6LoWPAN

6LoWPAN ( аббревиатура от « IPv6 через маломощные беспроводные персональные сети ») ^[1] была рабочей группой Инженерной рабочей группы Интернета (IETF). ^[2] Он был создан с целью применения Интернет-протокола (IP) даже к самым маленьким устройствам. ^[3] позволяя маломощным устройствам с 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: RFC 4944 (обновлено RFC 6282 со сжатием заголовка, RFC 6775 с оптимизацией обнаружения соседей , RFC 8931 с выборочным восстановлением фрагментов и меньшими изменениями в RFC 8025 и RFC 8066 ). Документ с постановкой задачи РФК 4919 . IPv6 через Bluetooth Low Energy с использованием методов 6LoWPAN описан в РФК 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 Tado° . контроллеры индивидуального отопления помещений ^[5] Механизмы сжатия заголовков в RFC 6282 используется, чтобы разрешить передачу пакетов IPv6 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 через радиоканалы IEEE 802.15.4 и поэтому используют сжатие и фрагментацию заголовков, как указано в RFC6282. ^{[ нужна ссылка ]}

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 г. ^[update], 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 может работать через 6LoWPAN для обеспечения домашней автоматизации, путем объединения его с DTLS , CoAP и MQTT-SN. ^{[ нужна ссылка ]}

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 (см. RFC 4919 для обзора).

Адаптация размеров пакетов двух сетей

IPv6 требует, (MTU) канала чтобы максимальный размер передаваемого блока 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:

Ячеистая маршрутизация в пространстве персональной сети (PAN).
Маршрутизация пакетов между доменом IPv6 и доменом PAN.

Сообществом 6LoWPAN было предложено несколько протоколов маршрутизации, таких как LOAD, ^[10] ДЫМО-ЛОУ, ^[11] ВЫСОКИЙ-НИЗКИЙ. ^[12] Однако в настоящее время для крупномасштабных развертываний допустимы только два протокола маршрутизации: LOADng. ^[13] стандартизировано ITU по рекомендации ITU-T G.9903 и RPL ^[14] стандартизирован 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

См. также

DASH7 активный стандарт RFID
Беспроводная технология MyriaNed с низким энергопотреблением, основанная на биологии
LoRaWAN обеспечивает низкоскоростную связь между подключенными объектами, тем самым участвуя в Интернете вещей, межмашинном взаимодействии (M2M) и умном городе.
Стандарт потока (сетевого протокола), предложенный Nest Labs на основе IEEE 802.15.4 и 6LoWPAN.
Статическое сжатие заголовка контекста (SCHC)

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Зак Шелби и Карстен Борман (23 мая 2011 г.). «6LoWPAN: Беспроводной встроенный 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.
^ «IPv6 через WPAN с низким энергопотреблением (6lowpan)» . IETF . Проверено 10 мая 2016 г.
^ Маллиган, Джефф, «Архитектура 6LoWPAN» , EmNets '07: Материалы 4-го семинара по встроенным сетевым датчикам, ACM , 2007 г.
^ Кушалнагар, Н.; Корпорация Intel; Черногория, Г.; корпорация Майкрософт; Шумахер, К.; Данфосс А/С (август 2007 г.). «Проблемы». IPv6 в беспроводных персональных сетях малой мощности (6LoWPAN): обзор, предположения, постановка проблемы и цели . IETF . дои : 10.17487/RFC4919 . РФК 4919 . Проверено 24 июня 2022 г.
^ «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.
^ Jump up to: ^а ^б «Форма запроса спецификации темы 1.1» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.
^ «Преимущества членства в теме» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.
^ 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.
^ 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.
^ Ким, К.; Дэниел Парк, С.; Черногория, Г.; Ю, С.; Кушалнагар, Н. (июнь 2007 г.). 6LoWPAN Специальная векторная маршрутизация по требованию (LOAD) . IETF . ID Draft-daniel-6lowpan-load-adhoc-routing-03 . Проверено 10 мая 2016 г.
^ 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.
^ Ким, К.; Если, 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 . Получено 10 мая.
^ 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.
^ 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.
^ «Маршрутизация по сетям с низким энергопотреблением и потерями (ролл)» . IETF . Проверено 10 мая 2016 г.
^ Парк, С.; Ким, К.; Хаддад, В.; Чакрабарти, С.; Лаганье, Ж. (март 2011 г.). Анализ безопасности IPv6 через WPAN с низким энергопотреблением . IETF . Идентификатор Draft-daniel-6lowpan-security-analysis-05 . Проверено 10 мая 2016 г.

Внешние ссылки

[eetimes-1] Jump up to: ^а ^б Зак Шелби и Карстен Борман (23 мая 2011 г.). «6LoWPAN: Беспроводной встроенный 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.

[6lowpan-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.

[ietfproblem-4] Кушалнагар, Н.; Корпорация Intel; Черногория, Г.; корпорация Майкрософт; Шумахер, К.; Данфосс А/С (август 2007 г.). «Проблемы». IPv6 в беспроводных персональных сетях малой мощности (6LoWPAN): обзор, предположения, постановка проблемы и цели . IETF . дои : 10.17487/RFC4919 . РФК 4919 . Проверено 24 июня 2022 г.

[tado-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.

[threadspec-6] Jump up to: ^а ^б «Форма запроса спецификации темы 1.1» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.

[threadmembership-7] «Преимущества членства в теме» . Группа тем . Проверено 24 июня 2022 г.

[zwave-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.

[mtusize-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.

[LOAD-10] Ким, К.; Дэниел Парк, С.; Черногория, Г.; Ю, С.; Кушалнагар, Н. (июнь 2007 г.). 6LoWPAN Специальная векторная маршрутизация по требованию (LOAD) . IETF . ID Draft-daniel-6lowpan-load-adhoc-routing-03 . Проверено 10 мая 2016 г.

[DYMO-low-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.

[HiLow-12] Ким, К.; Если, 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 . Получено 10 мая.

[LOADng-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.

[RPL-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.

[ROLL-15] «Маршрутизация по сетям с низким энергопотреблением и потерями (ролл)» . IETF . Проверено 10 мая 2016 г.

[security-analysis-16] Парк, С.; Ким, К.; Хаддад, В.; Чакрабарти, С.; Лаганье, Ж. (март 2011 г.). Анализ безопасности IPv6 через WPAN с низким энергопотреблением . IETF . Идентификатор Draft-daniel-6lowpan-security-analysis-05 . Проверено 10 мая 2016 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]