IPv4和IPv6的区别

IPv4是使用广泛的网际协议版本，IPv6是全球互联网工程师和专家在吸取IPv4协议制定和运营中的经验的基础上，打磨优化出来的新一版协议。那么IPv4和IPv6的区别有哪些呢？

IPv4和IPv6的区别

地址空间差区别

IPv4地址长度为32位，理论上可以有近43亿的IP地址，但实际上由于地址分配过程中不可避免的损耗和地址保留等因素，实际可用的地址不足40亿，这使得IPv4地址空间难以满足现在和将来的互联网的发展需求。目前IPv4中所有可用的IP地址面临耗尽，负责欧洲、中东和部分中亚地区互联网资源分配的欧洲互联网注册协调中心(RIPE NCC)在2019年11月25日宣布，全球IPv4地址已全部分配完毕，这意味着没有更多的IPv4地址可以分配给网络服务提供商和大型网络基础设施提供商。

IPv6由128位二进制数字组成，号称可为全世界的每一粒沙子编上一个地址，取之不尽、用之不竭。IPv6解决了传统IPv4互联网的IP地址不足的问题，可以满足 云计算、边缘计算、物联网、工业互联网 等新兴业务对于地址的需求，有效支撑基础设施的升级换代。特别是随着我国5G网络逐步建设，IPv6可以提供丰富地址资源的优势尤为凸显。

安全性区别

传统IPv4互联网给用户分配的是私有地址，多个用户在公网上动态共享一个公有地址；IPv6为每个用户分配全球唯一的公有地址，这个地址和用户的个人信息绑定(在网络层面可以有效标识和区分用户)，方便对于用户行为进行溯源管控，从而增强网络的安全性。

效率和可扩展性区别

传统IPv4的报头中包含了所有的选项，中间路由器需要检查和处理每一个可能出现的选项，处理数据包的效率较低;IPv6在基本报头之后添加了扩展报头，相关选项移到扩展报头中，提高了路由器处理数据包的速度。而且，IPv6扩展报头没有最大长度的限制，可以很方便地实现功能扩展。目前热门的SRv6技术就是在IPv6基础上扩展出来的技术能力，具备可编程能力，能灵活支持新业务部署，使不同网络间的连接变得更加容易，具有很大的应用前景。

两者之间最大的区别是：IPv4代表过去，IPv6代表未来

2016年11月，国际IETF最高领导层IAB (Internet Architecture Board)发表关于IPv6发展的重要声明。声明表示，希望IETF能够在新RFC标准中，停止要求新设备和新的扩展协议兼容IPv4未来的新协议全部在IPv6基础上进行优化。

2017年11月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合发布《推进互联网协议第六版（ IPv6）规模部署行动计划》(简称“两办文件”)， 其中指出： “用5到10年时间，形成下一代互联网自主技术体系和产业生态，建成全球最大规模的IPv6商业应用网络”。 “两办文件”是国家互联产业发展的顶层设计性文件，为中国互联网未来长期的发展选择了正确的方向和道路，对于我国乃至全球的互联网发展将产生深远的影响。

那么，可以理解为IPv4已经被国际标准化组织定位为过时的技术，以后不再更新维护；IPv6下一代互联网是未来社会信息基础设施的重要组成部分和未来互联网的主要创新平台，新的业务构建在以IPv6为主的网络上才是正确的选择。

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摘 要：对物联网的技术信息进行了综合分析，介绍了物联网的起源、基本概念、国内外的研究现状和应用现状，讨论了物联网的体系结构、感知及终端技术、物联网的安全、智能化等关键技术，最后结合中国物联网的发展及产业现状，提出了物联网的应用与技术建议。
关键词：物联网(IOT)；射频识别(RFID)；网络应用；关键技术
中图分类号：TP3934 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展，智能化管理与服务也得到快速发展，物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统，其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变，可大大提高生产力和社会运行效率，提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次革命。
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念，但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年，美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上，美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”，从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末，但近年来，随着信息技术的发展，物联网才真正引起人们的关注。2005年，在信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》[2]。《报告》指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临：通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域；2010—2015年实现物与物之间的互联；2015—2020年进入半智能化阶段；2020年之后实现全智能化。目前，物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期，物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链，这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用，但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统，根据信息生成、传输、处理和应用过程，可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成，可以部署于世界任何地方、任何环境之中，被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带，主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品用来人工信息生成，主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来，各类可联网的电子产品层出不穷，智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及，人们可以随时随地接入互联网，分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入，是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准)，无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准)，无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准)，无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。

