IP網(wǎng)絡(luò)在推動(dòng)安防產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，它自身在初期設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題也正影響著互聯(lián)網(wǎng)及安防的發(fā)展。在IPv6大潮來臨之際，不禁要問IPv4到底還能走多遠(yuǎn)? IPv6能否迅速登上安防大舞臺(tái)?

　　眾所周知，安防行業(yè)的天平正在發(fā)生微妙的傾斜，網(wǎng)絡(luò)安防咄咄逼人的攻勢(shì)使得模擬系統(tǒng)的主導(dǎo)地位岌岌可危。當(dāng)前基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)正風(fēng)行于安防業(yè)界。

　　高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控為我們生活保駕護(hù)航，而智能家居和物聯(lián)網(wǎng)則為我們提供全新的智能化便捷的生活方式。IP網(wǎng)絡(luò)在推動(dòng)安防產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，它自身在初期設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題也正影響著互聯(lián)網(wǎng)及安防的發(fā)展。在IPv6大潮來臨之際，不禁要問IPv4到底還能走多遠(yuǎn)? IPv6能否迅速登上安防大舞臺(tái)?這些疑問皆倍受關(guān)注。

　　IPv4的局限性及其缺點(diǎn)

　　IP的確是一個(gè)非常健壯的協(xié)議，大量應(yīng)用已經(jīng)證明了它能夠連接小至幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，大到Internet上難以計(jì)數(shù)的主機(jī)。但現(xiàn)在使用的IPv4的局限性和缺點(diǎn)已經(jīng)成為了不可回避的嚴(yán)重問題。TCP/IP的工程師和設(shè)計(jì)人員早在8 0年代初就意識(shí)到了升級(jí)的需求，當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)隨著Internet的高速發(fā)展，IP地址空間很快就會(huì)用盡，而對(duì)IPv4進(jìn)行升級(jí)的主要?jiǎng)恿碜杂凇?/p>

　　· 地址空間的局限性：在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的今天，越來越多的用戶需要使用IP地址，前期IPv4地址規(guī)劃不合理，造成大量IP地址的浪費(fèi)，所以IPv4地址將面臨枯竭，這正是升級(jí)的主要?jiǎng)恿?

　　· 性能：盡管IPv4表現(xiàn)不錯(cuò)，但一些源自20年前甚至更早的設(shè)計(jì)還能夠進(jìn)一步改進(jìn);

　　· 安全性：安全性一直被認(rèn)為是由網(wǎng)絡(luò)層的上層協(xié)議負(fù)責(zé)解決的，IPv4只設(shè)計(jì)了最少的安全性選項(xiàng)，但網(wǎng)絡(luò)層的安全性現(xiàn)在已經(jīng)成為IP下一個(gè)版本需要著重考慮的問題。

　　當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)及安防產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展帶來大量無法預(yù)見的IP地址需求，這在IPv4初創(chuàng)時(shí)是無法預(yù)見的，研究人員曾試圖通過一系列附加的技術(shù)來修補(bǔ)它，但這些技術(shù)實(shí)際上使它們實(shí)現(xiàn)起來更加困難，反而創(chuàng)建新的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使情況變得更好一些，因而才有了現(xiàn)在的IPv6。

　　IPv6在安防應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及技術(shù)特點(diǎn)

　　IPv6已經(jīng)做出了改進(jìn)，在新標(biāo)準(zhǔn)中包含了許多新特性和強(qiáng)制選項(xiàng)，其中的一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)是IPSec，為安防網(wǎng)絡(luò)提供了端到端的安全性傳輸;另一個(gè) 新的特性稱為移動(dòng)性，正如名稱所指示的那樣，它使得設(shè)備能夠從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)漫游到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而不會(huì)丟失連接，這就為安防監(jiān)控在城市移動(dòng)監(jiān)控等特殊環(huán)境下建設(shè) 監(jiān)控點(diǎn)位和指揮中心帶來了方便。

　　IPv6的引人注目之處在于它的有效性。IPv6包頭中的報(bào)頭排列成64位，使處理速度大大加快，與IPv4相比IPv6的查找速度幾乎等于光 速，在IPv4報(bào)頭(IPv4報(bào)頭排列成96位)中必須包含的許多信息在IPv6中都被去掉了。在IPv6報(bào)頭中，可以選擇加上它們或加上其中一部分。 IPv6的這一特點(diǎn)使得高清視頻大流量數(shù)據(jù)包傳輸優(yōu)于IPv4，IPv6數(shù)據(jù)包封裝中沒有IPv4報(bào)頭中那么多信息，這為視頻流數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)提高了處理速 度。

