stringtranslate.com

6LoWPAN

6LoWPAN ( аббревиатура от « IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети ») [1] — рабочая группа Инженерной группы Интернета (IETF). [2] Он был создан с намерением применить Интернет-протокол (IP) даже к самым маленьким устройствам, [3] позволяя устройствам с низким энергопотреблением и ограниченными вычислительными возможностями участвовать в Интернете вещей . [1]

Группа 6LoWPAN определила инкапсуляцию, сжатие заголовков, обнаружение соседей и другие механизмы, которые позволяют IPv6 работать в сетях на базе IEEE 802.15.4 . Хотя протоколы IPv4 и IPv6 обычно не заботятся о физическом уровне и уровне MAC , на которых они работают, устройства с низким энергопотреблением и небольшой размер пакета, определенные стандартом IEEE 802.15.4, делают желательной адаптацию к этим уровням. [4]

Базовая спецификация, разработанная группой 6LoWPAN IETF, — это RFC  4944 (обновленный RFC  6282 со сжатием заголовка, RFC  6775 с оптимизацией обнаружения соседей , RFC  8931 с выборочным восстановлением фрагментов и с меньшими изменениями в RFC  8025 и RFC  8066). Документ с описанием проблемы — RFC  4919. IPv6 через Bluetooth Low Energy с использованием методов 6LoWPAN описан в RFC  7668.

Области применения

Целями сети IPv6 для радиосвязи с низким энергопотреблением являются устройства, которым требуется беспроводное соединение со многими другими устройствами на более низких скоростях передачи данных для устройств с очень ограниченным энергопотреблением. Одним из реальных примеров являются контроллеры индивидуального отопления помещений Tado° . [5] Механизмы сжатия заголовков в RFC  6282 используются, чтобы позволить пакетам IPv6 перемещаться по таким сетям.

IPv6 также используется в интеллектуальной сети , позволяя интеллектуальным счетчикам и другим устройствам создавать микроячеистую сеть перед отправкой данных обратно в систему выставления счетов с использованием магистральной сети IPv6. Некоторые из этих сетей работают по радиоканалам IEEE 802.15.4 и поэтому используют сжатие и фрагментацию заголовков, как указано в RFC6282. [ нужна цитата ]

Нить

Thread — это стандарт группы из более чем пятидесяти компаний для протокола, работающего через 6LoWPAN, для обеспечения домашней автоматизации. Спецификация доступна бесплатно с 24 июня 2022 года , но для реализации протокола требуется платное членство. [6] [7] Версия 1.0 спецификации была опубликована 29 октября 2015 г. [6] Протокол будет напрямую конкурировать с Z-Wave и Zigbee IP. [8]

Иметь значение

Matter , начавшийся как проект CHIP (Connected Home over IP), представляет собой попытку стандартизировать стек протоколов, который мог бы работать через 6LoWPAN для обеспечения домашней автоматизации, путем объединения его с DTLS , CoAP и MQTT - SN .

Функции

Как и все сопоставления IP на канальном уровне, RFC4944 предоставляет ряд функций. Помимо обычных различий между сетями L2 и L3, сопоставление сети IPv6 с сетью IEEE 802.15.4 создает дополнительные проблемы проектирования (  обзор см . в RFC 4919).

Адаптация размеров пакетов двух сетей

IPv6 требует, чтобы максимальный размер передаваемого блока (MTU) канала составлял не менее 1280 октетов . [9] Напротив, стандартный размер кадра IEEE 802.15.4 составляет 127 октетов. Максимальная служебная информация кадра составляет 25 октетов, а необязательная, но настоятельно рекомендуемая функция безопасности на канальном уровне создает дополнительные служебные данные до 21 октета для AES -CCM-128. Это оставляет только 81 октет для верхних уровней. Поскольку это намного меньше 1280, 6LowPAN определяет уровень фрагментации и повторной сборки. Кроме того, стандартный заголовок IPv6 имеет длину 40 октетов, поэтому также определяется сжатие заголовка.

