[要約] RFC 7228は、制約のあるノードネットワークに関する用語と定義を提供するものであり、IoTやセンサーネットワークなどの制約のある環境での通信に関する共通の理解を促進することを目的としています。
Internet Engineering Task Force (IETF) C. Bormann
Request for Comments: 7228 Universitaet Bremen TZI
Category: Informational M. Ersue
ISSN: 2070-1721 Nokia Solutions and Networks
A. Keranen
Ericsson
May 2014
Terminology for Constrained-Node Networks
制約付きノードネットワークの用語
Abstract
概要
The Internet Protocol Suite is increasingly used on small devices with severe constraints on power, memory, and processing resources, creating constrained-node networks. This document provides a number of basic terms that have been useful in the standardization work for constrained-node networks.
インターネットプロトコルスイートは、電力、メモリ、および処理リソースに厳しい制約がある小さなデバイスで使用されることが多くなり、ノードに制約のあるネットワークが作成されます。このドキュメントでは、制約付きノードネットワークの標準化作業に役立つ多数の基本的な用語を説明します。
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Table of Contents
目次
1. Introduction ....................................................3
2. Core Terminology ................................................4
2.1. Constrained Nodes ..........................................4
2.2. Constrained Networks .......................................5
2.2.1. Challenged Networks .................................6
2.3. Constrained-Node Networks ..................................7
2.3.1. LLN .................................................7
2.3.2. LoWPAN, 6LoWPAN .....................................8
3. Classes of Constrained Devices ..................................8
4. Power Terminology ..............................................10
4.1. Scaling Properties ........................................10
4.2. Classes of Energy Limitation ..............................11
4.3. Strategies for Using Power for Communication ..............12
5. Security Considerations ........................................14
6. Acknowledgements ...............................................14
7. Informative References .........................................14
Small devices with limited CPU, memory, and power resources, so-called "constrained devices" (often used as sensors/actuators, smart objects, or smart devices) can form a network, becoming "constrained nodes" in that network. Such a network may itself exhibit constraints, e.g., with unreliable or lossy channels, limited and unpredictable bandwidth, and a highly dynamic topology.
CPU、メモリ、および電源リソースが制限された小さなデバイス、いわゆる「制約付きデバイス」（センサー/アクチュエータ、スマートオブジェクト、またはスマートデバイスとしてよく使用されます）は、ネットワークを形成し、そのネットワーク内の「制約付きノード」になります。そのようなネットワーク自体が、たとえば、信頼性のないチャネルや損失の多いチャネル、制限された予測不可能な帯域幅、高度に動的なトポロジなどの制約を示す場合があります。
Constrained devices might be in charge of gathering information in diverse settings, including natural ecosystems, buildings, and factories, and sending the information to one or more server stations. They might also act on information, by performing some physical action, including displaying it. Constrained devices may work under severe resource constraints such as limited battery and computing power, little memory, and insufficient wireless bandwidth and ability to communicate; these constraints often exacerbate each other. Other entities on the network, e.g., a base station or controlling server, might have more computational and communication resources and could support the interaction between the constrained devices and applications in more traditional networks.
制約されたデバイスは、自然の生態系、建物、工場などのさまざまな設定で情報を収集し、その情報を1つ以上のサーバーステーションに送信する役割を果たします。また、情報を表示するなど、何らかの物理的なアクションを実行することで、情報に基づいて行動する場合もあります。制約のあるデバイスは、バッテリーとコンピューティング能力の制限、メモリの不足、ワイヤレス帯域幅の不足、通信能力の不足など、厳しいリソース制約の下で機能する場合があります。これらの制約は、しばしば互いに悪化します。ネットワーク上の他のエンティティ（基地局や制御サーバーなど）には、より多くの計算リソースと通信リソースがあり、従来のネットワークで制約されたデバイスとアプリケーション間の相互作用をサポートできます。
Today, diverse sizes of constrained devices with different resources and capabilities are becoming connected. Mobile personal gadgets, building-automation devices, cellular phones, machine-to-machine (M2M) devices, and other devices benefit from interacting with other "things" nearby or somewhere in the Internet. With this, the Internet of Things (IoT) becomes a reality, built up out of uniquely identifiable and addressable objects (things). Over the next decade, this could grow to large numbers [FIFTY-BILLION] of Internet-connected constrained devices, greatly increasing the Internet's size and scope.
今日、さまざまなリソースと機能を持つさまざまなサイズの制約付きデバイスが接続されるようになっています。モバイルパーソナルガジェット、ビルディングオートメーションデバイス、携帯電話、M2M（M2M）デバイス、およびその他のデバイスは、インターネットの近くまたはどこかで他の「もの」と相互作用することから利益を得ます。これにより、モノのインターネット（IoT）が実現され、一意に識別可能でアドレス指定可能なオブジェクト（モノ）から構築されます。今後10年間で、これはインターネットに接続された制限付きデバイスの数が50億に増加し、インターネットのサイズと範囲が大幅に拡大する可能性があります。
The present document provides a number of basic terms that have been useful in the standardization work for constrained environments. The intention is not to exhaustively cover the field but to make sure a few core terms are used consistently between different groups cooperating in this space.
このドキュメントでは、制約された環境の標準化作業に役立つ多くの基本的な用語を提供します。フィールドを網羅することではなく、この分野で協力している異なるグループ間でいくつかのコア用語が一貫して使用されるようにすることを意図しています。
In this document, the term "byte" is used in its now customary sense as a synonym for "octet". Where sizes of semiconductor memory are given, the prefix "kibi" (1024) is combined with "byte" to "kibibyte", abbreviated "KiB", for 1024 bytes [ISQ-13].