　　IPv6為互聯(lián)網(wǎng)提供了巨大的地址空間。IPv6的源地址和目的地址的長度都是128位(IPv4源地址和目的地址是32位)，是IPv4地址 長度的4倍。IPv6所提供的巨大地址空間，使得我們能夠在地址空間設(shè)計(jì)更多的層次級(jí)別和更靈活的地址結(jié)構(gòu)。IPv6地址徹底解決了當(dāng)前IP地址不夠用的 問題，這可為大型視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等廣域網(wǎng)系統(tǒng)提供大量的IP地址。IPv6的地址有三類：單播、組播、泛播。IPv6地址的基本表達(dá)方式是X : X : X : X : X : X : X : X，其中X是一個(gè)4位的十六進(jìn)制整數(shù)(16位)，每組整數(shù)包含4個(gè)數(shù)字，每個(gè)地址包括8組整數(shù)，共計(jì)128位(4×4×8 = 128)。

　　IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類(Aggregation)的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄 (Entry)表示一片子網(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。IPv6還允許主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)地址，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可用性 來說極為重要。IPv6還包括組播通信(就是一臺(tái)設(shè)備向多臺(tái)主機(jī)或選定的一組設(shè)備發(fā)送信息)的擴(kuò)展使用，這將極大地提升網(wǎng)絡(luò)的效率，使設(shè)備之間的通信更具 針對(duì)性。IPv6路由表比IPv4路由表更小，這為IP攝像機(jī)跨網(wǎng)段數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)提高了速率。

　　現(xiàn)在的安防應(yīng)用中通常使用IPv4地址，而IPv4大量使用了廣播地址，從而會(huì)導(dǎo)致一系列問題。最大的問題自然是令人頭痛的廣播風(fēng)暴——廣播流 量不受控制地轉(zhuǎn)發(fā)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備吃掉所有的帶寬。關(guān)于廣播流量的另一個(gè)討厭之處是它們會(huì)打擾網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)設(shè)備。當(dāng)安防局域網(wǎng)中某臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī) 發(fā)出一個(gè)廣播包之后，不管這個(gè)廣播對(duì)設(shè)備是否有意義，網(wǎng)絡(luò)中的其它網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)都不得不停止它正在處理的數(shù)據(jù)，來對(duì)廣播包做響應(yīng)。而在IPv6中，不會(huì)出現(xiàn) 上述的廣播風(fēng)暴，因?yàn)镮Pv6用組播方式代替了廣播。這有利于保障監(jiān)控圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少因帶寬不足造成的圖像抖動(dòng)。

　　QoS(Quality of Service)服務(wù)質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)的一種安全機(jī)制，是用來解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題的一種技術(shù)。其于IPv4的互聯(lián)網(wǎng)在設(shè)計(jì)之初，只有一種簡單的QoS，即 采用“盡最大努力”傳輸。從原理上講，文本傳輸、靜態(tài)圖像等傳輸對(duì)服務(wù)量并無要求，所以QoS是無保證的，隨著IP網(wǎng)絡(luò)上多媒體業(yè)務(wù)的增加，如IP電話， 高清視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等實(shí)時(shí)應(yīng)用，對(duì)傳輸延遲和延遲抖動(dòng)均有嚴(yán)格的要求。IPv6數(shù)據(jù)包含一個(gè)8位的業(yè)務(wù)流類別和一個(gè)新的20位流標(biāo)簽。在 RFC2460里改為8位的類別字段，其數(shù)值及如何使用還沒有定義。它的目的是允許發(fā)送業(yè)務(wù)流的源節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流的路由器在數(shù)據(jù)包上加上標(biāo)記，并進(jìn)行除 默認(rèn)處理之外的不同處理。一般來說一個(gè)流是以某種方式相關(guān)聯(lián)的一系列信息包，IP層必須以相關(guān)的方式對(duì)待它們。決定信息包是同一參數(shù)，其包括：源地址、目 的地址、可以是單個(gè)節(jié)點(diǎn)，也可以是一組節(jié)點(diǎn)。IPv6的中間節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)信息包時(shí)，通過驗(yàn)證它的流標(biāo)簽，就可以判斷它屬于哪個(gè)流，然后就可以知道信息包 的服務(wù)質(zhì)量需求，并進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞造成高清視頻延遲和圖像抖動(dòng)，IPv6的QoS為解決高清視頻傳輸延遲和阻塞提供了較好的解決方案。[nextpage]

　　安防系統(tǒng)由IPv4向IPv6的過渡

　　目前安防產(chǎn)品與安防系統(tǒng)主要采用IPv4協(xié)議，IPv4向IPv6的轉(zhuǎn)換還有待時(shí)日。在安防項(xiàng)目中如何讓IPv4與IPv6安防產(chǎn)品共存于一個(gè) 安防系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6的平滑過渡，便成為安防設(shè)備生產(chǎn)廠商、工程商不得不面臨的重要問題。IPv4向IPv6過渡的關(guān)鍵是應(yīng)保證IPv4和 IPv6具有互操作性，主流技術(shù)大致可分如下幾類：

