物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代——謹(jǐn)防“IPv6陷阱”
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傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)引入IPv6 的最大優(yōu)勢(shì)在于,無(wú)論網(wǎng)絡(luò)規(guī)模如何增長(zhǎng),IPv6 都能為每一個(gè)接入設(shè)備提供地址空間,甚至物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也不例外。從狹義上理解,這種優(yōu)勢(shì)看似沒(méi)問(wèn)題。目前只有部分IPv6 地址空間已開(kāi)放,而IPv6 互聯(lián)網(wǎng)中的主機(jī)數(shù)量理論上可以達(dá)到3.4×1038(即支持2128個(gè)地址)。
這的確是一個(gè)天文數(shù)字,即便是物聯(lián)網(wǎng)也不可能超越這種規(guī)模。正因如此,很多權(quán)威專(zhuān)家和制造商(特別是既得利益者)躊躇滿(mǎn)志地認(rèn)為,IPv6 已然做好準(zhǔn)備迎接物聯(lián)網(wǎng)的到來(lái),全世界只需繼續(xù)維持現(xiàn)狀融入新興物聯(lián)網(wǎng)即可,畢竟可用的IP 地址多如砂礫。
然而,這種“把頭扎進(jìn)沙堆里”的鴕鳥(niǎo)政策忽視了最為關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)因素——最終成本,它是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面部署的根本動(dòng)力(其他任何網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動(dòng)也是如此)。這些成本主要集中在軟硬件系統(tǒng)、監(jiān)督與管理以及安全保障這三個(gè)方面。因此,物聯(lián)網(wǎng)迫切需要一種新的發(fā)展思路。
燒錢(qián)的無(wú)用功能
經(jīng)典的計(jì)算與通信設(shè)備(如個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦和智能手機(jī))集成了處理器、內(nèi)存和存儲(chǔ)設(shè)備等功能設(shè)計(jì),這些設(shè)計(jì)保證了它們的核心功能。引入IPv6 只需將協(xié)議棧置于設(shè)備存儲(chǔ)器,在內(nèi)存中執(zhí)行,并由處理器驅(qū)動(dòng)。
實(shí)際上,與這些設(shè)備所產(chǎn)生的利潤(rùn)率相比,因IPv6 而造成的邊際成本微乎其微,幾乎也無(wú)法衡量。然而,此類(lèi)設(shè)備“并非物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分”,與無(wú)數(shù)傳感器和各種裝置組成的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相比,它們的數(shù)量也不值一提。
物聯(lián)網(wǎng)中的海量終端設(shè)備通常并不包含處理器、內(nèi)存和存儲(chǔ)設(shè)備,而且當(dāng)前尚未進(jìn)行任何方式的數(shù)據(jù)對(duì)接。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)需要連接的是那些之前從未聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備,這正是關(guān)鍵所在。通常,這些設(shè)備從設(shè)計(jì)、制造到出售,均以最低成本收獲最高利潤(rùn)率。尤其是那些銷(xiāo)往發(fā)展中國(guó)家的設(shè)備,必須是極為廉價(jià)的產(chǎn)品。然而,發(fā)展中國(guó)家也正是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展最為迅速的地方。
為了充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的巨大潛能,我們需要為那些海量設(shè)備制定合理的低成本解決方案,否則它們會(huì)繼續(xù)遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò),也難于發(fā)展,甚至步入一次性處理的行列。
廉價(jià)設(shè)備難以承載傳統(tǒng)協(xié)議
我們必須對(duì)那些實(shí)際成本做到心中有數(shù),如果僅僅為了運(yùn)行傳統(tǒng)的IPv6 協(xié)議,而在終端設(shè)備(如濕敏元件、照明燈、烤箱等)中增加相應(yīng)的軟硬件負(fù)載(并非那些傳感器和裝置所必須的基本功能),顯然會(huì)成為物聯(lián)網(wǎng)的巨大障礙。
據(jù)估計(jì),即便是批量生產(chǎn),為這些設(shè)備使IPv6 增加的邊際成本也要將近50 美元。另外,除了處理器和存儲(chǔ)設(shè)備之外,還需要配備WiFi 或以太網(wǎng)等無(wú)線(xiàn)組件,相應(yīng)的高功率和熱損耗也在所難免。幸運(yùn)的是,對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)而言,那些簡(jiǎn)易設(shè)備并不需要任何復(fù)雜功能去支持IPv6 協(xié)議,只需簡(jiǎn)單的調(diào)制、傳輸和接收技術(shù)即可滿(mǎn)足需求,甚至還包括一些非射頻技術(shù),如紅外和電力線(xiàn)組網(wǎng)等。如果將這些功能封裝到硅片中,那么為終端設(shè)備增加物聯(lián)網(wǎng)基本組網(wǎng)功能所需要的成本接近1 美元。
關(guān)鍵在于這并非傳統(tǒng)意義上的“組網(wǎng)”,因?yàn)閮H僅是發(fā)送一個(gè)狀態(tài)或接收一個(gè)簡(jiǎn)單指令而已,其中不會(huì)存在任何糾錯(cuò)、路由以及其他傳統(tǒng)組網(wǎng)功能。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常是“啞設(shè)備”,但它們卻完全可勝任某一項(xiàng)特定任務(wù)。從根本上來(lái)說(shuō),我們不難發(fā)現(xiàn)單從成本指數(shù)上就足以證明,為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備創(chuàng)建一種新的解決思路是絕對(duì)有必要的。若非如此,眾多新技術(shù)與新發(fā)明都將會(huì)變得遙不可及。不考慮成本的做法也將嚴(yán)重制約物聯(lián)網(wǎng)的價(jià)值,那么,如何才能使物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展、壯大并走向成功呢?
