Ыёп) РНАМ шет VCJсюёгч THANG, NGO ТН! VINH РНАМ QU6c TH!NH MANG САМ BI€N kH6NG ОДМ [NElNll(lliN трос lIlP 101010101 О ОАО 1010 3010101010101010101 NHA ХИДТ ВАН КНОА НОС vA ТНИ4Т РН4М BiNH bien) vt CHIEN THANG, NGOТТ VINH, РН4М QUOC ТН!ГЧН MANG САМ BIEN kHONG DAy klEN TR0c Р касхијпд О о о GlFT (НОТ FOR RE.SALE) гчнАхидт BANКНОАнес vA ку тнидт нА - 2012 LOI NÓI DAU Cuéc cách mang k) thuét só ctia thé kj XXI dci V'àdang dién tóc dé quy mơ lún han nhiêu so vúi cc cách mang kĐtht sơ trzrúc dáy Trong st thá kj XX, thé giói dã dtrqc chúng kiên hai cc cách mqng kj tht só dó Ià: Các máy tính dciditqc phát triên dttqc úng dang róng rãi ván phơng gia dinh: mqng Internet dài phát triên dã kêt nơi máy tính lai vúi dcilàm thay dôi ca bán cách thúc mà ngttài tltang tác vói thê giói sơ Hiên nay, dang dúng trtróc mơt cc cách mqng k) tht sơ cia thé k) XX/ dó dói tltqng thơng minh kêt nôi thé giúi sô vúi thê giúi vát ll', tir dó hinh thành nên mét kiên trúc mang Internet múi titung lai: Kién trúc Internet of Things (IOT).Ngtcài ta dci dốn ràng se; luqng dói tltqng thóng minh sê táng Iên túi hàng t" thiét b/ nntài nüm tói sê có nhüng thay dói ca bán cách thúc dé ngzcài ttcung tác vái cá thé glól só thé giúi vát Ij Mang cám bién khóng dáy lil mot dang Clia mqng dơi titang thơng minh Trong dó, mơi nút cám hién khơng dciybao góm mot bê thu phát vơ tun, mét bé vi xti Ij cám biên clàng dé ltcàng cám nhên V'êthe giúi vát Ij hoéc mét thiét bi truyên déng dé làm [hay dôi thé gi&i vát l' Mang cám biên khơng dciy có rát nhiêu úng dung tiém nüng nhlt gicim sát mói tru•àng,tv déng hóa tơa nhà, ngơi nhà thơng minh, tv dêng hóa sán xt nơng nghiêp cóng nghiêp, giám sál (inh trang súc khôe bénh nhán, úng dung quán sU Trong suôt mét tháp qua, moi nghién ciu «ip trung vào mang ccim biên khóng dáy dêu cho ráng kié'? trúc IP khơng phi hup dói úng chingcia mqng cám biên không cláy.Nhiêu nhà nghiên ciu dã Icip luan rang giao Ihúc IP khóng phà hup vói thiét b/ có tài nguyên hqn ché vé náng luqng, bé nhó khcinüng Ij nh1Ccác nút cám bién khõng dáy Kát dcicó nhiêu giao thúc múi dtcgcnghiên cicuvà úng clung cho căc mang câm hiën không dăy Tlły nhiën, Clicmang câm biën nâv cân phai Ihông qua môt Gatełvuy dë cô thë giao tiëp ditvc vÓi mgng Internet vâ ctic mang IP khÓc Căc Gateway IÓp l?ng dung lâ rât phi?c tqp dë thiët kë vâ quan IS' I)ăy lâ nłôt n/lł-tngn/7trqcđiëm chinh dơi văi Clicmong câm hic;nkhơng dcỵy dttqc phi}/ triën không dua łrën nën kiën tric IP Tô chiŕc tiëu chuăn Ilba qc të IETF dâ răt nƠ Iltc viëc chucỵn hƠa IPv6 cho ccic łnqng cti n/lółnkhơng dciy cơng sucit thcip (6LoWPAN) nĨi