Machine Translated by Google
Ushbu nashr uchun munozaralar, statistika va muallif profillarini koÿring: https://www.researchgate.net/publication/317277018
Narsalar interneti uchun tarmoq protokollari va standartlari
Bo'lim · Fevral 2017 yil
DOI: 10.1002/9781119173601.ch13
IQTISODIYoTI
O'QIYDI
140
19 605
2 muallif:
Tara Salmon
Raj Jeyn
Sent-Luisdagi Vashington universiteti
Sent-Luisdagi Vashington universiteti
26 NOSRIYaLAR 1512 IQTISODIYoTI
504 NOSRIYALAR 25 907 ISTABIYALAR
PROFILGA QARING
Ushbu sahifadan keyingi barcha kontent Raj Jain tomonidan yuklangan 2017 yil 29 sentyabr.
Foydalanuvchi yuklab olingan faylni yaxshilashni so'radi.
PROFILGA QARING
Machine Translated by Google
Tarmoq protokollari va standartlari
Narsalar interneti
Tara Salman, Raj Jain
Kompyuter fanlari va muhandislik kafedrasi
Sent-Luisdagi Vashington universiteti
{tara.salman, jain}@wustl.edu
Abstrakt
Ushbu bobda IEEE, IETF va ITU tomonidan IoT ning tez o'sishiga mos keladigan texnologiyalarni ta'minlash
uchun taqdim etilgan turli standartlar muhokama qilinadi. Ushbu standartlar faqat IoT talablariga javob berish
uchun ishlab chiqilayotgan tarmoq stekining aloqa, marshrutlash, tarmoq va seans qatlamlarini o'z ichiga oladi.
Muhokama boshqaruv va xavfsizlik protokollarini ham o'z ichiga oladi.
1.Kirish
Narsalar Interneti (IoT) va uning protokollari sanoat va akademiyada eng ko'p moliyalashtiriladigan
mavzulardan biridir. Mobil internet, mini-apparat ishlab chiqarish, mikro-hisoblash va mashinadan mashinaga
(M2M) aloqaning jadal rivojlanishi IoT texnologiyalarini ishga tushirdi. Gartner ma'lumotlariga ko'ra, IoT
hozirda o'zining shov-shuvli tsiklining eng yuqori pog'onasida, bu sanoat tomonidan unga katta miqdorda
mablag 'sarflayotganini anglatadi. IoT texnologiyalari va tadqiqotlariga milliardlab dollarlar sarflanmoqda,
kelgusi yillarda esa bundan ham ko'p narsa kelishi kutilmoqda [Gartner14].
IoT texnologiyalari kompyuter bo'lmagan narsalar yoki qurilmalarga oqilona harakat qilish va muayyan ilovalar
uchun foydali bo'lgan hamkorlikda qarorlar qabul qilish imkonini beradi. Ular odamlarning hayoti yoki binolarini
saqlab qolish kabi muhim bo'lishi mumkin bo'lgan qarorlarni qabul qilish uchun boshqalar bilan muloqot qilish
va muvofiqlashtirish imkonini berish orqali narsalarni eshitish, ko'rish, o'ylash yoki harakat qilish imkonini
beradi. Ular "narsalar" ni passiv hisoblash va individual qarorlar qabul qilishdan faol va hamma joyda muloqot
qilish va yagona muhim qarorni qabul qilish uchun hamkorlik qilishga aylantiradi. Hamma joyda mavjud
bo'lgan hisoblash texnologiyalari, o'rnatilgan sensorlar, yorug'lik aloqasi va internet protokollari IoT ni sezilarli
darajada ta'minlashga imkon beradi, ammo ular ko'plab muammolarni keltirib chiqaradi va maxsus standartlar
va aloqa protokollariga ehtiyoj tug'diradi.
Ushbu bobda biz tarmoq stekining turli qatlamlarida ishlaydigan IoT protokollarini ta'kidlaymiz, jumladan:
O'rtacha kirishni boshqarish (MAC) qatlami, tarmoq qatlami va seans qatlami. Biz Internet muhandisligi
bo'yicha ishchi guruhi (IETF), Elektr va elektronika muhandislari instituti (IEEE), Xalqaro elektr aloqa ittifoqi
(ITU) va boshqa standart tashkilotlar tomonidan taqdim etilgan standartlar protokollarini taqdim etamiz. Ushbu
standartlar so'nggi yarim o'n yil ichida IoTning hozirgi va kelajakdagi ehtiyojlarini qondirish uchun taklif qilingan.
Machine Translated by Google
Bobning qolgan qismi quyidagicha tashkil etilgan: 2-bo'limda tarmoq protokollarining birinchi qatlami, ya'ni
ma'lumotlar havolasi qatlami va MAC protokollari tasvirlangan. Shundan so'ng, 3-bo'limda tarmoq sathining
marshrutlash protokollari, 4-bo'limda tarmoq sathining inkapsulyatsiya protokollari va 5-bo'limda seans
darajasi protokollari ko'rib chiqiladi. 6-bo'lim boshqaruvni qisqacha sarhisob qiladi va 7-bo'lim asosiy
protokollardagi xavfsizlik mexanizmlarini tavsiflaydi. 8-bo'limda IoT muammolari haqida ba'zi munozaralar
berilgan. Nihoyat, 9-bo'lim muhokamamizni umumlashtiradi va taqdim etilgan asosiy fikrlarni ta'kidlaydi.
1.1. Tegishli ishlar
IoT-da standartlashtirishning turli jihatlarini ko'rib chiqadigan bir nechta tadqiqot hujjatlari mavjud. Bunday
so'rovlarga misollar orasida [Sheng13] da IETF standartlari, [Granjal15]dagi xavfsizlik protokollari va
[Karagiannis15] da qo'llash yoki transport, qatlam standartlari so'rovi kiradi. Boshqa hujjatlarda aloqa
protokollari yoki marshrutlash kabi standartlashtirishning o'ziga xos qatlami muhokama qilinadi. Eng muhimi,
biz [Fuaha15] ni batafsil ma'lumotga qiziqqan o'quvchilarga tavsiya qilamiz. O'sha qog'oz
turli standartlar tashkilotlari tomonidan taklif qilinadigan eng muhim standartlarning bir qismini umumlashtiradi.
Shuningdek, u turli xil IoT muammolarini, shu jumladan mobillik, miqyoslilikni muhokama qiladi. Ushbu
bobda biz yangi paydo bo'lgan standartlarning keng qamrovli tadqiqini taqdim etishni maqsad qilganmiz,
shu jumladan [Fuaha15] da muhokama qilinmagan boshqa loyihalar va protokollar. Bu bizga ko'proq
standartlarni muhokama qilish, IETFda taqdim etilgan so'nggi standart loyihalarni qo'shish va kelajakda
standartlashtirish uchun kutilayotgan zamonaviy protokol holatini muhokama qilish imkonini beradi.
1.2. IoT ekotizim
1-rasmda IoT ekotizimining 7 qatlamli modeli ko'rsatilgan. Pastki qatlamda bozor yoki dastur domeni
joylashgan bo'lib, u aqlli tarmoq, ulangan uy yoki aqlli sog'liq va boshqalar bo'lishi mumkin. Ikkinchi qatlam
dasturni faollashtiradigan sensorlardan iborat. Bunday sensorlarga misollar harorat sensori, namlik sensori,
elektr hisoblagichlari yoki kameralardir. Uchinchi qatlam sensorlar tomonidan yaratilgan ma'lumotlarni odatda
hisoblash inshootiga, ma'lumotlar markaziga yoki bulutga etkazish imkonini beruvchi o'zaro bog'lanish
qatlamidan iborat. U erda ma'lumotlar geografik ma'lumotlar, aholi ma'lumotlari yoki iqtisodiy ma'lumotlar
kabi boshqa ma'lum ma'lumotlar to'plamlari bilan birlashtiriladi. Keyin birlashtirilgan ma'lumotlar mashinani
o'rganish va ma'lumotlarni qazib olish usullaridan foydalangan holda tahlil qilinadi. Bunday katta taqsimlangan
ilovalarni yoqish uchun bizga dasturiy ta'minot bilan aniqlangan tarmoq (SDN), xizmatlarga yo'naltirilgan
arxitektura (SOA) va boshqalar kabi so'nggi dastur darajasidagi hamkorlik va aloqa dasturlari ham kerak.
Nihoyat, yuqori qatlam bozorga kirish imkonini beruvchi xizmatlardan iborat. va energiya boshqaruvi,
sog'liqni saqlashni boshqarish, ta'lim, transport va hokazolarni o'z ichiga olishi mumkin. Bir-birining ustiga
qurilgan ushbu 7 qatlamga qo'shimcha ravishda, har bir qatlam uchun talab qilinadigan xavfsizlik va
boshqaruv ilovalari mavjud va shuning uchun ular ko'rsatilgan. yon tomonda.
Machine Translated by Google
Energiya, oÿyin-kulgi, sogÿliqni saqlash, taÿlim, transport,…
Ilovalar va SW
SDN, SOA, hamkorlik, ilovalar, bulutlar
Analitika
Mashinani o'rganish, bashoratli tahlillar, ma'lumotlarni qazib olish, ...
Integratsiya
Sensor ma'lumotlari, Iqtisodiy, Aholi, GIS, ...
O'zaro bog'lanish
DECT/ULE, WiFi, Bluetooth, ZigBee, NFC,…
Sotib olish
Sensorlar, Kameralar, GPS, Hisoblagichlar, Smartfonlar, ...
Bozor
Aqlli tarmoq, ulangan uy, aqlli salomatlik, aqlli shaharlar,…
vuraqhsoB
kilzisfvaX
Xizmatlar
1-rasm: IoT ekotizimi
Ushbu bobda biz o'zaro bog'liqlik qatlamiga e'tibor qaratamiz. Ushbu qatlamning o'zi 2-rasmda
ko'rsatilganidek, ko'p qatlamli stekda ko'rsatilishi mumkin. Biz faqat ma'lumotlar havolasi, tarmoq va
transport/sessiya qatlamlarini ko'rsatdik. Datalink qatlami ikkita IoT elementini bog'laydi, ular odatda
ikkita sensor yoki sensor va bir qator sensorlarni Internetga ulaydigan shlyuz qurilmasi bo'lishi mumkin.
Ko'pincha Internetga kirishdan oldin ma'lumot almashish va yig'ish uchun bir nechta sensorlarga ehtiyoj
bor. Ixtisoslashgan protokollar datchiklar orasidagi marshrutlash uchun mo'ljallangan va marshrutlash
qatlamining bir qismidir. Seans darajasidagi protokollar IoT aloqa quyi tizimining turli elementlari o'rtasida
xabar almashish imkonini beradi. Rasmda ko'rsatilganidek, IoT uchun bir qator xavfsizlik va boshqaruv
protokollari ham ishlab chiqilgan.
Sessiya
MQTT, SMQTT, CoRE, DDS,
AMQP , XMPP, CoAP, …
...
Tarmoq inkapsulyatsiyasi
Marshrutlash
Datalink
6LowPAN, 6TiSCH, 6Lo,
Thread, …
Mavzu,…
RPL, CORPL, CARP, …
WiFi, Bluetooth kam energiya,
Z-Wave,
Wave,
ZigBee
ZigBee
Smart,
Smart, ZDECT/ULE, 3G/LTE, NFC,
Weightless, HomePlug GP,
GP ,
802.11ah, 802.15.4e, G.9959,
WirelessHART, DASH7,
ANT+, LTE-A, LoRaWAN,
Lo …
…
2-rasm: IoT uchun protokollar
Xavfsizlik
Boshqaruv
TCG,
IEEE 1905,
IEEE 1451,
……
Qasamyod
Qasamyod
2.0,
2.0,
SMACK,
SASL,
ISASecure,
ace,
DTLS,
Dice, ...