　　雙棧策略：雙棧策略是指在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)具有IPv4和IPv6兩個(gè)協(xié)議棧，它既可以接收、處理、收發(fā)IPv4的分組，也可以接收、處理、收發(fā) IPv6的分組。對(duì)于主機(jī)(終端)來講，“雙?！笔侵钙淇梢愿鶕?jù)需要來對(duì)業(yè)務(wù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行IPv4封裝或者IPv6封裝。對(duì)于路由器來講，“雙棧”是指 在一個(gè)路由器設(shè)備中維護(hù)IPv4和IPv6兩套路由協(xié)議棧，使得路由器既能與IPv4主機(jī)也能與IPv6主機(jī)通信，分別支持獨(dú)立的IPv4和IPv6路由 協(xié)議，IPv4和IPv6路由信息按照各自的路由協(xié)議進(jìn)行計(jì)算，維護(hù)不同的路由表。IPv6數(shù)據(jù)報(bào)按照IPv6路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)，IPv4數(shù)據(jù)報(bào) 按照IPv4路由協(xié)議得到的路由表轉(zhuǎn)發(fā)。

　　網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT-PT)：NAT-PT(RFC2766 )是附帶協(xié)議轉(zhuǎn)換器的網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換，通過修改協(xié)議報(bào)文頭來轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)地址，使他們能夠互通。NAT-PT用于IPv6網(wǎng)絡(luò)和IPv4網(wǎng)絡(luò)之間。NAT-PT 是SIIT技術(shù)和IPv4網(wǎng)絡(luò)中NAT技術(shù)的結(jié)合。它是將SIIT中地址映射，主要是IPv6到IPv4的地址映射由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，解決了IPv4地址不 足的問題。NAT-PT不必修改已存在的IPv4網(wǎng)就可以訪問外部IPv6網(wǎng)，且通過上層協(xié)議映射使大量的IPv6主機(jī)使用同一個(gè)IPv4地址，節(jié)約 IPv4地址。但是屬于同一會(huì)話的請(qǐng)求和響應(yīng)必須通過同一個(gè)NAT-PT路由器，否則無法正確通信。

　　隧道技術(shù)：主要解決多個(gè)分散較遠(yuǎn)獨(dú)立的IPv6系統(tǒng)。通過隧道技術(shù)使目前IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)遠(yuǎn)程互訪。在IPv6發(fā)展初期，必 然有許多局部的純IPv6網(wǎng)絡(luò)，這些IPv6網(wǎng)絡(luò)被IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)隔離開來，為了使這些孤立的“IPv6島”互通，就采取隧道技術(shù)的方式來解決。利用穿 越現(xiàn)存IPv4因特網(wǎng)的隧道技術(shù)將許多個(gè)“IPv6孤島”連接起來，逐步擴(kuò)大IPv6的實(shí)現(xiàn)范圍，這就是目前國際IPv6試驗(yàn)床6Bone的計(jì)劃。工作機(jī) 理：在IPv6網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)間的隧道入口處，路由器將IPv6的數(shù)據(jù)分組封裝到IPv4中，IPv4分組的源地址和目的地址分別是隧道入口和出口的 IPv4地址。在隧道的出口處再將IPv6分組取出轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。

　　通過上文，相信諸位對(duì)IPv4向IPv6過渡技術(shù)有了一定了解。那么在安防系統(tǒng)中，到底該如何實(shí)現(xiàn)由IPv4向IPv6的過渡呢?接下來筆者為大家介紹IPv4與IPv6同時(shí)共存于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的雙棧策略技術(shù)及NAT-PT技術(shù)。

