智慧城市建设必须认真对待的几个问题（一）：IPV6作为地址的问题

　　引言

　　智慧城市已经热炒几年了，目前还在升温，并且一些做国际联网应用的大企业提出了“城市大脑”的概念。当年这些概念的提出，对于推进智慧城市建设是有意义的，但作为城市的管理者和建设者，不能被这些概念所“忽悠”，因为目前还没有哪个做网络应用的企业是真的站在城市建设者和管理的角度来考虑智慧城市的建设问题，并且由于他们“大脑”想的更多是企业的利益，还不是哪个具体的城市，所以，城市的建设者和管理者可以多参考他们的想法，但是主导权还是要放在自己的手里，从实际出发，去规划、设计自己的智慧城市。

　　笔者虽然是从事网络安全行业，但是几年来为了智慧城市的安全，不得不对城市和智慧城市有所理解，有一些体会和想法，供读者参考。

　　第一个问题，我们讨论智慧城市建设中，IPV6作为传感器地址的问题。

　　IPV6在国际上已经讨论了有若干多年了，中共中央办公厅、国务院办公厅已于2017年印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》。其中的动因之一是由于IPV6可以为地球上的“每一粒砂子，分配一个地址”，为万物互联提供了地址基础。

　　但是，今天笔者想给大家泼一点冷水。

　　1.计算机联网与万物联网的通信地址需求

　　对于计算机联网与各类“物”的联网，其共同点是每个联网的节点，都需要有一个地址，对自己进行标识，以区别于其它的节点。但是，采用什么样的地址，与相应的通信模式是相关的。

　　早期的局域网一般都采用总线制，使用的多是802.3协议，寻址直接使用MAC地址。而对于较大的计算机联网，特别是Internet这种国际联网，每个联网节点都存在与在网上的任意节点通信需求的可能，这样通信协议就必须保证任意一个节点都能寻找到其它任意不同的节点地址，同时也可以被任意其它节点寻找到的可能。IP协议，正是支撑了这样的一个需求，特别是IPV6，地址空间是128位（16个字节），真的可以为每一粒砂子提供一个地址。

　　对于“物”的联网，是否有这样的地址需求呢？每个“物”是否有与在网上联接的其它的“物”进行这种通信呢？这是需要做一点分析的。

　　1.1 物联网传感器的基本连接方式

　　1.1.1 物的连接方式

　　“物”能连接到网上，要考虑几种方式：

　　通过各类标识码的读卡器，将这个物映射到网上；

　　通过数字标签RFID将所代表的“物”映射到网上；

　　通过大量的传感器，将“物”的非电量转换为可以被网络识别的电量；

　　电气设备的直接连接；

　　可能的其它方式。

　　本文仅对传感器（不包括视频摄像头）的连网进行分析。

　　1.1.2 传感器的基本原理

　　传感器是将非电物理量转化为电量的一种变换器。如图1所示：

图1传感器

　　转换的原理实际是很简单的，无非是将一些对某个非电物理量变化比较敏感的电学物理量接入到实际的“物”的某个比较容易检测到的部位，当这个“物”的物理量变化时，就会引起相关敏感元器件的电阻、电容、电感，或者是其它的电子元器件发生变化，从而变成电流、电动势、电磁场强度等等的变化。传感器的部署从系统论的分层观点来看，应该是智慧城市的最底层。

　　1.1.3 传感器的几种主要场景

　　这些传感器变换化的电量，主要有以下的几种应用场景：

　　（1）无控制的数值上传

　　这种情况就是为测量之用，是最简单、最直接的应用。

　　（2）有控制数值上传及控制信号的产生

　　这种情形的应用，在工业控制体系中是比较普遍的，传感器不仅用于测量，同时还会事先设定一定的阈值，当达到阈值规定时，会有相应的触发，导致执行器做出相应的动作，这种控制有开环的控制，也有经过反馈形成的闭环控制。如图2所示：

图2控制

　　控制系统要向上一级控制器报送状态数据，如执行器所执行动作的频率，执行器所维持的状态，传感器上报数据的范围，传感器的状态等等。

图3传感器的汇聚

　　1.1.4 多传感器汇聚场景

　　在工业控制和智慧城市需要的控制项目中，可能还需要与相应的计算端进行连接，由计算端给出相应的计算结果，再命令相应的执行器执行各类动作。执行器可能是一个也可能是多个。这就是系统控制，而计算端可以是针对一个“物”状态的（端）计算，也可以是针对多个“物”的边缘的系统计算。如图3所示。

　　1.2 传感器地址

　　对于一个单路的传感器的测量体系，传感器的地址不那么重要。但是，对于一个多路的体系来说，无论是仅用于测量，还是用于控制，传感器的地址都是非常重要的。如果每个传感器没有区别于其它传感器的地址，那么就无法确认数据是由哪个传感器所产生的，系统当然也无法正常地运行。

　　传感器地址必须满足以下的条件：

　　（1）在一个小系统内，地址空间要足够，以保证小系统内的所有传感器都有一个独立的地址；

　　（2）地址应该足够的短，这样计算资源和网络资源用于地址解析的开销就少，特别是对于实时性要求较高的应用场景，这种对资源的节省，就会减少延时；

　　（3）保证传感器是合法接入的（关于这一点，本文暂不讨论）。

　　2.传感器数值（数据）的通信模式

　　前面说过，通信的地址寻址方式与网络传输模式是相关的，分析传感器的传输需求，对于分析传感器的寻址是重要的。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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