Zar,…
Machine Translated by Google
Turli standartlar tashkilotlari tomonidan IoT uchun ko'plab turli standartlar va protokollar taklif qilingan. Ular
orasida elektr va elektronika muhandislari instituti (IEEE), Internet muhandisligi bo'yicha ishchi guruhi (IETF)
va Xalqaro elektraloqa ittifoqi (XEI) ko'zga tashlanadi. Ushbu protokollar 2-rasmda keltirilgan. Garchi biz
ro'yxatni iloji boricha joriy qilishga harakat qilgan bo'lsak-da, yangi protokollar doimiy ravishda taklif qilinmoqda
va kelajakda paydo bo'lishi mumkin. Ushbu bobda biz 2-rasmda qalin harf bilan ko'rsatilgan protokollarga
e'tibor qaratamiz. Biz ularni eng ko'p tavsiya etilgan va/yoki IoT uchun mo'ljallangan deb hisoblaymiz.
2. IoT Data Link Protocols
Ushbu bo'limda biz datalink sathi protokoli standartlarini muhokama qilamiz. Muhokama ko'pgina standartlar
bilan birlashtirilgan jismoniy (PHY) va MAC qatlam protokollarini o'z ichiga oladi.
2.1. IEEE 802.15.4e
IEEE 802.15.4 MAC uchun eng ko'p ishlatiladigan IoT standartidir. U ramka formatini, sarlavhalarni, shu
jumladan manba va maqsad manzillarini va tugunlarning bir-biri bilan qanday bog'lanishini belgilaydi. An'anaviy
tarmoqlarda qo'llaniladigan ramka formatlari IoT-da kam quvvatli ko'p tarmoqli tarmoqlar uchun mos emas,
chunki ularning yuqori xarajatlari. 2008 yilda IEEE802.15.4e IEEE802.15.4 ni kengaytirish va kam quvvatli
aloqani qo'llab-quvvatlash uchun yaratilgan. U yuqori ishonchlilik, arzon narx va IoT aloqa talablariga javob
berish uchun vaqtni sinxronlashtirish va kanallarni sakrashdan foydalanadi. Uning o'ziga xos MAC
xususiyatlarini quyidagicha umumlashtirish mumkin [802.15.4]:
• Slotframe strukturasi: IEEE 802.15.4e ramka tuzilishi rejalashtirish va har bir tugunga nima qilish
kerakligini aytish uchun mo'ljallangan. Tugun uxlashi, ma'lumot yuborishi yoki qabul qilishi mumkin.
Kutish rejimida tugun quvvatni tejash uchun radioni o'chiradi va keyingi uzatish imkoniyatida yuborishi
kerak bo'lgan barcha xabarlarni saqlaydi. Uzatishda u o'z ma'lumotlarini yuboradi va tasdiqlashni
kutadi. Qabul qilishda tugun rejalashtirilgan qabul qilish vaqtidan oldin o'z radiosini yoqadi,
ma'lumotlarni oladi, tasdiq yuboradi, radiosini o'chiradi, ma'lumotlarni yuqori qatlamlarga etkazib
beradi va yana uyquga ketadi.
• Rejalashtirish: Standart rejalashtirish qanday amalga oshirilishini aniqlamaydi, lekin u harakatchanlik
stsenariylariga mos keladigan tarzda ehtiyotkorlik bilan tuzilishi kerak. U jadvalni tuzish, jadval haqida
boshqalarga ma'lumot berish uchun mas'ul bo'lgan boshqaruvchi tugun tomonidan markazlashtirilishi
mumkin va boshqa tugunlar faqat jadvalga amal qiladi.
• Sinxronizatsiya: Sinxronizatsiya tugunlarning qo'shnilari va shlyuzlarga ulanishini ta'minlash uchun
zarur. Ikkita yondashuvdan foydalanish mumkin: tasdiqlashga asoslangan yoki ramkaga asoslangan
sinxronizatsiya. Tasdiqlashga asoslangan rejimda tugunlar allaqachon aloqada va ular ishonchlilik
kafolatlari uchun tasdiqnoma yuboradilar, shuning uchun ulanishni saqlab qolish uchun ham
foydalanish mumkin. Kadrga asoslangan rejimda tugunlar aloqa qilmaydi va shuning uchun ular
oldindan belgilangan vaqt oralig'ida (odatda taxminan 30 soniya) bo'sh ramka yuboradilar.
• Kanalga o'tish: IEEE802.15.4e simsiz muhitga vaqt oralig'ida kirish uchun kanallarni sakrashni taqdim
etadi. Kanal sakrashi oldindan belgilangan tasodifiy ketma-ketlik yordamida chastota kanalini
o'zgartirishni talab qiladi. Bu chastota xilma-xilligini kiritadi va shovqin va ko'p yo'nalishli pasayish
ta'sirini kamaytiradi. Bunga qo'shadigan o'n oltita kanal mavjud
Machine Translated by Google
tarmoq sig'imi bir vaqtning o'zida turli xil chastotali kanallarda bir xil havola orqali uzatilishi mumkin.
• Tarmoqni shakllantirish: Tarmoqni shakllantirish reklama va qo'shilish komponentlarini o'z ichiga oladi.
Yangi qurilma reklama buyruqlarini tinglashi kerak va kamida bitta shunday buyruqni olgandan so'ng u
reklama qurilmasiga qo'shilish so'rovini yuborishi mumkin. Markazlashtirilgan tizimda qo'shilish so'rovi
manger tuguniga yo'naltiriladi va u erda qayta ishlanadi, taqsimlangan tizimlarda esa ular mahalliy ravishda
qayta ishlanadi. Qurilma tarmoqqa qo'shilgach va u to'liq ishlasa, shakl o'chiriladi va agar u boshqa
qo'shilish so'rovini qabul qilsa, yana faollashadi.
2.2. IEEE 802.11ah
IEEE 802.11ah asl IEEE 802.11 simsiz muhitga kirish standartining engil (kam energiya sarflaydigan) versiyasidir.
U IoT talablariga javob berish uchun kamroq qo'shimcha xarajatlar bilan ishlab chiqilgan. IEEE 802.11 standartlari
(shuningdek, Wi-Fi sifatida ham tanilgan) eng ko'p ishlatiladigan simsiz standartlardir. Ular noutbuklar, mobil
telefonlar, planshetlar va raqamli televizorlar kabi barcha raqamli qurilmalar uchun keng qo'llanilgan va qabul
qilingan. Biroq, asl WiFi standartlari IoT ilovalari uchun mos emas, chunki ularning ramkalari va quvvat sarfi.
Shunday qilib, IEEE 802.11 ishchi guruhi 802.11ah ishchi guruhini datchiklar va motes uchun mos keladigan past
quvvatli, quvvatli aloqani qo'llab-quvvatlaydigan standartni ishlab chiqish uchun boshladi [Park15]. 802.11ah MAC
qatlamining asosiy xususiyatlariga quyidagilar kiradi:
• Sinxronizatsiya ramkasi: Agar u tashuvchini ushlash va boshqalar tomonidan paketlar almashinuvini
to'xtatish imkonini beruvchi tegishli vosita ma'lumotiga ega bo'lmasa, stansiyaga uzatishga ruxsat
berilmaydi. Agar u davomiylik maydoni paketini to'g'ri qabul qilsa, bunday ma'lumotlarni bilishi mumkin.
Agar u uni to'g'ri qabul qilmasa, u Probe Delay deb nomlangan davomiylikni kutishi kerak. Tekshirish kechikishi
802.11ah-dagi kirish nuqtalari tomonidan sozlanishi va vaqt oralig'ining boshida sinxronizatsiya ramkasini
uzatish orqali e'lon qilinishi mumkin.
• Samarali ikki tomonlama paket almashinuvi: Bu xususiyat sensor qurilmaga kirish nuqtasi va sensor
o'rtasida yuqoriga va pastga ulanishga ruxsat berish va aloqa tugashi bilanoq uyqu rejimiga o'tish imkonini
berish orqali ko'proq quvvatni tejash imkonini beradi.
• Qisqa MAC ramkasi: Oddiy IEEE 802.11 ramkasi taxminan 30 baytni tashkil qiladi, bu IoT ilovalari uchun
juda katta. IEEE 802.11ah taxminan 12 baytga ega qisqa MAC ramkasini belgilash orqali ushbu muammoni
engillashtiradi.
• Null ma'lumotlar paketi: IEEE 802.11 da Acknowledgement (ACK) freymlari kabi boshqaruv freymlari
taxminan 14 baytni tashkil qiladi va ma'lumotlarga ega emas, bu esa ko'p yuklarni qo'shadi. IEEE 802.11ah
bu muammoni ACK ramkasini muqaddima, kichik signal bilan almashtirish orqali engillashtiradi.
• Kutish vaqtining ko'payishi: 802.11ah quvvati past bo'lgan sensorlar uchun mo'ljallangan va shuning uchun
u uzoq vaqt uxlash va kamdan-kam uyg'onish uchun faqat ma'lumot almashish imkonini beradi.
2.3. Simsiz HART
WirelessHART - IEEE 802.15.4 PHY ning yuqori qismida ishlaydigan va MAC-da Time Division Multiple Access
(TDMA) ni qabul qiluvchi datalink protokoli. Bu xavfsiz va ishonchli MAC protokoli
Machine Translated by Google
Bu xabarlarni shifrlash va ishonchlilikni ta'minlash uchun butunlikni hisoblash uchun ilg'or shifrlashdan
foydalanadi. Arxitektura, 3-rasmda ko'rsatilganidek, tarmoq menejeri, xavfsizlik menejeri, simsiz
tarmoqni simli tarmoqlarga ulash uchun shlyuz, dala qurilmalari sifatida simsiz qurilmalar, kirish
nuqtalari, routerlar va adapterlardan iborat. Standart oxirigacha, per-hop yoki peer-to-peer xavfsizlik
mexanizmlarini taklif qiladi. Oxir-oqibat xavfsizlik mexanizmlari xavfsizlikni manbalardan manzillargacha
ta'minlaydi, har bir hop mexanizmlari esa uni faqat keyingi hop uchun himoya qiladi [Kim08, Raza10].
Asosiy tarmoq (simli)
Simsiz HART
Gateway
Tarmoq
Manger
AP
AP
Simsiz HART
Simsiz HART
Adapter
Adapter
WirelessHART
Simsiz
HART
WirelessHART
Simsiz
HART
qurilmalari
qurilmalari
3-rasm: WirelessHART arxitekturasi
2.4. Z to'lqini
Z-Wave kam quvvatli MAC protokoli bo'lib, uyni avtomatlashtirish uchun mo'ljallangan va IoT aloqasi
uchun, ayniqsa aqlli uy va kichik tijorat domenlari uchun ishlatilgan. Taxminan 30-ni qamrab oladi
metr nuqtadan nuqtaga aloqa o'rnatadi va yorug'likni boshqarish, energiya nazorati, taqiladigan sog'liqni
saqlash nazorati va boshqalar kabi IoT ilovalaridagi kichik xabarlar uchun javob beradi. U to'qnashuvni
aniqlash uchun CSMA/CA va ishonchli uzatish uchun ACK xabarlaridan foydalanadi. U master/tobe
arxitekturasiga amal qiladi, unda usta tobelarni boshqaradi, ularga buyruqlar yuboradi va butun tarmoq
[Z-Wave] ni rejalashtirish.
