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IoT support technologies
in IETF
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
ETRI Protocol Engineering Center
홍용근(yghong@etri.re.kr)
2014.5.29.
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 2
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
목 차
• 개 요
• 사물인터넷(IoT) 기술
• 인터넷 관점에서의 IoT
• IoT 지원을 위한 IETF 기술
– IETF 6LoWPAN WG
– IETF 6lo WG
– IETF 6tisch WG
– IETF ROLL WG
– IETF CoRE WG
– IETF lwig WG
• IETF 88, 89차 회의 주요 결과
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 3
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 개요
• 사물인터넷 (Internet of Things, IoT)
– 사람, 사물, 공간, 데이터 등 모든 것이 인터넷으로 서로 연결되어,
정보가 생성∙수집∙공유∙활용되는 초연결 인터넷
< Source: 사물인터넷 기본계획 (2014. 5. MSIP) >
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 4
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 전망
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 5
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
인터넷 패러다임 변화
초고속정보통신망
전략수립(‘95)
• 인터넷포털
• 전자상거래
• 전자정부
• 인터넷뱅킹 등
광대역통합망
전략수립(‘04)
사물인터넷
전략수립(’14)
• 인터넷TV
• 스마트폰
• 모바일앱/SNS
• N스크린 등
• 웨어러블 기기
• 스마트 카/집/학교
• ICT 힐링/차, 만리안
• D.I.Y 서비스 등
< 정보화 사회 >
< 스마트 사회 >
< 초연결 사회 >
< 인터넷1.0 >
초고속인터넷
< 인터넷2.0 >
광대역/모바일인터넷
< 인터넷3.0 >
사물인터넷
구분 인터넷1.0 인터넷2.0 인터넷3.0
시장
주도
제품
H/W 컴퓨터(PC연결) 스마트폰(사람연결)
센서,웨어러블등
(모든사람-사물연결)
S/W
(기반)Windows,Linux
(응용)Explorer,Netscape
(기반)Android,iOS
(응용)페이스북,카카오톡
다양한응용S/W
등장예상
국가전략 초고속정보통신망전략(‘95) 광대역통합망전략(‘04) 사물인터넷전략(‘14)
신서비스 인터넷포털/뱅킹,전자정부등 IPTV,모바일앱,SNS등
스마트홈/카,스마트에너지,
생산공정,생활제품등
< Source: 사물인터넷 기본계획 (2014. 5. MSIP) >
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2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
• 개 요
• 사물인터넷(IoT) 기술
• 인터넷 관점에서의 IoT
• IoT 지원을 위한 IETF 기술
– IETF 6LoWPAN WG
– IETF 6lo WG
– IETF 6tisch WG
– IETF ROLL WG
– IETF CoRE WG
– IETF lwig WG
• IETF 88, 89차 회의 주요 결과
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2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술
• IoT 기술 특성 (1/2)
– M2M/RFID/USN/NFC 개념 등이 인터넷으로 연결․통합된 차세대
기술로 발전
• 물리적 환경을 넘어 디지털, 가상환경으로의 확장을 통해 사물,
데이터, 시맨틱 사이에 지식을 결합하고 통합하여 개인과 상황에
맞는 스마트서비스를 창조하기 위한 인프라 기술
구분 RFID/USN/M2M 사물인터넷
통신/네트워크 근거리망,이동망중심 ⇨ 인터넷중심
디바이스의형태 센서중심 ⇨
센서와액츄에이터의PhysicalThing과데이터와프로세스
등을포함한Virtualthing
디바이스의서비스
구동수준
단순정보수집/수동적 ⇨ 자율판단하는지능보유/자율적
서비스플랫폼 모니터링정보처리 ⇨ 의미기반모니터링및자율제어
서비스관리규모 수천만개의사물 ⇨ 수백억이상사물
서비스적응성 통시적서비스제공 즉시적스마트서비스제공
< Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 8
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술
• IoT 기술 특성 (2/2)
– IoT가 실제 생활영역에 적용되면서 다양한 경제적 가치, 효율성
증대, 편의성 증대 등이 현실화될 전망
• 모든 것이 연결되는 과정에서, 방대한 비정형 데이터의 처리‧분석
(빅데이터) 및 효과적인 정보처리(클라우드) 산업도 막대한 시장 형성
– IoT 생태계는 이용기관‧기업별 개별적‧폐쇄적에서 개방형 IoT 서
비스(Everything as a Service)생태계로 전환
구분 AS-IS TO-BE
개념도 ⇨
서비스
방식
이용기관이직접개발․구축 ⇨
이용기관이서비스를구매․이용하는클라우드
방식(EverythingasaService)
SW 폐쇄형(개별플랫폼) ⇨ 개방형(공통플랫폼)
특징
초기개발‧구축비용과다
지속적인운영‧유지비용부담
⇨
개발·구축비용최소화(규모의경제)
호환성제고로데이터/서비스연계활용
< Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 9
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술
• IoT 기술 분류 (1/2)
IoT
응
용
서
비
스
IoT
플
랫
폼
IoT 네트워크
IoT
디
바
이
스
IoT 응용 플랫폼
IoT 서비스 프레임워크
IoT 공통 플랫폼
< Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 10
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술
• IoT 기술 분류 (2/2)
– IoT 서비스 프레임워크
• 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 등 응용분야별 IoT 기반 서비스를 제공하
기 위한 기본 서비스 프레임 워크
– IoT 공통 플랫폼
• 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 사물과 서비스에 대한 효율적 개방·공유·
활용을 지원하는 공통 플랫폼
– IoT 네트워크
• 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 서비스 제공을 위한 고신뢰 IoT 통신 및
IoT 서비스 생성 지향 네트워크 시스템
– IoT 디바이스
• 사물을 지능화시켜 스마트 센싱 및 엑츄에이션 제공하는 플랫폼
– IoT 보안기술
• 안전하고 프라이버시 유출 위협이 없는 신뢰성 높은 IoT서비스를 제공
하기 위한 보안기술
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 11
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술 현황 및 전망
• IoT 서비스 기술
– 과거 별도 단말을 이용하는 폐쇄적 이용환경에서 스마트폰 등장으
로 누구나 쉽게 서비스를 개발·활용할 수 있는 개방형 생태계로 변
화
– 어떤 IoT가 미리 정해진 서비스를 제공하기 보다는 IoT 디바이스와
사용자 관점의 서비스가 필요에 따라 동적으로 바인딩 되고 다중의
IoT 서비스가 조합, 활용되어 사용자의 테스크를 지원하는 형태로
발전할 전망
• IoT 플랫폼 기술
– 단일 사업자별 폐쇄형 서비스 플랫폼 구조에서 글로벌 의미검색과
등록을 지원하기 위한 개방형 의미기반 협업 플랫폼 구조 및 표준
개발 추세
– 개방형 API 기반 인터페이스를 통해 전 세계 IoT 단말로부터 데이
터를 수집하여 사용자와 사물 간 정보공유를 통해 스마트서비스를
제공하기 위한 방향으로 개발 중
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 12
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
사물인터넷 (IoT) 기술 현황 및 전망
• IoT 네트워크 기술
– 모든 사물이 인터넷에 연결되는 과정에서 트래픽 급증이 예상됨에
따라 SW기반으로 트래픽을 유연하게 처리하는 기술 등을 개발 중
– 통신환경이 열악한 산간·오지 등으로 연결이 확대됨에 따라 효과
적으로 수많은 디바이스를 연결하기 위한 저전력(배터리 수명 10
년 이상)/장거리(10Km 이상) 비면허 대역 통신 요구 증대 예상
• IoT 단말 기술
– 단순 사물 정보 수집의 단순 기능에서 다양한 네트워크 융합형 서
비스 제공을 위한 개방형 단말 기술 개발 추세
• IoT 보안 기술
– 다양한 네트워크 환경에서 공유되는 사물 및 데이터에 대한 안전한
활용과 사용자 장치의 신뢰성을 보장하기 위한 보안 기술 개발 추
세
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 13
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
국제 IoT 표준화 현황
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 14
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
IoT Definition
IoT
A global infrastructure for the information society,
enabling advanced services by interconnecting
(physical and virtual) things based on, existing and
