物聯網與IPv6
阿新 • • 發佈：2019-02-07
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在8位的處理器上，只有數千位元組的記憶體空間，這樣的環境中直接應用IPv6協議還存在一些問題，因此多個標準化工作組制訂的標準都對IPv6協議做了簡化和優化，本文主要介紹這些“輕量級IPv6協議”技術標準化的相關進展。 2 輕量級IPv6協議
輕量級IPv6協議的技術標準主要在IETF完成制訂，然後在IPSO，Zigbee，ISA等標準組織中具體應用。輕量級IPv6主要解決幾個方面的問題，首先是協議棧方面，IPv6協議如何適配到物聯網節點的鏈路層和物理層上。其次是路由問題，如何針對輕量級IPv6節點設計路由協議。最後還有應用層的問題，即如何設計一個能在受限節點上執行的應用層協議，承載各種不同的業務。
IETF成立了三個工作組來進行低功耗IPv6網路方面的研究。6LowPan（IPv6 over Low-power and Lossy Networks）工作組主要討論如何把IPv6協議適配到IEEE 802.15.4 MAC層和PHY層協議棧上的工作。RoLL（Routing Over Low power and Lossy networks）工作組主要討論低功耗網路中的路由協議，制訂了各個場景的路由需求以及感測器網路的RPL（Routing Protocol for LLN）路由協議。CoRE(Constrained Restful Environment)工作組由6LowApp興趣小組發展而來，主要討論資源受限網路環境下的資訊讀取操控問題，旨在制訂輕量級的應用層協議（Constrained Application Protocol, CoAP）。 2.1 6LowPan工作組
6LowPan工作組成立於2006年，屬於IETF網際網路領域。該工作組已完成兩個RFC：《在低功耗網路中執行IP6協議的假設、問題和目標》（RFC4919, Informational）；《在IEEE802.15.4上傳輸IPv6報文》（RFC4944, Proposed Standard）。
在IEEE 802.15.4網路中執行IPv6協議的主要挑戰來自於兩個方面，一方面802.15.4物理層支援的最大幀長度是127位元組，而IPv6的報頭就佔據了40位元組，再加上MAC層報頭，安全報頭、傳輸層報頭的長度，實際能夠給應用層使用報文長度變得非常小。另一方面，IPv6協議（RFC2460）中規定的MTU值最小是1280位元組，表明IP層最小隻會把資料包分片到1280位元組。如果鏈路層支援的MTU小於此值，則鏈路層需要自己負責分片和重組。所以，6LowPan工作組為IEEE 802.15.4設計了一個適配層，把IPv6資料包適配到IEEE 802.15.4規定的物理層和鏈路層之上，支援報文分片和重組，同時6LowPan規定了IPv6報頭的無狀態壓縮方法，減小IPv6協議帶來的負荷。6LOWPAN工作組的工作在低功耗節點協議棧中的位置如圖1所示。
圖1 6LowPan協議棧模型
報頭壓縮的主要原理是通過壓縮編碼省略掉報頭中冗餘的資訊。不包含擴充套件頭的IPv6報頭一共有40個位元組，但是在網路感知層，IPv6報頭中的很多資訊可以省略或者壓縮，IPv6報頭中的各個資訊域
TCP/UDP IPv6 6lowPAN 802.15.4 MAC 802.15.4PHY
Sensor TCP/UDP IPv6 6lowPAN 802.15.4MAC 802.15.4PHY
Sensor/GW
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的壓縮方法如下：
版本號Version (4位): 取值為6，在執行IPv6協議的網路中，此項可以省略； 流型別Traffic class (8 位)：可以通過壓縮編碼壓縮； 流標識Flow label (20位)：可以通過壓縮編碼壓縮；
載荷長度Payload Length (16位)：可以省略，因為IP頭長度可以通過MAC頭中的載荷長度欄位計
算出來；
下一個頭Next Header (8位)：可以通過壓縮編碼壓縮，假設下一個頭是UDP, ICMP, TCP或者擴充套件
頭的某一種；
跳極限Hop Limit (8位)：唯一不能夠進行壓縮的資訊；