2.5. Bluetooth past energiya
Bluetooth kam energiya yoki Bluetooth smart - bu avtomobil ichidagi tarmoqqa ulanish uchun keng
qo'llaniladigan PHY va MAC qatlamli qisqa masofali aloqa protokoli. Uning past energiyasi klassik
Bluetooth-dan o'n baravar kam, kechikish vaqti esa 15 baravarga yetishi mumkin. Uning kirishni
boshqarishi past kechikish va tez uzatish bilan tortishuvsiz MACdan foydalanadi. U master/slave
arxitekturasiga amal qiladi va ikki turdagi freymlarni taklif qiladi: reklama va ma'lumotlar ramkalari.
Reklama ramkasi kashf qilish uchun ishlatiladi va bir yoki bir nechta maxsus reklama kanallarida qullar
tomonidan yuboriladi. Asosiy tugunlar qullarni topish va ularni ulash uchun reklama kanallarini sezadi. Ulanishdan so'ng
Machine Translated by Google
qul uni uyg'onish sikli va rejalashtirish ketma-ketligi. Tugunlar odatda faqat muloqot qilganda uyg'oq bo'lishadi va ular
kuchini tejash uchun uyquga ketishadi [Decuir10, Gomez12].
2.6. ZigBee Smart Energy
ZigBee aqlli energiyasi aqlli uylar, masofadan boshqarish vositalari va sog'liqni saqlash tizimlarini o'z ichiga olgan IoT
ilovalarining keng doirasi uchun mo'ljallangan. U yulduzcha, peer-to-peer yoki klaster daraxtini o'z ichiga olgan keng
doiradagi tarmoq topologiyalarini qo'llab-quvvatlaydi. Koordinator tarmoqni boshqaradi va yulduz topologiyasidagi
markaziy tugun, daraxt yoki klaster topologiyasidagi ildiz bo‘lib, “peer-to-peer”ning istalgan joyida joylashgan bo‘lishi mumkin.
ZigBee standarti ikkita stek profilini belgilaydi: ZigBee va ZigBee Pro. Ushbu stek profillari to'liq tarmoqli tarmoqni
qo'llab-quvvatlaydi va turli xil ilovalar bilan ishlaydi, bu esa past darajadagi ilovalarni amalga oshirishga imkon beradi
xotira va ishlov berish quvvati. ZigBee Pro qo'shimcha funktsiyalarni taklif etadi, shu jumladan simmetrik kalitlar
almashinuvi yordamida xavfsizlik, stokastik manzillarni belgilashdan foydalangan holda miqyoslash va samarali ko'pto-bir marshrutlash mexanizmlaridan foydalangan holda yaxshi ishlash [ZigBee08].
2.7. DASH7
DASH7 faol RFID uchun simsiz aloqa protokoli bo'lib, u butun dunyo bo'ylab mavjud Industrial Scientific Medical (ISM)
diapazonida ishlaydi va IoT talablariga javob beradi. U asosan an'anaviy ZigBee bilan solishtirganda yuqori ma'lumot
uzatish tezligi bilan kengaytiriladigan, uzoq masofali tashqi qamrov uchun mo'ljallangan. Bu shifrlash va IPv6 manzilini
qo'llab-quvvatlaydigan arzon echimdir. U master/slave arxitekturasini qo'llab-quvvatlaydi va portlash, engil, asinxron
va tranzitiv trafik uchun mo'ljallangan. Uning MAC qatlamining xususiyatlarini quyidagicha umumlashtirish mumkin
[Cetinkaya15]:
• Filtrlash: kiruvchi kadrlar uchta jarayon yordamida filtrlanadi; siklik ortiqcha tekshiruv (CRC) tekshiruvi, 4 bitli
pastki tarmoq niqobi va havola sifatini baholash. Faqat uchta tekshiruvdan o'tgan ramkalar keyingi qayta
ishlanadi.
• Manzillash: DASH7 ikki turdagi manzillardan foydalanadi: yagona identifikator, ya'ni EUI-64 identifikatori va
dinamik tarmoq identifikatori tarmoq administratori tomonidan belgilangan 16 bitli manzil.
• Kadr formati: MAC freymining o'zgaruvchan uzunligi maksimal 255 bayt, shu jumladan manzillar, quyi tarmoqlar,
uzatishning taxminiy quvvati va boshqa ba'zi ixtiyoriy maydonlar.
2.8. HomePlug
HomePlug GreenPHY (HomePlugGP) HomePlug Powerline Alliance tomonidan ishlab chiqilgan boshqa MAC protokoli
bo'lib, u uyni avtomatlashtirish dasturlarida qo'llaniladi. HomePlug to'plami PHY va MAC qatlamlarini qamrab oladi va
uchta versiyaga ega: HomePlug-AV, HomePlug-AV2 va HomePlugGP. HomePlug-AV - bu MAC qatlam protokoli
sifatida TDMA va CSMA/CA dan foydalanadigan, shovqin darajasiga qarab tezligini o'zgartirishga imkon beruvchi
adaptiv bit yuklashni qo'llab-quvvatlaydigan va Ortogonal Chastotani Division Multiplexing (OFDM) va to'rtta
modulyatsiyadan foydalanadigan asosiy quvvat liniyasi aloqa protokoli. texnikalar.
HomePlugGP odatda IoT uchun moÿljallangan, ayniqsa uyni avtomatlashtirish va aqlli tarmoq ilovalari uchun. U
asosan HomePlug-AV narxini va quvvat sarfini kamaytirish uchun moÿljallangan, shu bilan birga uning birgalikda
ishlashi, ishonchliligi va qamrovini saqlab qoladi. Shunday qilib, u xuddi shunday OFDM dan foydalanadi
Machine Translated by Google
HomePlug, lekin faqat bitta modulyatsiya bilan. Bundan tashqari, HomePlugGP past tezlik va yuqori ishonchli uzatishni
qo'llab-quvvatlash uchun Robust OFDM kodlashdan foydalanadi. HomePlug-AV MAC qatlami texnikasi sifatida faqat
CSMA-dan foydalanadi, HomePlugGP esa CSMA va TDMA-dan foydalanadi. Bundan tashqari, HomePlugGP mavjud
quvvatni tejash rejimi, bu tugunlarga uyqu vaqtini sinxronlashtirish va faqat kerak bo'lganda uyg'onish orqali Home
Plug'ga qaraganda ko'proq uxlash imkonini beradi [HomePlug].
2.9. G.9959
G.9959 ITU kompaniyasining MAC qatlam protokoli boÿlib, past oÿtkazish qobiliyati va xarajati, yarim dupleks ishonchli
simsiz aloqa uchun moÿljallangan. U vaqt haqiqatan ham muhim, ishonchlilik muhim va kam quvvat iste'moli talab
qilinadigan real vaqtda ilovalar uchun mo'ljallangan. MAC qatlamining xususiyatlariga quyidagilar kiradi: 232 ta tugunni
bitta tarmoqqa birlashtirishga imkon beruvchi noyob tarmoq identifikatorlari, to'qnashuvning oldini olish mexanizmlari,
to'qnashuvda orqaga qaytish vaqti, ishonchlilikni kafolatlash uchun avtomatik qayta uzatish, tugunlarga aloqa uzilganda
uxlash imkonini beruvchi maxsus uyg'otish sxemasi va shuning uchun ularning kuchini tejaydi. G9959 MAC qatlami
xususiyatlariga noyob kanalga kirish, ramka tekshiruvi, tasdiqlar va qayta uzatish kiradi [RFC7428, G9959].
2.10. LTE-A
Long-Term Evolution Advanced (LTE-A) - uyali tarmoqlarda M2M aloqa va IoT ilovalariga moslashish uchun
mo'ljallangan standartlar to'plami. LTE-A boshqa uyali aloqa protokollariga nisbatan kengaytiriladigan, arzon protokoldir.
LTE-A MAC qatlamiga kirish texnologiyasi sifatida OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiple Access) dan
foydalanadi, bu chastotani bir nechta diapazonlarga ajratadi va har biri alohida ishlatilishi mumkin. LTE-A arxitekturasi
asosiy tarmoq (CN), radio ulanish tarmog'i (RAN) va mobil tugunlardan iborat. CN mobil qurilmalarni boshqarish va
ularning IP manzillarini kuzatib borish uchun javobgardir. RAN boshqaruv va ma'lumotlar tekisliklarini o'rnatish va
simsiz ulanish va radio ulanishni boshqarish uchun javobgardir. RAN va CN S1 havolasi yordamida aloqa qiladi, 4rasmda ko'rsatilganidek, RAN boshqa mobil tugunlar simsiz ulangan eNB lardan iborat [Hasan13].
Machine Translated by Google
MTC serveri
Asosiy tarmoq (CN)
MTC mijozi
S1
eNB
Smart Grid
X2 interfeysi
Avtomobil tarmog'i
eNB
Aqlli uy
Elektron sog'liqni saqlash
4-rasm: LTE-A arxitekturasi
2.11. LoRaWAN
LoRaWAN - yangi paydo bo'lgan simsiz texnologiya bo'lib, kam quvvatli WAN tarmoqlari uchun mo'ljallangan,
arzon narxlardagi, harakatchanlik, xavfsizlik va IoT ilovalari uchun ikki yo'nalishli aloqa. Bu millionlab qurilmalar
bilan kengaytiriladigan simsiz tarmoqlar uchun mo'ljallangan kam quvvat iste'moli optimallashtirilgan protokol. U
IoT ning kelajakdagi ehtiyojlarini qo'llab-quvvatlash uchun ortiqcha ishlash, joylashuvsiz, arzon narxlardagi, kam
quvvat va energiya yig'ish texnologiyalarini qo'llab-quvvatlaydi, shu bilan birga harakatchanlik va foydalanish
qulayligini ta'minlaydi [Lorawan15].
2.12. Vaznsiz
Weightless - bu Weightless Special Interest Group (SIG) - notijorat global tashkilot tomonidan ishlab chiqilgan
IoT ilovalari uchun yana bir simsiz WAN texnologiyasi. U ikkita standartlar to'plamiga ega: Weightless-N va
Weightless-W. Weightless-N birinchi marta shovqinni minimallashtirish uchun chastota sakrashi bilan vaqtga
bo'lingan ko'p kirishdan foydalangan holda arzon narxlardagi, kam quvvatli M2M aloqasini qo'llab-quvvatlash
uchun ishlab chiqilgan. U 1 gigagertsli ISM chastota diapazonida ultra tor diapazonlardan foydalanadi. Boshqa
tomondan, Weightless-W bir xil xususiyatlarni taqdim etadi, lekin televizor diapazoni chastotalaridan foydalanadi
[Poole14].
Machine Translated by Google
2.13. DECT/ULE
DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) simsiz telefonlar uchun universal Yevropa
standartidir. O'zlarining so'nggi kengaytmasi DECT/ULE (Ultra Low Energy)da ular IoT ilovalari uchun
ishlatilishi mumkin bo'lgan kam quvvatli va arzon havo interfeysi texnologiyasini belgiladilar. O'zining
maxsus kanal tayinlashi tufayli DECT tiqilib qolish va shovqinlardan aziyat chekmaydi.
DECT/ULE original DECT protokolida [Sush2015] qo'llab-quvvatlanmaydigan FDMA, TDMA va vaqtga
bo'linish multipleksatsiyasini qo'llab-quvvatlaydi.
2.14. Xulosa
Ushbu bo'limda turli xil ma'lumotlar uzatish protokollari IoT-da ularning asosiy farqlari va ishlatilishini
taqdim etish uchun qisqacha muhokama qilindi. Umuman olganda, IoT-da eng ko'p ishlatiladigan
standartlar Bluetooth va ZigBee hisoblanadi. Boshqa tomondan, IEEE 802.11ah boshqa simsiz ilovalarda
eng ko'p ishlatiladigan IEEE 802.11 infratuzilmasi mavjud va keng tarqalgan infratuzilmasi tufayli
foydalanish uchun eng oson hisoblanadi. Biroq, ba'zi provayderlar yanada ishonchli va himoyalangan
texnologiyani izlaydilar va shuning uchun LAN ulanishi uchun HomePlug'dan foydalanadilar. Yangi paydo
bo'lgan LoRaWAN bunday ilovalar uchun ham istiqbolli ko'rinadi.