このドキュメントでは、「バイト」という用語は「オクテット」の同義語として現在慣習的な意味で使用されています。半導体メモリのサイズが指定されている場合、1024バイトの場合、接頭辞「kibi」（1024）は「バイト」から「キビバイト」に短縮され、「KiB」と省略されます[ISQ-13]。
In computing, the term "power" is often used for the concept of "computing power" or "processing power", as in CPU performance. In this document, the term stands for electrical power unless explicitly stated otherwise. "Mains-powered" is used as a shorthand for being permanently connected to a stable electrical power grid.
コンピューティングでは、「パフォーマンス」という用語は、CPUパフォーマンスと同様に、「コンピューティングパワー」または「処理能力」の概念によく使用されます。このドキュメントでは、特に明記しない限り、用語は電力を表します。 「主電源」は、安定した電力グリッドに恒久的に接続されるための省略形として使用されます。
There are two important aspects to _scaling_ within the Internet of Things:
モノのインターネット内の_scaling_には2つの重要な側面があります。
o scaling up Internet technologies to a large number [FIFTY-BILLION] of inexpensive nodes, while
o インターネットテクノロジーを多数の[50億]の安価なノードにスケールアップしながら、
o scaling down the characteristics of each of these nodes and of the networks being built out of them, to make this scaling up economically and physically viable.
o これらの各ノードとそれらのノードから構築されるネットワークの特性を縮小し、経済的および物理的に実行可能なこの拡大を可能にします。
The need for scaling down the characteristics of nodes leads to "constrained nodes".
ノードの特性を縮小する必要性は、「制約されたノード」につながります。
The term "constrained node" is best defined by contrasting the characteristics of a constrained node with certain widely held expectations on more familiar Internet nodes:
「制約付きノード」という用語は、制約付きノードの特性と、より馴染みのあるインターネットノードで広く保持されている特定の期待とを対比することによって最もよく定義されます。
Constrained Node: A node where some of the characteristics that are otherwise pretty much taken for granted for Internet nodes at the time of writing are not attainable, often due to cost constraints and/or physical constraints on characteristics such as size, weight, and available power and energy. The tight limits on power, memory, and processing resources lead to hard upper bounds on state, code space, and processing cycles, making optimization of energy and network bandwidth usage a dominating consideration in all design requirements. Also, some layer-2 services such as full connectivity and broadcast/multicast may be lacking.
制約付きノード：通常、執筆時点でインターネットノードに当たり前とされている一部の特性が達成できないノードです。多くの場合、サイズ、重量、利用可能性などの特性に対するコストの制約や物理的な制約が原因です。パワーとエネルギー。電力、メモリ、および処理リソースに対する厳しい制限は、状態、コードスペース、および処理サイクルのハードな上限につながり、エネルギーおよびネットワーク帯域幅の使用の最適化が、すべての設計要件における支配的な考慮事項になります。また、完全な接続性やブロードキャスト/マルチキャストなどの一部のレイヤー2サービスが不足している可能性があります。
While this is not a rigorous definition, it is grounded in the state of the art and clearly sets apart constrained nodes from server systems, desktop or laptop computers, powerful mobile devices such as smartphones, etc. There may be many design considerations that lead to these constraints, including cost, size, weight, and other scaling factors.
これは厳密な定義ではありませんが、最先端の技術に基づいており、制約されたノードをサーバーシステム、デスクトップまたはラップトップコンピューター、スマートフォンなどの強力なモバイルデバイスから明確に区別します。多くの設計上の考慮事項があり、コスト、サイズ、重量、およびその他のスケーリング係数を含むこれらの制約。
(An alternative term, when the properties as a network node are not in focus, is "constrained device".)
（ネットワークノードとしてのプロパティがフォーカスされていない場合の代替用語は、「制約付きデバイス」です。）
There are multiple facets to the constraints on nodes, often applying in combination, for example:
ノードの制約には複数のファセットがあり、多くの場合、組み合わせて適用されます。次に例を示します。
o constraints on the maximum code complexity (ROM/Flash),
o 最大コード複雑度（ROM /フラッシュ）の制約
o constraints on the size of state and buffers (RAM),
o 状態とバッファ（RAM）のサイズの制約
o constraints on the amount of computation feasible in a period of time ("processing power"),
o 一定期間に実行可能な計算量の制限（「処理能力」）、
o constraints on the available power, and
o 利用可能な電力の制約、および
o constraints on user interface and accessibility in deployment (ability to set keys, update software, etc.).
o ユーザーインターフェイスの制約と展開時のアクセシビリティ（キーの設定、ソフトウェアの更新など）。
Section 3 defines a small number of interesting classes ("class-N" for N = 0, 1, 2) of constrained nodes focusing on relevant combinations of the first two constraints. With respect to available power, [RFC6606] distinguishes "power-affluent" nodes (mains-powered or regularly recharged) from "power-constrained nodes" that draw their power from primary batteries or by using energy harvesting; more detailed power terminology is given in Section 4.
セクション3では、最初の2つの制約の関連する組み合わせに焦点を当てた制約ノードの少数の興味深いクラス（N = 0、1、2の「クラスN」）を定義します。利用可能な電力に関して、[RFC6606]は、「電源に余裕がある」ノード（主電源または定期的に再充電される）を、一次電池またはエネルギーハーベスティングを使用して電力を引き出す「電力が制限されたノード」と区別します。詳細な電力の用語については、セクション4を参照してください。
The use of constrained nodes in networks often also leads to constraints on the networks themselves. However, there may also be constraints on networks that are largely independent from those of the nodes. We therefore distinguish "constrained networks" from "constrained-node networks".
