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物联网:IETF 标准和指南
时间:2022-05-28    

物联网:IETF的标准和指导

真正的物联网 (IoT) 需要“物”才能使用互联网协议。互联网上总是有各种各样的“东西”楼宇自控系统架构,数据中心和家庭中的通用计算机通常可以使用互联网协议,因为它们是经过定义的。但是,将 扩展到通常需要优化版本或特殊使用这些协议的更多受限设备具有相当大的价值。

背景

在过去十年中,IETF 开展了各种活动,以允许使用互操作技术进行广泛的通信,从相当小的微控制器传感器到中心的数据大型计算机。

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当我们在 2010 年在 IETF 杂志上撰写有关物联网的文章时,有三个 IETF 工作组 (WG) 专注于受限设备和网络的物联网:它们定义了适用于 IPv6 适配层和报头压缩的受限无线电链路; ROLL,一种专注于受限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。自 2010 年以来,物联网的活动有所增加,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),以及专注于开放的互联网研究工作组 (IRTF)物流研究问题)研究团队。

IETF 物联网活动

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第一个 IETF 物联网工作组 IPv6 over Low Power WPAN() 于 2005 年 3 月获得授权。它定义了使 IPv6 适应 IEEE 802.15.4 (WPAN) 网络的方法,使用非常小的数据包大小,通过报头压缩和邻居发现优化。该工作组于 2014 年完成,6Lo 工作组被类似的适应机制应用于更广泛的无线电技术所取代,包括“低功耗蓝牙”(RFC 7668),ITU-T G. 9959(Z-Wave、RFC 7428) 和数字增强型无绳电信 (DECT) 超低能耗 (ULE) 无绳电话标准和低成本有线网络技术主从/令牌传递 (MS/TP),广泛应用于用于 RS-485 楼宇自动化。

for Low-Power and Lossy (ROLL) WG 为 RPL 协议“IPv6 for Low-Power and Lossy ”(RFC 6550))开发了一系列相关的扩展,包括各种路由指标、目标函数和多播。ROLL 的另一个输出是许多需求文档和适用性声明、术语文档和安全威胁分析。

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受限环境 (CoRE) WG 仍然是最活跃的物联网组织之一。其主要产品围绕“受限应用协议”(CoAP,RFC 7252),一种基于 UDP 的 UDP 模拟。CoAP 扩展支持组通信 (RFC 725) 7390) 和低复杂度服务器推送资源观察(RFC 7641)。这是对基于适用于受限设备的格式的发现和自描述机制的补充(RFC 6690)。当前工作组的活动侧重于扩展、能力传输大量资源、使用资源目录来协调发现、可重用接口描述以及 CoAP over TCP 和 TLS 的传输。CoRE 工作组正在重新考虑,包括样式管理功能和基于 CoAP 通信样式的发布-订阅。 CoRE 还在研究一种用于表示传感器测量的数据格式,该格式将受益于“简明二进制对象表示”(CBOR)(RFC 7049),它针对二进制数据和低资源实现进行了优化) JSON 托尔。

自 2010 年以来,很明显物联网在没有安全性的情况下无法运行。结果,大多数新的物联网工作组都被添加到了安全区域。受限环境 (DICE) 工作组 (DICE) 工作组(已完成)为受限物联网设备生成了 TLS/DTLS 配置文件。受限环境的身份验证和授权 (ACE) 工作组正在开发身份验证授权机制,以访问在受限环境中托管在服务器上的资源,并且最近完成了一份综合用例文档 (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。

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作为一项特殊的发展,除了 6Lo 的工作之外,WG (IPv6 IEEE 802.15.4e) over TSCH 模式于 2014 年被授权,以使 IPv6 能够实现时隙信道跳频(TSCH) 模式最近添加到 IEEE 802.1 5.4 网络。这项工作旨在利用 TSCH 的确定性、面向实时的特性,包括架构、信息模型和配置方面。概述和问题陈述文档(RFC 7554)于 2015 年发布;下一行是最小配置接口的规范。

除了 IETF 工作组开发的新协议和其他机制外,受限环境的互联网协议通常受益于有关有效实施技术和其他注意事项的额外指导。轻量级实施指南 (LWIG) 工作组正在研究此类文件,包括 CoAP 和 IKEv2 协议、非对称加密技术和蜂窝网络 CoAP。 LWIG 工作组已发布 RFC 7228,其中定义了约束节点网络的常用术语。

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除了专门针对物联网场景的IETF,整个Web协议栈都在飞速发展,其他IETF工作组开发的很多新技术也最终会用到物联网中。凭借更紧凑的线路格式和简化的处理规则,WG 最近敲定了 HTTP/2 协议的规范,该协议比早期版本的 HTTP 更适合物联网。 TLS 工作组正在定义 TLS 版本 1.3,包括 DTLS 1.3,在建立安全传输会话方面效率更高,因此更适合物联网。该工作组正在研究其他地方的 IPv6 网络的自动配置。与 IETF 的标准化工作类似,两个 IRTF 研究小组特别感兴趣:探索其技术在物联网场景中的适用性的 ICNRG(信息中心网络)和开展高级加密基础(论坛)的 CFRG,例如新的椭圆曲线密码学 (ECC) 曲线将更适合物联网用例。最后,互联网架构委员会 (IAB) 正在组织几个相关的研讨会(例如关于安全性、架构和语义互操作性),并且已经发布了诸如“智能对象网络中的架构考虑”(RFC 7452))等信息文档.

虽然面向物联网的 IETF 工作组已经为物联网制定了成熟的标准,但是基于这些标准的使用,新的研究问题正在出现。 IRTF 物对物研究小组 (T2TRG) 于 2015 年受命调查物联网中的开放研究问题,重点关注 IETF 展示标准化潜力的问题。正在探索的主题包括受限节点网络的管理和操作、安全性和生命周期管理、在物联网场景中使用 REST 范式的方法以及语义互操作性。对于那些活跃在物联网领域的人,也有很多兴趣关注其他群体并做出贡献。例如,W3C Web of (WoT) 兴趣小组最近开始了活动,两个小组一直在合作讨论物联网和 Web 技术的未来。

结论

IETF 在指定和记录关键物联网标准和指南方面已有十年之久,如今物联网领域的活动比以往任何时候都多。来自物联网 互联网上的其他组织和联盟已采用互联网协议栈作为其解决方案的基础。 IP,尤其是 IPv6,是网络的明显选择,但 IETF 物联网堆栈的其余部分,包括 CoAP 和 DTLS,也被广泛使用。今天发布在 RFC 中的底层 IETF 物联网堆栈已经成熟并适合部署。其他标准化需求正在出现,IETF 和 IRTF 中的活跃小组正在努力确保它们得到识别和解决。

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