3. Tarmoq sathining marshrutlash protokollari
Ushbu bo'limda biz IoT ilovalarida marshrutlash uchun ishlatiladigan ba'zi standart va nostandart
protokollarni muhokama qilamiz. Shuni ta'kidlash kerakki, biz tarmoq qatlamini ikkita pastki qatlamga
ajratdik: paketlarni manbadan manzilga o'tkazish bilan shug'ullanadigan marshrutlash qatlami va
paketlarni tashkil etuvchi inkapsulyatsiya qatlami. Inkapsulyatsiya mexanizmlari keyingi bo'limda
muhokama qilinadi.
3.1. RPL
Kam quvvat sarflaydigan va yo'qolgan tarmoqlar uchun marshrutlash protokoli (RPL) masofaviy vektor
protokoli bo'lib, u turli xil ma'lumotlar uzatish protokollarini, shu jumladan oldingi bo'limda muhokama
qilinganlarni qo'llab-quvvatlaydi. U har bir barg tugunidan ildizga faqat bitta marshrutga ega bo'lgan
Destination Oriented Asyclic Graph (DODAG) ni yaratadi, bunda tugundan barcha trafik yo'naltiriladi.
Dastlab, har bir tugun o'zini ildiz sifatida reklama qiluvchi DODAG axborot ob'ektini (DIO) yuboradi.
Ushbu xabar tarmoqda tarqaladi va butun DODAG asta-sekin quriladi. Muloqotda tugun o'z ota-onasiga
Destination Advertisement Object (DAO) yuboradi, DAO ildizga tarqaladi va ildiz uni qaerga jo'natish
kerakligini maqsad joyiga qarab hal qiladi. Yangi tugun tarmoqqa qo'shilishni xohlasa, u tarmoqqa
qo'shilish uchun DODAG ma'lumot so'rovini (DIS) yuboradi va ildiz ulanishni tasdiqlovchi DAO tasdig'i
(DAO-ACK) bilan javob beradi. RPL tugunlari davlatsiz bo'lishi mumkin, bu eng keng tarqalgan yoki holat.
Fuqaroligi bo'lmagan tugun faqat ota-onasini kuzatib boradi. Faqat root butun DODAG haqida to'liq
ma'lumotga ega. Shunday qilib, barcha aloqalar har qanday holatda ham ildiz orqali o'tadi. Holatli tugun
o'z farzandlari va ota-onalarini kuzatib boradi va shuning uchun DODAG pastki daraxti ichida muloqot
qilishda u ildizdan o'tishi shart emas [RFC6550].
Machine Translated by Google
3.2. KORPL
RPL kengaytmasi CORPL yoki kognitiv RPL bo'lib, u kognitiv tarmoqlar uchun mo'ljallangan va DODAG topologiyasini
yaratishdan foydalanadi, lekin RPLga ikkita yangi modifikatsiyaga ega. CORPL bir nechta ekspeditorlarni (ekspeditorlar
to'plami) va paketni yo'naltirish uchun eng yaxshi keyingi hopni tanlash uchun tugunlar orasidagi koordinatalarni tanlash
orqali paketni yo'naltirish uchun opportunistik yo'naltirishdan foydalanadi. DODAG RPL bilan bir xil tarzda qurilgan. Har
bir tugun faqat ota-onasi o'rniga yo'naltirish to'plamini saqlaydi va DIO xabarlari yordamida qo'shnisini o'z o'zgarishlari
bilan yangilaydi. Yangilangan ma'lumotlarga asoslanib, har bir tugunni qurish uchun qo'shni ustuvorliklarini dinamik
ravishda yangilaydi
ekspeditor to'plami [Aijaz15].
3.3. CARP
Channel-Aware Routing Protocol (CARP) - bu suv osti aloqasi uchun mo'ljallangan taqsimlangan marshrutlash protokoli.
Yengil paketlar tufayli uni IoT uchun ishlatish mumkin. U uzatish tugunlarini tanlash uchun qo'shni sensorlardan to'plangan
tarixiy muvaffaqiyatli ma'lumotlarni uzatish asosida hisoblangan aloqa sifatini ko'rib chiqadi. Ikkita stsenariy mavjud:
tarmoqni ishga tushirish va ma'lumotlarni uzatish. Tarmoqni ishga tushirishda HELLO paketi lavabodan tarmoqlardagi
barcha boshqa tugunlarga uzatiladi. Ma'lumotlarni uzatishda paket hop-by-hop usulida sensordan lavaboga yo'naltiriladi.
Har bir keyingi hop mustaqil ravishda aniqlanadi. CARP bilan bog'liq asosiy muammo shundaki, u ilgari to'plangan
ma'lumotlardan qayta foydalanishni qo'llab-quvvatlamaydi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar ilova sensor
ma'lumotlarini faqat sezilarli darajada o'zgarganda talab qilsa, CARP ma'lumotlarini yo'naltirish ushbu maxsus dastur
uchun foydali emas. CARP-ni yaxshilash E-CARP-da cho'kma tuguniga ilgari olingan sensorli ma'lumotlarni saqlashga
imkon berish orqali amalga oshirildi. Yangi ma'lumotlar kerak bo'lganda, E-CARP sensorlar tugunlari ma'lumotlari bilan
javob beradigan Ping paketini yuboradi.
Shunday qilib, E-CARP aloqa yukini keskin kamaytiradi [Shou15].
3.4. Xulosa
Ushbu bo'limda IoT-da uchta marshrutlash protokoli muhokama qilindi. RPL eng ko'p qo'llaniladi. Bu 2012-yilda IETF
tomonidan ishlab chiqilgan masofaviy vektor protokoli. CORPL RPLning nostandart kengaytmasi boÿlib, u kognitiv
tarmoqlar uchun moÿljallangan va har bir sakrashda paketlarni yoÿnaltirish uchun opportunistik yoÿnaltirishdan
foydalanadi. Boshqa tomondan, CARP - bu IoT sensori tarmog'i ilovalari uchun mo'ljallangan yagona taqsimlangan hop
asoslangan marshrutlash protokoli. CARP asosan suv osti aloqasi uchun ishlatiladi. U standartlashtirilmaganligi va
adabiyotda taklif qilinganligi sababli, u boshqa IoT ilovalarida hali ishlatilmaydi.
4. Tarmoq qatlamini inkapsulyatsiya qilish protokollari
IoT ilovalaridagi muammolardan biri shundaki, IPv6 manzillari juda uzun va nisbatan kichikroq bo'lgan ko'pgina IoT
ma'lumotlar uzatish freymlariga sig'maydi. Shunday qilib, IETF IoT ilovalarida foydalanish uchun IPv6
ma'lumotlargrammalarini turli ma'lumotlar uzatish qatlamlari ramkalarida inkapsulyatsiya qilish uchun bir qator standartlarni
ishlab chiqmoqda. Ushbu bo'limda biz ushbu mexanizmlarni qisqacha ko'rib chiqamiz.
Machine Translated by Google
4.1. 6PAN
Kam quvvatli simsiz shaxsiy tarmoq (6LoWPAN) orqali IPv6 ushbu turkumdagi birinchi va eng ko'p
ishlatiladigan standartdir. U IEEE802.15.4 kichik paketlarida IPv6 uzun sarlavhalarini samarali tarzda
qamrab oladi, ular 128 baytdan oshmasligi kerak. Spetsifikatsiya turli uzunlikdagi manzillarni, past tarmoqli
kengligini, turli topologiyalarni, shu jumladan yulduz yoki tarmoqni, quvvat sarfini, arzon narxlarni,
kengaytiriladigan tarmoqlarni, harakatchanlikni, ishonchsizlikni va uzoq uyqu vaqtini qo'llab-quvvatlaydi.
Standart translyatsiya yukini kamaytirish uchun sarlavhani siqish, IEEE802.15.4 da maksimal 128 bayt
kvadrat uzunligini qondirish uchun parchalanish va ko'p bosqichli etkazib berishni qo'llab-quvvatlaydi.
6LoWPAN-dagi ramkalar to'rt turdagi sarlavhalardan foydalanadi: 6loWPAN sarlavhasi yo'q (00), Dispatch
sarlavhasi (01), Mesh sarlavhasi (10) va Fragmentatsiya sarlavhasi (11). No 6loWPAN sarlavhasi holatida,
6loWPAN spetsifikatsiyalariga rioya qilmaydigan har qanday ramka o'chiriladi. Dispatch sarlavhasi
multicasting va IPv6 sarlavhalarini siqish uchun ishlatiladi. Eshittirish uchun tarmoq sarlavhalari ishlatiladi;
Fragmentatsiya sarlavhalari esa maksimal 128- bo'laklarga sig'adigan uzun IPv6 sarlavhasini buzish uchun ishlatiladi.
bayt uzunligi.
4.2. 6TiSCH
IETFdagi 6TiSCH ishchi guruhi IPv6 ning IEEE 802.15.4e ma'lumotlar havolalarining Time-Slotted Channel
Hopping (TSCH) rejimidan o'tishiga ruxsat beruvchi standartlarni ishlab chiqmoqda. U ustunlardagi mavjud
chastotalar va qatorlardagi tarmoqni rejalashtirish operatsiyalari uchun mavjud bo'lgan vaqt oralig'idan iborat
Kanallarni taqsimlashdan foydalanish matritsasini belgilaydi. Ushbu matritsa har bir bo'lak vaqt va
chastotalarni o'z ichiga olgan va tarmoqdagi barcha tugunlarga global miqyosda ma'lum bo'lgan shtutserlarga
bo'lingan. Xuddi shu interferentsiya domenidagi tugunlar o'zlarining rejalashtirishlarini muzokara qiladilar,
shunda har bir tugun o'z interferentsiya domenidagi bo'lakda uzatilishi mumkin. Rejalashtirish optimallashtirish
muammosiga aylanadi, bunda vaqt oralig'i bir xil ilovani baham ko'radigan qo'shni tugunlar guruhiga
tayinlanadi. Standart rejalashtirishni qanday amalga oshirish mumkinligini aniqlamaydi va turli IoT ilovalari
uchun maksimal moslashuvchanlikni ta'minlash uchun uni dasturga xos muammo sifatida qoldiradi. The
rejalashtirish MAC qatlamida qo'llaniladigan dastur yoki topologiyaga qarab markazlashtirilgan yoki
taqsimlanishi mumkin [Dujovne14].
4.3. 6Lo
IETFdagi Resurs cheklangan tugunlar tarmoqlari orqali IPv6 (6Lo) ishchi guruhi turli ma’lumotlar havolalarida
IPv6 freymlarini uzatish bo‘yicha standartlar to‘plamini ishlab chiqmoqda. IEEE 802.15.4 va IEEE 802.15.4e
ni qamrab oluvchi 6LowPAN va 6TiSCH turli ishchi guruhlar tomonidan ishlab chiqilgan bo'lsa-da, ko'rib
chiqilishi kerak bo'lgan yana ko'plab ma'lumotlar havolalari mavjudligi aniq bo'ldi va shuning uchun 6Lo
ishchi guruhi tuzildi. Ushbu yozish vaqtida 6Lo spetsifikatsiyalarining aksariyati yakunlanmagan va
qoralamalarning turli bosqichlarida. Masalan, Bluetooth kam energiyali tarmoqli tarmoqlar orqali IPV6, IEEE
485 Master-Slave/Token Passing (MS/TP) tarmoqlari orqali IPv6, DECT/ULE orqali IPV6, NFC orqali IPV6,
IEEE 802.11ah orqali IPv6 va simsiz tarmoqlar orqali IPv6 IPv6 datagrammalarini tegishli ma'lumotlar
havolalari orqali qanday uzatishni aniqlash uchun sanoatni avtomatlashtirish jarayonlarini avtomatlashtirish
(WIA-PA) loyihalari ishlab chiqilmoqda [6Lo]. Ushbu 6Lo spetsifikatsiyalaridan ikkitasi “IPv6 over G.9959”
va “IPv6 over Bluetooth Low Energy” RFC sifatida tasdiqlangan va keyin tavsiflanadi.
