6LoWPAN ( acrónimo de « IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks ») [1] fue un grupo de trabajo del Internet Engineering Task Force (IETF). [2] Fue creado con la intención de aplicar el Protocolo de Internet (IP) incluso a los dispositivos más pequeños, [3] permitiendo que dispositivos de bajo consumo con capacidades de procesamiento limitadas participen en la Internet de las Cosas . [1]
El grupo 6LoWPAN definió la encapsulación, la compresión de encabezados, el descubrimiento de vecinos y otros mecanismos que permiten que IPv6 funcione sobre redes basadas en IEEE 802.15.4 . Aunque los protocolos IPv4 e IPv6 generalmente no se preocupan por las capas físicas y MAC sobre las que operan, los dispositivos de bajo consumo y el pequeño tamaño de los paquetes definidos por IEEE 802.15.4 hacen que sea conveniente adaptarse a estas capas. [4]
La especificación base desarrollada por el grupo 6LoWPAN de la IETF es la RFC 4944 (actualizada por la RFC 6282 con compresión de encabezado, la RFC 6775 con optimización de descubrimiento de vecinos , la RFC 8931 con recuperación selectiva de fragmentos y con cambios menores en la RFC 8025 y la RFC 8066). El documento de enunciado del problema es la RFC 4919. La IPv6 sobre Bluetooth Low Energy utilizando técnicas 6LoWPAN se describe en la RFC 7668.
Los objetivos de las redes IPv6 para comunicaciones por radio de bajo consumo son los dispositivos que necesitan conectividad inalámbrica con muchos otros dispositivos a velocidades de datos más bajas para dispositivos con un consumo de energía muy limitado. Un ejemplo real son los controladores de calefacción de habitaciones individuales de Tado° . [5] Los mecanismos de compresión de encabezados de RFC 6282 se utilizan para permitir que los paquetes IPv6 viajen por dichas redes.
IPv6 también se utiliza en la red inteligente, lo que permite que los medidores inteligentes y otros dispositivos creen una micro red en malla antes de enviar los datos de vuelta al sistema de facturación mediante la red troncal IPv6. Algunas de estas redes funcionan sobre radios IEEE 802.15.4 y, por lo tanto, utilizan la compresión y fragmentación de encabezados especificada en RFC6282. [ cita requerida ]
Thread es un estándar de un grupo de más de cincuenta empresas para un protocolo que se ejecuta sobre 6LoWPAN para permitir la automatización del hogar. La especificación está disponible sin costo a partir del 24 de junio de 2022 [actualizar], pero se requiere una membresía paga para implementar el protocolo. [6] [7] La versión 1.0 de la especificación se publicó el 29 de octubre de 2015. [6] El protocolo competirá más directamente con Z-Wave y Zigbee IP. [8]
Matter , que comenzó como Proyecto CHIP (Hogar conectado sobre IP), es un esfuerzo por estandarizar una pila de protocolos que pueda ejecutarse sobre 6LoWPAN para permitir la automatización del hogar, combinándola con DTLS , CoAP y MQTT-SN [ cita requerida ]
Al igual que con todas las asignaciones de IP a la capa de enlace, la RFC 4944 ofrece una serie de funciones. Más allá de las diferencias habituales entre las redes L2 y L3, la asignación de la red IPv6 a la red IEEE 802.15.4 plantea desafíos de diseño adicionales (consulte la RFC 4919 para obtener una descripción general).
IPv6 requiere que la unidad máxima de transmisión (MTU) del enlace sea de al menos 1280 octetos . [9] En contraste, el tamaño de trama estándar de IEEE 802.15.4 es de 127 octetos. Una sobrecarga máxima de trama de 25 octetos y una característica de seguridad opcional pero altamente recomendada en la capa de enlace suponen una sobrecarga adicional de hasta 21 octetos para AES -CCM-128. Esto deja solo 81 octetos para las capas superiores. Dado que esto es mucho menos que 1280, 6LowPAN define una capa de fragmentación y reensamblaje. Además, el encabezado estándar de IPv6 tiene 40 octetos de longitud, por lo que también se define la compresión del encabezado.
A los nodos IPv6 se les asignan direcciones IP de 128 bits de manera jerárquica, a través de un prefijo de red de longitud arbitraria. Los dispositivos IEEE 802.15.4 pueden utilizar direcciones extendidas IEEE de 64 bits o, después de un evento de asociación, direcciones de 16 bits que son únicas dentro de una PAN. También existe un PAN-ID para un grupo de dispositivos IEEE 802.15.4 ubicados físicamente en el mismo lugar.
Los dispositivos IEEE 802.15.4 tienen un formato restringido intencionalmente para reducir costos (lo que permite una red a gran escala de muchos dispositivos), reducir el consumo de energía (lo que permite dispositivos alimentados por batería) y permitir flexibilidad de instalación (por ejemplo, dispositivos pequeños para redes portátiles). Por otro lado, los nodos cableados en el dominio IP no tienen restricciones de esta manera; pueden ser más grandes y hacer uso de fuentes de alimentación de la red eléctrica.
Los nodos IPv6 están orientados a alcanzar altas velocidades. Los algoritmos y protocolos implementados en las capas superiores, como el núcleo TCP del TCP/IP, están optimizados para manejar problemas típicos de la red, como la congestión. En los dispositivos compatibles con IEEE 802.15.4, la conservación de energía y la optimización del tamaño del código siguen siendo prioridades.
Un mecanismo de adaptación que permita la interoperabilidad entre el dominio IPv6 y el IEEE 802.15.4 puede verse mejor como un problema de capas. Identificar la funcionalidad de esta capa y definir formatos de paquetes más nuevos, si es necesario, es un área de investigación atractiva. RFC 4944 propone una capa de adaptación para permitir la transmisión de datagramas IPv6 a través de redes IEEE 802.15.4.
La gestión de direcciones de dispositivos que se comunican a través de dos dominios diferentes de IPv6 e IEEE 802.15.4 es engorrosa, por no decir agotadoramente compleja.
El enrutamiento en sí es un problema de dos fases que se está considerando para redes IP de bajo consumo:
La comunidad 6LoWPAN ha propuesto varios protocolos de enrutamiento, como LOAD, [10] DYMO-LOW, [11] HI-LOW. [12] Sin embargo, actualmente solo dos protocolos de enrutamiento son legítimos para implementaciones a gran escala: LOADng [13] estandarizado por la UIT según la recomendación ITU-T G.9903 y RPL [14] estandarizado por el grupo de trabajo ROLL de la IETF. [15]
Dado que los dispositivos habilitados para IP pueden requerir la formación de redes ad hoc , será necesario conocer el estado actual de los dispositivos vecinos y los servicios alojados por dichos dispositivos. Las extensiones de detección de vecinos IPv6 son un borrador de Internet propuesto como una contribución en esta área.
Los nodos IEEE 802.15.4 pueden funcionar en modo seguro o en modo no seguro. En la especificación se definen dos modos de seguridad para lograr diferentes objetivos de seguridad: Lista de control de acceso (ACL) y modo seguro [16]
Los dispositivos de tado° se comunican por radio a 868 MHz utilizando el protocolo "6LoWPAN" habilitado para IPv6.
IPv6 requiere que cada enlace en Internet tenga una MTU de 1280 octetos o más.