物聯(lián)網時代視頻監(jiān)控網絡與IPv6之間的愛恨情愁

　　二、“恨亦悠悠”：IPv6取代IPv4之路道阻且長

　　事實上，作為全球最早開展IPv6以及下一代互聯(lián)網技術研究標準制訂的國家之一，中國早在2008年就建成了全球最大的純IPv6網絡，地址分配總數(shù)在全球排名居于第二位，但是IPv6在國內的實際應用程度卻非常低。數(shù)據(jù)顯示，全世界IPv6用戶占網絡用戶比重為18%，其中美國已經達到了30%，比利時則達到了56%，而我國僅為3%，遠遠落后世界平均水平。為什么IPv6在中國猶抱琵琶半遮面，千呼萬喚難出來，筆者認為主要原因在以下幾個方面 ：

　　1、NAT技術讓人歡喜讓人憂：(Network Address Translation，網絡地址轉換)，它是為解決IPv4地址短缺問題而出來的一種技術，同時還能有效地避免來自網絡外部的攻擊，隱藏并保護網絡內部的計算機，所以很多運營商和公司通過使用NAT，給用戶分配私有IPv4編址地址而非公有IPv4地址，大部分用戶沒有更換現(xiàn)有網絡設備馬上升級到IPv6的理由。物聯(lián)網時代視頻監(jiān)控網絡具有一定的特殊性，絕大部分都是內部網絡不對外開放，接入互聯(lián)網的需求并不大，有些視頻監(jiān)控網絡由于安全保密的需要，特別是公安部門，按要求是不能接入互聯(lián)網的，使用私有地址即可解決相關的問題，所以使用IPv6的積極性并不是很高。

　　其實當網絡之間通信時，NAT的存在將增加交換延遲，會影響網絡的性能，降低網絡吞吐量;其次它破壞了原來的網絡端到端的透明性，只適用于客戶/服務器模式的應用，用戶在NAT之后無法做流媒體穿越，將影響CDN的效果;在維護連接狀態(tài)和動態(tài)映射信息的設備中，有可能會產生單點故障，在和其它網絡整合時，也有可能產生地址沖突(重疊)問題;很多高層應用協(xié)議與NAT不兼容，一些認證機制和技術在NAT之后更為復雜和甚至無效;NAT屏蔽了用戶的真實地址，無法對用戶溯源，對網絡安全有不利影響，阻礙了在網絡層提供安全服務。所以在物聯(lián)網時代，NAT技術將無法適應數(shù)據(jù)量龐大且更為復雜視頻監(jiān)控網絡發(fā)展的需要，IPv6才能挑起未來網絡的重擔。

　　2、IPv4到IPv6過渡并非易事：在某種情況下，一項技術發(fā)展越充分，應用越廣泛，未必是件好事，因為這有可能成為下一項新技術部署的障礙，IPv6就碰上這樣的尷尬：IPv4龐大的用戶群與設備，使得IPv6不得不考慮如何實現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑過渡。現(xiàn)在常用的三種過渡轉換技術各有千秋，但是也各有缺陷：

　　(1)、雙棧技術：是指在網絡節(jié)點上同時運行IPv4和IPv6兩種協(xié)議，從而在IP網絡中形成邏輯上相互獨立的兩張網絡：IPv4和IPv6網絡，網絡中的節(jié)點同時支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，源節(jié)點根據(jù)目的節(jié)點的不同選用不同的協(xié)議棧，而網絡設備根據(jù)報文的協(xié)議類型選擇不同的協(xié)議棧進行處理和轉發(fā)。采用雙棧技術部署IPv6，不存在IPv4和IPv6網絡部署時的相互影響，可以按需部署，實現(xiàn)二個網絡的共存，但是不能解決IPv4和IPv6網絡之間的互通問題，而且不會節(jié)省IPv4地址，不能解決IPv4地址用盡問題。

　　(2)、隧道技術：基于IPv4隧道來傳送IPv6數(shù)據(jù)報文的隧道技術，是將IPv6報文封裝在IPv4報文中，這樣IPv6協(xié)議包就可以穿越IPv4網絡進行通信。因此被孤立的IPv6網絡之間可以通過IPv6的隧道技術，利用現(xiàn)有的IPv4網絡互相通信而無需對現(xiàn)有的IPv4網絡做任何修改和升級。IPv6隧道可以配置在邊界路由器之間，也可以配置在邊界路由器和主機之間，但是隧道兩端的節(jié)點都必須既支持IPv4協(xié)議棧又支持IPv6協(xié)議棧。該技術缺點也很明顯，需要部署隧道兩端的設備，在隧道的入口處會出現(xiàn)負載協(xié)議數(shù)據(jù)包的拆分，在隧道出口處會出現(xiàn)負載協(xié)議數(shù)據(jù)包的重組，這就增加了隧道出入口的實現(xiàn)復雜度， 對終端系統(tǒng)要求也高，不利于大規(guī)模的應用。