chung vil căc nłgng câm biën khơng dă)' nĨi riëng Chucin mâi nây cho phëp su dl.mg IPv6 cuc łnqng cin biën không dây trën nën chucỵn trun thƠng văt IJ IEEE 802.15.4 Cling vĨi dĨ, mƠI nhĨm lâm vię;c•khcic ClŻaIE TF (RoLL) lâni viëc vë Viin dinh tuyën qua căc nłqng nây N/1Ómlânł viëc nây dâ thiël kë vâ xcic din/l mot giao thčc dinh luyën IP mâi gęi lâ giao t/nżc dỵnh łun IPv6 cho căc mgng lơn hao cơng sucit thcỵp (RPL) Mơt n/117nglui ich chinh cua kiën trńc IP '1(.;lâ ccic nł«ng câm hiën khơng (IO' thë kët nÔi trĘrctiëp vÔi Internet vâ su dung chucin kiën truc dich vu Weh cho căc mang nây mâ không cân dën Clic Gateway lâng dung Cn scich nây gi(ỵi thiëu vë mgng cânt hiën khÔngdây dua trën nën kiën truc IP Thơng qua cn scieh, bun doc có thë hiởu dtcvc ctich thãrcdở ctic nông cam biởn khụng dõy trën nën kien trł'łc IPv6 cÓ thë tŁrangIlic văi vâ kët nơi dł«xc văi căc mgng IP khćźc.Cn scich nây ditgc chia lâni c/lłrang n/uc sau: C'/nrung l: Giói thiëu vë mang câm biën khơng dăy Chitang 2: Kiën łrłžc IP cho mong cam biën không dây ('Iurang 3: Ccźcgiao 1h1ŕclóp giao von ('hłrtmg 4: /Pv6 cho mqngc•čłm biën khơng dciy Chuang 5: Lóp thich l?ng 6LoWPAN Chiftyng 6: Giao thi?c dinh tuyën RPL Chuang 7: Giao thi?c Ióp ľrng dung CoAP ('tic tâc giti hy veng ring c'i scich nây së có ich cho nhiëu ban 'loc, nhât lâ sinh viën căc ngânh Điën tik truyënIhông Do IICƠng,I)iâu khiën vâ TU dƠng hóa Müc dù dû duqc rà st k} litịng nhtrng khơng trünh khịi cüc thiêu sôt nhô Cüc tüc già rôt mong nhün dtrqc nhùng cim gƠpS' tit phia bqn dec dé cn süch duqc hoàn thiën han cüc lân xuât blin tiêp theo Moi thtr tic gôp S Xin güi vé Khoa Cơng nghÇ3Dién tû Trun thơng - Trtcịng DÇ1i hoc Cụng nghỗ; thụng tin v Truyộn thụng Thỹi Nguyờn - xâ QuyÉt Thüng thành phti Thüi Nguyén Chiing Xin Chân thành cana an! Thüi Nguyên, ngày 12 thüng 12 nûm 2012 Cic tâc già MVCLVC Trang Lư•inưi dåu Chwo•ng1: GIOI THIELI VÉ MANG cÅM BIÉN KHƯNG DAY 1.1 Khåi niem mang cåm bién khöng dåy rnqng cåm bién khöng däy 1.2 Nhü'ngthåch thdpcdöi 15 17 1.2.1 Nhüng thåch thCrc& cåp dö nüt 19 I 2.2 NhCyngthåch thüc & cåp dö mang 21 1.2.3 SV chuån höa 1.2.4 Khå näng cöng tåc 23 24 1.3 Kién trüc ngän xép giao thüc Cüa meng cåm bién khöng däy 26 I 3.1 LOP vet 19 1.3.2 LOP lién két dü lieu 26 1.3.3 Löp mang 27 1.3.4 Löp giao van 28 29 1.3.5 LOP Ong dung I Cåc cc ché truyénthöng meng cåm bién khưng däy i 4.1 MƯhinh trun thöng mang cåm bién khöng dåy 32 32 1.4.1.1 Mö hinh truyén thöng Diém-Diém 1.4.1.2 Mö hinh truyén thöng Diém-Da dlém 1.4.2.1 Dinh dang (Ila chi theo chuån IEEE 802.15.4 1.4.2.2 LOP 19theo chuån IEEE 802.15.4 1.4.23 