　　當(dāng)前基于IPv4的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)由前端音視采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、后端分控中心與總控制中心等四部分組成。在安防監(jiān)控升級(jí)中，首先采取保留原有 IPv4的前端攝像機(jī)，再確定新增區(qū)的點(diǎn)位及原有區(qū)域增加新點(diǎn)位的IPv6攝像機(jī);其次就是將前端監(jiān)控設(shè)備與管理中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)基本上采取 保留，但會(huì)新增一些雙棧策略的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其中網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)最重要是部署雙棧三層交換機(jī)，該設(shè)備放置的位置必須是能夠?qū)⑺星岸薎Pv4、IPv6攝像機(jī)及監(jiān)控 中心服務(wù)器互聯(lián)起來的核心層位置。在設(shè)備調(diào)試上需對(duì)三層交換機(jī)啟用IPv4與Ipv6兩種協(xié)議;最后就是管理中心服務(wù)器的升級(jí)，即安裝支持IPv4、 IPv6雙協(xié)議的操作系統(tǒng)，并需對(duì)操作系統(tǒng)的網(wǎng)卡設(shè)置IPv4、IPv6兩種協(xié)議的IP地址，以便實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)該網(wǎng)絡(luò)中基于IPv4、IPv6兩種不同協(xié)議 的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、NVR、DVR、視頻服務(wù)器的訪問。由于早期的監(jiān)控平臺(tái)軟件只支持IPv4協(xié)議，造成IPv6協(xié)議的攝像機(jī)在該管理平臺(tái)無法訪問，因而需要 將管理平臺(tái)軟件升級(jí)為支持IPv4、IPv6兩種協(xié)議的系統(tǒng)。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)軟件的升級(jí)。雙棧策略的視頻監(jiān)控解決該方案適用于中小型監(jiān)控 項(xiàng)目，如園區(qū)、商業(yè)大廈等局域網(wǎng)監(jiān)控。

　　在局域網(wǎng)監(jiān)控中，采用雙棧策略技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)IPv4向IPv6的過渡，然而這在大型或監(jiān)控系統(tǒng)中卻行不通，因?yàn)閱渭兺ㄟ^雙棧策略升級(jí)的視頻監(jiān)控 解決方案并不能體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的靈活性、遠(yuǎn)程訪問等優(yōu)勢(shì)。例如平安城市這樣的大型監(jiān)控項(xiàng)目，監(jiān)控系統(tǒng)由縣/市(區(qū))/省三級(jí)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成，如果某市提前對(duì) 本市區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行基于雙棧策略的IPv4與IPv6共存升級(jí)，那么項(xiàng)目完工后，原先基于IPv4的省級(jí)監(jiān)控中心將無法訪問升級(jí)后的市(區(qū))所采用 IPv6的視頻監(jiān)控設(shè)備。因而，大型或遠(yuǎn)程監(jiān)控升級(jí)項(xiàng)目還需應(yīng)用到NAT-PT技術(shù)。其最先需要了解所要升級(jí)的市(區(qū))視頻監(jiān)控系統(tǒng)與省級(jí)視頻監(jiān)控中心網(wǎng) 絡(luò)連接狀況，確認(rèn)市(區(qū))與省級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備路由器是否可通過升級(jí)IOS支持NAT-PT協(xié)議，如果不支持升級(jí)，則需更換支持NAT-PT協(xié)議的雙棧路由 備，在雙棧路由器上將網(wǎng)絡(luò)中的攝像機(jī)與服務(wù)器的IPv6協(xié)議地址映射為IPpv4地址，如此一來，省級(jí)監(jiān)控中心便可通過映射后的IPv4協(xié)議地址訪問市級(jí) 基于IPv6協(xié)議地址的攝像機(jī)與服務(wù)器。而且，使用NAT-PT技術(shù)還可以讓遠(yuǎn)程客戶端利用目前以IPv4為骨干的Internet來訪問監(jiān)控系統(tǒng)的 IPv6協(xié)議地址的監(jiān)控設(shè)備。就目前而言，采用雙棧策略與NAT-PT相結(jié)合的安防監(jiān)控解決方案，適用于大型與遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如電力、金融、交通等項(xiàng) 目。

　　結(jié)語

　　IPv6技術(shù)目前在安防領(lǐng)域的應(yīng)用還不普遍，成功案例比較少。但是在全球互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及化，及安防高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)，智能家居共 同推動(dòng)下，IPv6將會(huì)迅速得到發(fā)展， IPv6v作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議已經(jīng)引起了各國家、運(yùn)營商、IT設(shè)備商的足夠重視，一些網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和核心設(shè)備都已經(jīng)陸續(xù)開始支持使用，由于在具體實(shí)施方 面涉及了應(yīng)用需求、經(jīng)濟(jì)利益、投資和設(shè)備升級(jí)換代等限制，目前還沒有大規(guī)模推廣，而是處于與IPv4相互并存和過渡的階段。但誰都不可否認(rèn)，從IPv4升 級(jí)為IPv6是全球信息高速公路的一次整體大提速，它必將在全球掀起新一輪的信息技術(shù)創(chuàng)新大潮。敏銳的安防廠商都在研發(fā)兼容IPv4與IPv6的安防產(chǎn) 品，或在IPv4與IPv6兼容的IP高清產(chǎn)品上做著積極的技術(shù)儲(chǔ)備，將根據(jù)市場(chǎng)需求適時(shí)推出IPv6解決方案。IPv6技術(shù)必將引發(fā)安防企業(yè)新的技術(shù)競 爭和革命。