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物联网:IETF的标准和指导

真正的物联网(IoT)要求“事物”能够使用互联网协议。互联网上一直存在着各种各样的“事情”,数据中心和家庭的通用计算机通常可以使用互联网协议,因为它们已经被定义了。然而,将互联网扩展到通常需要优化版本或特殊使用这些协议的更受约束的设备具有相当大的价值。

背景

在过去十年中,已经开展了各种IETF活动,以便广泛的事情使用互操作技术进行通信,从相当小的微控制器传感器到数据中心的大型计算机。

当我们在2010年IETF杂志上写到关于IoT的文章时,有三个IETF工作组(WG)专注于约束设备和网络的IoT:6LoWPAN,它定义适合于受限无线电链路的IPv6适配层和报头压缩; ROLL专注于约束节点网络的路由协议;和CoRE,旨在将Web架构扩展到大多数受限网络和嵌入式设备。关于物联网的活动自2010年以来有所增加,今天我们有七个工作组积极研究物联网的各个方面(另外两个已经完成),以及专注于开放式物流研究问题的互联网研究任务组(IRTF)研究小组。

IETF IoT活动

第一个IETF IoT工作组,IPv6 over低功耗WPAN6LoWPAN),于2005年3月被授权。它定义了将IPv6适配到使用非常小的数据包大小的IEEE 802.15.4(WPAN)网络的方法,通过头压缩和优化为邻居发现。 6LoWPAN工作组于2014年完成,6Lo工作组取而代之的是将相似的适应机制应用于更广泛的无线电技术,包括“蓝牙低能耗”(RFC 7668),ITU-T G.9959(Z-Wave ,RFC 7428)和数字增强无绳电信(DECT)超低能耗(ULE)无绳电话标准以及低成本有线网络技术主从通/令牌传递(MS / TP),广泛应用于RS- 485楼宇自动化。

低功耗和有损网络路由(ROLL)WG为RPL协议“低功耗和有损网络的IPv6路由协议”(RFC 6550)制定了一系列相关扩展,包括各种路由度量,目标函数,和组播。 ROLL的另一个输出是一些需求文件和适用性声明,术语文档和安全威胁分析。

受约束的RESTful环境(CoRE)WG仍然是最活跃的IoT组之一。其主要产品围绕“约束应用协议”(CoAP,RFC 7252),基于UDP的基于UDP的模拟。 CoAP扩展功能可以实现组通信(RFC 7390)和低复杂度服务器推送资源观察(RFC 7641)。这是基于适用于约束设备(RFC 6690)的weblink格式的发现和自我描述机制的补充。当前的工作组活动侧重于扩展,可以传输大量资源,使用资源目录来协调发现,可重用的接口描述以及通过TCP和TLS传输CoAP。 CoRE工作组正在重新考虑,包括RESTCONF风格的管理职能和通过CoAP发布订阅风格的沟通。 CoRE还在研究一种表示传感器测量的数据格式,这将受益于“简明二进制对象表示”(CBOR)(RFC 7049),这是针对二进制数据和低资源实现进行优化的JSON模拟器。

自2010年以来,很明显,物联网在没有安全保障的情况下不会奏效。因此,大多数新的物联网工作组已在安全区域中添加。受约束环境(DICE)工作组(DICE)工作组(已完成)的DTLS生成了适用于受限制的物联网设备的TLS / DTLS配置文件。约束环境的认证和授权(ACE)WG正在开发用于访问受限环境中服务器上托管的资源的身份验证授权机制,并且最近完成了一个综合用例文档(RFC 7744)。这项工作得到了最近授权的COSE工作组的支持,该工作组正在为JOSE工作组开发的JSON对象签名和加密方法构建简化的CBOR模拟。

作为一项特别的开发,超过了6Lo的工作,6TiSCH WG(IPv6 over TSCH模式的IEEE 802.15.4e)在2014年被授权,以使IPv6能够实现最近添加到IEEE的时隙信道跳跃(TSCH)模式802.15.4网络。这项工作旨在利用TSCH的确定性,实时导向特征,并包括架构,信息模型和配置方面。 6TiSCH概述和问题陈述文件(RFC 7554)于2015年发布;一个最小配置接口的规范是下一行。

除了由IETF工作组开发的新协议和其他机制之外,受限环境的互联网协议常常受益于有效实施技术和其他考虑的其他指导。轻量级实施指导(LWIG)工作组正在开展此类文件,包括CoAP和IKEv2协议,非对称加密技术和蜂窝网络中的CoAP。 LWIG工作组发布了RFC 7228,它定义了受限节点网络的常用术语。

除IETF专门关注物联网方案之外,整个Web协议栈正在快速发展,其他IETF工作组开发的许多新技术也将最终也被用于物联网。由于具有更紧凑的线格式和简化的处理规则,HTTPbis WG最近确定了HTTP / 2协议的规范,该规范比早期版本的HTTP更适合于IoT场景。 TLS工作组正在定义TLS版本1.3,包括DTLS 1.3,可以更有效地建立安全的传输会话,因此更适合于物联网。 Homenet工作组正在致力于在家庭及其他地方自动配置IPv6网络。与IETF的标准化工作相似,IRTF的两个研究小组特别感兴趣:ICNRG(信息中心网络),探讨其技术在物联网场景中的适用性,以及进行先进加密基础的CFRG(Crypto Forum),如新椭圆曲线加密(ECC)曲线将更适合于IoT用例。最后,互联网架构委员会(IAB)正在组织多个相关研讨会(例如关于安全性,架构和语义互操作性),并发布了诸如“智能对象网络中的架构注意事项”(RFC 7452)等信息文件。

虽然以物联网为导向的IETF工作组已经产生了关于物联网成熟标准的第一波浪潮,但是基于这些标准的使用,正在出现新的研究问题。 IRTF Thing-to-Thing研究组(T2TRG)于2015年被授权,以调查物联网的开放性研究问题,重点关注在IETF展示标准化潜力的问题。正在探讨的主题包括受限节点网络的管理和运行,安全和生命周期管理,在物联网场景中使用REST范式的方法以及语义互操作性。对于在物联网地区活跃的其他团体的追随和贡献也有很大的兴趣。例如,W3C Web of Things(WoT)兴趣小组最近开始了活动,两个小组一直在共同探讨物联网和Web技术的未来。

结论

IETF已经有十年的历史,指定和记录关键的物联网标准和指导,今天在物联网方面比以往任何时候都有更多的活动。从事物联网的其他组织和联盟已经采用互联网协议栈作为其解决方案的基础。 IP,特别是IPv6是网络的明显选择,但IETF IoT堆栈的其余部分,包括CoAP和DTLS也被广泛使用。今天在RFC中发布的基础IETF IoT协议栈是成熟的,适合部署。标准化的其他需求正在出现,IETF和IRTF的活跃团体正在努力确保其被识别和解决。

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