ネットワークで制約付きノードを使用すると、多くの場合、ネットワーク自体にも制約が生じます。ただし、ノードのネットワークから大きく独立しているネットワークにも制約がある場合があります。したがって、「制約付きネットワーク」と「制約付きノードネットワーク」を区別します。
We define "constrained network" in a similar way:
同様の方法で「制約付きネットワーク」を定義します。
Constrained Network: A network where some of the characteristics pretty much taken for granted with link layers in common use in the Internet at the time of writing are not attainable.
制約付きネットワーク：執筆時点でインターネットで一般的に使用されているリンク層でかなり当然とされている特性の一部が達成できないネットワーク。
Constraints may include:
制約には次のものがあります。
o low achievable bitrate/throughput (including limits on duty cycle),
o 低い達成可能なビットレート/スループット（デューティサイクルの制限を含む）、
o high packet loss and high variability of packet loss (delivery rate),
o パケット損失が高く、パケット損失の変動性が高い（配信率）
o highly asymmetric link characteristics,
o 高度に非対称なリンク特性、
o severe penalties for using larger packets (e.g., high packet loss due to link-layer fragmentation),
o より大きなパケットを使用することによる重大なペナルティ（たとえば、リンク層の断片化による高いパケット損失）
o limits on reachability over time (a substantial number of devices may power off at any point in time but periodically "wake up" and can communicate for brief periods of time), and
o 時間の経過による到達可能性の制限（かなりの数のデバイスがいつでも電源がオフになることがありますが、定期的に「ウェイクアップ」し、短時間通信できます）。
o lack of (or severe constraints on) advanced services such as IP multicast.
o IPマルチキャストなどの高度なサービスの欠如（または厳しい制約）。
More generally, we speak of constrained networks whenever at least some of the nodes involved in the network exhibit these characteristics.
より一般的には、ネットワークに関与するノードの少なくとも一部がこれらの特性を示す場合は常に、制約付きネットワークについて話します。
Again, there may be several reasons for this:
この場合も、いくつかの理由が考えられます。
o cost constraints on the network,
o ネットワークのコスト制約、
o constraints posed by the nodes (for constrained-node networks),
o ノードによる制約（制約付きノードネットワークの場合）、
o physical constraints (e.g., power constraints, environmental constraints, media constraints such as underwater operation, limited spectrum for very high density, electromagnetic compatibility),
o 物理的な制約（例：電力の制約、環境の制約、水中での操作などの媒体の制約、非常に高密度の限られたスペクトル、電磁両立性）、
o regulatory constraints, such as very limited spectrum availability (including limits on effective radiated power and duty cycle) or explosion safety, and
o 非常に限られたスペクトルの可用性（有効な放射電力とデューティサイクルの制限を含む）または爆発の安全性などの規制上の制約、および
o technology constraints, such as older and lower-speed technologies that are still operational and may need to stay in use for some more time.
o まだ機能しており、しばらく使用し続ける必要がある可能性がある古いテクノロジーや低速テクノロジーなどのテクノロジーの制約。
A constrained network is not necessarily a "challenged network" [FALL]:
制約付きネットワークは、必ずしも「問題のあるネットワーク」ではありません[フォール]：
Challenged Network: A network that has serious trouble maintaining what an application would today expect of the end-to-end IP model, e.g., by:
チャレンジドネットワーク：アプリケーションがエンドツーエンドIPモデルに今日期待することを維持するのに深刻な問題があるネットワーク。
* not being able to offer end-to-end IP connectivity at all,
* エンドツーエンドのIP接続をまったく提供できない、
* exhibiting serious interruptions in end-to-end IP connectivity, or
* エンドツーエンドのIP接続で重大な中断が発生している、または
* exhibiting delay well beyond the Maximum Segment Lifetime (MSL) defined by TCP [RFC0793].
* TCP [RFC0793]で定義されている最大セグメント寿命（MSL）を大幅に超える遅延を示しています。
All challenged networks are constrained networks in some sense, but not all constrained networks are challenged networks. There is no well-defined boundary between the two, though. Delay-Tolerant Networking (DTN) has been designed to cope with challenged networks [RFC4838].
すべてのチャレンジドネットワークは、ある意味で制約付きネットワークですが、すべての制約付きネットワークがチャレンジドネットワークであるとは限りません。ただし、2つの間に明確な境界はありません。遅延耐性ネットワーク（DTN）は、チャレンジドネットワークに対応するように設計されています[RFC4838]。
Constrained-Node Network: A network whose characteristics are influenced by being composed of a significant portion of constrained nodes.
制約付きノードネットワーク：制約付きノードのかなりの部分で構成されることによって特性が影響を受けるネットワーク。
A constrained-node network always is a constrained network because of the network constraints stemming from the node constraints, but it may also have other constraints that already make it a constrained network.
ノード制約から生じるネットワーク制約のため、制約付きノードネットワークは常に制約付きネットワークですが、すでに制約付きネットワークになっている他の制約がある場合もあります。
The rest of this subsection introduces two additional terms that are in active use in the area of constrained-node networks, without an intent to define them: LLN and (6)LoWPAN.
このサブセクションの残りの部分では、制約付きノードネットワークの領域で積極的に使用されている2つの追加用語を紹介しますが、それらを定義する意図はありません。LLNと（6）LoWPANです。
A related term that has been used to describe the focus of the IETF ROLL working group is "Low-Power and Lossy Network (LLN)". The ROLL (Routing Over Low-Power and Lossy) terminology document [RFC7102] defines LLNs as follows:
IETF ROLLワーキンググループの焦点を説明するために使用されている関連用語は、「低電力および損失の多いネットワーク（LLN）」です。 ROLL（Routing Over Low-Power and Lossy）用語ドキュメント[RFC7102]では、LLNを次のように定義しています。
LLN: Low-Power and Lossy Network. Typically composed of many embedded devices with limited power, memory, and processing resources interconnected by a variety of links, such as IEEE 802.15.4 or low-power Wi-Fi. There is a wide scope of application areas for LLNs, including industrial monitoring, building automation (heating, ventilation, and air conditioning (HVAC), lighting, access control, fire), connected home, health care, environmental monitoring, urban sensor networks, energy management, assets tracking, and refrigeration.
