IPv6具有IPv4所缺乏的特性，這使得它在物聯網部署方面具有優(yōu)勢，例如支持大型物聯網網絡、有助于延長物聯網設備的電池壽命，減少其管理和維護負擔。那么物聯網能否有助于推動企業(yè)網絡中的IPv6應用?

IPv6擁有很多地址

IPv4的一個突出問題是它可能只支持42億個地址。據估計，到2022年聯網設備的數量將增長到285億。這是一個巨大的缺口，意味著在部署物聯網時，如果沒有網絡地址轉換(network address translation, NAT)這一技術層的介入，大多數的設備都無法連接到互聯網。

另一方面，IPv6支持大約340萬億個地址，這足以為每個物聯網設備提供通用的唯一IP地址。它可以做到這一點，而無需進一步投資NAT。

IPv6和物聯網電池壽命

IPv4在保持物聯網電池壽命方面也存在缺陷。因為許多聯網設備都是由電池供電的，并且因為物聯網網絡(例如工廠傳感器系統(tǒng))可以包含數百或數千個設備，所以盡可能長時間地使用電池是一個巨大的優(yōu)勢。想象一下，在許多廣泛分散的物聯網設備中更換電池所需的時間和精力是巨大的。

使用IPv4，常規(guī)廣播消息不必要地消耗電池壽命。例如，廣播消息用于地址解析協議(ARP)等進程，ARP用于將MAC地址綁定到IPv4地址。它的工作方式是，ARP消息被發(fā)送到網絡中的每個設備，每個設備必須處理這個數據包，因此消耗一些電池電量，而不管該設備是否需要參與交換。

這種低效率也會破壞整個網絡,在短時間內頻繁使用廣播的情況下，與廣播風暴相關的問題是眾所周知的，這類事件對物聯網網絡是有害的。

使用IPv6，沒有廣播功能。相反，有效的多播通信用于這些一對多通信。IPv6的鄰居發(fā)現協議(NDP)使用具有請求節(jié)點多播地址的高效多播來構建和維護鄰居緩存，而不是廣播。鄰居(NS)數據包僅發(fā)送到LAN的/64前綴的一小部分子集，而鄰居數據包使用單播發(fā)回。

IPv6全節(jié)點鏈路本地多播組地址(FF02::1)與IPv6的廣播非常接近，物聯網設備盡可能使用單播消息來進一步節(jié)省電池電量。

細節(jié)：IPv6如何減少使用物聯網的電池

IPv6提供了多種方法來動態(tài)地為物聯網設備分配地址。IPv6節(jié)點具有多個地址，不像IPv4節(jié)點只有一個單播地址。IPv6節(jié)點具有鏈路本地地址(FE80::/10)和每個接口一個或多個IPv6單播地址。鏈路本地地址用于“引導”獲取單播地址作為路由器請求(RS)消息的源地址，以發(fā)現本地路由器。

第一跳路由器將路由器通告(RA)消息發(fā)送回全節(jié)點多播組(FF02::1)，指示本地IPv6/64前綴以及獲取其單播地址的方法?；赗A消息中的某些標志和其他選項，節(jié)點被告知使用無狀態(tài)地址自動配置(SLAAC)(RFC 4862)，有狀態(tài)DHCPv6(RFC 8415)或遞歸DNS服務器(RDNSS)(RFC 8106)。使用哪個是企業(yè)網絡中經常出現的問題。

對于缺乏運行DHCPv6所需的強大計算能力并且只需要在扁平網絡上運行的傳感器，SLAAC是一個顯而易見的選擇。對于企業(yè)的臺式機和服務器，DHCPv6一直是推薦的，但決定有點模糊?，F在有更多操作系統(tǒng)支持RDNSS，包括Android，RDNSS正在成為一種流行的選擇。

RA數據包通常每200秒由本地路由器傳輸一次，以使所有節(jié)點都能獲知更改信息。加入網絡的新節(jié)點沒有耐心，將一個RS數據包發(fā)送到所有路由器鏈路本地多播組(FF02::2)，以了解它們已加入的網絡。本地路由器通過向所有節(jié)點發(fā)送RA來立即響應RS?？梢韵胂螅@可以在物聯網應用程序中消耗一些可測量的電池壽命，因此創(chuàng)建了控制RAs的選項。

一種選擇是為物聯網使用更長的RA間隔。物聯網設備可能只需要每天接收一次RA消息，甚至更長時間。但是，每當新的物聯網設備加入網絡時，它就會發(fā)送一個RA，觸發(fā)本地路由器發(fā)送的全節(jié)點RA組播。

為了進一步限制所有節(jié)點的組播數據包，可以將RA更改為發(fā)送RS的單個節(jié)點的單播數據包。這將阻止任何其他已建立的節(jié)點接收多播RA。此“Unicast-RA”功能消除了發(fā)送到全節(jié)點多播組的RA。這已在Cisco IOS版本15.4(2)T，15.4(2)S，15.2(1)SY1和更高版本中實現，并使用第3層接口命令“ ipv6 nd ra solicited unicast ”進行配置。

創(chuàng)新的IPv6物聯網協議

IPv6促進了創(chuàng)新，并且已經有大量開發(fā)支持IPv6的物聯網協議。以下是關于物聯網網絡如何使用IPv6的幾個示例。

6LoWPAN(IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks)是一種基于IPv6的低速無線個域網標準，允許IPv6數據包被壓縮、封裝并分成多個較小的幀，通過IEEE 802.15.4無線網絡(RFC 4944和RFC 6282)發(fā)送。因此，6LoWPAN需要網關設備(邊緣路由器)將本地IPv6網絡連接到IoT設備網絡。目標是進一步限制IPv6組播的使用，以最大限度地延長電池壽命(RFC 6775)。這些方法由Zigbee協議套件使用。

IETF正在通過像LoRaWAN這樣的低功耗廣域網和用于使用IPv6的小型嵌入式設備的輕量級實現指導(lwig)來研究IPv6。IETF還創(chuàng)建了用于這些低功耗和有損網絡(LLNs)的路由協議。IETF創(chuàng)建了“RPL: IPv6路由協議用于低功耗網絡”(RFC 6550)和多播協議用于低功耗網絡(MPL) (RFC 7731)。RPL使用IPv6來發(fā)現使用IPv6組FF02::1A的所有RPL節(jié)點。

IETF已經開發(fā)了使用Web和RESTful接口(CoRE)通過IPv6進行物聯網設備通信的標準。約束應用協議(CoAP協議)(RFC 7252)定義了這些物聯網設備使用公共Web服務的方法。CoAP使用IPv6組播組FF0X::FD(所有CoAP節(jié)點)。

移動IPv6(MIPv6)協議(RFC 6275)已被指定多年，作為無約束設備在第3層網絡之間轉換期間維持其通信的一種方式。

IPv6甚至用于工業(yè)物聯網制造和機器人網絡。精確時間協議(PTP)(IEEE 1588-2008)使用IPv6多播到用于高速運動的精確編排進行時鐘同步到亞微秒的精度，PTP使用IPv6組播組FF02::6B和FF0X::181。隨著企業(yè)繼續(xù)部署任何類型的物聯網應用程序，他們應該探索如何使該系統(tǒng)使用IPv6。