Разрешение адреса

Узлам IPv6 назначаются 128-битные IP-адреса иерархическим образом через сетевой префикс произвольной длины. Устройства IEEE 802.15.4 могут использовать либо 64-битные расширенные адреса IEEE, либо, после события ассоциации, 16-битные адреса, уникальные в пределах PAN. Существует также PAN-ID для группы физически расположенных рядом устройств IEEE 802.15.4.

Различные конструкции устройств

Устройства IEEE 802.15.4 намеренно ограничены в форм-факторе, чтобы снизить затраты (что позволяет создать крупномасштабную сеть из многих устройств), снизить энергопотребление (что позволяет использовать устройства с батарейным питанием) и обеспечить гибкость установки (например, небольшие устройства для носимых на теле сетей). . С другой стороны, проводные узлы в IP-домене не ограничены таким образом; они могут быть больше и использовать сетевое питание.

Различное внимание к оптимизации параметров

Узлы IPv6 ориентированы на достижение высоких скоростей. Алгоритмы и протоколы , реализованные на более высоких уровнях, таких как ядро ​​TCP TCP/IP, оптимизированы для решения типичных сетевых проблем, таких как перегрузка. В устройствах, совместимых с IEEE 802.15.4, энергосбережение и оптимизация размера кода остаются на первом месте.

Уровень адаптации для совместимости и форматов пакетов

Механизм адаптации, обеспечивающий взаимодействие между доменом IPv6 и IEEE 802.15.4, лучше всего рассматривать как проблему уровня. Определение функциональности этого уровня и определение новых форматов пакетов, если это необходимо, является интересной областью исследований. RFC  4944 предлагает уровень адаптации, позволяющий передавать датаграммы IPv6 по сетям IEEE 802.15.4.

Обращение к механизмам управления

Управление адресами устройств, которые обмениваются данными через два разных домена IPv6 и IEEE 802.15.4, является обременительным, если не сказать утомительно сложным.

Особенности маршрутизации и протоколы для ячеистых топологий в 6LoWPAN

Маршрутизация сама по себе представляет собой двухэтапную проблему, которая рассматривается для IP-сетей с низким энергопотреблением:

Сообществом 6LoWPAN было предложено несколько протоколов маршрутизации, таких как LOAD, [10] DYMO-LOW, [11] HI-LOW. [12] Однако в настоящее время для крупномасштабного развертывания допустимы только два протокола маршрутизации: LOADng [13], стандартизированный ITU в соответствии с рекомендацией ITU-T G.9903, и RPL [14], стандартизированный рабочей группой IETF ROLL. [15]

Обнаружение устройств и служб

Поскольку устройства с поддержкой IP могут потребовать формирования одноранговых сетей , необходимо будет знать текущее состояние соседних устройств и сервисов, размещаемых на таких устройствах. Расширения обнаружения соседей IPv6 — это интернет-проект, предложенный в качестве вклада в эту область.

Безопасность

Узлы IEEE 802.15.4 могут работать как в безопасном, так и в незащищенном режиме. В спецификации определены два режима безопасности для достижения различных целей безопасности: список контроля доступа (ACL) и безопасный режим [16].