LLN：低電力で損失の多いネットワーク。通常、IEEE 802.15.4や低電力Wi-Fiなどのさまざまなリンクによって相互接続された、限られた電力、メモリ、および処理リソースを持つ多くの組み込みデバイスで構成されます。産業用監視、ビルディングオートメーション（暖房、換気、および空調（HVAC）、照明、アクセス制御、火災）、コネクテッドホーム、ヘルスケア、環境監視、都市センサーネットワークなど、LLNには幅広いアプリケーションエリアがあります。エネルギー管理、資産追跡、および冷凍。
Beyond that, LLNs often exhibit considerable loss at the physical layer, with significant variability of the delivery rate, and some short-term unreliability, coupled with some medium-term stability that makes it worthwhile to both construct directed acyclic graphs that are medium-term stable for routing and do measurements on the edges such as Expected Transmission Count (ETX) [RFC6551]. Not all LLNs comprise low-power nodes [RPL-DEPLOYMENT].
それを超えると、LLNはしばしば物理層でかなりの損失を示し、配信率の大幅な変動と短期的な信頼性の欠如に加え、中期的な有向非循環グラフを作成する価値がある中期的な安定性と相まってルーティングに対して安定しており、Expected Transmission Count（ETX）[RFC6551]などのエッジで測定を行います。すべてのLLNが低電力ノードで構成されるわけではありません[RPL-DEPLOYMENT]。
LLNs typically are composed of constrained nodes; this leads to the design of operation modes such as the "non-storing mode" defined by RPL (the IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks [RFC6550]). So, in the terminology of the present document, an LLN is a constrained-node network with certain network characteristics, which include constraints on the network as well.
LLNは通常、制約されたノードで構成されます。これにより、RPL（低電力および損失の多いネットワーク用のIPv6ルーティングプロトコル[RFC6550]）によって定義された「非保存モード」などの動作モードの設計につながります。したがって、このドキュメントの用語では、LLNは特定のネットワーク特性を持つ制約付きノードネットワークであり、ネットワークに対する制約も含まれます。
One interesting class of a constrained network often used as a constrained-node network is "LoWPAN" [RFC4919], a term inspired from the name of an IEEE 802.15.4 working group (low-rate wireless personal area networks (LR-WPANs)). The expansion of the LoWPAN acronym, "Low-Power Wireless Personal Area Network", contains a hard-to-justify "Personal" that is due to the history of task group naming in IEEE 802 more than due to an orientation of LoWPANs around a single person. Actually, LoWPANs have been suggested for urban monitoring, control of large buildings, and industrial control applications, so the "Personal" can only be considered a vestige. Occasionally, the term is read as "Low-Power Wireless Area Networks" [WEI]. Originally focused on IEEE 802.15.4, "LoWPAN" (or when used for IPv6, "6LoWPAN") also refers to networks built from similarly constrained link-layer technologies [V6-BTLE] [V6-DECT-ULE] [V6-G9959].
制約付きノードネットワークとしてよく使用される制約付きネットワークの1つの興味深いクラスは、 "LoWPAN" [RFC4919]です。これは、IEEE 802.15.4ワーキンググループ（低速無線パーソナルエリアネットワーク（LR-WPAN））の名前から発想を得た用語です）。 LoWPANの頭字語である「低電力ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク」の拡張には、IE 802でのタスクグループの命名の歴史が原因であるという理由より、正当化するのが難しい「パーソナル」が含まれています。独身者。実際、LoWPANは都市の監視、大きな建物の制御、および産業用制御アプリケーションに推奨されているため、「パーソナル」は痕跡と見なすことができるだけです。時々、この用語は「低電力ワイヤレスエリアネットワーク」[WEI]と読み替えられます。もともとIEEE 802.15.4に焦点を合わせていた「LoWPAN」（またはIPv6に使用する場合は「6LoWPAN」）も、同様に制約されたリンク層テクノロジーから構築されたネットワークを指します[V6-BTLE] [V6-DECT-ULE] [V6-G9959 ]。
Despite the overwhelming variety of Internet-connected devices that can be envisioned, it may be worthwhile to have some succinct terminology for different classes of constrained devices. In this document, the class designations in Table 1 may be used as rough indications of device capabilities:
想像できるインターネット接続デバイスの圧倒的な多様性にもかかわらず、制約されたデバイスのさまざまなクラスに対していくつかの簡潔な用語を使用することは価値があるかもしれません。このドキュメントでは、表1のクラス指定は、デバイス機能の大まかな目安として使用できます。
+-------------+-----------------------+-------------------------+
| Name | data size (e.g., RAM) | code size (e.g., Flash) |
+-------------+-----------------------+-------------------------+
| Class 0, C0 | << 10 KiB | << 100 KiB |
| | | |
| Class 1, C1 | ~ 10 KiB | ~ 100 KiB |
| | | |
| Class 2, C2 | ~ 50 KiB | ~ 250 KiB |
+-------------+-----------------------+-------------------------+
Table 1: Classes of Constrained Devices (KiB = 1024 bytes)
表1：制約付きデバイスのクラス（KiB = 1024バイト）
As of the writing of this document, these characteristics correspond to distinguishable clusters of commercially available chips and design cores for constrained devices. While it is expected that the boundaries of these classes will move over time, Moore's law tends to be less effective in the embedded space than in personal computing devices: gains made available by increases in transistor count and density are more likely to be invested in reductions of cost and power requirements than into continual increases in computing power.