Machine Translated by Google
4.4. G.9959 orqali IPv6
RFC 7428 ITU-T G.9959 tarmoqlarida IPv6 paketini uzatish uchun ramka formatini belgilaydi.
G.9959 kontroller tomonidan tayinlangan 32-bitli uy tarmog'ining noyob identifikatorini belgilaydi va 8har bir tugun uchun ajratilgan bit xost identifikatori. IPv6 havolasining mahalliy manzili G.9959 freymida siqilishi
uchun 8-bitli xost identifikatoridan olingan havola qatlami tomonidan tuzilishi kerak.
Bundan tashqari, bu yerda IPv6 paketini G.9959 freymlariga moslashtirish uchun 6lowPAN bilan bir xil sarlavhani
siqish ishlatiladi. RFC 7428, shuningdek, shifrlash uchun ishlatiladigan umumiy tarmoq kaliti tomonidan xavfsizlik
darajasini ta'minlaydi. Biroq, yuqori darajadagi xavfsizlik talablari bo'lgan ilovalar o'zlarining yuqori darajadagi
xavfsizlik mexanizmlari [6Lo] yordamida oxirigacha shifrlash va autentifikatsiya qilishlari kerak.
4.5 Bluetooth past energiya orqali IPv6
Bluetooth Low Energy Bluetooth Smart sifatida ham tanilgan va Bluetooth V4.0 da taqdim etilgan va V4.1 da
yaxshilangan. Bluetooth LE orqali IPv6 ni belgilaydigan RFC 7668 [RFC7668] 6LowPAN siqish usullarining ko'pini
qayta ishlatadi. Biroq, Bluetooth-dagi Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) pastki qatlami 27 baytli
L2CAP paketlarida kattaroq foydali yuklarni segmentlash va qayta yig'ishni allaqachon ta'minlaganligi sababli,
6LowPAN standartlaridagi parchalanish xususiyatlaridan foydalanilmaydi. Yana bir muhim farq shundaki, Bluetooth
past energiya
hozirda havola sathida ko'p tarmoqli tarmoqlarni shakllantirishni qo'llab-quvvatlamaydi. Buning o'rniga, markaziy
tugun kam quvvatli periferik tugunlar o'rtasida yo'riqnoma vazifasini bajaradi.
4.6. Xulosa
Ushbu bo'limda IoT MAC ramkasida IPv6 uchun inkapsulyatsiya protokollari muhokama qilindi. Birinchidan,
802.15.4 va 802.15.4e ustidagi IPv6 uchun ikkita standart muhokama qilindi. Bunday protokollar muhim ahamiyatga
ega, chunki 802.15.4e IoT uchun mo'ljallangan eng ko'p ishlatiladigan inkapsulyatsiya tizimidir. Shundan so'ng,
6Lo spetsifikatsiyalari IETF standartlarida mavjudligini ko'rsatish uchun qisqacha va keng muhokama qilinadi.
Ushbu qoralamalar 6LoWPAN standartlaridan foydalangan holda turli kanallarga kirish mexanizmlari orqali IPv6
o'tkazishni boshqaradi. Keyin, IETF RFC ga aylangan 6Lo Texnikalaridan ikkitasi batafsilroq muhokama qilinadi.
Ushbu standartlarni taqdim etishning ahamiyati protokollarning xilma-xilligi tufayli hali ham qiyin bo'lgan turli MAC
standartlari o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik muammosini ta'kidlashdir.
5. Seans sathining protokollari
Ushbu bo'lim turli xil standartlashtirish tashkilotlari tomonidan taklif qilingan IoT seans qatlamida xabarlarni uzatish
standartlari va protokollarini ko'rib chiqadi. Ko'pgina IP ilovalari, shu jumladan IoT ilovalari transport uchun TCP
yoki UDP dan foydalanadi. Biroq, ko'plab IoT ilovalari orasida keng tarqalgan bir nechta xabarlarni tarqatish
funktsiyalari mavjud; Bu funksiyalar turli ilovalar tomonidan o'zaro ishlaydigan standart usullarda amalga oshirilishi
maqsadga muvofiqdir. Bular ushbu bo'limda tasvirlangan "Session Layer" protokollari.
Machine Translated by Google
5.1. MQTT
Message Queue Telemetry Transport (MQTT) IBM tomonidan 1999 yilda taqdim etilgan va 2013 yilda OASIS
tomonidan standartlashtirilgan [Locke10, Karagiannis15]. U o'rnatilgan ulanishni ta'minlash uchun mo'ljallangan
bir tomonda ilovalar va o'rta dasturlar, boshqa tomondan tarmoqlar va aloqalar o'rtasida. U 5-rasmda
ko'rsatilganidek, nashr etish/obuna bo'lish arxitekturasiga amal qiladi, bu erda tizim uchta asosiy komponentdan
iborat: nashriyotchilar, obunachilar va broker. IoT nuqtai nazaridan, noshirlar asosan o'z ma'lumotlarini yuborish
va iloji boricha uxlash uchun brokerga ulanadigan engil sensorlardir. Obunachilar ma'lum bir mavzu yoki
sensorli ma'lumotlarga qiziqqan ilovalardir, shuning uchun ular yangi ma'lumotlar paydo bo'lganda xabardor
bo'lish uchun brokerlarga ulanadilar.
qabul qildi. Brokerlar sensorli ma'lumotlarni mavzularda tasniflaydi va ularni mavzularga qiziqqan obunachilarga
yuboradi.
Nashriyotchilar
Obuna boÿling
Nashr qilish
Obunachilar
Broker
5-rasm: MQTT arxitekturasi
5.2. SMQTT
MQTT kengaytmasi Secure MQTT (SMQTT) bo'lib, u engil atributga asoslangan shifrlash asosida shifrlashdan
foydalanadi. Bunday shifrlashdan foydalanishning asosiy afzalligi - translyatsiyani shifrlash xususiyati bo'lib,
unda bitta xabar shifrlanadi va bir nechta boshqa tugunlarga yetkaziladi, bu IoT ilovalarida juda keng tarqalgan.
Umuman olganda, algoritm to'rtta asosiy bosqichdan iborat: sozlash, shifrlash, nashr qilish va shifrni ochish.
O'rnatish bosqichida obunachilar va noshirlar o'zlarini brokerda ro'yxatdan o'tkazadilar va ishlab chiqaruvchining
kalit yaratish algoritmini tanlashiga ko'ra asosiy maxfiy kalitga ega bo'lishadi. Keyin, ma'lumotlar nashr
etilganda, u shifrlanadi, uni obunachilarga yuboradigan broker tomonidan e'lon qilinadi va nihoyat bir xil asosiy
maxfiy kalitga ega bo'lgan abonentlarda shifrlanadi. Kalit yaratish va shifrlash algoritmlari standartlashtirilmagan.
SMQTT faqat MQTT xavfsizlik xususiyatini yaxshilash uchun taklif qilingan [Singh15].
Machine Translated by Google
5.3. AMQP
Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) - bu moliya sanoati uchun mo'ljallangan yana
bir seans darajasi protokoli. U TCP orqali ishlaydi va MQTT ga o'xshash nashr/obuna
arxitekturasini ta'minlaydi. Farqi shundaki, broker ikki asosiy komponentga bo‘linadi: 6-rasmda
ko‘rsatilganidek, birja va navbat. Birja nashriyot xabarlarini qabul qilish va ularni oldindan
belgilangan rollar va shartlar asosida navbatlarga tarqatish uchun javobgardir. Navbatlar
asosan mavzularni ifodalaydi va obunachilar tomonidan obuna bo'lib, ular navbatdagi mavjud
bo'lganda sensorli ma'lumotlarni oladi [AMQP12].
Nashriyotchilar
Nashr qilish
Obuna boÿling
Broker
Obunachilar
Mavzu
Navbatlar
Ayirboshlash
6-rasm: AMQP arxitekturasi
5.4. CoAP
Cheklangan dastur protokoli (CoAP) engil RESTful (HTTP) interfeysini ta'minlash uchun IETF
Cheklangan RESTful Environment (Core) ishchi guruhi tomonidan ishlab chiqilgan yana bir
seans qatlami protokolidir. Representational State Transfer (REST) HTTP mijozi va serverlari
o'rtasidagi standart interfeysdir. Biroq, IoT kabi engil ilovalar uchun REST sezilarli yuk va
quvvat sarfiga olib kelishi mumkin. CoAP kam quvvatli datchiklarga quvvat cheklovlarini
qondirishda RESTful xizmatlaridan foydalanishga imkon berish uchun mo'ljallangan. U HTTPda keng tarqalgan TCP o'rniga UDP orqali qurilgan va ishonchlilikni ta'minlash uchun engil
mexanizmga ega. CoAP arxitekturasi ikkita asosiy pastki qatlamga bo'lingan: xabar almashish
va so'rov/javob. Xabar almashinuvi pastki qavati xabarlarning ishonchliligi va takrorlanishi
uchun, so'rov/javob pastki qavati esa aloqa uchun javobgardir. 7-rasmda ko'rsatilganidek,
CoAP to'rtta xabar almashish rejimiga ega: tasdiqlanadigan, tasdiqlanmaydigan, piggyback
va alohida. Tasdiqlanadigan va tasdiqlanmaydigan rejimlar mos ravishda ishonchli va ishonchsiz uzatmalarni
Machine Translated by Google
boshqa rejimlar so'rov/javob uchun ishlatiladi. Piggyback mijoz/server bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa
qilish uchun ishlatiladi, bu erda server xabarni olgandan keyin to'g'ridan-to'g'ri javob yuboradi, ya'ni,
tasdiqlash xabari ichida. Boshqa tomondan, alohida rejim server javobi tasdiqlashdan alohida xabarda
kelganda ishlatiladi va server tomonidan yuborilishi biroz vaqt talab qilishi mumkin. HTTP da bo'lgani
kabi, CoAP mos ravishda olish, yaratish, yangilash va o'chirish uchun GET, PUT, PUSH, DELETE
xabar so'rovlaridan foydalanadi [RFC7252, Karagiannis15].
Mijoz
Serverlar
Mijoz
Serverlar
CON xabari
Mijoz
Serverlar
Mijoz
Serverlar
CON xabari
CON xabari
ACK xabari
ACK xabari
CON xabari
CON xabari
ACK xabari
ACK xabari
Piggyback
Xabarlar
Alohida
Xabarlar
NON xabar
ACK xabari
Tasdiqlanishi mumkin
Xabar
Tasdiqlanmaydi
Xabarlar
7-rasm: CoAP xabarlari
5.5. XMPP
Extensible Messaging and Presence Protocol (XMPP) bu xabar almashish protokoli boÿlib, u dastlab
chat va xabar almashish ilovalari uchun moÿljallangan. U o'n yildan ko'proq vaqt oldin IETF tomonidan
standartlashtirilgan. Shunday qilib, u Internetda yaxshi ma'lum va yuqori samarali ekanligini isbotladi.
