物联网感知层的IPv6协议标准化动态

2.2 IPv6路由工作组RoLL

RoLL（Routing over Lossy and Low-power Networks）工作组于2008年2月成立，属于IETF路由领域的工作组。IETF RoLL工作组致力于制定低功耗网络中IPv6路由协议的规范。ROLL工作组的思路是从各个应用场景的路由需求开始，目前已经制定了4个应用场景的路由需求，包括家庭自动化应用（Home Automation，RFC5826）、工业控制应用（Industrial Control，RFC5673）、城市应用（Urban Environment，RFC5548）和楼宇自动化应用（Building Automation，draft-ietf-roll-building-routing-reqs）。

为了制订出适合低功耗网络的路由协议，ROLL工作组首先对现有的传感器网络的路由协议进行了综述分析，工作组文稿draft-ietf-roll-routing-survey分析了相关协议的特点以及不足。然后研究了路由协议中路径选择的定量指标。ROLL工作组文稿draft-ietf-roll-routing-metrics包含两个方面的定量指标，一方面是节点选择指标，包括节点状态，节点能量，节点跳数（Hop Count）；另一方面是链路指标，包括链路吞吐率、链路延迟、链路可靠性、ETX、链路着色（区分不同流类型）。为了辅助动态路由，节点还可以设计目标函数（Objective Function）来指定如何利用这些定量指标来选择路径。

在路由需求、链路选择定量指标等工作的基础上，ROLL工作组研究制定了RPL（Routing Protocol for LLN）协议。RPL协议目前是一个工作组文稿（draft-ietf-roll-rpl），已经更新到第8版本。RPL协议支持3种类型的数据通信模型，即低功耗节点到主控设备的多点到点的通信，主控设备到多个低功耗节点的点到多点通信，以及低功耗节点之间点到点的通信。RPL协议是一个距离向量路由协议，节点通过交换距离向量构造一个有向无环图（Directed Acyclic Graph，DAG）。DAG可以有效防止路由环路问题，DAG的根节点通过广播路由限制条件来过滤掉网络中的一些不满足条件的节点，然后节点通过路由度量来选择最优的路径。

2.3 IPv6应用工作组CoRE

2010年3月，CoRE（Constrained RESTful Environment）工作组正式成立，属于应用领域（Application Area）。CoRE起源于6lowapp兴趣组（BOF），主要讨论受限节点上的应用层协议。随着讨论的深入，IETF技术专家把工作组的内容界定在为受限节点制定相关的REST形式的协议上。REST（Representational State Transfer）是指表述性状态转换架构，是互联网资源访问协议的一般性设计风格。REST提出了一些设计概念和准则：网络上的所有对象都被抽象为资源；每个资源对应一个惟一的资源标识；通过通用的连接器接口；对资源的各种操作不会改变资源标识；对资源的所有操作是无状态的。HTTP协议就是一个典型的符合REST准则的协议。在资源受限的传感器网络中，HTTP过于复杂，开销过大，因此也需要设计一种符合REST准则的协议，这就是CoRE工作组正在制订的CoAP协议（Constrained Application Protocol）。目前，CoAP协议还处于讨论状态，暂时没有工作被IETF接受为工作组文稿。

应用CoAP协议之后，互联网上的服务就能够直接通过CoAP协议或者通过HTTP与CoAP协议之间的网关来进行资源读取、修改、删除等操作。图2显示了CoAP协议在传感器、网关、互联网服务器上的呈现。图2（a）显示了CoAP通过网关与HTTP协议进行转换的方式，图2（b）显示了传感器节点直接与支持CoAP协议的互联网服务器进行信息交互的方式。图中也显示了这两种方式中，节点和网关的协议栈都是建立在IPv6和6LowPan协议栈之上的。


图2 利用CoAP协议进行资源访问的节点、网关和服务器的协议栈

除了CoAP协议，资源受限环境中的资源发现、安全、API等都在工作组的工作范围之内，相关的工作正在积极地展开。

3 物联网感知层IPv6协议的相关应用标准

物联网感知层的IPv6协议目前在IETF组织进行研究和标准化，其他相关标准化组织为了支持IPv6也要研究如何采用和应用IETF相关标准。目前，支持IPv6相关应用的国际标准化组织有IPSO，Zigbee，ISA-100等组织。

3.1 IPSO Alliance

IPSO Alliance（IP Smart Object Alliance）即IP智能物体产业联盟，是推动IETF所制订的轻量级IPv6协议相关应用的产业联盟。IPSO成立于2008年9月，其发起组织包括CISCO，Ericsson，SUN等电信和互联网厂商，也包括一些传统的传感器网络的芯片和器件厂商，如Atmel，Freescale，Arch Rock，Sensinode等。

IPSO联盟的主要目的是推动智能IP解决方案的产业实施和，实现智能IP解决方案的技术优势。IPSO分析了现有传感器网络系统和控制系统中方案的问题，特别是这些方案长远来看在大规模系统中难以互通的问题，指出IP技术作为一种成熟和高度互通的方案，是市场和技术的最优选择。IPSO目前的工作包括：引起产业界对IP智能物体解决方案的重视，利用现有方案并且进行技术开发；产出一系列帮助厂商开发的指导性研究报告、白皮书和应用场景；从市场层面辅助IETF组织的工作；连接起全世界支持IP智能感知和控制系统的公司；协调和组织市场推动工作；组织互通性测试。

目前，IPSO已经产出5份白皮书，包括：

（1）IP协议带来的优势。
（2）智能物体的轻量级IPv6协议栈：来自3个独立互通实现的经验。
（3）6LowPan介绍。
（4）6LowPan邻居发现协议概览。
（5）智能物体的网络安全。

IPSO主要基于IETF所制订的技术标准，以此来推动应用和产业发展，进行互通性测试，资质认证等等工作，是IETF物联网技术的主要推动者。