LOP khién truy nhöp kénh truyén theo chuån IEEE 802.154 1.4.2.4 cau trüc khung dü liéu theo chuån IEEE 802.154 1.5 cau trüc phän c&ng cüa nüt cåm bién khöng däy 33 34 I 4.I Mö hinh truyén thöng Da diém-Diém 1.4.2 Chuån truyénthöngvat 19cho mang cåm bién khöng dåy 32 36 38 40 43 45 .46 I 5.1 Thiét bi truyén thöng 1.5.2 Bé vi 47 khién I 5.3.Cåm 49 I 5.4 Ngubn cung cåp 1.6 Phån rnérncüa nüt cåm bién khöng dåy .n 50 1.6.1 Gi&i thiéu vé phån mem cüa nüt cam bién khöng däy 50 51 1.6.2 He ffléu hånh cho mang cåm bién khöng dåy 52 1.6.3 Vån dé quån IY bé nhö 55 1.7 Vån dé quån 19näng Iuqng mqng cåm bién khöng däy 1.7.1 Co ché quån cong suåt vo tuyén 57 „ .„ I 7.2 Chu k} cong suåt khöng dbng bé 60 62 I 7.3 Chu kY cong suåt dbng Tbng két chwo•ng 64 Chuang 2: KIÉN TRüc IP CHO MANG cÅM BIÉN KHONG DÅY 2.1 Gi&i thiéu vé kién trüc IP 65 65 2.2 Nhü'ng uu diém cüa mang cåm bién khöng dåy trén nén kién trüc IP .68 2.2 I Khå nång cong tac 69 2.2.2 Mét kién trüc phåt trién vå linh hoat 71 72 2.2.3 Tinh dn d!nh vå sv Phd bién cüa kién trüc 2.2.4 Khå näng mb réng 2.2.5 Cåu hinh vå quån IY mang 73 73 2.2.6 Kich thuöc nhö gon 74 2.2.7 Sv dé dång viec két nbi vOi cäc mang IP khåc 2.3 Sv chuån höa kién trüc IP cho mang cam bién khöng day 2.3.1 Gidi thieuvé 75 IETF .76 choc IETF 76 2.3.2 Cåc nhöm låm viéc cüa IETF lién quan dén kién trüc IP 77 cho mang cåm bién khöng däy 2.3.2.1 Nhöm lam viec 6LoWPAN 2.3.2.2 Nhöm låm viec ROLL ., 2.4 Cåc mö hinh két nbi IP cho rn?ng cam bién khöng dåy 2.4.1 MOhinh mang cåm bién khöng dåy tv tri 78 .79 „ 81 81 vöi Internet 2.4.2 MOhinh mang cåm bién khöng däy két nbi Tbng két chuwng 82 Chwo•ng3: cÅc GIAO THIjc LOP GIAO VAN 84 3.1 Giao thü'C UDP 3.1.1 Chuyén phåt dü lieu vOi n6 luc tbt nhåt 3.1.2 Tiéu dé UDP 3.2 Giao thirc TCP 3.2.1 van chuyén döng 86 • lieu dång tin céy 87 3.2.2 Tiéu dé TCP 89 3.2.3 cac tüy chon TCP 92 3.2.4 IJ&c Iuqng khổng thưi gian gü'i gưi tin vå nhưn duoc göi tin xåc nh$n (Round-Trip-Time) 93 3.2.5 Diéu khién lubng 93 3.2.6 Diéu khién tåc nghén , 94 3.3 Giao thirc UDP cho meng cåm bién khöng dåy 3.4 Giao thü'CTCP cho m+ng cam bién khöng dåy 95 Tbng két chwo•ng3 97 Chwcyng4: IPv6 CHO MANG cÅM BIÉN KHÖNG DÅY 98 4.1 Gibi thiéu vé IPv6 98 4.2 Cåc tiéu db gÖi tin IPv6 99 4.2.1- Tiéu dé IPv6 cd dinh (IPv6 Fixed 4.2.2 Tiéu dé mo réng (Extended Header) 4.2.3 Tléu détüychqntüng buOcnhåy (Hop-by-HopOption Header) 4.2.4 Tiéu dé dinh tuyén (Routing Header) 4.2.5 Tiéu dé phån månh (Fragment Header) 4.2.6 Tiéu dé toy chon dich (Destination Option Header) ,., 4.2.7 Tiéu dé nhän thvc vå tiéu dé dưng gƯi båo mat 4.2.8 Tiéu dé két thüc (No Next 4.3 Kién trüc dia chi IPv6 10 99 101 „ , 102 103 104 106 106 „ 107 107 4.3 I Khåi niém vé Unicast, Anycast va Multicast 107 4.3.2 Biéu dién cac 107 chi IPv6 109 4.3.3 Cåc ff!achi IPv6 Unicast 4.3.3.1 Dia chi IPv6 1-Jnicasttoån cåu (Global Unicast IPv6 Addresses) 109 4.3.3.2 Dia chi IPv6 Unicastcuc bé (Local UnicastIPv6 Addresses) 110 chi IPv6 Anycast 112 4.3.5 cac dia chi IPv6 Multicast 112 4.3.4 Cåc 114 4.4 Giao th&c ICMP cho IPv6 4.4.1 Bån tin thöng båo Ibi ICMPv6 115 4.42 Bån tin thöngtin ICMPv6 116 — 117 4.5 Giao thü'Ckhåm phå Iång giöng 4.5 I Bån tin you cåu Iång giéng (Neighbor Solicitation Message) 118 4.5.2 Bån tin thöng båo Iång giéng (Neighbor Advertisement Message) 119 4.5.3 Bån tin thöng båo bé dynhtuyén (Router Advertisement Message) 11.1 120 122 4.5.3.1 Cåc tién tb tüy chon duoc thöng båo cåc bån tin RA 4.5.3.2 Tüy chon may chi he thbng ten mien de quy duec thÖng båo 123 cac bån tin RA 124 125 4.5.4 Bån tin yéu cåu bé dinh tuyén (Router SolicitationMessage) 4.5.5 Bån tin GhuyénhuOng (Redirect Message) 4.5.6 Co ché phåt hién khöng thé két n6i dwqc lång giéng 4.6 Cån bång tåi 4.7 Tv déng cau hinh IPv6 4.7.1 Xåy dvng dia chi lién két cuc bé 4.7.2 Qua trinh tv déng cåu hinh phi trang thåi 4.7.2.1 Xåy dung cac dia chi IPv6 Unicast 4.7.2.2 Qua trinh phåt hién dia chi trüng lap DAD (Duplicate Address Detection) 4.7.2.3 Tao cac dia chi IPv6 Unicast toan cåu vå mang cuc bé 4.8 Giao thü'C DHCPv6 4.8.1 Tv dOng cåu hinh co trang thåi (Stateful DHCPv6) 4.8.2 Tv déng cåu hinh phi trang thåi (Stateless DHCPv6) Tång két chucyng Chwcyng5: LOP THiCH ONG 6LoWPAN 125 126 126 127 128 128 129 130 1 131 131 132 132 134 11 5.1 Các thuät ngü 5.2 Lóp thich ú'ng 6LoWPAN 134 5.2.1 Tiéu dé ďła chi mang ILYŮi 5.2.2 Su phán rnänh 5.2.3 Nén tiéu dé 6LoWPAN 139 • 142 143 5.2.3.1 Nén tiěudé sů dung LOWPAN_HCI • 5.2.3.2 Nén tiéudé sů dung HC_UDP nén dua trén chia sě 5.2.3.3 KV thuätnén cäi tién6LoWPAN vá ngű' cänh trang thái 143 145 ••• 148 5.2.3.4 Nhän dang ngú' cänh 5.2.3.5 Nén tiéudé IPv6 ké tiép 152 153 5.2.3.6 Nén tiéu dé UDP sů dung LOWPAN_NHC 5.2.3.7 Nén tiéu dé cůa ďła chi Multicast 154 156 TÓng két chuong Chwong 6: GIAO THŰc DINH TUN RPL 6.1 Gió•ithiơu 158 • 159 • 6.2 Khái niëm vé meng tbn hao vá cơng st tháp 6.3 Các u cau dói vói giao thĹľc dinh tun mang cim bién khƠng dáy 6.4 Các thwóc dinh tuntrong mang cim bién không dáy 159 159 161 164 6.4.1 Các thuůc dinhtuntóng hqp vá thc ďłnhtun ducyc ghi lei — 166 4.2 Các thuůc toäncuc vá thuôc cuc bô , 166 6.4.3 Tiéu dé chung cho thuůc vá ráng bc dinh tun 166 6.4.4 Dói tuqng thctinh vá trang thái cůa nút 167 