Yaqinda u IoT ilovalari, shuningdek, SDN protokoli uchun qayta ishlatildi. Xuddi shu standartni qayta
ishlatish uning XML-dan foydalanishi bilan bog'liq bo'lib, uni osonlik bilan kengaytiradi. XMPP nashr
qilish/obuna bo'lish va so'rov/javob arxitekturasini qo'llab-quvvatlaydi va qaysi arxitekturadan
foydalanishni dastur ishlab chiqaruvchisi o'ziga bog'liq. U deyarli real vaqtda ilovalar uchun mo'ljallangan va,
shunday qilib, past kechikishli kichik xabarlarni samarali qo'llab-quvvatlaydi. Bu xizmat sifatini
kafolatlamaydi va shuning uchun M2M aloqasi uchun amaliy emas. Bundan tashqari, XML xabarlari
IoT ilovasi uchun juda muhim bo'lgan quvvat sarfini oshiradigan ko'plab sarlavhalar va teg formatlari
tufayli qo'shimcha yuk yaratadi. Shunday qilib, XMPP IoT-da kamdan-kam qo'llaniladi, lekin IoT
ilovalarini qo'llab-quvvatlash uchun uning arxitekturasini yaxshilashga qiziqish uyg'otdi [RFC6120,
Karagiannis15].
5.6. DDS
Ma'lumotlarni tarqatish xizmati (DDS) M2M aloqalari [DDS] uchun Object Management Group (OMG)
tomonidan ishlab chiqilgan boshqa nashr qilish/obuna bo'lish protokolidir. Buning asosiy foydasi
Machine Translated by Google
protokol xizmat ko'rsatish darajalarining mukammal sifati va ishonchlilik kafolati bo'lib, u a ga tayanadi
IoT va M2M aloqasiga mos keladigan brokersiz arxitektura. U turli xil sifat mezonlarini taklif qilish imkonini
beruvchi 23 ta xizmat sifati darajasini taklif etadi: xavfsizlik, shoshilinchlik, ustuvorlik, chidamlilik, ishonchlilik va
h.k. U ikkita pastki qatlamni belgilaydi: maÿlumotlarga asoslangan nashr etish-obuna va maÿlumotlarni mahalliy
qayta qurish pastki qatlamlari. . Birinchisi, abonentlarga xabarlarni yetkazib berish mas'uliyatini o'z zimmasiga
oladi, ikkinchisi esa ixtiyoriy va DDS ning dastur qatlamiga oddiy integratsiyalashuviga imkon beradi. Nashriyot
qatlami sensorli ma'lumotlarni tarqatish uchun javobgardir. Ma'lumotlar muallifi obunachilarga yuboriladigan
ma'lumotlar va o'zgarishlar to'g'risida kelishish uchun nashriyotchilar bilan o'zaro ishlaydi.
Abonentlar IoT ilovasiga yetkaziladigan sensorli maÿlumotlarni qabul qiluvchilardir. Ma'lumotlarni o'qiydiganlar
asosan nashr etilgan ma'lumotlarni o'qing va uni obunachilarga yetkazing va mavzular asosan nashr etilayotgan
ma'lumotlardir. Boshqacha qilib aytganda, ma'lumotlar yozuvchilari va ma'lumotlarni o'qiydiganlar brokerga
asoslangan arxitekturada brokerning mas'uliyatini o'z zimmalariga oladilar.
5.7. Xulosa
IoT ushbu bo'limda qisqacha ta'kidlangan ko'plab standartlashtirilgan sessiya sathi protokollariga ega.
Ushbu seans darajasidagi protokollar dasturga bog'liq va ular orasidagi tanlov juda dasturga xosdir. Shuni
ta'kidlash kerakki, MQTT kam qo'shimcha xarajatlar va quvvat iste'moli tufayli IoTda eng keng tarqalgan bo'lib
qo'llaniladi. Misol uchun, agar dastur allaqachon XML bilan yaratilgan bo'lsa va shuning uchun uning
sarlavhalarida biroz qo'shimcha yukni qabul qila olsa, XMPP seans qatlami protokollari orasidan tanlash uchun
eng yaxshi variant bo'lishi mumkin. Boshqa tomondan, agar ilova haqiqatan ham yuk va quvvatga sezgir bo'lsa,
MQTT ni tanlash eng yaxshi variant bo'ladi, ammo bu qo'shimcha broker dasturi bilan birga keladi. Agar dastur
REST funksiyasini talab qilsa, chunki u HTTP-ga asoslangan bo'lsa, CoAP yagona bo'lmasa ham eng yaxshi
variant bo'ladi. 1-jadvalda ushbu turli xil sessiya sathi protokollari orasidagi taqqoslash nuqtalari jamlangan.
1-jadval: IoT sessiyasi sathi standartlarini taqqoslash
ProtokollarUDP/TCPAarxitektura xavfsizligi va QoS sarlavhasi hajmi (bayt) Maksimal uzunlik (bayt)
2
5
Ikkalasi ham
MQTT TCP Pub/Sub
8
Ikkalasi ham
AMQP TCP Pub/Sub
CoAP
UDP talabi/Res
XMPP TCP
DDS TCP/UDP Pub/Sub
Ikkalasi ham
Ikkalasi ham
Xavfsizlik
QoS
4
-
20 (odatiy)
-
6. IoT boshqaruv protokollari
Ushbu bo'limda IoT uchun ikkita asosiy boshqaruv standarti ko'rib chiqiladi, ular heterojen aloqani ta'minlaydi turli ma'lumotlar havolalari o'rtasidagi aloqa. Tarmoqning turli qatlamlarida protokollar va standartlarning xilmaxilligi tufayli boshqaruv protokollari IoTda muhim rol o'ynaydi. IoT ilovalari uchun bir xil yoki turli qatlamlardagi
turli protokollar o'rtasida heterojen va oson aloqaga bo'lgan ehtiyoj juda muhimdir. Mavjud standartlar asosan bir
xil qatlamdagi protokollar o'rtasidagi aloqani osonlashtiradi; ammo, IoT-ning turli qatlamlarida aloqani
osonlashtirish hali ham qiyin.
Machine Translated by Google
6.1. Geterogen ma'lumotlar havolalarining o'zaro bog'lanishi
IoT muhitlari turli xil MAC protokollariga tayanganligi sababli, hal qilinishi kerak bo'lgan muammoda ushbu
texnologiyalarning o'zaro ishlashi. IEEE 1905.1 standartlari barcha bu heterojen MAC protokollari [1905]
ustiga qurilgan abstraktsiya qatlamini ta'minlash orqali bunday o'zaro hamkorlikni taklif qiladi. Ushbu
abstraksiya 2-bo'limda ko'rsatilgandek, har bir MAC dizaynini o'zgartirishni talab qilmasdan turli protokollarning
xilma-xilligini yashiradi.
Barcha standartlarga mos qurilmalar orasida Xabar ma'lumotlar birliklari (CMDU). 8-rasmda ko'rsatilganidek,
barcha IEEE 1905.1 mos qurilmalari umumiy “Abstraksiya qatlamini boshqarish ob'ekti (ALME)” protokolini
tushunadi, u turli xizmatlarni taklif qiladi: qo'shnilarni aniqlash, topologiya almashinuvi, topologiyani
o'zgartirish haqida bildirishnoma, o'lchangan trafik statistikasi almashinuvi, oqimni yo'naltirish qoidalari va
xavfsizlik uyushmalari.
Tarmoq qatlami
1905.1
Tarmoq qatlami
1905.1
ALME
Abstraktsiya qatlami
1905.1
1905.1 CMDU
Abstraktsiya qatlami
Ma'lumotlar havolasi qatlami
1905.1
ALME
Ma'lumotlar havolasi qatlami
Jismoniy qatlam
Jismoniy qatlam
1905.1 1-qurilma
1905.1 2-qurilma
8 -rasm : IEEE 1905.1 protokoli tuzilishi
6.2. Smart Transduser interfeysi
IEEE 1451 - bu turli xil analog transduserlar va sensorlarni boshqarishga ruxsat berish uchun ishlab chiqilgan
standartlar to'plami. Ushbu standartning asosiy g'oyasi plagin va o'yin identifikatsiyasidan foydalanishdir
standartlashtirilgan Transduser elektron ma'lumotlar varaqlari (TEDS). Har bir transduserda o'lchov tizimi
uchun zarur bo'lgan barcha ma'lumotlarni o'z ichiga olgan TEDS mavjud, shu jumladan sensorlardan
keladigan ma'lumotlardan tashqari qurilma identifikatori, xarakteristikalar va interfeys. Ma'lumotlar varaqlari saqlanadi
transduser yoki sensor ichida o'rnatilgan xotira va sensorlar turlari va ilovalarining keng sonini tushunish
uchun belgilangan kodlash mexanizmiga ega. Xotiradan foydalanish minimallashtiriladi
Turli ishlab chiqaruvchilar va turli ilovalar tomonidan tushuniladigan kichik XML-ga asoslangan xabarlardan
foydalanish orqali [Malar14].
7. IoT protokollarida xavfsizlik
Xavfsizlik IoT ilovalarining yana bir jihati bo'lib, uni IoT protokollarining deyarli barcha qatlamlarida topish
mumkin. Tahdidlar barcha qatlamlarda, shu jumladan ma'lumotlar havolasi, tarmoq, sessiya va
dastur qatlamlari. Ushbu bo'limda biz ushbu so'rovda muhokama qilgan IoT protokollarida yaratilgan
xavfsizlik mexanizmlarini qisqacha muhokama qilamiz.
Machine Translated by Google
7.1. MAC 802.15.4
MAC 802.15.4 sarlavhadagi Frame Control maydonidagi "Security Enabled Bit" dan foydalanib turli xil xavfsizlik rejimlarini
taklif etadi. Xavfsizlik talablari maxfiylik, autentifikatsiya, yaxlitlik, kirishni boshqarish mexanizmlari va xavfsiz vaqt bilan
sinxronlashtirilgan aloqalarni o'z ichiga oladi.
7.2. 6PAN
6LoWPAN o'z-o'zidan xavfsizlik uchun hech qanday mexanizmlarni taklif qilmaydi. Shu bilan birga, tegishli hujjatlar
xavfsizlik tahdidlari, IoT tarmoq qatlamida ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan talab va yondashuvlarni muhokama qilishni o'z
ichiga oladi. Masalan, RFC 4944 EUI-64 interfeys manzillarini takrorlash imkoniyatini muhokama qiladi.
noyob bo'lishi kerak bo'lgan [RFC4944]. RFC 6282 xavfsizlik masalalarini muhokama qiladi
RFC 4944 [RFC6282] da kiritilgan muammolar tufayli ko'tarilgan. RFC 6568 cheklangan simsiz sensor qurilmalarda
xavfsizlikni qabul qilishning mumkin bo'lgan mexanizmlarini ko'rib chiqadi [RFC6568]. Bundan tashqari, [6Lo] dagi bir
nechta so'nggi loyihalar 6loWPANda xavfsizlikka erishish mexanizmlarini muhokama qiladi. Shuningdek qarang
[Pongle15, Wallgren13].
7.3. RPL
RPL 4 baytli ICMPv6 xabar sarlavhasidan keyin “Xavfsizlik” maydonidan foydalangan holda turli darajadagi xavfsizlikni
taklif qiladi. Ushbu sohadagi ma'lumotlar xavfsizlik darajasini va xabarni shifrlash uchun ishlatiladigan kriptografiya
algoritmini ko'rsatadi. RPL ma'lumotlarning haqiqiyligi, semantik xavfsizlik, takroriy hujumlardan himoya, maxfiylik va
kalitlarni boshqarish uchun yordam beradi. RPLda xavfsizlik darajalariga himoyalanmagan, oldindan o'rnatilgan va
autentifikatsiya qilingan kiradi. RPL hujumlariga Selektiv yo'naltirish, Sinkhole, Sybil, Hello Flooding, Wormhole, Black
Hole va Deial of Service hujumlari kiradi.