evolving, interoperable information and
communication technologies [ITU-T Y.2060]
M2M (service layer)
M2M
Communication between two or more
entities that do not necessarily need
any direct human intervention
MTC
A form of data communication which
involves one or more entities that do not
necessarily need human interaction
M2M
Information exchange between a Subscriber
station and a Server in the core network
(through a base station) or between Subscriber
station, which may be carried out without any
human interaction [IEEE 802.16p]
IoT
a world-wide network of interconnected objects
uniquely addressable, based on standard
communication protocols
[draft-lee-iot-problem-statement-05.txt]
IoT
A global network infrastructure, linking
physical and virtual objects through the
exploitation of data capture and
communication capabilities
[EU FP7 CASAGRAS]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 15
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
• 개 요
• 사물인터넷(IoT) 기술
• 인터넷 관점에서의 IoT
• IoT 지원을 위한 IETF 기술
– IETF 6LoWPAN WG
– IETF 6lo WG
– IETF 6tisch WG
– IETF ROLL WG
– IETF CoRE WG
– IETF lwig WG
• IETF 88, 89차 회의 주요 결과
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 16
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
The Effect on Internet Standards
• Internet of Things will use current Internet protocol stack, to a
large extent
• We do not always need more research or standards!
• Expect some challenges and changes, however
– Bigger capability variations than in the current internet, no human in the
loop for most applications
• Many efforts already ongoing
– Routing (RPL), IP over Foo (6LOWPAN), COAP, …
– Link layers, specific applications, specific architectures, policy issues
discussed outside the IETF
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 17
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
IoT in IETF Perspective
• There are tremendous cost and other advantages to using IP for
all communications
• Yet we'll have to make sure our technology scales to the
challenge
• However, there are several problems
– Objects/Things in IoT may be small size
• the limit power, the limit memory ..
– We don’t know the exact behavior of IoT and IoT service requirement
• Service model, communication model ..
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 18
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Intersection using IP
[Source : Interconnecting Smart Objects with IP]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 19
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Why is IP layering Important for IoT
• Regarding the physical/virtual devices(smallest objects) as well
as the links interconnecting these devices
– These architectures could not support the new links without performing
protocol translation, which is a very costly and inefficient approach
3/4G mobile device
IEEE 802.11 based device
IEEE 802.15.8 device
PLC based device
Intersection = IP
[Source : Interconnecting Smart Objects with IP]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 20
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
IP solution for IoT
• Considerations
– Evolvability
– Scalability
– Diversity of Applications
– Diversity of Communication technologies
– Interoperability
– Potentially lossy communication technology
– Life Time
– Low-Power consumption
– Low cost
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 21
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Interoperability Challenges
• A capability mismatch between different devices
• Communications and processing bandwidth mismatch
• Different internetworking protocol choices
• Solutions that are only suitable for some networks
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 22
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Capability Differences
• MTU differences
• Simplified vs. full blown web protocol stack (CoAP/UDP vs.
HTTP/TCP)
• Single stack vs. dual stack
• Sleep schedule
• Security protocols
• Processing and communications bandwidth
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 23
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Challenges for IoT
• The IP architecture was arguably not designed for IoT
devices/objects and network
• IoT networks and their applications give rise to challenges both
at the node and the network level
• Therefore, need to light-weight Implementation of Internet
Protocol
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 24
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
• 개 요
• 사물인터넷(IoT) 기술
• 인터넷 관점에서의 IoT
• IoT 지원을 위한 IETF 기술
– IETF 6LoWPAN WG
– IETF 6lo WG
– IETF 6tisch WG
– IETF ROLL WG
– IETF CoRE WG
– IETF lwig WG
• IETF 88, 89차 회의 주요 결과
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 25
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Motivation
• Current Internet Protocol use too much
– Energy
– Spectrum
– Costs
• Wireless technology
• Problems
– Constrained nodes
• little power (~ μW), lots of sleeping
• little ROM (code space), RAM (state)
– Constrained networks
• high loss
• not an Ethernet (multicast, reliability, ...)