このドキュメントの執筆時点では、これらの特性は、市販のチップの識別可能なクラスターおよび制約付きデバイスのデザインコアに対応しています。これらのクラスの境界は時間とともに変化すると予想されますが、ムーアの法則は、パーソナルコンピューティングデバイスよりも組み込みスペースでは効果が低くなる傾向があります。トランジスタ数と密度の増加によって得られる利益は、削減に投資される可能性が高くなります。計算能力の継続的な増加よりもコストと電力の要件の。
Class 0 devices are very constrained sensor-like motes. They are so severely constrained in memory and processing capabilities that most likely they will not have the resources required to communicate directly with the Internet in a secure manner (rare heroic, narrowly targeted implementation efforts notwithstanding). Class 0 devices will participate in Internet communications with the help of larger devices acting as proxies, gateways, or servers. Class 0 devices generally cannot be secured or managed comprehensively in the traditional sense. They will most likely be preconfigured (and will be reconfigured rarely, if at all) with a very small data set. For management purposes, they could answer keepalive signals and send on/ off or basic health indications.
クラス0デバイスは、非常に制約されたセンサーのようなモートです。それらはメモリと処理能力に非常に厳しい制約があるため、安全な方法でインターネットと直接通信するために必要なリソースを持たない可能性が高くなります（それにもかかわらず、めったにない、標的を絞った実装の取り組み）。クラス0デバイスは、プロキシ、ゲートウェイ、またはサーバーとして機能するより大きなデバイスの助けを借りて、インターネット通信に参加します。クラス0のデバイスは、通常、従来の意味で包括的に保護または管理することはできません。ほとんどの場合、非常に小さなデータセットで事前構成されます（そして、たとえあったとしても、ほとんど再構成されません）。管理目的で、キープアライブシグナルに応答し、オン/オフまたは基本的なヘルスインジケーションを送信できます。
Class 1 devices are quite constrained in code space and processing capabilities, such that they cannot easily talk to other Internet nodes employing a full protocol stack such as using HTTP, Transport Layer Security (TLS), and related security protocols and XML-based data representations. However, they are capable enough to use a protocol stack specifically designed for constrained nodes (such as the Constrained Application Protocol (CoAP) over UDP [COAP]) and participate in meaningful conversations without the help of a gateway node. In particular, they can provide support for the security functions required on a large network. Therefore, they can be integrated as fully developed peers into an IP network, but they need to be parsimonious with state memory, code space, and often power expenditure for protocol and application usage.
クラス1デバイスは、コード空間と処理機能にかなり制約があるため、HTTP、トランスポート層セキュリティ（TLS）、関連するセキュリティプロトコル、XMLベースのデータ表現など、完全なプロトコルスタックを使用する他のインターネットノードと簡単に通信できません。 。ただし、制約されたノード（UDP [COAP]上の制約されたアプリケーションプロトコル（CoAP）など）向けに特別に設計されたプロトコルスタックを使用し、ゲートウェイノードの助けを借りずに意味のある会話に参加するのに十分な能力があります。特に、大規模ネットワークで必要なセキュリティ機能をサポートできます。したがって、それらは完全に開発されたピアとしてIPネットワークに統合できますが、プロトコルおよびアプリケーションの使用のために、状態メモリ、コードスペース、および多くの場合は電力消費を節約する必要があります。
Class 2 devices are less constrained and fundamentally capable of supporting most of the same protocol stacks as used on notebooks or servers. However, even these devices can benefit from lightweight and energy-efficient protocols and from consuming less bandwidth. Furthermore, using fewer resources for networking leaves more resources available to applications. Thus, using the protocol stacks defined for more constrained devices on Class 2 devices might reduce development costs and increase the interoperability.
クラス2デバイスは制約が少なく、ノートブックやサーバーで使用されているものと同じプロトコルスタックのほとんどをサポートできます。ただし、これらのデバイスでさえ、軽量でエネルギー効率の高いプロトコルと少ない帯域幅の消費から利益を得ることができます。さらに、ネットワーキングに使用するリソースを少なくすると、アプリケーションで使用できるリソースが増えます。したがって、クラス2デバイス上の制約の厳しいデバイス用に定義されたプロトコルスタックを使用すると、開発コストを削減し、相互運用性を向上させることができます。
Constrained devices with capabilities significantly beyond Class 2 devices exist. They are less demanding from a standards development point of view as they can largely use existing protocols unchanged. The present document therefore does not make any attempt to define classes beyond Class 2. These devices can still be constrained by a limited energy supply.
クラス2デバイスを大幅に超える機能を持つ制約付きデバイスが存在します。既存のプロトコルをほとんど変更せずに使用できるため、標準開発の観点からの要求は少なくなります。したがって、このドキュメントでは、クラス2を超えるクラスを定義しようとはしていません。これらのデバイスは、限られたエネルギー供給によって制約を受ける可能性があります。
With respect to examining the capabilities of constrained nodes, particularly for Class 1 devices, it is important to understand what type of applications they are able to run and which protocol mechanisms would be most suitable. Because of memory and other limitations, each specific Class 1 device might be able to support only a few selected functions needed for its intended operation. In other words, the set of functions that can actually be supported is not static per device type: devices with similar constraints might choose to support different functions. Even though Class 2 devices have some more functionality available and may be able to provide a more complete set of functions, they still need to be assessed for the type of applications they will be running and the protocol functions they would need. To be able to derive any requirements, the use cases and the involvement of the devices in the application and the operational scenario need to be analyzed. Use cases may combine constrained devices of multiple classes as well as more traditional Internet nodes.