像IPv6 這種傳統(tǒng)的通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,其所能負(fù)擔(dān)的最小有效載荷近1 000 個(gè)字節(jié),在當(dāng)前的超配置背景下,這些被浪費(fèi)的字節(jié)通常不會(huì)引人注意。然而,當(dāng)海量終端設(shè)備每天收發(fā)次數(shù)達(dá)到幾十萬(wàn)次以上時(shí),潛在的網(wǎng)絡(luò)擁塞以及巨額開(kāi)支將會(huì)令人震驚。假如通過(guò)新的網(wǎng)絡(luò)載體建設(shè)來(lái)支撐物聯(lián)網(wǎng)的“通用”數(shù)據(jù)組網(wǎng),恐怕又很難達(dá)到成本合理化的標(biāo)準(zhǔn)。
7000 億設(shè)備的監(jiān)管
盡管網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商數(shù)以百萬(wàn),但想要定位并追蹤它們并非難事,因?yàn)槊恳豢罹W(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有對(duì)應(yīng)的MAC地址(介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制標(biāo)識(shí)符),由美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)負(fù)責(zé)維護(hù)和管理如此龐大的制造商數(shù)據(jù)庫(kù)。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商通常具備豐富的組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn),新的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)將為這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商帶來(lái)新的機(jī)遇,同時(shí)也會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。
對(duì)于全世界無(wú)數(shù)制造物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(簡(jiǎn)易傳感器、執(zhí)行器和電器等)的企業(yè)和個(gè)體來(lái)說(shuō),如果讓他們都去等著某個(gè)集權(quán)機(jī)構(gòu)分配相應(yīng)的設(shè)備地址,那豈不是一件匪夷所思的事?要知道,那些恐怖政權(quán)、組織或個(gè)人對(duì)攻擊這樣的系統(tǒng)毫無(wú)興趣。
當(dāng)然,甚至為萬(wàn)億設(shè)備分配地址都不是問(wèn)題,但當(dāng)你想檢索并管理其中某個(gè)設(shè)備時(shí)卻如同大海撈針。如果你試圖對(duì)數(shù)千億IPv6 地址進(jìn)行檢索,可能需要花上幾百年時(shí)間。這絕非聳人聽(tīng)聞。對(duì)于一個(gè)由復(fù)雜的IPv6設(shè)備組成的物聯(lián)網(wǎng)而言,其管理成本可能遠(yuǎn)超世界上的任何網(wǎng)絡(luò)化工程。而這些無(wú)謂的成本,對(duì)本已捉襟見(jiàn)肘的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)又是沉重的一擊,畢竟他們正想方設(shè)法去彌補(bǔ)昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施投資。
好鋼用在刀刃上
毋庸置疑,新興的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)應(yīng)當(dāng)另辟蹊徑。終端設(shè)備僅有局部意義而并非全局唯一,這并不會(huì)造成任何影響,因?yàn)樵诟∫?guī)模的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中依然存在智能化管理模式。監(jiān)管或控制每一個(gè)終端設(shè)備確實(shí)毫無(wú)必要,畢竟物聯(lián)網(wǎng)為終端設(shè)備提供的組網(wǎng)能力有限,它們能自力更生則有益無(wú)害,而且也很容易通過(guò)少量的“智能”設(shè)備相互協(xié)作。
這是與IPv6 完全不同的思路,每個(gè)設(shè)備不再需要“對(duì)等”的網(wǎng)絡(luò)功能與管理模式。所有設(shè)備都必須有可管理的P2P 模式只會(huì)限制物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展規(guī)模。正如大規(guī)模的蟻群一般,物聯(lián)網(wǎng)可通過(guò)特化理論、個(gè)體自治和局部效應(yīng)來(lái)發(fā)展壯大,關(guān)鍵是成本也會(huì)隨之降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
簡(jiǎn)化才更安全
物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的終端設(shè)備通信簡(jiǎn)易且單一,幾乎不存在“后門(mén)”和安全隱患。然而,在IPv6 的P2P 對(duì)等架構(gòu)中,眾多IP 設(shè)備隨時(shí)都有可能成為全球任何一個(gè)角落黑客的攻擊對(duì)象。根據(jù)2012 年賽門(mén)鐵克Symantec 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) ,全球互聯(lián)網(wǎng)安全漏洞導(dǎo)致的成本高達(dá)1 150 億美元 。當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)有將近24 億的P2P 用戶(hù),這就意味著,每個(gè)用戶(hù)的年損失將近50 美元。
假如將此數(shù)字與物聯(lián)網(wǎng)中的海量設(shè)備相乘,不難發(fā)現(xiàn)IPv6 所導(dǎo)致的災(zāi)難性巨額代價(jià)。
由于物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)關(guān)注組網(wǎng)能力有限的終端設(shè)備,這就必然在很大程度上減少了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模劇增所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)與代價(jià)。
互聯(lián)與代價(jià)
物聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)展的關(guān)鍵在于,如何利用低成本和低風(fēng)險(xiǎn)讓更多的設(shè)備互聯(lián)互通。唯一的思路是構(gòu)建新架構(gòu),走成本效益最優(yōu)之路,這也是所有設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和眾多用戶(hù)的心聲。