6.4.5 Dói tuqng náng luqng cůa nút 6.4.6 Dói tuqng só buOc nhäy 6.4.7 Dói tupng thơng Iuqng, 6.4.8 Dói tuqng dé tré 6.4.9 Dói tuqng dé tin cay cůa lién két 6.4.10 ThuÔc tinh máu lién két 12 168 168 168 lőg 170 170 6.5 Håm muc tiéu 172 6.6 Giao th&c dinh tuyén RPL 6.6.1 Mét 172 thuét ngü 175 6.6.2 Gi&i thieu vé giao thüc RPL 6.6.3 178 dung nhiéu DODAG vå khäi niem vé RPL Instance „ 179 6.6.4 Cåc bån tin diéu khién RPL 6.6.4.1 Cåc tru&ng båo mat RPI- 183 6.6.4.2 Cåc bån tin DIS 6.6.4.3 Cåc bån tin 182 184 6.6.4.4 Cåc bån tin DAO 186 6.6.4.5 cac bån tin DAO-ACK 187 6.6.4.6 Cåc tüy chon bån tin d/éu khién RPL 189 6.6.5 Cåc bé dém tuån 202 6.6.6 Qua trinhxåy dvng RPL DODAG 202 6.6.7 Sv dich chuyén cüa mot nüt mot DODAG vå giüa cac DODAG 6.6.8 Diéncåc bång dint')tuyén doc 206 DODAG so dung bån tin DAO 6.6.9 Co ché trånh vå phåt hién vÖng lap RPL 6.6.9.1 Trånh vÖng lap 6.6.9.2 Co ché phåt hién vƯng 14pRPL 6.6.10 SCra chCyatổn cuc vå cuc bé 6.6.11 Dinh tuyén lién ké vOi RPL 6.6.12 Quån bé th&iRPL rdng két chuong 7: GIAO THIjc LOP ONG DVNG CoAP '.1 Gibi thiéu '.2 Giao thü'C CoAP 207 210 211 213 .213 218 219 221 222 222 223 7.2.1 Cåc yéu cåu vå déc dlém dbi vOi giao th(yc CoAP 223 72.2 MOhinh hoat Ong cüa CoAP 224 7.2.3 Dinh dang bån tin CoAP 7.2.4 Cåc bån tin giao dich giao th&c CoAP 226 228 13 7.2.4.1 Bàn tin yéu càu bào nhàn (CON) 228 7.2.4.2 Bàn tin không yéu càu bào nhân (NON) .L 7.2.4.3 Bàn tin bào nhân (ACK) , 228 7.2.4.4 Bàn tin thiêt làp lai 7.2.5 Dinh nghỵa cac phuong thûc giao thû'C CoAP 229 229 7.2.5.1 Phuong th&c 7.2.5.2 Phœong th&c POST 229 229 7.2.5.3 Phucng thûc PUT — 229 7.2.5.4 Phuong thüc DELETE 230 7.2.6 Anh xa giCyaCoAP HTTP 230 7.2.6.1 Anh xa tu CoAP sang HTTP 230 7.2.6.2 Anh xa tu HTTP sang CoAP 231 7.3 M4t sé dành già hiëu nang cùa giao thü'CCoAP cho mang càm bién không dây 232 7.3.1 Sé byte duqc chuyén giao rnbi giao dich client-server„ , .„ , 233 7.3.2 Nâng Iuqng tièu thu 7.3.3 Thbi gian dàp ù•ng 233 235 Tbng kbt chu'o•ng 236 Tài liëu tham khàO 238 14 ... nghién ciu ? ?ip trung vào mang ccim biên khóng dáy dêu cho ráng kié'? trúc IP khơng phi hup dói úng chingcia mqng cám biên không cláy.Nhiêu nhà nghiên ciu dã Icip luan rang giao Ihúc IP khóng phà... 4.3.3.1 Dia chi IPv6 1-Jnicasttoån cåu (Global Unicast IPv6 Addresses) 109 4.3.3.2 Dia chi IPv6 Unicastcuc bé (Local UnicastIPv6 Addresses) 110 chi IPv6 Anycast 112 4.3.5 cac dia chi IPv6 Multicast... Tbng két chwo•ng3 97 Chwcyng4: IPv6 CHO MANG cÅM BIÉN KHÖNG DÅY 98 4.1 Gibi thiéu vé IPv6 98 4.2 Cåc tiéu db gÖi tin IPv6 99 4.2.1- Tiéu dé IPv6 cd dinh (IPv6 Fixed 4.2.2 Tiéu dé mo réng