源地址Source Address(128位)：可以進行壓縮，省略掉字首或者IID；
目標地址Destination Address (128位)：可以進行壓縮，省略掉字首或者IID；
為了對IPv6報頭進行無狀態壓縮，6LowPan工作組制定了兩種壓縮演算法LOWPAN_HC1(RFC4944[2])和LOWPAN_IPHC (draft-ietf-6lowpan-hc-08)，其中HC1演算法用於使用本地鏈路地址（Link-local Address）的網路，節點的IPv6地址字首固定（FE80::/10），IID可以由MAC層的地址計算而來，但是這種演算法不能有效壓縮全域性的可路由地址和廣播地址，因此不能用於LOWPAN網路與網際網路互訪的應用。LOWPAN_IPHC演算法的提出主要是為了壓縮可路由的地址，目前LOWPAN_IPHC演算法正在IESG最後徵求意見。
除了IPv6無狀態報頭壓縮的方法之外，6LOWPAN工作組還制定了一系列相關標準，包括支援mesh 路由的方法，簡化的IPv6 Neighbor Discovery協議，應用場景和路由需求等等幾個關鍵的技術規範。6LowPan工作組是IETF物聯網IPv6工作的發源地，其中的很多研究和探索直接影響到了另外幾個工作組的成立和方向，下面將分別介紹。
2.2 IPv6路由工作組RoLL
RoLL（Routing over Lossy and Low-power Networks）工作組於2008年2月成立，屬於IETF路由領域的工作組。IETF RoLL工作組致力於制定低功耗網路中IPv6路由協議的規範。ROLL工作組的思路是從各個應用場景的路由需求開始，目前已經制定了四個應用場景的路由需求，包括家庭自動化應用（Home Automation, RFC5826）、工業控制應用（Industrial Control, RFC5673）、城市應用(Urban Environment, RFC5548)和樓宇自動化應用（Building Automation, draft-ietf-roll-building-routing-reqs）。
為了制訂出適合低功耗網路的路由協議，ROLL工作組首先對現有的感測器網路的路由協議進行了綜述分析，工作組文稿draft-ietf-roll-routing-survey[3]分析了相關協議的特點以及不足。然後研究了路由協議中路徑選擇的定量指標。ROLL工作組文稿draft-ietf-roll-routing-metrics[4]包含兩個方面的定量指標，一方面是節點選擇指標，包括節點狀態，節點能量，節點跳數(Hop count)；另一方面是鏈路指標，包括鏈路吞吐率、鏈路延遲、鏈路可靠性、ETX、鏈路著色（區分不同流型別）。同時為了輔助動態路由，節點還可以設計目標函式（Objective Function）來指定如何利用這些定量指標來選擇路徑。
在路由需求、鏈路選擇定量指標等工作的基礎上，ROLL工作組研究制定了RPL（Routing Protocol for LLN）協議。RPL協議[5]已經完成最後意見徵集，不久就會正式成為RFC。RPL協議支援三種類型的資料通訊模型，即低功耗節點到主控裝置的多點到點的通訊，主控裝置到多個低功耗節點的點到多點通訊，以及低功耗節點之間點到點的通訊。RPL協議是一個距離向量路由協議，節點通過交換距離向量構造一個有向無環圖（DAG, Directed Acyclic Graph）。DAG可以有效防止路由環路問題，DAG的根節點通過廣播路由限制條件來過濾網路中的一些不滿足條件的節點，然後節點通過路由度量來選擇最優的路徑。
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2.3 IPv6應用工作組CoRE
2010年3月，CoRE(Constrained RESTful Environment)工作組正式成立，屬於應用領域（Application Area）。CoRE起源於6lowapp興趣組（BOF），主要討論受限節點上的應用層協議。隨著討論的深入，IETF技術專家把工作組的內容界定在為受限節點制定相關的REST形式的協議上。REST（Representational State Transfer）是指表述性狀態轉換架構，是網際網路資源訪問協議的一般性設計風格。REST提出了一些設計概念和準則：網路上的所有物件都被抽象為資源；每個資源對應一個唯一的資源標識；對資源的各種操作不會改變資源標識；對資源的所有操作是無狀態的。HTTP協議就是按照REST準則設計的協議。在資源受限的感測器網路中，HTTP過於複雜，開銷過大，因此也需要設計一種符合REST準則的協議，這就是CoRE工作組正在制訂的CoAP協議（Constrained Application Protocol）[6]。