[Source : Carsten Bormann, Getting Started with IPv6 in 6LowPAN, 2011/3]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 26
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Constrained network
• Node
– Low performance, low RAM, low ROM
– sleep a lot (vs. “always on”) due to battery operation
• Network
– ~100 kbits/s, high loss, high link variability
– May be used in an unstable radio environment
– Physical layer packet size may be limited (~100 bytes)
• LLN : Low power and Lossy Network
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 27
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Constrained network example: IEEE 802.15.4
• Characteristics
– popular low-power (~ 1 mW) radio
– 0.9 and 2.4 GHz bands
• 868 MHz: Europe (1 % duty cycle, 20 kbit/s)
• 900 MHz: US (40 kbit/s)
• 2.4 GHz: World (256 kbit/s)
– up to 127-byte packets
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 28
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Constrained node/networks in IETF
• 6LoWPAN WG
– IETF Internet area, L2/L3 interface
• 6lo WG
– IETF Internet Area, L2/L3 interface in various access technologies
• 6tisch WG
– IETF Internet Area, IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e
• ROLL WG
– IETF Routing area, L3 routing
• CoRE WG
– IETF Application area, L7 application
• LWIG WG
– IETF Internet area, Current practice of Light-weight Implementation
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 29
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6LoWPAN WG (1/4)
• IPv6 over Low-Power Area Networks (IEEE 802.15.4)
– RFC 4919 : IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks
(6LoWPANs): Overview, Assumptions, Problem Statement, and Goals
– RFC 4944 : Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4
Networks
– RFC 6282 : Compression Format for IPv6 Datagrams over IEEE
802.15.4-Based Networks
– RFC 6568 : Design and Application Spaces for IPv6 over Low-Power
Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs)
– RFC 6606 : Problem Statement and Requirements for IPv6 over Low-
Power Wireless Personal Area Network (6LoWPAN) Routing
– RFC 6775 : Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over Low-
Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs)
– draft-ietf-6lowpan-btle-12 : Transmission of IPv6 Packets over
BLUETOOTH Low Energy
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 30
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6LoWPAN WG (2/4)
• RFC 4944: make 802.15.4 look like an IPv6 link
• Basic Encapsulation
– Efficient representation of packets < ~100 bytes
– First approach to stateless Header Compression
• Fragmentation (map 1280 byte MTU to < 128 bytes)
– Datagram tag/Datagram offset
• Mesh forwarding
– Identify Originator/Final Destination
• Minimal use of complex MAC layer concepts
– cf. RFC 3819 “Advice for Internet Subnetwork Designers”
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 31
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6LoWPAN WG (3/4)
• RFC 6282 : Header compression
• Traditional header compression (ROHC, RFC 3095 etc.) is
flow-based stateful
– exploit redundancies between packets
• RFC 4944 header compression is stateless
– exploit intra-packet redundancies only
– Can’t compress global prefix
• Header compression
– Remove redundant information across the link,
network, and transport layer
– Assume common values for header fields and
define compact forms of those value
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 32
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6LoWPAN WG (4/4)
• RFC 6775 : Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over
Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs)
• Neighbor Discovery optimization with minimal multicast usage
– IPv6 neighbor discovery
– Address mechanism
– Duplicate address detection
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 33
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6lo WG (1/3)
• IPv6 over Networks of Resource-constrained Nodes
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 34
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6lo WG (2/3)
• IPv6-over-foo
– Transmission of IPv6 packets over ITU-T G.9959 Networks
(draft-brandt-6man-lowpanz)
• ITU-T G.9959 is the PHY&MAC of Z-Wave
– IPv6 over MS/TP Networks (draft-ietf-6man-6loba)
• Develop a low-cost wired IPv6 solutions for commercial building control
applications
• BACnet is the ISO/ANSI/ASHRAE data communication protocol for
Building Automation and Control networks
• MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) is a widely used data link defined in
BACnet
– IPv6 over dect-ule (raft-mariager-6lowpan-v6over-dect-ule)
• DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications) : A part of the
IMT-2000 family
• DECT-ULE (Ultra Low Energy) : A low power communication technology
for multi-year battery life time applications
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 35
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6lo WG (3/3)
• Other issues
– 6LoWPAN Simple Fragment Recovery
– Generic Header Compression
– LOWPAN-MIB
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 36
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6tisch WG (1/3)
• IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e
• Work items
– Produce "6TiSCH architecture" to describe the design of 6TiSCH
networks
– Produce an Information Model containing the management
requirements of a 6TiSCH node
– Produce "Minimal 6TiSCH Configuration" defining how to build a
6TiSCH network using the Routing Protocol for LLNs (RPL) and a
static TSCH schedule
• Non-milestone work items
– Implementers guide
– Coexistence guide
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 37
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6tisch WG (2/3)
• Timeslotted Channel Hopping
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 38
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6tisch WG (3/3)
• Working group documents
– Terminology in IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e
(draft-palattella-6tisch-terminology-01)
– An Architecture for IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e
(draft-thubert-6tisch-architecture-01)
– 6TiSCH Operation Sublayer (6top) Interface
(draft-ietf-6tisch-6top-interface-00)
– 6TiSCH Resource Management and Interaction using CoAP
(draft-ietf-6tisch-coap-00)
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 39
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
ROLL WG (1/4)
• Routing Over Low power and Lossy networks
– RFC 5548 : Routing Requirements for Urban LLN
– RFC 5673 : Industrial Routing Requirements in LLN
– RFC 5826 : Home Automation Routing Requirements in LLN
– RFC 5867 : Building Automation Routing Requirements in LLN
– RFC 6206 : The Trickle Algorithm
– RFC 6550 : RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN
– RFC 6551 : Routing Metrics Used for Path Calculation in LLN
– RFC 6552 : Objective Function Zero for the Routing Protocol for LLN
(RPL)
– RFC 6719 : The Minimum Rank with Hysteresis Objective Function
– RFC 6997 : Reactive Discovery of Point-to-Point Routes in LLN
– RFC 6998 : A Mechanism to Measure the Routing Metrics along a Point-
to-Point Route in a LLN
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 40
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
ROLL WG (2/4)
• RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN
– Target applications areas (requirements 분석)
• Industrial, Home Automation, Building Automation, Urban
– Routing protocol 요구 사항
• IPv6 routing architecture
• Deliberate choice of 4 main application areas
• Support of unicast/anycast/multicast
• Adaptive routing with support of different metrics (latency, reliability, …)
• Support of constrained-based routing (energy, CPU, memory)
• Support of P2MP, MP2P and P2P with asymmetrical ECMP
• Scalability
• Discovery of nodes attributes (aggregator)
• 0-config (Warning not to add too many options !)
• Performance: indicative (lesson learned from the Internet)
• Security
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 41
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
ROLL WG (3/4)
• RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN (cont’d)
– RPL builds Directed Acyclic Graphs (DAG)
• Tree would have been simpler but need for redundancy
• RPL supports the concept of DAG instances (a colored DAG), concept
similar to MTR
• Allows a node to join multiple colored DAG with different Objective
Functions
• And within an instance, there might be multiple DODAG (Destination
Oriented DAG)
• A node may belong to more than one RPL instance
• Packets are tagged to follow a specific instance (defined at the application
layer): no loops between instances
– RPL Control message are ICMPv6 messages
• RPL message={Base, Options}
• DIS, DIO, DAO, DAO-ACK, + The 4 secured versions
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 42
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
ROLL WG (4/4)
• Building a DAG-Upward routing
[Source : JP Vasseur, IoT Workshop RPL Tutorial, 2011/4]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 43
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
CoRE WG (1/4)
• Constrained RESTful Environments
– REST(Representational State Transfer)
• WWW와 같은 hyper-media의 S/W Architecture의 한 형식
• HTTP를 활용, 네트워크 상의 여러 자원(resource)에 대해 조작
(manipulation) 서비스 를 제공
– Constrained IP network 상에서 resource-oriented application의
framework 제공
• Constrained IP networks
– 제한된 패킷 크기, 손실 위험이 상대적으로 크고, wake-up/sleeping 동작하
는 많은 수의 devices로 구성
• Devices의 resource에 대한 조작(manipulation)을 위한 Application
Protocol을 정의
– RFC 6690 : Constrained RESTful Environments (CoRE) Link Format
– draft-ietf-core-coap-18 : Constrained Application Protocol (CoAP)
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 44
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
CoRE WG (2/4)
• CoAP 프로토콜 설계
– Devices의 resource에 대한 create, read, update, delete 기능
– Device의 resource 변화를 다른 device에게 보고
– Device group의 resource 조작을 위한 non-reliable multicast 기능
– UDP 상에서 동작, 대용량 chucks 데이터를 위해 optional TCP 사용
도 고려
– Device’s description에 대한 advertise/query를 위한 CoAP 사용 방법
정의
– Devices과 통신을 위한 HTTP REST API, translation 명세
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 45
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
CoRE WG (3/4)
• CoRE Transaction model
– Transport
• CoAP is defined for UDP
– Messaging
• Simple message exchange between end-points
• CON, NON, ACK, RST
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 46
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
CoRE WG (4/4)
• Working group documents
– CoAP protocol
(draft-ietf-core-coap-18 (RFC Editor Queue))
– Group Communication for CoAP
(draft-ietf-core-groupcomm-18)
– Guidelines for HTTP-CoAP Mapping Implementations
(draft-ietf-core-http-mapping-03)
– CoRE Interfaces
(draft-ietf-core-interfaces-01)
– Observation
(draft-ietf-core-observe-13)
– Representing CoRE Link Collections in JSON
(draft-ietf-core-links-json-01)
– CoRE Resource Directory
(draft-ietf-core-resource-directory-01)
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 47
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
LWIG WG (1/4)
• Light-Weight Implementation Guidance (lwig)
• draft-ietf-lwig-cellular-00 : Building Power-Efficient CoAP
Devices for Cellular Networks
• draft-ietf-lwig-guidance-03 : Guidance for Light-Weight
Implementations of the Internet Protocol Suite
• draft-ietf-lwig-ikev2-minimal-00 : Minimal IKEv2
• draft-ietf-lwig-terminology-05 : Terminology for Constrained
Node Networks
• Charter and purpose of lwig
– focuses on helping the implementors of the smallest devices.
