物联网,英文名称叫“Internet of things”(简称IOT),也称为传感网、泛在网等。通俗地讲,物联网就是“物物相连的互联网”。即将各种信息传感设备通过互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其中包含了两层意思:第一,物联网是互联网的延伸和扩展,其核心和基础仍然是互联网;第二,其用户端不仅仅是个人,还包括任何物品,终端可能很复杂,支持大量功能.也可能很简单.功能单一且无法加载很多复杂的处理算法。整个物联网的概念涵盖了从终端到网络、从数据采集处理到智能控制、从应用到服务、从人到物的方方面面,涉及众多的技术。从长远来看,物联网很有希望成为一个超越目前互联网产业规模的新兴产业,国际相关机构预测未来其规模将超过现有互联网规模的30倍以上。
物联网的网络困境
物联网丰富的应用和庞大的节点规模既带来了商业上的巨大潜力,同时也带来了技术上的挑战。首先,物联网由众多的节点连接构成,无论是采用自组织方式,还是采用现有的公众网进行连接,这些节点之间的通信必然牵涉到寻址问题。目前物联网的寻址系统可以采用两种方式.一种方式是采用基于E.164电话号码编址的寻址方式,但由于目前大多数物联网应用的网络通信协议都采用TCP/IP协议,电话号码编址的方式必然需要对电话号码与IP地址进行转换。这提高了技术实现的难度,并增加了成本。同时由于E.164编址体系本身的地址空间较小。也无法满足大量节点的地址需求。另一种方式是直接采用IPv4地址的寻址体系来进行物联网节点的寻址.随着互联网本身的快速发展。IPv4的地址已经日渐匮乏。从目前的地址消耗速度来看。IPv4地址空间已经很难再满足物联网对网络地址的庞大需求。从另一方面来看,物联网对海量地址的需求.也对地址分配方式提出了要求.海量地址的分配无法使用手工分配,使用传统DHCP的分配方式对网络中的DHCP服务器也提出了极高的性能和可靠性要求,可能造成DHCP服务器性能不足,成为网络应用的一个瓶颈。其次,目前互联网的移动性不足也造成了物联网移动能力的瓶颈。IPv4协议在设计之初并没有充分考虑到节点移动性带来的路由问题.即当一个节点离开了它原有的网络,如何再保证这个节点访问可达性的问题。由于IP网络路由的聚合特性,在网络路由器中路由条目都是按子网来进行汇聚的.当节点离开原有网络,其原来的IP地址离开了该子网,而节点移动到目的子网后,网络路由器设备的路由表中并没有该节点的路由信息(为了不破坏全网路由的汇聚,也不允许目的子网中存在移动节点的路由),会导致外部节点无法找到移动后的节点。因此如何支持节点的移动能力是需要通过特殊机制实现的.在IPv4中IETF提出了MIPv4(移动IP)的机制来支持节点的移动。但这样的机制引入了著名的三角路由问题。对于少量节点的移动,该问题引起的网络资源损耗较小.而对于大量节点的移动,特别是物联网中特有的节点群移动和层移动.会导致网络资源被迅速耗尽,使网络处于瘫痪的状态。
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