應用CoAP協議之後，網際網路上的服務就能夠直接通過CoAP協議或者通過HTTP與CoAP協議之間的閘道器來進行資源讀取、修改、刪除等操作。圖2顯示了CoAP協議在感測器、閘道器、網際網路伺服器上的呈現。圖2(a)顯示了CoAP通過閘道器與HTTP協議進行轉換的方式，圖2(b)顯示了感測器節點直接與支援CoAP協議的網際網路伺服器進行資訊互動的方式。圖中也顯示了，在這兩種方式中節點和閘道器的協議棧都是建立在IPv6和6Lowpan協議棧之上的，但是實際上目前CoAP的實現也是支援IPv4的。
圖2 利用CoAP協議進行資源訪問的節點、閘道器和伺服器的協議棧
除了CoAP協議，資源受限環境中的資源發現、安全、API等都在CoRE工作組的工作範圍之內，相關的工作正在積極地展開。 3 輕量級IPv6協議的相關應用 3.1 IPSO Alliance
IPSO Alliance（IP Smart Object Alliance）即IP智慧物體產業聯盟，是推動IETF所制訂的輕量級IPv6協議相關應用的產業聯盟。IPSO成立於2008年9月，其發起組織包括CISCO, Ericsson, SUN等電信和網際網路廠商，也包括一些傳統的感測器網路的晶片和器件廠商，如Atmel, Freescale, Arch Rock, Sensinode等。
IPSO聯盟的主要目的是推動智慧IP解決方案的產業實施，實現智慧IP解決方案的技術優勢。IPSO
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分析了現有感測器網路系統和控制系統中方案的問題，特別是這些方案長遠來看在大規模系統中難以互通的問題，指出IP技術作為一種成熟和高度互通的方案，是市場和技術的最優選擇。IPSO目前的工作包括：引起產業界對IP智慧物體解決方案的重視，利用現有方案並且進行技術開發；產出一系列幫助廠商開發的指導性研究報告、白皮書和應用場景；從市場層面輔助IETF組織的工作；連線起全世界支援IP智慧感知和控制系統的公司；協調和組織市場推動工作；組織互通性測試。
目前IPSO已經產出五份白皮書，包括： （1）《IP協議帶來的優勢》 （2）《智慧物體的輕量級IPv6協議棧：來自三個獨立互通實現的經驗》 （3）《6LOWPAN介紹》 （4）《6LOWPAN鄰居發現協議概覽》 （5）《智慧物體的網路安全》 IPSO主要基於IETF所制訂的技術標準，以此來推動應用和產業發展，進行互通性測試，資質認證等等工作，是IETF物聯網技術的主要推動者。 3.2 Zigbee Alliance
Zigbee是IEEE 802.15.4組織對應的產業聯盟。Zigbee制訂了短距離無線通訊標準的網路層和應用層，針對不同的應用制訂了相應的應用規範。Zigbee對應的物理層和鏈路層是在IEEE 802.15.4組織研究制訂的。
Zigbee目前正式釋出的規範涵蓋了下面幾種應用：智慧電力，遙控，家庭自動化，醫療，樓宇自動化，電信服務應用，零售服務應用等。Zigbee組織目前包含23個工作組和任務組，涵蓋技術相關的工作組：架構評估、核心協議棧、IP協議棧、低功耗路由器、安全，以及應用相關的工作組：樓宇自動化、家庭自動化、醫療、電信服務、智慧電力、遠端控制、零售業務，還有與市場、認證相關的一些工作組。
Zigbee最初是不支援IP協議的，目前Zigbee已經正式釋出的應用規範都沒有對IP協議的支援。但是隨著IETF, IPSO相關工作的推進，以及Zigbee內部成員單位的推動，Zigbee的智慧電力Smart Energy 2.0應用已經開始全面支援IP協議。同時，Zigbee內部成立了IP-stack工作組，專門制定IPv6協議在Zigbee規範中的應用方法[7]。Zigbee Smart Energy2.0應用也將採用IETF 6LowPAN制訂的適配層，要求IEEE 802.15.4裝置的網路中使用這種輕載的IPv6協議棧，同時把對6LOWPAN的支援作為一種必選。在應用層，新的規範也支援輕量級的CoAP協議。 3.3 ISA-100
