6 时，需要检查以下一些重要因素：

  1.  连接到云服务。您的产品能否连接到运行所需的云服务并保持更新？您的 IPv6 连接在固件更新之前和之后都能正常工作吗？
  2.  引导。您的设备是否需要能够同时使用 IPv4 和 IPv6 网络连接？它可以在重启或睡眠模式后启动、接收地址和连接到服务吗？
  3.  用户控制。最终用户如何访问您产品的 GUI（如果有）？本地接口或首次使用的应用程序是否通过 IPv6 工作？
  4.  基本的服务互操作性。您的产品需要的核心协议（例如 DNS 或网络时间协议）是否在 IPv6 上运行？

通过严格的自动化测试可以最好地检查这些功能。对每个构建和新固件进行上述测试对于确保基本 IP 协议功能没有退化很重要。此外，即使底层协议栈（通常从开源代码实现）适用于基本连接，也有很多因素会导致设备最终处于不良状态。在很长一段时间内频繁重复这些连接测试可以隔离内存泄漏或碎片，这些内存泄漏或碎片将导致设备在没有用户干预的情况下锁定或无法连接。

最终，物联网的连接前景可能还会持续一段时间。随着我们迈向智能产品成为常态，甚至成为关键基础设施一部分的世界，考虑向 IP 和 IPv6 迁移可以帮助组织在这个美丽的新世界中航行。（编译/Cassie ）


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