– The goal is to be able to build minimal yet interoperable IP-capable
devices for the most constrained environments
– Collect experiences from implementors of IP stacks in constrained devices
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 48
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
LWIG WG (2/4)
• Guidance for Light-Weight Implementations of the Internet
Protocol Suite
– Data plane protocols
• Link adaptation layer : 6loWPAN
• Network layer : IPv4 and IPv6
• Transport layer : TCP and UDP
• Application layer : CoAP
– Control plane protocols
• Link layer support : 6loWPAN-ND
• Network layer : ICMP, ICMPv6, IGMP/MLD
• Routing : RPL, AODV/DYMO, OLSRv2
• Host configuration and lookup services : DNS, DHCPv4, DHCPv6
• Network management : SNMP, netconf
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 49
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
LWIG WG (3/4)
• Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks
– Link layer assumption
• Public networks
• Point-to-point link model
• Radio technology
– Scenarios
• Real-Time Reachable Devices
• Sleepy Devices
– Discovery and registration
• Manual Configuration
• Manufacturer Server
• Delegating Manufacturer Server
• Common Global Resolution Infrastructure
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 50
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
LWIG WG (4/4)
• Terminology for Constrained Node Networks
– Classes of constrained devices
– Classes of energy limitation
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 51
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
• 개 요
• 사물인터넷(IoT) 기술
• 인터넷 관점에서의 IoT
• IoT 지원을 위한 IETF 기술
– IETF 6LoWPAN WG
– IETF 6lo WG
– IETF 6tisch WG
– IETF ROLL WG
– IETF CoRE WG
– IETF lwig WG
• IETF 88, 89차 회의 주요 결과
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 52
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6lo WG
• IPv6-over-foo
– Transmission of IPv6 Packets over BLUETOOTH Low Energy
(draft-ietf-6lo-btle-00)
– Bluetooth v4.1 : Dual-mode and Link-layer topology changes
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 53
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
6tisch WG
• Presentations
– Overall Architecture and Context [15min]
• <draft-ietf-6tisch-terminology-01> (Maria-Rita Palattella)
• <draft-ietf-6tisch-architecture-01> (Pascal Thubert)
– Information and Data Models [20min]
• <draft-wang-6tisch-6top-interface-02> (Xavi Vilajosana)
• <draft-wang-6tisch-6top-sublayer-00> (Qin Wang)
– Security [20min]
• Security discussions: summary and outlook (Michael Richardson, Michael
Behringer)
– Report on plugfest [30min]
• Overview and goals (Xavi Vilajosana)
• Presentation of outcome <plugfest participants>
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 54
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
core WG (1/2)
• Phase change
– RFC editor processing: draft-ietf-core-coap-18 (2013-07-11)
– From : Oh I have this cool idea, how about that
– To : I have a deployment with a problem to solve. Here is how we
solved it
• Issues 1 – WG documents
– Observing Resources in CoAP (draft-ietf-core-observe-12)
– Blockwise Transfer (draft-ietf-core-block-14)
– Group Communication for CoAP (draft-ietf-core-groupcomm-18)
– HTTP-CoAP Mapping (draft-ietf-core-http-mapping-03)
– CoRE Resource Discovery (draft-ietf-core-resource-directory-01)
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 55
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
core WG (2/2)
• Issues 2 – New works
– No-response option for CoAP (draft-tcs-coap-no-response-option-05)
– CoAP Transport URIs
(dra12silverajan2core2coap2alterna9ve2transports)
– A Link-Format Attribute for Locating Things (draft-fossati-core-geo-
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– Alternate Transports (draft-silverajan-core-coap-alternative-transports)
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• Lots of individual drafts
– CoAP Management Interface (draft-vanderstok-core-comi-01)
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 56
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
lwig WG
• Working document
– Minimal IKEv2 (draft-ietf-lwig-ikev2-minimal-01)
– lwig terminology (draft-ietf-lwig-terminology-07)
– Energy Efficient Implementation Guidance (draft-ietf-lwig-energy-
efficient-00)
– Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks (draft-
ietf-lwig-cellular-01)
• Individual drafts
– draft-hong-lwig-sleepmode-control-00
– draft-hong-lwig-sleepynode-problem-statement
– draft-kovatsch-lwig-coap
– draft-ma-lwig-3gpplink-imply
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 57
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
IRTF icnrg
• ICN based Architecture for IoT (draft-zhang-iot-icn-architecture-
00)
– Covers general IoT Requirements, current status-quo
– Proposes a ICN based framework unifying heterogenous IoT systems
– Example based on location context service based on MobilityFirst platform
• Contextualized Information-Centric HomeNets (draft-ravindran-
cibus-01.txt)
– Homenets a good ecosystem where heterogeneous systems, users, and
devices interact in context and policy sensitive manner.
– Opportunity for ICN as a homegenous platform to integrate
BAN/PAN/LAN/WAN systems.
– Proposes a CIBUS service layer for Name Management, Context
Processing/Monitoring, Service management, and Policy based
Routing/forwarding
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 58
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
geonet bof
• Internet-wide Geo-networking bof
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 59
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Conclusions
[Source : Jari Arkko, Permissionless Innovation for the IoT, IoT-Week 2013]
Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 60
2014-5-29
IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵
Q & A
Thank you
Yong-Geun Hong
Protocol Engineering Center
Electronics and Telecommunications Research Institute
E-mail: yghong@etri.re.kr
Tel: +82 42 860 6557, Fax: +82 42 861 5404
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Iot support technologies

  • 1. IoT support technologies in IETF IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 ETRI Protocol Engineering Center 홍용근(yghong@etri.re.kr) 2014.5.29.