ISA(International Society of Automation)是無線傳輸在工控領域的產業聯盟，ISA專門成立了一個由終端使用者和技術提供者組成的ISA-100委員會，該委員會的主要任務是制定標準、推薦操作規程、起草技術報告等，用以定義工業環境下的無線系統相關規程和實現技術。ISA-100.11a工作組主要由以下十個子工作組組成：系統工作組、彙集工作組、PHY/MAC層工作組、安全工作組、網路/傳輸層工作組、網路管理工作組、評估工作組、應用層工作組、編輯工作組和閘道器工作組。其中在網路/傳輸層上，ISA-100.11a組織也要求支援RFC4944的網路層協議棧，支援6LOWPAN, IPv6協議和TCP/UDP。 4 中國移動的相關活動
雖然IETF和其他標準化組織分別制訂了輕量級IPv6協議的一些技術標準，但是這些相關的技術標準沒有提供一些指導在不同場景下應用的規範，仍然會影響不同場景下產品之間的互通；並且TCP協議、HIP協議還有很多安全協議還沒有完成輕量級的改造。針對這些問題，中國移動在2010年3月IETF第77
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次大會上發起了輕量級協議設計（LwIP）的興趣小組。約有80名IETF技術專家參加了這次非正式會議，其中包括IETF前主席，IAB成員、4位IESG成員、6位工作組主席，引起了較大反響。2010年7月在IETF第78次大會上，我公司繼續推動輕量級協議設計的標準化工作，將致力於研究制訂各種應用場景下輕量級協議應用的框架（profile），TCP協議在輕量級環境下應用的問題，以及指導協議開發實現的最佳實踐的檔案。這些工作將有效推進物聯網環境中輕量級IPv6的應用，促進不同產品實現之間的互聯互通。 5 結束語
網際網路的誕生地IETF制訂了輕量級IPv6協議的相關標準，並且成為IPSO產業聯盟、ISA-100組織的選擇，以及Zigbee組織的發展方向。本文介紹了物聯網輕量級IPv6協議標準化的動態，概括了相關技術標準的主要內容以及應用發展狀況。物聯網輕量級IPv6技術正日臻完善，未來會有越來越多的網路應用採用IPv6協議，實現真正的端到端的互聯互通。
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在8位的處理器上，只有數千位元組的記憶體空間，這樣的環境中直接應用IPv6協議還存在一些問題，因此多個標準化工作組制訂的標準都對IPv6協議做了簡化和優化，本文主要介紹這些“輕量級IPv6協議”技術標準化的相關進展。 2 輕量級IPv6協議
輕量級IPv6協議的技術標準主要在IETF完成制訂，然後在IPSO，Zigbee，ISA等標準組織中具體應用。輕量級IPv6主要解決幾個方面的問題，首先是協議棧方面，IPv6協議如何適配到物聯網節點的鏈路層和物理層上。其次是路由問題，如何針對輕量級IPv6節點設計路由協議。最後還有應用層的問題，即如何設計一個能在受限節點上執行的應用層協議，承載各種不同的業務。
IETF成立了三個工作組來進行低功耗IPv6網路方面的研究。6LowPan（IPv6 over Low-power and Lossy Networks）工作組主要討論如何把IPv6協議適配到IEEE 802.15.4 MAC層和PHY層協議棧上的工作。RoLL（Routing Over Low power and Lossy networks）工作組主要討論低功耗網路中的路由協議，制訂了各個場景的路由需求以及感測器網路的RPL（Routing Protocol for LLN）路由協議。CoRE(Constrained Restful Environment)工作組由6LowApp興趣小組發展而來，主要討論資源受限網路環境下的資訊讀取操控問題，旨在制訂輕量級的應用層協議（Constrained Application Protocol, CoAP）。 2.1 6LowPan工作組
6LowPan工作組成立於2006年，屬於IETF網際網路領域。該工作組已完成兩個RFC：《在低功耗網路中執行IP6協議的假設、問題和目標》（RFC4919, Informational）；《在IEEE802.15.4上傳輸IPv6報文》（RFC4944, Proposed Standard）。