дальнейшее чтение

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Зак Шелби и Карстен Борман (23 мая 2011 г.). «6LoWPAN: Встроенный беспроводной Интернет. Часть 1: Почему 6LoWPAN?». время . Джон Уайли и сыновья, ООО . Проверено 24 июня 2022 г.в книге «6LoWPAN: Встроенный Интернет» Шелби и Борман переопределяют аббревиатуру 6LoWPAN как «IPv6 в беспроводных сетях с низким энергопотреблением», утверждая, что «Персональный» больше не имеет отношения к этой технологии.
  2. ^ «IPv6 через WPAN с низким энергопотреблением (6lowpan)» . IETF . Проверено 10 мая 2016 г.
  3. ^ Маллиган, Джефф, «Архитектура 6LoWPAN», EmNets '07: Материалы 4-го семинара по встроенным сетевым датчикам, ACM , 2007 г.
  4. ^ Кушалнагар, Н.; Корпорация Intel; Черногория, Г.; Корпорация Майкрософт; Шумахер, К.; Данфосс А/С (август 2007 г.). "Проблемы". IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети (6LoWPAN): обзор, предположения, постановка проблемы и цели. IETF . дои : 10.17487/RFC4919 . РФК 4919 . Проверено 24 июня 2022 г.
  5. ^ «Как Интернет-мост tado ° взаимодействует с другими устройствами tado °?» tado.com . Тадо ГмбХ . Проверено 24 июня 2022 г. Устройства tado° обмениваются данными по радиоканалу на частоте 868 МГц с использованием протокола «6LoWPAN» с поддержкой IPv6.
  6. ^ ab «Форма запроса спецификации темы 1.1» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.
  7. ^ «Преимущества членства в теме» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.
  8. ↑ Салливан, Марк (15 июля 2014 г.). «Nest, Samsung, ARM и другие запускают сетевой протокол домашней автоматизации Thread» . www.venturebeat.com . венчурный бит . Проверено 30 января 2015 г.
  9. ^ Диринг, А.; Циско; Хинден, Р.; Нокиа (декабрь 1998 г.). «Проблемы с размером пакета». IPv6 в беспроводных персональных сетях малой мощности (6LoWPAN): обзор, предположения, постановка проблемы и цели. IETF . дои : 10.17487/RFC2460 . РФК 2460 . Проверено 24 июня 2022 г. IPv6 требует, чтобы каждое соединение в Интернете имело MTU 1280 октетов или больше.
  10. ^ Ким, К.; Дэниел Парк, С.; Черногория, Г.; Ю, С.; Кушалнагар, Н. (июнь 2007 г.). 6LoWPAN Специальная дистанционная векторная маршрутизация по требованию (LOAD). IETF . ID Draft-daniel-6lowpan-load-adhoc-routing-03 . Проверено 10 мая 2016 г.
  11. ^ Ким, К.; Черногория, Г.; Парк, С.; Чакерес, И.; Перкинс, К. (июнь 2007 г.). Динамический MANET по требованию для маршрутизации 6LoWPAN (DYMO-low). IETF . ID Draft-montenegro-6lowpan-dymo-low-routing-03 . Проверено 10 мая 2016 г.
  12. ^ Ким, К.; Ю, С.; Дэниел Парк, С.; Ли, Дж.; Маллиган, Г. (июнь 2007 г.). Иерархическая маршрутизация по 6LoWPAN (HiLow). IETF . ID черновик-daniel-6lowpan-hilow-hierarchical-routing-01 . Проверено 10 мая 2016 г.
  13. ^ Клаузен, Т.; Колен де Вердьер, А.; Йи, Дж.; Никташ, А.; Игараси, Ю.; Сато, Х.; Херберг, У.; Лавеню, К.; Лис, Т.; Дин, Дж. (январь 2016 г.). Упрощенный специальный протокол маршрутизации на основе вектора расстояния по запросу — следующее поколение (LOADng). IETF . ID черновика-clausen-lln-loadng-14 . Проверено 10 мая 2016 г.
  14. ^ Зима, Т.; Туберт, П.; Брандт, А.; Хуэй, Дж.; Келси, Р.; Левис, П.; Пистер, К.; Струик, Р.; Вассёр, JP.; Александр Р. (март 2012 г.). RPL: протокол маршрутизации IPv6 для сетей с низким энергопотреблением и потерями. IETF . дои : 10.17487/RFC6550 . РФК 6550 . Проверено 10 мая 2016 г.
  15. ^ «Маршрутизация по сетям с низким энергопотреблением и потерями (ролл)» . IETF . Проверено 10 мая 2016 г.
  16. ^ Парк, С.; Ким, К.; Хаддад, В.; Чакрабарти, С.; Лаганье, Ж. (март 2011 г.). Анализ безопасности IPv6 через маломощную WPAN. IETF . Идентификатор Draft-daniel-6lowpan-security-analysis-05 . Проверено 10 мая 2016 г.

Внешние ссылки