  • 2. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 2 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 목 차 • 개 요 • 사물인터넷(IoT) 기술 • 인터넷 관점에서의 IoT • IoT 지원을 위한 IETF 기술 – IETF 6LoWPAN WG – IETF 6lo WG – IETF 6tisch WG – IETF ROLL WG – IETF CoRE WG – IETF lwig WG • IETF 88, 89차 회의 주요 결과
  • 3. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 3 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 개요 • 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) – 사람, 사물, 공간, 데이터 등 모든 것이 인터넷으로 서로 연결되어, 정보가 생성∙수집∙공유∙활용되는 초연결 인터넷 < Source: 사물인터넷 기본계획 (2014. 5. MSIP) >
  • 4. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 4 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 전망
  • 5. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 5 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 인터넷 패러다임 변화 초고속정보통신망 전략수립(‘95) • 인터넷포털 • 전자상거래 • 전자정부 • 인터넷뱅킹 등 광대역통합망 전략수립(‘04) 사물인터넷 전략수립(’14) • 인터넷TV • 스마트폰 • 모바일앱/SNS • N스크린 등 • 웨어러블 기기 • 스마트 카/집/학교 • ICT 힐링/차, 만리안 • D.I.Y 서비스 등 < 정보화 사회 > < 스마트 사회 > < 초연결 사회 > < 인터넷1.0 > 초고속인터넷 < 인터넷2.0 > 광대역/모바일인터넷 < 인터넷3.0 > 사물인터넷 구분 인터넷1.0 인터넷2.0 인터넷3.0 시장 주도 제품 H/W 컴퓨터(PC연결) 스마트폰(사람연결) 센서,웨어러블등 (모든사람-사물연결) S/W (기반)Windows,Linux (응용)Explorer,Netscape (기반)Android,iOS (응용)페이스북,카카오톡 다양한응용S/W 등장예상 국가전략 초고속정보통신망전략(‘95) 광대역통합망전략(‘04) 사물인터넷전략(‘14) 신서비스 인터넷포털/뱅킹,전자정부등 IPTV,모바일앱,SNS등 스마트홈/카,스마트에너지, 생산공정,생활제품등 < Source: 사물인터넷 기본계획 (2014. 5. MSIP) >
  • 6. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 6 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 • 개 요 • 사물인터넷(IoT) 기술 • 인터넷 관점에서의 IoT • IoT 지원을 위한 IETF 기술 – IETF 6LoWPAN WG – IETF 6lo WG – IETF 6tisch WG – IETF ROLL WG – IETF CoRE WG – IETF lwig WG • IETF 88, 89차 회의 주요 결과
  • 7. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 7 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 • IoT 기술 특성 (1/2) – M2M/RFID/USN/NFC 개념 등이 인터넷으로 연결․통합된 차세대 기술로 발전 • 물리적 환경을 넘어 디지털, 가상환경으로의 확장을 통해 사물, 데이터, 시맨틱 사이에 지식을 결합하고 통합하여 개인과 상황에 맞는 스마트서비스를 창조하기 위한 인프라 기술 구분 RFID/USN/M2M 사물인터넷 통신/네트워크 근거리망,이동망중심 ⇨ 인터넷중심 디바이스의형태 센서중심 ⇨ 센서와액츄에이터의PhysicalThing과데이터와프로세스 등을포함한Virtualthing 디바이스의서비스 구동수준 단순정보수집/수동적 ⇨ 자율판단하는지능보유/자율적 서비스플랫폼 모니터링정보처리 ⇨ 의미기반모니터링및자율제어 서비스관리규모 수천만개의사물 ⇨ 수백억이상사물 서비스적응성 통시적서비스제공 즉시적스마트서비스제공 < Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
  • 8. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 8 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 • IoT 기술 특성 (2/2) – IoT가 실제 생활영역에 적용되면서 다양한 경제적 가치, 효율성 증대, 편의성 증대 등이 현실화될 전망 • 모든 것이 연결되는 과정에서, 방대한 비정형 데이터의 처리‧분석 (빅데이터) 및 효과적인 정보처리(클라우드) 산업도 막대한 시장 형성 – IoT 생태계는 이용기관‧기업별 개별적‧폐쇄적에서 개방형 IoT 서 비스(Everything as a Service)생태계로 전환 구분 AS-IS TO-BE 개념도 ⇨ 서비스 방식 이용기관이직접개발․구축 ⇨ 이용기관이서비스를구매․이용하는클라우드 방식(EverythingasaService) SW 폐쇄형(개별플랫폼) ⇨ 개방형(공통플랫폼) 특징 초기개발‧구축비용과다 지속적인운영‧유지비용부담 ⇨ 개발·구축비용최소화(규모의경제) 호환성제고로데이터/서비스연계활용 < Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
  • 9. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 9 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 • IoT 기술 분류 (1/2) IoT 응 용 서 비 스 IoT 플 랫 폼 IoT 네트워크 IoT 디 바 이 스 IoT 응용 플랫폼 IoT 서비스 프레임워크 IoT 공통 플랫폼 < Source: 사물인터넷 중장기 R&D 전략, MSIP >
  • 10. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 10 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 • IoT 기술 분류 (2/2) – IoT 서비스 프레임워크 • 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 등 응용분야별 IoT 기반 서비스를 제공하 기 위한 기본 서비스 프레임 워크 – IoT 공통 플랫폼 • 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 사물과 서비스에 대한 효율적 개방·공유· 활용을 지원하는 공통 플랫폼 – IoT 네트워크 • 산업 IoT, 개인 IoT, 공공 IoT 서비스 제공을 위한 고신뢰 IoT 통신 및 IoT 서비스 생성 지향 네트워크 시스템 – IoT 디바이스 • 사물을 지능화시켜 스마트 센싱 및 엑츄에이션 제공하는 플랫폼 – IoT 보안기술 • 안전하고 프라이버시 유출 위협이 없는 신뢰성 높은 IoT서비스를 제공 하기 위한 보안기술
  • 11. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 11 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 현황 및 전망 • IoT 서비스 기술 – 과거 별도 단말을 이용하는 폐쇄적 이용환경에서 스마트폰 등장으 로 누구나 쉽게 서비스를 개발·활용할 수 있는 개방형 생태계로 변 화 – 어떤 IoT가 미리 정해진 서비스를 제공하기 보다는 IoT 디바이스와 사용자 관점의 서비스가 필요에 따라 동적으로 바인딩 되고 다중의 IoT 서비스가 조합, 활용되어 사용자의 테스크를 지원하는 형태로 발전할 전망 • IoT 플랫폼 기술 – 단일 사업자별 폐쇄형 서비스 플랫폼 구조에서 글로벌 의미검색과 등록을 지원하기 위한 개방형 의미기반 협업 플랫폼 구조 및 표준 개발 추세 – 개방형 API 기반 인터페이스를 통해 전 세계 IoT 단말로부터 데이 터를 수집하여 사용자와 사물 간 정보공유를 통해 스마트서비스를 제공하기 위한 방향으로 개발 중
  • 12. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 12 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 사물인터넷 (IoT) 기술 현황 및 전망 • IoT 네트워크 기술 – 모든 사물이 인터넷에 연결되는 과정에서 트래픽 급증이 예상됨에 따라 SW기반으로 트래픽을 유연하게 처리하는 기술 등을 개발 중 – 통신환경이 열악한 산간·오지 등으로 연결이 확대됨에 따라 효과 적으로 수많은 디바이스를 연결하기 위한 저전력(배터리 수명 10 년 이상)/장거리(10Km 이상) 비면허 대역 통신 요구 증대 예상 • IoT 단말 기술 – 단순 사물 정보 수집의 단순 기능에서 다양한 네트워크 융합형 서 비스 제공을 위한 개방형 단말 기술 개발 추세 • IoT 보안 기술 – 다양한 네트워크 환경에서 공유되는 사물 및 데이터에 대한 안전한 활용과 사용자 장치의 신뢰성을 보장하기 위한 보안 기술 개발 추 세
  • 13. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 13 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 국제 IoT 표준화 현황
  • 14. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 14 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 IoT Definition IoT A global infrastructure for the information society, enabling advanced services by interconnecting (physical and virtual) things based on, existing and evolving, interoperable information and communication technologies [ITU-T Y.2060] M2M (service layer) M2M Communication between two or more entities that do not necessarily need any direct human intervention MTC A form of data communication which involves one or more entities that do not necessarily need human interaction M2M Information exchange between a Subscriber station and a Server in the core network (through a base station) or between Subscriber station, which may be carried out without any human interaction [IEEE 802.16p] IoT a world-wide network of interconnected objects uniquely addressable, based on standard communication protocols [draft-lee-iot-problem-statement-05.txt] IoT A global network infrastructure, linking physical and virtual objects through the exploitation of data capture and communication capabilities [EU FP7 CASAGRAS]
  • 15. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 15 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 • 개 요 • 사물인터넷(IoT) 기술 • 인터넷 관점에서의 IoT • IoT 지원을 위한 IETF 기술 – IETF 6LoWPAN WG – IETF 6lo WG – IETF 6tisch WG – IETF ROLL WG – IETF CoRE WG – IETF lwig WG • IETF 88, 89차 회의 주요 결과
  • 16. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 16 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 The Effect on Internet Standards • Internet of Things will use current Internet protocol stack, to a large extent • We do not always need more research or standards! • Expect some challenges and changes, however – Bigger capability variations than in the current internet, no human in the loop for most applications • Many efforts already ongoing – Routing (RPL), IP over Foo (6LOWPAN), COAP, … – Link layers, specific applications, specific architectures, policy issues discussed outside the IETF