7.4. Ilova qatlami
Ilovalar transport qatlami protokoli sifatida TLS yoki SSL yordamida qo'shimcha xavfsizlik darajasini ta'minlashi mumkin.
Bundan tashqari, kerak bo'lganda turli darajadagi xavfsizlikni boshqarish uchun uchdan uchgacha autentifikatsiya va
shifrlash algoritmlaridan foydalanish mumkin. Xavfsizlik bo'yicha batafsil muhokama uchun [Granjal15] ga qarang.
Shuni ta'kidlash kerakki, resurslar cheklangan IoT qurilmalari uchun mos bo'lgan bir qator yangi xavfsizlik yondashuvlari
ham ishlab chiqilmoqda. Ushbu protokollarning ba'zilari 2-rasmda keltirilgan.
8. IoT muammolari
Muvaffaqiyatli IoT ilovasini ishlab chiqish bir nechta qiyinchiliklar tufayli hali ham oson ish emas.
Bu qiyinchiliklarga quyidagilar kiradi: harakatchanlik, ishonchlilik, miqyoslilik, boshqaruv, mavjudlik, birgalikda ishlash,
xavfsizlik va maxfiylik. Quyida biz ushbu qiyinchiliklarning har birini qisqacha tasvirlab beramiz.
Machine Translated by Google
8.1. Mobillik
IoT qurilmalari erkin harakatlanishi va IP manzili va tarmoqlarini joylashuviga qarab o‘zgartirishi kerak.
Shunday qilib, RPL kabi marshrutlash protokoli har safar tugun tarmoqdan chiqib ketganda yoki tarmoqqa
qo'shilganda DODAGni qayta qurishi kerak, bu esa ko'p yuklarni qo'shadi. Bundan tashqari, mobillik xizmat
ko'rsatuvchi provayderning o'zgarishiga olib kelishi mumkin, bu esa xizmatning uzilishi va shlyuzning
o'zgarishi tufayli boshqa murakkablik darajasini qo'shishi mumkin.
8.2. Ishonchlilik
Tizim mukammal ishlashi va barcha texnik xususiyatlarini to'g'ri etkazib berishi kerak. Favqulodda
vaziyatlarda javob choralarini talab qiladigan ilovalarda bu juda muhim talab. IoT ilovalarida tizim
ma'lumotlarni to'plash, ularni etkazish va qarorlar qabul qilishda juda ishonchli va tezkor bo'lishi kerak va
natijada noto'g'ri qarorlar halokatli stsenariylarga olib kelishi mumkin.
8.3. Masshtablilik
Masshtablilik IoT ilovalarining yana bir muammosi bo'lib, unda millionlab va trillionlab qurilmalar bir
tarmoqqa ulanishi mumkin. Ularning taqsimlanishini boshqarish oson ish emas. Bundan tashqari, IoT
ilovalari doimiy ravishda tarmoqqa qo'shiladigan yangi xizmatlar va qurilmalarga toqat qilishi va shuning
uchun kengaytiriladigan xizmatlar va operatsiyalarni yoqish uchun mo'ljallangan bo'lishi kerak.
8.4. Boshqaruv
Ushbu qurilmalarning barchasini boshqarish va bunday ko'p sonli qurilmalarning nosozliklari, konfiguratsiyasi
va ishlashini kuzatib borish, albatta, IoT-da qiyinchilik tug'diradi. Provayderlar o'zlarining o'zaro bog'langan
qurilmalarining nosozliklari, konfiguratsiyasi, hisobi, ishlashi va xavfsizligini (FCAPS) boshqarishi va har bir
jihatni hisobga olishi kerak.
8.5. Mavjudligi
IoT mavjudligi xizmat abonentlari uchun istalgan vaqtda va istalgan joyda taqdim etiladigan dasturiy va
apparat darajalarini o'z ichiga oladi. Dasturiy ta'minotning mavjudligi bu xizmatdan foydalanish huquqiga
ega bo'lgan har bir kishiga taqdim etilishini anglatadi. Uskunaning mavjudligi mavjud qurilmalarga kirish
oson va IoT funksiyalari va protokollari bilan mos kelishini anglatadi. Bundan tashqari, bular
protokollar IoT cheklangan qurilmalarga joylashtirilishi uchun ixcham bo'lishi kerak.
8.6. O'zaro hamkorlik
O'zaro muvofiqlik heterojen qurilmalar va protokollar bir-biri bilan o'zaro ishlash imkoniyatiga ega bo'lishi
kerakligini anglatadi. IoT tizimlarida ishlatiladigan turli platformalarning ko'pligi tufayli bu qiyin. Mijoz
foydalanadigan platforma yoki apparat spetsifikatsiyasidan qat'iy nazar xizmatlarni taqdim etish uchun
o'zaro hamkorlikni dastur ishlab chiquvchilari ham, qurilma ishlab chiqaruvchilari ham hal qilishlari kerak.
Machine Translated by Google
9. Xulosa
Ushbu bobda biz IoT uchun protokollarning keng qamrovli tadqiqini taqdim etdik. Ko'pgina bunday protokollar IETF,
IEEE, ITU va boshqa tashkilotlar tomonidan ishlab chiqilgan va boshqa ko'plab ishlab chiqilmoqda. Ularning soni ko'p
bo'lgani uchun har bir bayonnomaning muhokamasi qisqacha bo'lib, qo'shimcha ma'lumot uchun havolalar berilgan.
Ushbu bobning maqsadi IoT protokollarining turli qatlamlarini ishlab chiquvchilar va xizmat ko'rsatuvchi provayderlarga
va ular o'rtasida qanday tanlash haqida tushuncha berishdir.
Biz standartlarni ishlash darajasiga qarab quyidagilarga ajratdik: ma'lumotlar havolasi qatlami, tarmoq marshrutlash
standartlari, tarmoq inkapsulyatsiyasi qatlami, sessiya qatlami va boshqaruv standartlari. Har bir qatlamda biz
yakuniy standartlarning ko'pini va ba'zi loyihalarni taqdim etdik. Bundan tashqari, biz IoT boshqaruv protokollarini va
ushbu protokollar bilan bog'liq xavfsizlik muammolarining joriy holatini qisqacha ko'rib chiqdik. Shuningdek, biz turli
xil IoT protokollari va ular orasidan qanday tanlashni qisqacha taqqoslashni taqdim etdik.
Va nihoyat, biz IoT tizimlarida hali ham mavjud bo'lgan ba'zi muammolarni muhokama qildik va tadqiqotchilar ularni hal qilishga
harakat qilmoqdalar.
Qisqartmalar ro'yxati
6Lo
Resurslari cheklangan tugunlar tarmoqlari orqali IPv6
6PAN
Kam quvvatli simsiz shaxsiy tarmoq orqali IPv6
6TiSCH
IEEE 802.15.4e ning vaqt oralig'idagi IPv6 kanaliga o'tish rejimi
ACK
Tasdiqlash
ALME
Abstraktsiya qatlamini boshqarish ob'ekti
AMQP
AV
Kengaytirilgan xabarlar navbati protokoli audiovizual
CA
To'qnashuvdan qochish
CARP
Channel-Aware Routing Protocol Control
CMDU'lar
CoAP
Xabar ma'lumotlar birliklari
ASOSIY
Cheklangan dastur protokoli
Cheklangan RESTful muhit
KORPL
Kognitiv RPL
CRC
Tsiklik ortiqcha tekshiruv
CSMA
Carrier Sense Multiple Access
CSMA/CA
To'qnashuvdan qochish bilan Carrier Sense bir nechta kirish
DAO
Mo'ljal reklama ob'ekti
DAO-ACK DAO tasdig'i
DASH7
ISO 18000-7 da oxirgi ikki belgi nomi bilan atalgan
DDS
Ma'lumotlarni tarqatish xizmati
DECT
Raqamli kengaytirilgan simsiz telefon
Ultra past energiyaga ega DECT/ULE raqamli kengaytirilgan simsiz telefon
DIO
DODAG axborot ob'ekti
DIS
DODAG axborot so'rovi
DODAG
Belgilangan joyga yo'naltirilgan siklik grafik
eNB
E-UTRAN B tugun (4G tayanch stantsiyasi)
Machine Translated by Google
EUI-64
Kengaytirilgan noyob identifikator 64-bit
FCAPS
FDMA
Xato, Konfiguratsiya, Hisob, Ishlash va Xavfsizlik
GGs
HART
Giga Gerts
Chastota bo'linishi ko'p kirish
Magistral manzilli masofaviy transduser protokoli
HomePlug-AV HomePlug audio-vizual
HomePlugGP HomePlug GreenPHY
IBM
Xalqaro biznes mashinalari korporatsiyasi
ICMPv6
ID
Internetni boshqarish xabari protokolining 6-versiyasi
IEEE
Elektrotexnika va elektron muhandislar instituti
IETF
Internet muhandisligi ishchi guruhi
IoT
IP
Narsalar interneti
Internet protokoli
IPv6
Internet protokoli versiyasi 6
ISM
ITU-T
Sanoat, ilmiy va tibbiy chastota diapazoni
Xalqaro elektraloqa ittifoqi - Telekommunikatsiyalar
ITU
Xalqaro elektraloqa ittifoqi
L2CAP
Mantiqiy havolani boshqarish va moslashtirish protokoli
Identifikator
LoRaWAN uzoq masofali keng tarmoq
LTE-A
Uzoq muddatli evolyutsiya rivojlangan
LTE
M2M
Uzoq muddatli evolyutsiya
Mashinadan mashinaga
MAC
Media kirishni boshqarish
MQTT
MS/TP
Xabar navbati telemetriyasini tashish
NFC
Master-Slave/Token Passing
Yaqin maydon aloqasi
OASIS
Axborot jamiyatida ochiq standartlarni ilgari surish
OFDM
Ortogonal chastotali bo'linish ko'paytmasi
Obbo
PA
Jarayonlarni avtomatlashtirish
PHY
Jismoniy qatlam
QoS
RAN
Xizmat sifati
Radio kirish tarmog'i
DEST
Vakillik davlat o'tkazish
TOMON
Davlat vakillik o'tkazmasi asosida
RFC
RFID
Fikrlar uchun so'rov
RPL
Kam quvvatli va yo'qolgan tarmoqlar uchun marshrutlash protokoli
SDN
Dasturiy ta'minot bilan belgilangan tarmoq
SIG
Maxsus qiziqish guruhi
Xavfsiz MQTT
Xizmatlarga yo'naltirilgan arxitektura
SMQTT
SOA
SSL
TCP
TDMA
Ob'ektlarni boshqarish guruhi
Radiochastota identifikatsiyasi
Xavfsiz soket qatlami
Etkazishni boshqarish protokoli
Vaqt bo'limiga ko'p kirish
Machine Translated by Google
TEDS
Transduser elektron ma'lumotlar varaqlari
TLS
Transport darajasidagi xavfsizlik
TSCH
Vaqt oralig'idagi kanalga o'tish
UDP
Foydalanuvchi Datagram protokoli
ULE
WIA-PA
Ultra past energiya
Sanoat jarayonlarini avtomatlashtirish uchun simsiz tarmoqlar
Wi-fi
Simsiz sodiqlik
WirelessHART Simsiz avtomagistral manzilli masofaviy transduser protokoli
WPAN
Simsiz shaxsiy tarmoq
XML
Kengaytiriladigan belgilash tili
XMPP
Kengaytirilgan xabar almashish va mavjudlik protokoli
Ma'lumotnomalar
[1905] IEEE 1905.1-2013, “Heterojen texnologiyalar uchun konvergent raqamli uy tarmog'i uchun IEEE
standarti”, 93 bet, 2013 yil 12 aprel,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6502164
[6Lo]
IETF, “Resurslar cheklangan tugunlar tarmoqlari orqali IPv6 (6lo),” https://
datatracker.ietf.org/wg/6lo/documents/
[802.15.4] IEEE 802.15.4-2011, “Mahalliy va metropolitan tarmoqlar uchun IEEE standarti – 15.4-qism: Past
tezlikdagi simsiz shaxsiy tarmoq tarmoqlari (LR-WPANs),” 314 bet, 2011 yil 5 sentyabr, http ://
standards.ieee.org/getieee802/download/802.15.4-2011.pdf
[Aijaz15] A. Aijaz va A. Aghvami, “Mashinadan mashinaga kognitiv aloqa
Internet-narsalar: Protokol stek istiqboli, IEEE Internet of Things Journal, 2-jild, ÿ2, 103-112-betlar,
2015 yil aprel,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?tp=&arnumber=7006643
[AMQP12] OASIS, "OASIS Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) Version 1.0,"
2012, http://docs.oasis-open.org/amqp/core/v1.0/os/amqp-core-complete-v1.0-os.pdf
[Cetinkaya15] O. Chetinkaya va O. Akan, "Dash7-ga asoslangan quvvatni o'lchash tizimi", 12.