特にクラス1デバイスの場合、制約付きノードの機能の調査に関しては、それらが実行できるアプリケーションのタイプと、どのプロトコルメカニズムが最も適しているかを理解することが重要です。メモリおよびその他の制限により、特定のクラス1デバイスはそれぞれ、その意図された操作に必要な少数の選択された機能しかサポートできない場合があります。つまり、実際にサポートできる機能のセットは、デバイスタイプごとに静的ではありません。同様の制約を持つデバイスは、異なる機能をサポートすることを選択する場合があります。クラス2デバイスにはさらに多くの機能があり、より完全な機能セットを提供できる場合がありますが、実行するアプリケーションのタイプと必要なプロトコル機能を評価する必要があります。要件を導出できるようにするには、アプリケーションでのデバイスの使用事例と関与、および運用シナリオを分析する必要があります。ユースケースは、複数のクラスの制約されたデバイスや、より伝統的なインターネットノードを組み合わせる場合があります。
Devices not only differ in their computing capabilities but also in available power and/or energy. While it is harder to find recognizable clusters in this space, it is still useful to introduce some common terminology.
デバイスは、コンピューティング機能だけでなく、利用可能な電力やエネルギーも異なります。この空間で認識可能なクラスターを見つけることは困難ですが、いくつかの一般的な用語を紹介しておくと便利です。
The power and/or energy available to a device may vastly differ, from kilowatts to microwatts, from essentially unlimited to hundreds of microjoules.
デバイスで利用可能な電力および/またはエネルギーは、キロワットからマイクロワットまで、本質的に無制限から数百マイクロジュールまで、大きく異なる場合があります。
Instead of defining classes or clusters, we simply state, using the International System of Units (SI units), an approximate value for one or both of the quantities listed in Table 2:
クラスまたはクラスターを定義する代わりに、国際単位系（SI単位）を使用して、表2にリストされている数量の1つまたは両方のおおよその値を単に示します。
+------+--------------------------------------------------+---------+
| Name | Definition | SI Unit |
+------+--------------------------------------------------+---------+
| Ps | Sustainable average power available for the | W |
| | device over the time it is functioning | (Watt) |
| | | |
| Et | Total electrical energy available before the | J |
| | energy source is exhausted | (Joule) |
+------+--------------------------------------------------+---------+
Table 2: Quantities Relevant to Power and Energy
表2：電力とエネルギーに関連する量
The value of Et may need to be interpreted in conjunction with an indication over which period of time the value is given; see Section 4.2.
Etの値は、その値が与えられる期間の指示と併せて解釈する必要があるかもしれません。セクション4.2を参照してください。
Some devices enter a "low-power" mode before the energy available in a period is exhausted or even have multiple such steps on the way to exhaustion. For these devices, Ps would need to be given for each of the modes/steps.
一部のデバイスは、一定の期間に利用可能なエネルギーが使い果たされる前に「低電力」モードに入るか、または使い果たされる途中で複数のそのようなステップさえあります。これらのデバイスでは、モード/ステップごとにPsを指定する必要があります。
As discussed above, some devices are limited in available energy as opposed to (or in addition to) being limited in available power. Where no relevant limitations exist with respect to energy, the device is classified as E9. The energy limitation may be in total energy available in the usable lifetime of the device (e.g., a device that is discarded when its non-replaceable primary battery is exhausted), classified as E2. Where the relevant limitation is for a specific period, the device is classified as E1, e.g., a solar-powered device with a limited amount of energy available for the night, a device that is manually connected to a charger and has a period of time between recharges, or a device with a periodic (primary) battery replacement interval. Finally, there may be a limited amount of energy available for a specific event, e.g., for a button press in an energy-harvesting light switch; such devices are classified as E0. Note that, in a sense, many E1 devices are also E2, as the rechargeable battery has a limited number of useful recharging cycles.
上記のように、一部のデバイスは、利用可能な電力が制限されているのとは対照的に（またはそれに加えて）、利用可能なエネルギーが制限されています。エネルギーに関して関連する制限がない場合、デバイスはE9に分類されます。エネルギー制限は、E2として分類される、デバイス（たとえば、交換不可能な一次電池が消耗したときに廃棄されるデバイス）の使用可能な寿命で利用可能な総エネルギーにある可能性があります。関連する制限が特定の期間に対するものである場合、デバイスはE1として分類されます。たとえば、夜に利用できるエネルギー量が限られている太陽光発電デバイス、手動で充電器に接続されている、一定期間のデバイス再充電の間、または定期的な（プライマリ）バッテリー交換間隔を持つデバイス。最後に、特定のイベント、例えば、エネルギーハーベスティングライトスイッチのボタンを押すために利用できるエネルギーの量が限られている場合があります。そのようなデバイスはE0として分類されます。ある意味では、多くのE1デバイスはE2でもあることに注意してください。これは、充電式バッテリーには限られた数の有効な充電サイクルがあるためです。
Table 3 provides a summary of the classifications described above.
表3は、上記の分類の概要を示しています。
+------+------------------------------+-----------------------------+
| Name | Type of energy limitation | Example Power Source |
+------+------------------------------+-----------------------------+
| E0 | Event energy-limited | Event-based harvesting |
| | | |
| E1 | Period energy-limited | Battery that is |
| | | periodically recharged or |
| | | replaced |
| | | |
| E2 | Lifetime energy-limited | Non-replaceable primary |
| | | battery |
| | | |
| E9 | No direct quantitative | Mains-powered |
| | limitations to available | |
| | energy | |
+------+------------------------------+-----------------------------+
Table 3: Classes of Energy Limitation
表3：エネルギー制限のクラス
Especially when wireless transmission is used, the radio often consumes a big portion of the total energy consumed by the device. Design parameters, such as the available spectrum, the desired range, and the bitrate aimed for, influence the power consumed during transmission and reception; the duration of transmission and reception (including potential reception) influence the total energy consumption.