  • 17. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 17 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 IoT in IETF Perspective • There are tremendous cost and other advantages to using IP for all communications • Yet we'll have to make sure our technology scales to the challenge • However, there are several problems – Objects/Things in IoT may be small size • the limit power, the limit memory .. – We don’t know the exact behavior of IoT and IoT service requirement • Service model, communication model ..
  • 18. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 18 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Intersection using IP [Source : Interconnecting Smart Objects with IP]
  • 19. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 19 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Why is IP layering Important for IoT • Regarding the physical/virtual devices(smallest objects) as well as the links interconnecting these devices – These architectures could not support the new links without performing protocol translation, which is a very costly and inefficient approach 3/4G mobile device IEEE 802.11 based device IEEE 802.15.8 device PLC based device Intersection = IP [Source : Interconnecting Smart Objects with IP]
  • 20. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 20 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 IP solution for IoT • Considerations – Evolvability – Scalability – Diversity of Applications – Diversity of Communication technologies – Interoperability – Potentially lossy communication technology – Life Time – Low-Power consumption – Low cost
  • 21. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 21 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Interoperability Challenges • A capability mismatch between different devices • Communications and processing bandwidth mismatch • Different internetworking protocol choices • Solutions that are only suitable for some networks
  • 22. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 22 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Capability Differences • MTU differences • Simplified vs. full blown web protocol stack (CoAP/UDP vs. HTTP/TCP) • Single stack vs. dual stack • Sleep schedule • Security protocols • Processing and communications bandwidth
  • 23. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 23 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Challenges for IoT • The IP architecture was arguably not designed for IoT devices/objects and network • IoT networks and their applications give rise to challenges both at the node and the network level • Therefore, need to light-weight Implementation of Internet Protocol
  • 24. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 24 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 • 개 요 • 사물인터넷(IoT) 기술 • 인터넷 관점에서의 IoT • IoT 지원을 위한 IETF 기술 – IETF 6LoWPAN WG – IETF 6lo WG – IETF 6tisch WG – IETF ROLL WG – IETF CoRE WG – IETF lwig WG • IETF 88, 89차 회의 주요 결과
  • 25. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 25 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Motivation • Current Internet Protocol use too much – Energy – Spectrum – Costs • Wireless technology • Problems – Constrained nodes • little power (~ μW), lots of sleeping • little ROM (code space), RAM (state) – Constrained networks • high loss • not an Ethernet (multicast, reliability, ...) [Source : Carsten Bormann, Getting Started with IPv6 in 6LowPAN, 2011/3]
  • 26. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 26 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Constrained network • Node – Low performance, low RAM, low ROM – sleep a lot (vs. “always on”) due to battery operation • Network – ~100 kbits/s, high loss, high link variability – May be used in an unstable radio environment – Physical layer packet size may be limited (~100 bytes) • LLN : Low power and Lossy Network
  • 27. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 27 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Constrained network example: IEEE 802.15.4 • Characteristics – popular low-power (~ 1 mW) radio – 0.9 and 2.4 GHz bands • 868 MHz: Europe (1 % duty cycle, 20 kbit/s) • 900 MHz: US (40 kbit/s) • 2.4 GHz: World (256 kbit/s) – up to 127-byte packets
  • 28. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 28 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Constrained node/networks in IETF • 6LoWPAN WG – IETF Internet area, L2/L3 interface • 6lo WG – IETF Internet Area, L2/L3 interface in various access technologies • 6tisch WG – IETF Internet Area, IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e • ROLL WG – IETF Routing area, L3 routing • CoRE WG – IETF Application area, L7 application • LWIG WG – IETF Internet area, Current practice of Light-weight Implementation
  • 29. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 29 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6LoWPAN WG (1/4) • IPv6 over Low-Power Area Networks (IEEE 802.15.4) – RFC 4919 : IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs): Overview, Assumptions, Problem Statement, and Goals – RFC 4944 : Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks – RFC 6282 : Compression Format for IPv6 Datagrams over IEEE 802.15.4-Based Networks – RFC 6568 : Design and Application Spaces for IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs) – RFC 6606 : Problem Statement and Requirements for IPv6 over Low- Power Wireless Personal Area Network (6LoWPAN) Routing – RFC 6775 : Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over Low- Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs) – draft-ietf-6lowpan-btle-12 : Transmission of IPv6 Packets over BLUETOOTH Low Energy
  • 30. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 30 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6LoWPAN WG (2/4) • RFC 4944: make 802.15.4 look like an IPv6 link • Basic Encapsulation – Efficient representation of packets < ~100 bytes – First approach to stateless Header Compression • Fragmentation (map 1280 byte MTU to < 128 bytes) – Datagram tag/Datagram offset • Mesh forwarding – Identify Originator/Final Destination • Minimal use of complex MAC layer concepts – cf. RFC 3819 “Advice for Internet Subnetwork Designers”
  • 31. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 31 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6LoWPAN WG (3/4) • RFC 6282 : Header compression • Traditional header compression (ROHC, RFC 3095 etc.) is flow-based stateful – exploit redundancies between packets • RFC 4944 header compression is stateless – exploit intra-packet redundancies only – Can’t compress global prefix • Header compression – Remove redundant information across the link, network, and transport layer – Assume common values for header fields and define compact forms of those value
  • 32. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 32 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6LoWPAN WG (4/4) • RFC 6775 : Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPANs) • Neighbor Discovery optimization with minimal multicast usage – IPv6 neighbor discovery – Address mechanism – Duplicate address detection