在IEEE 802.15.4網路中執行IPv6協議的主要挑戰來自於兩個方面，一方面802.15.4物理層支援的最大幀長度是127位元組，而IPv6的報頭就佔據了40位元組，再加上MAC層報頭，安全報頭、傳輸層報頭的長度，實際能夠給應用層使用報文長度變得非常小。另一方面，IPv6協議（RFC2460）中規定的MTU值最小是1280位元組，表明IP層最小隻會把資料包分片到1280位元組。如果鏈路層支援的MTU小於此值，則鏈路層需要自己負責分片和重組。所以，6LowPan工作組為IEEE 802.15.4設計了一個適配層，把IPv6資料包適配到IEEE 802.15.4規定的物理層和鏈路層之上，支援報文分片和重組，同時6LowPan規定了IPv6報頭的無狀態壓縮方法，減小IPv6協議帶來的負荷。6LOWPAN工作組的工作在低功耗節點協議棧中的位置如圖1所示。
圖1 6LowPan協議棧模型
報頭壓縮的主要原理是通過壓縮編碼省略掉報頭中冗餘的資訊。不包含擴充套件頭的IPv6報頭一共有40個位元組，但是在網路感知層，IPv6報頭中的很多資訊可以省略或者壓縮，IPv6報頭中的各個資訊域
TCP/UDP IPv6 6lowPAN 802.15.4 MAC 802.15.4PHY
Sensor TCP/UDP IPv6 6lowPAN 802.15.4MAC 802.15.4PHY
Sensor/GW
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的壓縮方法如下：
版本號Version (4位): 取值為6，在執行IPv6協議的網路中，此項可以省略； 流型別Traffic class (8 位)：可以通過壓縮編碼壓縮； 流標識Flow label (20位)：可以通過壓縮編碼壓縮；
載荷長度Payload Length (16位)：可以省略，因為IP頭長度可以通過MAC頭中的載荷長度欄位計
算出來；
下一個頭Next Header (8位)：可以通過壓縮編碼壓縮，假設下一個頭是UDP, ICMP, TCP或者擴充套件
頭的某一種；
跳極限Hop Limit (8位)：唯一不能夠進行壓縮的資訊；
源地址Source Address(128位)：可以進行壓縮，省略掉字首或者IID；
目標地址Destination Address (128位)：可以進行壓縮，省略掉字首或者IID；
為了對IPv6報頭進行無狀態壓縮，6LowPan工作組制定了兩種壓縮演算法LOWPAN_HC1(RFC4944[2])和LOWPAN_IPHC (draft-ietf-6lowpan-hc-08)，其中HC1演算法用於使用本地鏈路地址（Link-local Address）的網路，節點的IPv6地址字首固定（FE80::/10），IID可以由MAC層的地址計算而來，但是這種演算法不能有效壓縮全域性的可路由地址和廣播地址，因此不能用於LOWPAN網路與網際網路互訪的應用。LOWPAN_IPHC演算法的提出主要是為了壓縮可路由的地址，目前LOWPAN_IPHC演算法正在IESG最後徵求意見。
除了IPv6無狀態報頭壓縮的方法之外，6LOWPAN工作組還制定了一系列相關標準，包括支援mesh 路由的方法，簡化的IPv6 Neighbor Discovery協議，應用場景和路由需求等等幾個關鍵的技術規範。6LowPan工作組是IETF物聯網IPv6工作的發源地，其中的很多研究和探索直接影響到了另外幾個工作組的成立和方向，下面將分別介紹。
2.2 IPv6路由工作組RoLL
RoLL（Routing over Lossy and Low-power Networks）工作組於2008年2月成立，屬於IETF路由領域的工作組。IETF RoLL工作組致力於制定低功耗網路中IPv6路由協議的規範。ROLL工作組的思路是從各個應用場景的路由需求開始，目前已經制定了四個應用場景的路由需求，包括家庭自動化應用（Home Automation, RFC5826）、工業控制應用（Industrial Control, RFC5673）、城市應用(Urban Environment, RFC5548)和樓宇自動化應用（Building Automation, draft-ietf-roll-building-routing-reqs）。