特にワイヤレス伝送を使用する場合、無線はデバイスで消費される総エネルギーの大部分を消費することがよくあります。利用可能なスペクトル、望ましい範囲、目的のビットレートなどの設計パラメータは、送受信中に消費される電力に影響を与えます。送受信の時間（受信の可能性を含む）は、総エネルギー消費量に影響します。
Different strategies for power usage and network attachment may be used, based on the type of the energy source (e.g., battery or mains-powered) and the frequency with which a device needs to communicate.
エネルギー源のタイプ（例えば、バッテリーまたは主電源）とデバイスが通信する必要のある周波数に基づいて、電力使用量とネットワーク接続のさまざまな戦略を使用できます。
The general strategies for power usage can be described as follows:
電力使用の一般的な戦略は、次のように説明できます。
Always-on: This strategy is most applicable if there is no reason for extreme measures for power saving. The device can stay on in the usual manner all the time. It may be useful to employ power-friendly hardware or limit the number of wireless transmissions, CPU speeds, and other aspects for general power-saving and cooling needs, but the device can be connected to the network all the time.
常時接続：この戦略は、節電のための極端な対策を行う理由がない場合に最も当てはまります。デバイスは常に通常の方法でオンにできます。電力にやさしいハードウェアを使用するか、ワイヤレス送信の数、CPU速度、および一般的な省電力と冷却のニーズのための他の側面を制限することは有用かもしれませんが、デバイスはいつでもネットワークに接続できます。
Normally-off: Under this strategy, the device sleeps such long periods at a time that once it wakes up, it makes sense for it to not pretend that it has been connected to the network during sleep: the device reattaches to the network as it is woken up. The main optimization goal is to minimize the effort during the reattachment process and any resulting application communications.
ノーマリーオフ：この戦略では、デバイスは長時間スリープ状態になるため、一度ウェイクアップすると、スリープ中にネットワークに接続されたふりをしないのが合理的です。デバイスはネットワークに再接続するため、起こされます。最適化の主な目的は、再接続プロセス中の労力と、結果として生じるアプリケーション通信を最小限に抑えることです。
If the device sleeps for long periods of time and needs to communicate infrequently, the relative increase in energy expenditure during reattachment may be acceptable.
デバイスが長期間スリープしていて、通信頻度を低くする必要がある場合は、再接続中のエネルギー消費量の相対的な増加は許容できる場合があります。
Low-power: This strategy is most applicable to devices that need to operate on a very small amount of power but still need to be able to communicate on a relatively frequent basis. This implies that extremely low-power solutions need to be used for the hardware, chosen link-layer mechanisms, and so on. Typically, given the small amount of time between transmissions, despite their sleep state, these devices retain some form of attachment to the network. Techniques used for minimizing power usage for the network communications include minimizing any work from re-establishing communications after waking up and tuning the frequency of communications (including "duty cycling", where components are switched on and off in a regular cycle) and other parameters appropriately.
低電力：この戦略は、非常に少量の電力で動作する必要があるが、比較的頻繁に通信できる必要があるデバイスに最も適しています。これは、ハードウェアや選択されたリンク層メカニズムなどに非常に低消費電力のソリューションを使用する必要があることを意味します。通常、これらのデバイスは、スリープ状態にもかかわらず、送信の間隔が短いことを考慮して、何らかの形でネットワークへの接続を保持します。ネットワーク通信の電力使用量を最小限に抑えるために使用される手法には、起動後に通信を再確立することによる作業の最小化や通信の周波数（コンポーネントが定期的なサイクルでオン/オフされる「デューティサイクル」を含む）やその他のパラメーターが含まれます。適切に。
Table 4 provides a summary of the strategies described above.
表4は、上記の戦略の概要を示しています。
+------+--------------+---------------------------------------------+
| Name | Strategy | Ability to communicate |
+------+--------------+---------------------------------------------+
| P0 | Normally-off | Reattach when required |
| | | |
| P1 | Low-power | Appears connected, perhaps with high |
| | | latency |
| | | |
| P9 | Always-on | Always connected |
+------+--------------+---------------------------------------------+
Table 4: Strategies of Using Power for Communication
表4：通信に電力を使用する戦略
Note that the discussion above is at the device level; similar considerations can apply at the communications-interface level. This document does not define terminology for the latter.
上記の説明はデバイスレベルであることに注意してください。同様の考慮事項が通信インターフェースレベルで適用できます。このドキュメントでは、後者の用語を定義していません。
A term often used to describe power-saving approaches is "duty-cycling". This describes all forms of periodically switching off some function, leaving it on only for a certain percentage of time (the "duty cycle").
省電力アプローチを説明するためによく使用される用語は、「デューティサイクル」です。これは、一部の機能を定期的にオフにして、特定の割合の時間（「デューティサイクル」）だけオンにしておくすべての形式を説明しています。
[RFC7102] only distinguishes two levels, defining a Non-Sleepy Node as a node that always remains in a fully powered-on state (always awake) where it has the capability to perform communication (P9) and a Sleepy Node as a node that may sometimes go into a sleep mode (a low-power state to conserve power) and temporarily suspend protocol communication (P0); there is no explicit mention of P1.
[RFC7102]は2つのレベルのみを区別し、非スリープノードを常に完全にパワーオンされた状態（常にアウェイク）のままであるノードとして定義し、通信を実行する機能（P9）とスリーピーノードをノードとして定義します。スリープモード（電力を節約するための低電力状態）になり、プロトコル通信（P0）を一時的に停止することがあります。 P1の明示的な言及はありません。
This document introduces common terminology that does not raise any new security issues. Security considerations arising from the constraints discussed in this document need to be discussed in the context of specific protocols. For instance, Section 11.6 of [COAP], "Constrained node considerations", discusses implications of specific constraints on the security mechanisms employed. [ROLL-SEC-THREATS] provides a security threat analysis for the RPL routing protocol. Implementation considerations for security protocols on constrained nodes are discussed in [IKEV2-MINIMAL] and [TLS-MINIMAL]. A wider view of security in constrained-node networks is provided in [IOT-SECURITY].