  • 33. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 33 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6lo WG (1/3) • IPv6 over Networks of Resource-constrained Nodes
  • 34. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 34 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6lo WG (2/3) • IPv6-over-foo – Transmission of IPv6 packets over ITU-T G.9959 Networks (draft-brandt-6man-lowpanz) • ITU-T G.9959 is the PHY&MAC of Z-Wave – IPv6 over MS/TP Networks (draft-ietf-6man-6loba) • Develop a low-cost wired IPv6 solutions for commercial building control applications • BACnet is the ISO/ANSI/ASHRAE data communication protocol for Building Automation and Control networks • MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) is a widely used data link defined in BACnet – IPv6 over dect-ule (raft-mariager-6lowpan-v6over-dect-ule) • DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications) : A part of the IMT-2000 family • DECT-ULE (Ultra Low Energy) : A low power communication technology for multi-year battery life time applications
  • 35. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 35 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6lo WG (3/3) • Other issues – 6LoWPAN Simple Fragment Recovery – Generic Header Compression – LOWPAN-MIB
  • 36. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 36 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6tisch WG (1/3) • IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e • Work items – Produce "6TiSCH architecture" to describe the design of 6TiSCH networks – Produce an Information Model containing the management requirements of a 6TiSCH node – Produce "Minimal 6TiSCH Configuration" defining how to build a 6TiSCH network using the Routing Protocol for LLNs (RPL) and a static TSCH schedule • Non-milestone work items – Implementers guide – Coexistence guide
  • 37. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 37 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6tisch WG (2/3) • Timeslotted Channel Hopping
  • 38. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 38 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6tisch WG (3/3) • Working group documents – Terminology in IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e (draft-palattella-6tisch-terminology-01) – An Architecture for IPv6 over the TSCH mode of IEEE 802.15.4e (draft-thubert-6tisch-architecture-01) – 6TiSCH Operation Sublayer (6top) Interface (draft-ietf-6tisch-6top-interface-00) – 6TiSCH Resource Management and Interaction using CoAP (draft-ietf-6tisch-coap-00)
  • 39. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 39 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 ROLL WG (1/4) • Routing Over Low power and Lossy networks – RFC 5548 : Routing Requirements for Urban LLN – RFC 5673 : Industrial Routing Requirements in LLN – RFC 5826 : Home Automation Routing Requirements in LLN – RFC 5867 : Building Automation Routing Requirements in LLN – RFC 6206 : The Trickle Algorithm – RFC 6550 : RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN – RFC 6551 : Routing Metrics Used for Path Calculation in LLN – RFC 6552 : Objective Function Zero for the Routing Protocol for LLN (RPL) – RFC 6719 : The Minimum Rank with Hysteresis Objective Function – RFC 6997 : Reactive Discovery of Point-to-Point Routes in LLN – RFC 6998 : A Mechanism to Measure the Routing Metrics along a Point- to-Point Route in a LLN
  • 40. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 40 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 ROLL WG (2/4) • RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN – Target applications areas (requirements 분석) • Industrial, Home Automation, Building Automation, Urban – Routing protocol 요구 사항 • IPv6 routing architecture • Deliberate choice of 4 main application areas • Support of unicast/anycast/multicast • Adaptive routing with support of different metrics (latency, reliability, …) • Support of constrained-based routing (energy, CPU, memory) • Support of P2MP, MP2P and P2P with asymmetrical ECMP • Scalability • Discovery of nodes attributes (aggregator) • 0-config (Warning not to add too many options !) • Performance: indicative (lesson learned from the Internet) • Security
  • 41. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 41 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 ROLL WG (3/4) • RPL: IPv6 Routing Protocol for LLN (cont’d) – RPL builds Directed Acyclic Graphs (DAG) • Tree would have been simpler but need for redundancy • RPL supports the concept of DAG instances (a colored DAG), concept similar to MTR • Allows a node to join multiple colored DAG with different Objective Functions • And within an instance, there might be multiple DODAG (Destination Oriented DAG) • A node may belong to more than one RPL instance • Packets are tagged to follow a specific instance (defined at the application layer): no loops between instances – RPL Control message are ICMPv6 messages • RPL message={Base, Options} • DIS, DIO, DAO, DAO-ACK, + The 4 secured versions
  • 42. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 42 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 ROLL WG (4/4) • Building a DAG-Upward routing [Source : JP Vasseur, IoT Workshop RPL Tutorial, 2011/4]
  • 43. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 43 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 CoRE WG (1/4) • Constrained RESTful Environments – REST(Representational State Transfer) • WWW와 같은 hyper-media의 S/W Architecture의 한 형식 • HTTP를 활용, 네트워크 상의 여러 자원(resource)에 대해 조작 (manipulation) 서비스 를 제공 – Constrained IP network 상에서 resource-oriented application의 framework 제공 • Constrained IP networks – 제한된 패킷 크기, 손실 위험이 상대적으로 크고, wake-up/sleeping 동작하 는 많은 수의 devices로 구성 • Devices의 resource에 대한 조작(manipulation)을 위한 Application Protocol을 정의 – RFC 6690 : Constrained RESTful Environments (CoRE) Link Format – draft-ietf-core-coap-18 : Constrained Application Protocol (CoAP)
  • 44. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 44 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 CoRE WG (2/4) • CoAP 프로토콜 설계 – Devices의 resource에 대한 create, read, update, delete 기능 – Device의 resource 변화를 다른 device에게 보고 – Device group의 resource 조작을 위한 non-reliable multicast 기능 – UDP 상에서 동작, 대용량 chucks 데이터를 위해 optional TCP 사용 도 고려 – Device’s description에 대한 advertise/query를 위한 CoAP 사용 방법 정의 – Devices과 통신을 위한 HTTP REST API, translation 명세
  • 45. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 45 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 CoRE WG (3/4) • CoRE Transaction model – Transport • CoAP is defined for UDP – Messaging • Simple message exchange between end-points • CON, NON, ACK, RST