為了制訂出適合低功耗網路的路由協議，ROLL工作組首先對現有的感測器網路的路由協議進行了綜述分析，工作組文稿draft-ietf-roll-routing-survey[3]分析了相關協議的特點以及不足。然後研究了路由協議中路徑選擇的定量指標。ROLL工作組文稿draft-ietf-roll-routing-metrics[4]包含兩個方面的定量指標，一方面是節點選擇指標，包括節點狀態，節點能量，節點跳數(Hop count)；另一方面是鏈路指標，包括鏈路吞吐率、鏈路延遲、鏈路可靠性、ETX、鏈路著色（區分不同流型別）。同時為了輔助動態路由，節點還可以設計目標函式（Objective Function）來指定如何利用這些定量指標來選擇路徑。
在路由需求、鏈路選擇定量指標等工作的基礎上，ROLL工作組研究制定了RPL（Routing Protocol for LLN）協議。RPL協議[5]已經完成最後意見徵集，不久就會正式成為RFC。RPL協議支援三種類型的資料通訊模型，即低功耗節點到主控裝置的多點到點的通訊，主控裝置到多個低功耗節點的點到多點通訊，以及低功耗節點之間點到點的通訊。RPL協議是一個距離向量路由協議，節點通過交換距離向量構造一個有向無環圖（DAG, Directed Acyclic Graph）。DAG可以有效防止路由環路問題，DAG的根節點通過廣播路由限制條件來過濾網路中的一些不滿足條件的節點，然後節點通過路由度量來選擇最優的路徑。
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2.3 IPv6應用工作組CoRE
2010年3月，CoRE(Constrained RESTful Environment)工作組正式成立，屬於應用領域（Application Area）。CoRE起源於6lowapp興趣組（BOF），主要討論受限節點上的應用層協議。隨著討論的深入，IETF技術專家把工作組的內容界定在為受限節點制定相關的REST形式的協議上。REST（Representational State Transfer）是指表述性狀態轉換架構，是網際網路資源訪問協議的一般性設計風格。REST提出了一些設計概念和準則：網路上的所有物件都被抽象為資源；每個資源對應一個唯一的資源標識；對資源的各種操作不會改變資源標識；對資源的所有操作是無狀態的。HTTP協議就是按照REST準則設計的協議。在資源受限的感測器網路中，HTTP過於複雜，開銷過大，因此也需要設計一種符合REST準則的協議，這就是CoRE工作組正在制訂的CoAP協議（Constrained Application Protocol）[6]。
應用CoAP協議之後，網際網路上的服務就能夠直接通過CoAP協議或者通過HTTP與CoAP協議之間的閘道器來進行資源讀取、修改、刪除等操作。圖2顯示了CoAP協議在感測器、閘道器、網際網路伺服器上的呈現。圖2(a)顯示了CoAP通過閘道器與HTTP協議進行轉換的方式，圖2(b)顯示了感測器節點直接與支援CoAP協議的網際網路伺服器進行資訊互動的方式。圖中也顯示了，在這兩種方式中節點和閘道器的協議棧都是建立在IPv6和6Lowpan協議棧之上的，但是實際上目前CoAP的實現也是支援IPv4的。
圖2 利用CoAP協議進行資源訪問的節點、閘道器和伺服器的協議棧
除了CoAP協議，資源受限環境中的資源發現、安全、API等都在CoRE工作組的工作範圍之內，相關的工作正在積極地展開。 3 輕量級IPv6協議的相關應用 3.1 IPSO Alliance
IPSO Alliance（IP Smart Object Alliance）即IP智慧物體產業聯盟，是推動IETF所制訂的輕量級IPv6協議相關應用的產業聯盟。IPSO成立於2008年9月，其發起組織包括CISCO, Ericsson, SUN等電信和網際網路廠商，也包括一些傳統的感測器網路的晶片和器件廠商，如Atmel, Freescale, Arch Rock, Sensinode等。
IPSO聯盟的主要目的是推動智慧IP解決方案的產業實施，實現智慧IP解決方案的技術優勢。IPSO
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分析了現有感測器網路系統和控制系統中方案的問題，特別是這些方案長遠來看在大規模系統中難以互通的問題，指出IP技術作為一種成熟和高度互通的方案，是市場和技術的最優選擇。IPSO目前的工作包括：引起產業界對IP智慧物體解決方案的重視，利用現有方案並且進行技術開發；產出一系列幫助廠商開發的指導性研究報告、白皮書和應用場景；從市場層面輔助IETF組織的工作；連線起全世界支援IP智慧感知和控制系統的公司；協調和組織市場推動工作；組織互通性測試。