Yillik IEEE Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), 2015 yil yanvar,
406-411-betlar,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=7158010
[DDS] Ob'ektlarni boshqarish guruhi, "Ma'lumotlarni tarqatish xizmati V1.4", 2015 yil aprel, http://
www.omg.org/spec/DDS/1.4
[Decuir10]J. Decuir, "Bluetooth 4.0: Kam energiya", Taqdimot slaydlari, 2010 yil,
http://chapters.comsoc.org/vancouver/BTLER3.pdf
[Dujovne14] D. Dujovne, T. Watteyn, X. Vilajosana va P. Thubert, "6TiSCH: Deterministik IP-ni yoqadigan sanoat
internet (narsalar)," IEEE Communications Magazine, vol. 52,
Machine Translated by Google
yo'q. 12, 36-41-betlar, 2014 yil dekabr,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6979984
[Fuaha15] A. Al-Fuqaha, M. Guizani, M. Mohammadi, M. Aledhari va M. Ayyash, "Internet of things: A
so'rov on enabling texnologiyalar, protokollar va ilovalar," IEEE Communications Surveys
Tutorials, jild. PP, yo'q. 99, 2015, http://ieeexplore.ieee.org/xpl/
articleDetails.jsp?tp=&arnumber=7123563
[G9959] ITU-T, "Qisqa diapazonli tor diapazonli raqamli radioaloqa qabul qiluvchilar - PHY va MAC
qatlamlari spetsifikatsiyalari", 2012, http://freepdfs.net/itu-t-rec-g9959-022012qisqa diapazonli tor diapazonli raqamli/72f15e8ad3d84d4e80069533db810234/
[Gartner14] Gartner, "Gartnerning 2014-yilda rivojlanayotgan texnologiyalar uchun shov-shuvli tsikli raqamli
biznesga sayohatni xaritalar", 2014 yil avgust, http://www.gartner.com/newsroom/id/2819918
[Gomez12] C. Gomez, J. Oller va J. Paradells, "Bluetoothning past energiyasiga umumiy nuqtai nazar va
baholash: rivojlanayotgan kam quvvatli simsiz texnologiya", Sensorlar, jild. 12, yo'q. 9,
11734-11753-bet, 2012, http://www.mdpi.com/1424-8220/12/9/11734
[Granjal15] J. Granjal, E. Monteiro va J. Sa Silva, "Narsalar interneti xavfsizligi: mavjud protokollar va
ochiq tadqiqot masalalari boÿyicha soÿrov", IEEE Communications Surveys Tutorials,
jild. 17, yo'q. 3, 1294-1312-bet, 2015, http://ieeexplore.ieee.org/
xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7005393
[Hasan13] M. Hasan, E. Xossain, D. Niyato, "LTE-ilg'or tarmoqlarda mashinadan mashinaga
aloqa uchun tasodifiy kirish: muammolar va yondashuvlar", IEEE Communications
Magazine, jild. 51, yo'q. 6, 86-93-betlar, 2013 yil iyun,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=6525600
[HomePlug] HomePlug Alliance, "Homeplug GreenPHY v1.1," 2012, http://
www.homeplug.org/tech-resources/resources/
[Karagiannis15]
V. Karagiannis, P. Chatzimisios, F. Vaskes-Gallego va J. AlonsoZarate, "Internet narsalari uchun amaliy qatlam protokollari bo'yicha so'rov",
IoT va bulutli hisoblash bo'yicha tranzaksiya, jild. 3, yo'q. 1, 11-17-betlar, 2015 yil,
https://jesusalonsozarate.files.wordpress.com/2015/01/2015-transaction-on-iot-and- cloudcomputing.pdf
[Kim08] A. Kim, F. Hekland, S. Petersen va P. Doyl, "HART simsiz bo'lganda:
WirelessHART standartini tushunish va joriy etish," Rivojlanayotgan texnologiyalar va zavodlarni
avtomatlashtirish bo'yicha IEEE xalqaro konferentsiyasida (ETFA 2008), 2008 yil sentyabr,
899-907-betlar,
https://library.e.abb.com/public/eb20fe80a391ca8485257bc600667573/When%20HA
RT%20Goes%20Simsiz%20Tushunish%20va%20Amal qilish%20the%20
WirelessHART%20Standard.pdf
Machine Translated by Google
[Locke10] D. Locke, "MQ telemetry transport (MQTT) v3. 1 protokol spetsifikatsiyasi," IBM Developer
Works Technical Library, 2010, http://www.ibm.com/
developerworks/webservices/library/ws-mqtt/index .html
[Lorawan15] LoRa Alliance, "LoRaWAN spetsifikatsiyasi", 2015, https://www.lora-alliance.org/
portals/0/specs/LoRaWAN%20Specification%201R0.pdf
[Malar14] K. Malar va N. Kamaraj, “IEEE 1451.4 bilan aqlli transduserlarni ishlab chiqish
sanoat avtomatlashtirish standarti," 2014 yilda Ilg'or aloqa nazorati va hisoblash texnologiyalari
bo'yicha xalqaro konferentsiya (ICACCCT), 2014 yil may, 111-114-betlar, http://ieeexplore.ieee.org/
xpl/articleDetails.jsp?&arnumber=7019280
[Park15] M. Park, "IEEE 802.11ah: IEEE Communications Magazine, jild.53, ÿ9, s.145-151, 2015 yil sentyabr,
narsalarning interneti uchun 1 gigagertsdan past litsenziyasiz operatsiya", http://ieeexplore.ieee.org/
xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7263359
[Pongle15]P. Pongle va G. Chavan, "So'rov: IoTda RPL va 6LowPANga hujumlar"
Keng tarqalgan hisoblash bo'yicha xalqaro konferentsiya (ICPC 2015), 2015 yil yanvar, 1-6-betlar,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7087034
[Poole14] I. Poole, "Og'irliksiz simsiz - M2M oq kosmik aloqa - o'quv qo'llanma", 2014 yil,
http://www.radio-electronics.com/info/wireless/weightless-m2m-white-space- wirelesscommunications/basics-overview.php
[Raza10] S. Raza, T. Voigt, "Simsiz HART va eski HART tarmoqlarini o'zaro bog'lash", Sensor tizimlari
ustaxonalarida taqsimlangan hisoblash bo'yicha 6-chi IEEE xalqaro konferentsiyasida
(DCOSSW), 2010, pp.1-8, 21-23 iyun 2010 yil,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=5593285
[RFC4944] G. Chernogoriya va boshqalar, “IEEE 802.15.4 tarmoqlari orqali IPv6 paketlarini uzatish”,
IETF RFC 4944, 2007 yil sentyabr, https://tools.ietf.org/html/rfc4944
[RFC6120] P. Saint-Andre, "Kengaytirilgan xabar almashish va mavjudlik protokoli (XMPP): Asosiy,"
IETF RFC 6120, 2011, https://tools.ietf.org/html/rfc6120
[RFC6282] J. Hui va P. Tubert, “IEEE 802.15.4 asosidagi tarmoqlar orqali IPv6 Datagrams uchun siqish
formati”, IETF RFC 6262, 2011 yil sentyabr, https://tools.ietf.org/
html/rfc6282
[RFC6550] T. Winter va boshqalar, "RPL: Kam quvvatli va yoÿqolgan tarmoqlar uchun IPv6 marshrutlash
protokoli", IETF RFC 6550, 2012 yil mart, http://www.ietf.org/rfc/rfc6550.txt
[RFC6568] E. Kim, D. Kaspar va J. Vasseur, "Kam quvvatli simsiz shaxsiy hudud tarmoqlari (6LoWPANs) orqali
IPv6 uchun dizayn va dastur bo'shliqlari", IETF RFC 6568, 2012 yil aprel, http://www. ietf.org/rfc/
rfc6568.txt
Machine Translated by Google
[RFC7252] Z. Shelby, K. Hartke va C. Bormann, "The Constrained Application Protocol (CoAP),"
IETF RFC 7252, 2014 yil iyun, http://www.ietf.org/rfc/rfc7252.txt
[RFC7428] A. Brandt va J. Buron, "ITU-T G.9959 tarmoqlari orqali IPv6 paketlarini uzatish",
IETF RFC 7428, 2015 yil fevral, http://www.ietf.org/rfc/rfc7428.txt
[RFC7668] J. Nieminen va boshqalar, “Bluetooth past energiya orqali IPv6”, IETF RFC 7668, oktyabr
2015, http://www.ietf.org/rfc/rfc7668.txt
[Sheng13] Z. Sheng, S. Yang, Y. Yu, A. Vasilakos, J. McCann va K. Leung, "Internet of narsalar
uchun IETF protokol to'plami bo'yicha so'rov: standartlar, muammolar va
imkoniyatlar", IEEE Wireless Communications, jild. 20, yo'q. 6, 91-98-bet, 2013 yil dekabr,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6704479
[Shou15] Z. Zhou, B. Yao, R. Xing, L. Shu va S. Bu, "E-CARP: An energiya tejamkor marshrutlash
protokoli UWSNs suv osti narsalari internetida", IEEE Sensors Journal, jild.
PP, yo'q. 99, 2015, http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7113774
[Singh15] M. Singh, M. Rajan, V. Shivraj va P. Balamuralidhar, "Internet of Things (IoT) uchun
xavfsiz MQTT" Beshinchi Xalqaro aloqa tizimlari va tarmoq texnologiyalari
konferentsiyasida (CSNT 2015), 2015 yil aprel, 746-751-betlar,
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7280018
[Sush2015] S. Bush, "DECT/ULE IoT uchun uylarni birlashtiradi," Electronics weekly, sentabr 2015,
http://www.electronicsweekly.com/news/design/communications/dect-ule- connectshomes-iot-2015 -09/
[Wallgren13] L. Wallgren, S. Raza va T. Voigt, "RPL-ga asoslangan narsalarning internetida
marshrutlash hujumlari va qarshi choralar", Xalqaro taqsimlangan sensor tarmoqlari
jurnali, jild. 2013, 2013, http://www.hindawi.com/journals/ijdsn/2013/794326/
[Z-Wave] Z-Wave, "Z-Wave Protocol Overview," v. 4, 2007 yil, may,
https://wiki.ase.tut.fi/courseWiki/images/9/94/SDS10243_2_Z_Wave_Protocol_Over
view.pdf
[ZigBee08] ZigBee Standartlari Tashkiloti, “ZigBee Spetsifikatsiyasi”, Hujjat 053474r17, Yanvar
2008, 604 pp.,
http://home.deib.polimi.it/cesana/teaching/IoT/papers/ZigBee/ZigBeeSpec.pd
Nashr statistikasini koÿrish