  • 46. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 46 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 CoRE WG (4/4) • Working group documents – CoAP protocol (draft-ietf-core-coap-18 (RFC Editor Queue)) – Group Communication for CoAP (draft-ietf-core-groupcomm-18) – Guidelines for HTTP-CoAP Mapping Implementations (draft-ietf-core-http-mapping-03) – CoRE Interfaces (draft-ietf-core-interfaces-01) – Observation (draft-ietf-core-observe-13) – Representing CoRE Link Collections in JSON (draft-ietf-core-links-json-01) – CoRE Resource Directory (draft-ietf-core-resource-directory-01)
  • 47. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 47 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 LWIG WG (1/4) • Light-Weight Implementation Guidance (lwig) • draft-ietf-lwig-cellular-00 : Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks • draft-ietf-lwig-guidance-03 : Guidance for Light-Weight Implementations of the Internet Protocol Suite • draft-ietf-lwig-ikev2-minimal-00 : Minimal IKEv2 • draft-ietf-lwig-terminology-05 : Terminology for Constrained Node Networks • Charter and purpose of lwig – focuses on helping the implementors of the smallest devices. – The goal is to be able to build minimal yet interoperable IP-capable devices for the most constrained environments – Collect experiences from implementors of IP stacks in constrained devices
  • 48. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 48 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 LWIG WG (2/4) • Guidance for Light-Weight Implementations of the Internet Protocol Suite – Data plane protocols • Link adaptation layer : 6loWPAN • Network layer : IPv4 and IPv6 • Transport layer : TCP and UDP • Application layer : CoAP – Control plane protocols • Link layer support : 6loWPAN-ND • Network layer : ICMP, ICMPv6, IGMP/MLD • Routing : RPL, AODV/DYMO, OLSRv2 • Host configuration and lookup services : DNS, DHCPv4, DHCPv6 • Network management : SNMP, netconf
  • 49. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 49 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 LWIG WG (3/4) • Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks – Link layer assumption • Public networks • Point-to-point link model • Radio technology – Scenarios • Real-Time Reachable Devices • Sleepy Devices – Discovery and registration • Manual Configuration • Manufacturer Server • Delegating Manufacturer Server • Common Global Resolution Infrastructure
  • 50. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 50 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 LWIG WG (4/4) • Terminology for Constrained Node Networks – Classes of constrained devices – Classes of energy limitation
  • 51. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 51 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 • 개 요 • 사물인터넷(IoT) 기술 • 인터넷 관점에서의 IoT • IoT 지원을 위한 IETF 기술 – IETF 6LoWPAN WG – IETF 6lo WG – IETF 6tisch WG – IETF ROLL WG – IETF CoRE WG – IETF lwig WG • IETF 88, 89차 회의 주요 결과
  • 52. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 52 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6lo WG • IPv6-over-foo – Transmission of IPv6 Packets over BLUETOOTH Low Energy (draft-ietf-6lo-btle-00) – Bluetooth v4.1 : Dual-mode and Link-layer topology changes
  • 53. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 53 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 6tisch WG • Presentations – Overall Architecture and Context [15min] • <draft-ietf-6tisch-terminology-01> (Maria-Rita Palattella) • <draft-ietf-6tisch-architecture-01> (Pascal Thubert) – Information and Data Models [20min] • <draft-wang-6tisch-6top-interface-02> (Xavi Vilajosana) • <draft-wang-6tisch-6top-sublayer-00> (Qin Wang) – Security [20min] • Security discussions: summary and outlook (Michael Richardson, Michael Behringer) – Report on plugfest [30min] • Overview and goals (Xavi Vilajosana) • Presentation of outcome <plugfest participants>
  • 54. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 54 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 core WG (1/2) • Phase change – RFC editor processing: draft-ietf-core-coap-18 (2013-07-11) – From : Oh I have this cool idea, how about that – To : I have a deployment with a problem to solve. Here is how we solved it • Issues 1 – WG documents – Observing Resources in CoAP (draft-ietf-core-observe-12) – Blockwise Transfer (draft-ietf-core-block-14) – Group Communication for CoAP (draft-ietf-core-groupcomm-18) – HTTP-CoAP Mapping (draft-ietf-core-http-mapping-03) – CoRE Resource Discovery (draft-ietf-core-resource-directory-01)
  • 55. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 55 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 core WG (2/2) • Issues 2 – New works – No-response option for CoAP (draft-tcs-coap-no-response-option-05) – CoAP Transport URIs (dra12silverajan2core2coap2alterna9ve2transports) – A Link-Format Attribute for Locating Things (draft-fossati-core-geo- link-format-attribute-03) – Alternate Transports (draft-silverajan-core-coap-alternative-transports) – Sleepy devices • Lots of individual drafts – CoAP Management Interface (draft-vanderstok-core-comi-01)
  • 56. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 56 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 lwig WG • Working document – Minimal IKEv2 (draft-ietf-lwig-ikev2-minimal-01) – lwig terminology (draft-ietf-lwig-terminology-07) – Energy Efficient Implementation Guidance (draft-ietf-lwig-energy- efficient-00) – Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks (draft- ietf-lwig-cellular-01) • Individual drafts – draft-hong-lwig-sleepmode-control-00 – draft-hong-lwig-sleepynode-problem-statement – draft-kovatsch-lwig-coap – draft-ma-lwig-3gpplink-imply
  • 57. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 57 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 IRTF icnrg • ICN based Architecture for IoT (draft-zhang-iot-icn-architecture- 00) – Covers general IoT Requirements, current status-quo – Proposes a ICN based framework unifying heterogenous IoT systems – Example based on location context service based on MobilityFirst platform • Contextualized Information-Centric HomeNets (draft-ravindran- cibus-01.txt) – Homenets a good ecosystem where heterogeneous systems, users, and devices interact in context and policy sensitive manner. – Opportunity for ICN as a homegenous platform to integrate BAN/PAN/LAN/WAN systems. – Proposes a CIBUS service layer for Name Management, Context Processing/Monitoring, Service management, and Policy based Routing/forwarding
  • 58. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 58 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 geonet bof • Internet-wide Geo-networking bof
  • 59. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 59 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Conclusions [Source : Jari Arkko, Permissionless Innovation for the IoT, IoT-Week 2013]
  • 60. Hong, Yong-Geun @ ETRISlide 60 2014-5-29 IETF 미러포럼 창립총회 및 기술 워크샵 Q & A Thank you Yong-Geun Hong Protocol Engineering Center Electronics and Telecommunications Research Institute E-mail: yghong@etri.re.kr Tel: +82 42 860 6557, Fax: +82 42 861 5404 Contact Information