目前IPSO已經產出五份白皮書，包括： （1）《IP協議帶來的優勢》 （2）《智慧物體的輕量級IPv6協議棧：來自三個獨立互通實現的經驗》 （3）《6LOWPAN介紹》 （4）《6LOWPAN鄰居發現協議概覽》 （5）《智慧物體的網路安全》 IPSO主要基於IETF所制訂的技術標準，以此來推動應用和產業發展，進行互通性測試，資質認證等等工作，是IETF物聯網技術的主要推動者。 3.2 Zigbee Alliance
Zigbee是IEEE 802.15.4組織對應的產業聯盟。Zigbee制訂了短距離無線通訊標準的網路層和應用層，針對不同的應用制訂了相應的應用規範。Zigbee對應的物理層和鏈路層是在IEEE 802.15.4組織研究制訂的。
Zigbee目前正式釋出的規範涵蓋了下面幾種應用：智慧電力，遙控，家庭自動化，醫療，樓宇自動化，電信服務應用，零售服務應用等。Zigbee組織目前包含23個工作組和任務組，涵蓋技術相關的工作組：架構評估、核心協議棧、IP協議棧、低功耗路由器、安全，以及應用相關的工作組：樓宇自動化、家庭自動化、醫療、電信服務、智慧電力、遠端控制、零售業務，還有與市場、認證相關的一些工作組。
Zigbee最初是不支援IP協議的，目前Zigbee已經正式釋出的應用規範都沒有對IP協議的支援。但是隨著IETF, IPSO相關工作的推進，以及Zigbee內部成員單位的推動，Zigbee的智慧電力Smart Energy 2.0應用已經開始全面支援IP協議。同時，Zigbee內部成立了IP-stack工作組，專門制定IPv6協議在Zigbee規範中的應用方法[7]。Zigbee Smart Energy2.0應用也將採用IETF 6LowPAN制訂的適配層，要求IEEE 802.15.4裝置的網路中使用這種輕載的IPv6協議棧，同時把對6LOWPAN的支援作為一種必選。在應用層，新的規範也支援輕量級的CoAP協議。 3.3 ISA-100
ISA(International Society of Automation)是無線傳輸在工控領域的產業聯盟，ISA專門成立了一個由終端使用者和技術提供者組成的ISA-100委員會，該委員會的主要任務是制定標準、推薦操作規程、起草技術報告等，用以定義工業環境下的無線系統相關規程和實現技術。ISA-100.11a工作組主要由以下十個子工作組組成：系統工作組、彙集工作組、PHY/MAC層工作組、安全工作組、網路/傳輸層工作組、網路管理工作組、評估工作組、應用層工作組、編輯工作組和閘道器工作組。其中在網路/傳輸層上，ISA-100.11a組織也要求支援RFC4944的網路層協議棧，支援6LOWPAN, IPv6協議和TCP/UDP。 4 中國移動的相關活動
雖然IETF和其他標準化組織分別制訂了輕量級IPv6協議的一些技術標準，但是這些相關的技術標準沒有提供一些指導在不同場景下應用的規範，仍然會影響不同場景下產品之間的互通；並且TCP協議、HIP協議還有很多安全協議還沒有完成輕量級的改造。針對這些問題，中國移動在2010年3月IETF第77
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次大會上發起了輕量級協議設計（LwIP）的興趣小組。約有80名IETF技術專家參加了這次非正式會議，其中包括IETF前主席，IAB成員、4位IESG成員、6位工作組主席，引起了較大反響。2010年7月在IETF第78次大會上，我公司繼續推動輕量級協議設計的標準化工作，將致力於研究制訂各種應用場景下輕量級協議應用的框架（profile），TCP協議在輕量級環境下應用的問題，以及指導協議開發實現的最佳實踐的檔案。這些工作將有效推進物聯網環境中輕量級IPv6的應用，促進不同產品實現之間的互聯互通。 5 結束語
網際網路的誕生地IETF制訂了輕量級IPv6協議的相關標準，並且成為IPSO產業聯盟、ISA-100組織的選擇，以及Zigbee組織的發展方向。本文介紹了物聯網輕量級IPv6協議標準化的動態，概括了相關技術標準的主要內容以及應用發展狀況。物聯網輕量級IPv6技術正日臻完善，未來會有越來越多的網路應用採用IPv6協議，實現真正的端到端的互聯互通。