このドキュメントでは、新しいセキュリティ問題を引き起こさない一般的な用語を紹介します。このドキュメントで説明されている制約から生じるセキュリティの考慮事項は、特定のプロトコルのコンテキストで説明する必要があります。たとえば、[COAP]のセクション11.6「制約付きノードの考慮事項」では、採用されているセキュリティメカニズムに対する特定の制約の影響について説明しています。 [ROLL-SEC-THREATS]は、RPLルーティングプロトコルのセキュリティ脅威分析を提供します。制約されたノードでのセキュリティプロトコルの実装に関する考慮事項は、[IKEV2-MINIMAL]および[TLS-MINIMAL]で説明されています。 [IOT-SECURITY]で、制約付きノードネットワークにおけるセキュリティのより広い見方が提供されています。
Dominique Barthel and Peter van der Stok provided useful comments; Charles Palmer provided a full editorial review.
Dominique BarthelとPeter van der Stokは有益なコメントを提供しました。 Charles Palmerが完全な編集レビューを提供しました。
Peter van der Stok insisted that we should include power terminology, hence Section 4. The text for Section 4.3 is mostly lifted from a previous version of [COAP-CELLULAR] and has been adapted for this document.
Peter van der Stokは、電力の用語、したがってセクション4を含める必要があると主張しました。セクション4.3のテキストは、ほとんどが[COAP-CELLULAR]の以前のバージョンから引き上げられており、このドキュメントに適合しています。
[COAP] Shelby, Z., Hartke, K., and C. Bormann, "Constrained Application Protocol (CoAP)", Work in Progress, June 2013.
[COAP] Shelby、Z.、Hartke、K.、およびC. Bormann、「Constrained Application Protocol（CoAP）」、Work in Progress、2013年6月。
[COAP-CELLULAR] Arkko, J., Eriksson, A., and A. Keranen, "Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks", Work in Progress, February 2014.
[COAP-CELLULAR] Arkko、J.、Eriksson、A。、およびA. Keranen、「Building Power-Efficient CoAP Devices for Cellular Networks」、Work in Progress、2014年2月。
[FALL] Fall, K., "A Delay-Tolerant Network Architecture for Challenged Internets", SIGCOMM 2003, 2003.
[秋]秋、K。、「チャレンジドインターネットのための遅延耐性ネットワークアーキテクチャ」、SIGCOMM 2003、2003。
[FIFTY-BILLION] Ericsson, "More Than 50 Billion Connected Devices", Ericsson White Paper 284 23-3149 Uen, February 2011, <http://www.ericsson.com/res/docs/whitepapers/ wp-50-billions.pdf>.
[50億]エリクソン、「500億を超える接続デバイス」、エリクソンホワイトペーパー284 23-3149 Uen、2011年2月、<http://www.ericsson.com/res/docs/whitepapers/ wp-50-billions .pdf>。
[IKEV2-MINIMAL] Kivinen, T., "Minimal IKEv2", Work in Progress, October 2013.
[IKEV2-MINIMAL] Kivinen、T。、「Minimal IKEv2」、Work in Progress、2013年10月。
[IOT-SECURITY] Garcia-Morchon, O., Kumar, S., Keoh, S., Hummen, R., and R. Struik, "Security Considerations in the IP-based Internet of Things", Work in Progress, September 2013.
[IOT-SECURITY] Garcia-Morchon、O.、Kumar、S.、Keoh、S.、Hummen、R。、およびR. Struik、「IPベースのモノのインターネットにおけるセキュリティの考慮事項」、進行中の作業、9月2013。
[ISQ-13] International Electrotechnical Commission, "International Standard -- Quantities and units -- Part 13: Information science and technology", IEC 80000-13, March 2008.
[ISQ-13] International Electrotechnical Commission、「International Standard-Quantities and units-Part 13：Information science and technology」、IEC 80000-13、2008年3月。
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[RFC0793] Postel、J。、「Transmission Control Protocol」、STD 7、RFC 793、1981年9月。
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[RFC4919] Kushalnagar、N.、Montenegro、G。、およびC. Schumacher、「IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks（6LoWPANs）：Overview、Assumptions、Problem Statement、and Goals」、RFC 4919、2007年8月。
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[RPL-DEPLOYMENT] Vasseur、J.、Ed。、Hui、J.、Ed。、Dasgupta、S。、およびG. Yoon、「大規模ネットワークでのRPL展開経験」、Work in Progress、2012年7月。
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[V6-BTLE] Nieminen、J.、Ed。、Savolainen、T.、Ed。、Isomaki、M.、Patil、B.、Shelby、Z。、およびC. Gomez、「BLUETOOTH低エネルギーでのIPv6パケットの送信「2014年5月、作業中。
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[V6-DECT-ULE] Mariager、P.、Ed。、Petersen、J。、およびZ. Shelby、「DECT超低エネルギーによるIPv6パケットの送信」、2013年7月、作業中。
[V6-G9959] Brandt, A. and J. Buron, "Transmission of IPv6 packets over ITU-T G.9959 Networks", Work in Progress, May 2014.
[V6-G9959] Brandt、A。およびJ. Buron、「ITU-T G.9959ネットワークを介したIPv6パケットの送信」、Work in Progress、2014年5月。
[WEI] Shelby, Z. and C. Bormann, "6LoWPAN: the Wireless Embedded Internet", ISBN 9780470747995, 2009.
[WEI]シェルビー、Z。およびC.ボーマン、「6LoWPAN：The Wireless Embedded Internet」、ISBN 9780470747995、2009年。
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