物联网的核心技术如下：

1、物联网技术由三个方面构成：应用技术：数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现；

2、网络技术：低速低功耗近距离无线、IPV6、广域无线接入增强、网关技术、AD HOC网络、区域宽带无线接入、广域核心网络增强、节点技术；

3、感知技术：传感器、执行器、RFID标签、二维条码；物联网技术的核心：无线传感网络（WSN）和射频识别（RFID）；计算机专业应主要学习物联网技术应用、构建、运营、维护、管理、服务等领域知识。

物联网的应用领域涉及到方方面面，在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效的推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用。

从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进，大大的提高了人们的生活质量；在涉及国防军事领域方面，虽然还处在研究探索阶段，但物联网应用带来的影响也不可小觑，大到卫星、导d、飞机、潜艇等装备系统。

将IPv6技术应用于物联网感知层需要解决一些关键问题，包括以下几个方面。
——IPv6报文过大，头部负载过重。必须采用分片技术将IPv6分组包适配到底层MAC帧中，并且为了提高传送的效率，需要引入头部压缩策略解决头部负载过重问题。
——地址转换。需要相应的地址转换机制来实现IPv6地址和IEEE802154长、短MAC地址之间的转换。
——报文泛滥。必须调整IPv6的管理机制，以抑制IPv6网络大量的网络配置和管理报文，适应802154低速率网络的需求。
——轻量化IPv6协议。应针对IEEE802154的特性确定保留或者改进哪些IPv6协议栈功能，满足嵌入式IPv6对功能、体积、功耗和成本等的严格要求。
——路由机制。IPv6网络使用的路由协议主要是基于距离矢量和基于链路状态的路由协议。这两类协议都需要周期性地交换信息来维护网络正确的路由表或网络拓扑结构图。而在资源受限的物联网感知层网络中采用传统的IPv6路由协议，由于节点从休眠到激活状态的切换会造成拓扑变化比较频繁，导致控制信息将占用大量的无线信道资源，增加了节点的能耗，从而缩短了网络的生存周期。因此需要对IPv6路由机制进行优化改进，使其能够在能量、存储和带宽等资源受限的条件下，尽可能地延长网络的生存周期，重点研究网络拓扑控制技术、数据融合技术、多路径技术、能量节省机制等。
——组播支持。IEEE802154的MAC子层只支持单播和广播，不支持组播。而IPv6组播是IPv6的一个重要特性，在邻居发现和地址自动配置等机制中，都需要链路层支持组播。所以，需要制定从IPv6层组播地址到MAC地址的映射机制，即在MAC层用单播或者广播替代组播。
——网络配置和管理。由于网络规模大，而一些设备的分布地点又是人员所不能到达的，因此物联网感知层的设备应具有一定的自动配置功能，网络应该具有自愈能力，要求网络管理技术能够在很低的开销下管理高度密集分布的设备。
IPv6技术是目前现实可行的下一代网络演进技术，上述关键问题的解决将推动IPv6技术在物联网感知层的应用，加快物联网业务应用的部署。

物联网相关术语：6LoWPAN、高级加密标准、应用程序编程接口、信标技术、大数据、低能耗蓝牙、云计算、Firmware-Over-The-Air、网关。

1、6LoWPAN

IPv6（当前的互联网协议）和低功耗无线个人区域网络的融合，允许功率受限的物联网设备直接访问TCP/IP互联网。这意味着即使最小最弱的物联网设备也可以连接。

2、高级加密标准

这是一个电子数据加密规范，自2001年以来一直是物联网设备传输层安全的标准。

3、应用程序编程接口

一种加速计算机与硬件/软件平台之间通信的方法。

4、信标技术

这允许小型网络发射器与使用低功耗蓝牙的系统进行交互。苹果的版本叫做iBeacon。

5、大数据

大量的信息，包括结构化的和非结构化的，从大量来源收集并以极快的速度传递。这些信息是原始数据，供分析人员为企业和其他组织设计更明智的战略。物联网是大数据的巨大来源。

6、低能耗蓝牙

一种无线的个人区域网络，其特点是低功耗和有限的数据传输范围。它也被称为蓝牙40。

7、云计算

通过网络连接并用于数据存储、处理和管理的远程服务器，而不是依赖于本地的内部物理服务器。

8、嵌入式软件

控制通常不被认为是计算机的硬件设备和系统的计算机软件，例如智能冰箱。

9、Firmware-Over-The-Air

该技术也被称为FOTA，允许移动设备上的软件和服务的远程无线安装、维修和升级。

10、网关

这是任何设备，收集信息从不同的网络点，并发送信息到另一个网络。

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