　　(3)、地址協(xié)議轉換技術：該技術實際上就是一種翻譯技術，實現(xiàn)IPv4和IPv6的協(xié)議轉換，能夠將數(shù)據(jù)在兩種格式之間靈活轉換。翻譯涉及兩個方面：一方面是IPv4與IPv6網絡協(xié)議層的翻譯，另一方面是IPv4應用與IPv6應用之間的翻譯，從早期使用NAT-PT協(xié)議到現(xiàn)在的NAT64協(xié)議，僅需對現(xiàn)有IPv4網絡做少量改造(通常是更換出口網關)，即可實現(xiàn)對外支持IPv6訪問，部署簡單便捷。由于IPv4和IPv6協(xié)議設計上的不兼容性，協(xié)議轉換過程費時費力，處理開銷較大，效率較低，應當盡量避免采用此技術。

　　3、IPv6的安全挑戰(zhàn)不可忽視： IPv6會面臨現(xiàn)有IPv4網絡下碎片化的攻擊(產生大量分片或發(fā)送不完整的分片報文來耗費防火墻資源或處理時間)，攻擊者可利用IPv6報文的擴展報頭(可選且多種)構造包含異常數(shù)量擴展頭的報文，防火墻為解析報文將耗費大量的資源，從而影響轉發(fā)性能;IPv6采用了鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議取代IPv4的ARP(地址解析協(xié)議)，但地址欺騙和泛洪等問題依然存在，發(fā)送錯誤的路由器宣告和重定向消息等引IP流轉向，達到DDoS、攔截和修改數(shù)據(jù)的目的;IPv6無狀態(tài)地址自動分配機制也可能使非授權用戶更容易接入和使用網絡，而且過渡與互通方案也會帶來新的安全問題，攻擊者可以利用過渡協(xié)議的安全漏洞來逃避安全監(jiān)測甚至是實施攻擊行為，所以IPv6的安全性也不是可以高枕無憂的。

　　TCP/IP協(xié)議每一層中都有對應的協(xié)議和規(guī)范，作為各個層之間唯一的“細腰”，IP層的更換會影響很多其他的層，同時IPv6和IPv4的兼容性并不好，難以實現(xiàn)互聯(lián)互通，從技術角度上看，IPv4到IPv6的升級本身并未易事。

　　從經濟角度上來看，我國的骨干網不僅僅包括三大電信運營商的網絡構建，還包括鐵路、銀行、軍隊的內部網絡構建，不管是哪一種網絡改造，都需要付出巨大的經濟成本，再加上網絡中對應的硬件設備也需要進行升級，包括網卡、路由器等，如此一筆龐大的支出，卻對應著IPv6尚無殺手級應用，盈利模式難探索的局面，再加上缺乏明確的市場導向和政府應用先行意識，應用和網站向IPv6遷移嚴重滯后拖后腿，一些誤解和干擾影響了國家發(fā)展IPv6戰(zhàn)略的執(zhí)行，IPv6想說愛你并不是一件很容易的事……

　　三、又愛又恨卻又甘之如飴，期待厚積薄發(fā)

　　在互聯(lián)網與物聯(lián)網應用領域，IPv4仍然主導著IP網絡，在IPv6的網絡流行之前，IPv6的先驅者們還有很長的路要走，但網絡IPv6化是大勢所趨。據(jù)了解，目前主流網絡設備提供商都已經給出相關的IPv6解決方案，同時電信運營商也著手計劃部署IPv6網絡。一旦基礎網絡IPv6過渡完成，視頻監(jiān)控網絡也必然會向IPv6化過渡。

　　當然，就目前而言IPv6在物聯(lián)網時代視頻監(jiān)控網絡中大展身手的時機還未成熟，視頻監(jiān)控網絡設備與IPv6融合主要表現(xiàn)在終端設備與IPv6網絡的結合。然而IPv6與網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合并沒那么簡單，雖然已經有部分廠商推出了支持雙協(xié)議的網絡攝像機等，但其實際意義并不大。視頻監(jiān)控網絡作為一個整體應用，從前端到后端，采集到存儲，以及用戶監(jiān)管，各個設備以及平臺軟件都要支持IPv6協(xié)議，才能保證整個系統(tǒng)正常運行，而現(xiàn)實是各個設備或子系統(tǒng)來自于不同廠家，目前還難以做到協(xié)議統(tǒng)一。

　　在可預見的未來，網絡視頻監(jiān)控網絡設備，包括網絡攝像機、網絡視頻服務器以及網絡視頻監(jiān)控平臺軟件等產品將率先跨入IPv6應用，物聯(lián)網的浪潮也將引爆IPv6在智慧城市、智能社區(qū)、智能家居、智能交通、智能設施等視頻監(jiān)控業(yè)務中的應用。