物聯網時代視頻監控網絡與IPv6之間的愛恨情愁

　　在物聯網的三大層次中，感知層作為物聯網識別物體、采集信息的來源，成為物聯網的關鍵。據相關數據顯示，攝像機采集的數據信息占據全世界物聯網數據的約一半以上的存儲量。傳統視頻監控技術在智慧城市、公共安全等各行業已獲得廣泛的應用，而目前網絡視頻監控技術正在升級為“以視頻為核心的物聯信息服務”，即“視頻+”，“視頻+多維感知”和“視頻+多維應用”， 視頻監控網絡已成為目前應用最廣泛、技術最成熟的物聯網。

　　在物聯網感知層采用IP技術，要實現“一物一地址，萬物皆在線”，將需要大量的IP地址資源，就目前可用的IPv4地址資源來看，遠遠無法滿足感知智能終端的聯網需求，特別是在視頻監控、智能家電、汽車通信等應用的大規模普及之后，IP地址的需求會迅速增長，目前IPv4地址可以說是基本消耗殆盡了。

　　一、“愛悠悠”：取代IPv4且看更優秀的IPv6

　　1、“洋量”的網絡地址：目前分配給物聯網設備的網絡地址一般為IPv4地址，其地址是由 4組 8位二進制數字排列組合而成，總共有2的32次方個地址可用，合計4，294，967，296個。雖然IPv4提供了“海量”地址，但隨著物聯網的高速增長，目前全球已有上百億個物聯網設備，卻只有40多億個網絡地址。IPv6可以提供“洋量”的網絡地址，數量遠遠大于IPv4，總共有2的128次方個地址可以使用，也就是說有340282366920938463463374607431768211456個IPv6地址可以使用。如果把每一個物聯網設備比喻成一粒沙子，就算給鋪滿地球表面的每一粒沙子都分配一個網絡地址，IPv6提供的網絡地址數量仍然是夠用的。雖然物聯網時代視頻監控網絡地址需求量巨大，但無需擔心IPv6網絡地址數量問題。

　　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，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發數據包的速度，也就使得通過IPv6連接并獲取內容的速度要比IPv4更快，這在物聯網時代對實時性要求很高的視頻監控網絡來說非常的重要。IPv6技術不僅僅可以提高視頻監控網絡基礎設施性能和質量，還可以更好地完善視頻監控網絡整體系統的建設。

　　3、IP層的安全：傳統的網絡安全機制只建立在應用層程序級，如E-mail加密、SNMPv2網絡管理安全、接入安全(HTTP和SSL)等，沒有辦法能夠從IP層來保證互聯網以及物聯網的安全。而IPv6可以實現IP層的安全，用戶能夠對網絡層的數據進行加密并且對IP報文進行校驗，保證了分組的完整性與保密性。IPSec是過去為了解決IPv4的安全性問題所產生的IP地址安全協議，IPv6將IPSec納入其架構中，讓IPSec直接可以鑲嵌在IPv6的封包中，這一特性可以加強物聯網視頻監控網絡相關設備和數據的安全性，讓用戶信息的安全保障得以升級，有效地防止視頻監控數據被非法竊取。

　　4、增加了增強的組播支持以及對流的控制：IPv6組播技術(Multicast)可避免網絡資源浪費，減小網絡擁塞和廣播風暴等問題，能有效利用帶寬，提高數據傳輸效率，尤其適合視頻監控網絡中音視頻流等大數據量數據的傳輸。同時IPv6新增字段--流標記(Flow Control)，標記需要IPv6路由器特殊處理的數據流，該字段用于某些對連接的服務質量有特殊要求的通信，例如音頻或視頻等實時數據傳輸。這二項功能使物聯網時代的視頻監控網絡的應用有了長足發展的機會，為服務質量QoS(Quality of Service)控制提供了良好的網絡基礎和平臺，更加適合于視頻流的轉發與控制。

　　5、優秀的自動化配置管理方案：當連接到IPv6網絡時，IPv6主機可以使用鄰居發現協議對自身進行自動配置，當第一次連接到網絡上時，主機將會發送一個鏈路本地路由器請求來獲取配置參數，同時路由器使用包含Internet層配置參數的路由器宣告報文進行回應，這是對DHCPv4協議的改進和擴展，并且在不適合使用IPv6無狀態自動配置的場景下，網絡可以使用DHCPv6有狀態配置或者使用靜態設置方法手動配置。IPv6還具備方便尋址及支持即插即用等特性，能更好地支持物聯網業務，特別是其移動特性對視頻監控網絡的支持。

　　6、多宿主特性支撐5G應用：典型的IPv6設備可以有多個地址，并且一個終端可以同時建立多個宿主(Multi Homing)的功能，為移動邊緣計算提供基于源地址的分流應用。實現移動邊緣計算的切片和隔離都是通過多條鏈路進行的，由于多宿主特性，所以在切換的時候可以先建后斷，降低了數據丟包影響，減少了切換時間，改進了用戶的體驗，這在即將到來的5G時代，IPv6將在視頻監控網絡上將會有更廣闊的應用。

　　7、為新增根服務器提供了機會：IPv4時代全球只有13臺根域名服務器，1個主根服務器在美國，12個輔根服務器中9個在美國，2個在歐洲，1個位于日本，中國作為全球互聯網用戶數最多的國家，沒有自主可控的根服務器。在IPv6的DNS體系中，數據幀結構可以安排25個IPv6根服務器，純IPv6根服務器取得根區文件后，同樣可以解析IPv4，為新增根服務器提供了機會。在與現有IPv4根服務器體系架構充分兼容基礎上，“雪人計劃”在美國、日本、印度、俄羅斯、德國、法國等全球16個國家完成25臺IPv6根服務器架設，形成13臺原有根加25臺IPv6根的新格局，中國部署了其中的4臺(1主3輔)，打破了中國過去沒有根服務器的困境。

　　IPv6還有許多功能，例如新的技術或應用需要時，它可以允許協議進行擴充，使用新的選項來實現附加的功能;IPv6使用更好的頭部格式，其選項與基本頭部分開，如果需要，可將選項插入到基本頭部與上層數據之間，簡化和加速了路由選擇過程。總之，IPv6具備著滿足我們對未來物聯網的各種要求的特性，雖然現在未能普及，但相信在未來IPv6一定會走到我們身邊，歷史大潮不可逆。