淺談物聯(lián)網(wǎng)與新一代的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議IPv6

　　物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things， IoT)一詞首先由美國麻省理工學(xué)院Auto-ID中心主任愛(ài)斯頓(Kevin Ashton)所提出。而比爾蓋茲在1995年《未來(lái)之路》一書(shū)中提及物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)首先由人連物，具體的實(shí)作類(lèi)似透過(guò)web的技術(shù)連上硬件，如冰箱空調等等。隨著(zhù)半導體制程以及感測技術(shù)的進(jìn)步。傳感器以及運算單元可以微縮在一個(gè)便宜又微小的裝置上，這導致物聯(lián)網(wǎng)的概念慢慢地被實(shí)作在各種的領(lǐng)域上。

　　物聯(lián)網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò )鏈接方式有人連物以及物連物。人連物可以泛指一般可連網(wǎng)的智能系統，如智能家電、網(wǎng)絡(luò )攝影機等等?；旧系淖龇ǘ际峭高^(guò)計算機或是手持式裝置連接到遠程的裝置。而另一種的連結方式則是物連物，其運作原理是裝置本身的互連以及互動(dòng)。試想一個(gè)情境，在艷陽(yáng)高照的大熱天中，當我想要進(jìn)家門(mén)時(shí)候立刻享受到舒適的空調時(shí)，有何種方式可以完成。人連物的概念就是透過(guò)手機預先遠程開(kāi)啟家中的空調，一回家后就可以享有舒適的溫度。另外一種物連物的概念則是，當車(chē)子上的GPS收到車(chē)主輸入要回家的指令時(shí)，開(kāi)始估計回家的時(shí)間，這期間車(chē)子或是GPS導航設備會(huì )接收其他車(chē)子所送過(guò)來(lái)的信息估算回家所需要的時(shí)間，等到適當的時(shí)間車(chē)子透過(guò)網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)送出開(kāi)空調的訊號給家中的空調，過(guò)程中完全不需要屋主的介入，透過(guò)物連物以及感測的技術(shù)即可達成物與物的對話(huà)進(jìn)而促進(jìn)智能系統對萬(wàn)物進(jìn)行高效、節能、安全、環(huán)保等目標之實(shí)現。

　　以上情境將隨著(zhù)硬件、通訊以及感測技術(shù)的進(jìn)步而慢慢導入我們的居家生活中。然而現在最流行的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議IPv4已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)應用需要那些基礎建設的支持。

　　1、首先的基本需求就是要有足夠的網(wǎng)絡(luò )地址(IP Address)。目前IPv4大概可以提供約40億左右的網(wǎng)絡(luò )地址，然而目前全球人口已經(jīng)超過(guò)70億人，這代表平均一個(gè)人分不到一個(gè)IPv4 Address。雖然目前有網(wǎng)絡(luò )地址轉換NAT (Network Address Translation)技術(shù)可以減少I(mǎi)Pv4地址枯竭問(wèn)題，然而面對到物聯(lián)網(wǎng)應用需要大量的地址時(shí)，NAT技術(shù)就不是一個(gè)好的解決方案;

　　2、第二個(gè)基本需求則是需要自動(dòng)連結。試想一個(gè)智能家居可能有智能空調、冰箱、廚房等數十個(gè)可連網(wǎng)的智能設備。如果屋主需要針對每個(gè)設備設定其網(wǎng)絡(luò )組態(tài)，太過(guò)復雜的網(wǎng)絡(luò )組態(tài)設定將會(huì )影響使用者的使用意愿;

　　3、第三個(gè)基本需求則是安全。傳統計算機設備如果被黑客入侵，所損失的是個(gè)人機密的資料如信用卡、銀行賬號等;而對企業(yè)而言損失的則是企業(yè)的機密信息;然而在物聯(lián)網(wǎng)的應用當中，所有的設備都鏈接到網(wǎng)絡(luò )上，因此當機密性、完整性或是可用性受到威脅時(shí)，所遭受到的損失將比以往更大。試想黑客入侵到智能家居時(shí)，如果開(kāi)啟如電爐等電器設備的后果，又或偷車(chē)賊也不需要冒著(zhù)被發(fā)現的風(fēng)險去偷車(chē)，只要透過(guò)黑客技術(shù)駭進(jìn)可以自動(dòng)駕駛的智能汽車(chē)，就可以讓受害的汽車(chē)自動(dòng)開(kāi)到黑客指定的倉庫。

　　反觀(guān)IPv6為新一代的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議，其特色有：

　　1、大量的網(wǎng)絡(luò )位置：目前一般分配給計算機的地址為IPv4地址，其地址是由 4組 8位數字 (0～255) 排列組合而成，例如210.130.1.1?？偣?的32次方個(gè)地址可用，合計4，294，967，296個(gè)，最上游之IP地址管理機構IANA于2011年已將IPv4地址核發(fā)完畢。而IPv6總共有2的128次方個(gè)地址可以使用，也就是有340282366920938463463374607431768211456個(gè)IPv6地址可以使用。一平方公尺能有多少I(mǎi)Pv6的地址呢?以地球總面積來(lái)算算看，地球總面積約5億1仟萬(wàn)平方公里，每平方公尺將可有655570793348866943898599個(gè)IPv6地址(約有6仟5佰萬(wàn)兆個(gè))。把連網(wǎng)設備想象成沙子，就算如果鋪在地面上的每一顆沙子都有一個(gè)IPv6的地址的情況下都還夠用，那在以IPv6為基礎的物聯(lián)網(wǎng)應用中將永遠不需要擔心IPv6數量不夠的問(wèn)題。

　　2、即插即用：IPv6通訊協(xié)議支持自動(dòng)組態(tài)(Auto-configuration)功能，IPv6主機接上網(wǎng)絡(luò )后可自動(dòng)取得地址。這種“即插即用”的特色可以減輕網(wǎng)絡(luò )管理者及用戶(hù)設定及管理IPv6地址的負擔。若配合DNS自動(dòng)更新設定，更可立即隨插連網(wǎng)上線(xiàn)使用。

　　3、內建個(gè)人計算機身份認證加密功能(IPsec)：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納入其架構中，讓IPSec直接可以鑲嵌在IPv6的封包中，此特性將增加物聯(lián)網(wǎng)的安全性。

　　由以上特色可以了解IPv6為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之重要基礎建設的好處，除此之外IPv6也提供服務(wù)質(zhì)量保證 (Quality of Service， QoS) 機制，提供順暢、有秩序的網(wǎng)絡(luò )傳輸，能將網(wǎng)絡(luò )資源分級與分類(lèi)，借助通過(guò)的流量控管保持網(wǎng)絡(luò )傳輸的順暢。因此要發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)除了軟硬件設備的精進(jìn)外，IPv6通訊協(xié)議也是一個(gè)不可或缺的重要基礎建設。

　　隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)系統的普及，IPv6的導入以及信息安全將會(huì )是重要的議題。而隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)系統的發(fā)展，相對應云端應用也將會(huì )隨之成長(cháng)。物聯(lián)網(wǎng)應用使得可以獲得的數據大為增加，而大量的數據如果需要利用大數據技術(shù)進(jìn)行分析，則有賴(lài)云端計算分布式技術(shù)的支持。因此未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)應用、云端分析平臺、大數據分析技術(shù)以及資通安全技術(shù)將成為熱門(mén)的議題，在這熱門(mén)議題的背后則有賴(lài)于IPv6這重要的網(wǎng)絡(luò )基礎建設的支持。