IPv6 Auto-Configuration

未來 IoT 中的設備會逐漸增長，要透過唯一的定址方式，令設備連接上網際網路衍 生各種多樣化的 IoT 應用，為保持設備與網路之間的互通性，IPv6 被視為目前應被廣 泛採用接受之解決方式，而且可提供2¹²⁸個位址並滿足 IoT 中大量位址的需求，因此，

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本文探討 IPv6 所提供的主要三種定址方式，並選擇適合於本系統之做法。IPv6 address 三種主要的類型，本系統採用 Link-local address 與 Global Unique address，Link-local

address 為 Single link 所設計，且會自動組成該位址。若本系統所設計之 Gateway 故障，

且無法提供 Prefix 之服務，Node 也可組成 IPv6 位址，但無法至網際網路上傳遞封包。

本系統令 Node 組成 Global Unique address，因此，可透過 CoAP 協定讓使用者取得感 測服務，此外，Gateway 的 IP 為管理者所配給，Node 則由 SLAAC 機制組成 IPv6 address。

以下將說明 Link-local address 與 Global Unique address 組成的過程。

3.2.3.1 IID 組成

IPv6 的位址由 64 bit 的 subnet prefix 與 64 bit 的 interface identifier (IID)組成[20]，

其產生 IID 過程，如 Figure 16 所示，首先，Gateway 會利用 Bluetooth Dongle 搜尋所管 轄範圍內的 BLE Node，BLE Node 在未配對的情況下會一直主動發送藍牙封包給周圍 設備，Gateway 收到 Node 傳送的 48bitPublic Bluetooth Device Address。Gateway 上的 Bluetooth Dongle 與 BLE Node 進行配對之後，Node 會自行將 Public Bluetooth Device Address 轉換為 EUI-64 位址[43]，執行填充的動作，把 0xFF 與 0xFE 放入 Bluetooth Device address 中間的位址。IPv6 Link-local address 為 128bit，並分為兩個部分，Prefix 64 bit 加上 IID 64bit 組成。因此，須將 EUI-64 位址轉換為 IID 的格式，並將位於 Figure 16 黃框處所示之 u 位置(universal/local bit 設為 1 表示 universal scope[20])，在第一個 byte(橘 框處)取得 0x02[26]。

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Figure 16: IID 組成

3.2.3.2 Global Unique address 組成

128 bit Global Unique address，包含 64 bit Prefix 與 64bit IID 組成[20]。在 Linux Kernel 3.17.0-rc2 版本中開始支援以藍牙 L2CAP 為導向之 6LoWPAN 頻道，如 Figure 16 所示，

Node 要取得 IPv6 address 前，Gateway 與 BLE Node 之間必須建立 L2CAP Channel 連接 (於 4.1 節說明建立流程)，才可利用 IPv6 提供之 Stateful Auto-Configuration 或 Stateless Address Auto-Configuration(SLAAC)[21]機制，自動取得 Global address。其中，Stateful 利用 DHCPv6 Server 取得 Prefix，由於 Stateful 需要額外維護一部管理設備配給之 IPv6 訊息的 DHCPv6 Server[44]。SLAAC 利用路由器給予 Prefix 之方式，可讓網管人員提供 相當大的便利性，若需要更改路由器發送之 Prefix，其他設備取得之 IPv6 位址則會自 動覆蓋舊的位址資訊[44]，主動更新 IPv6 位址，因此，在本研究中利用 SLAAC 機制令 Gateway 發送自身的 Prefix 給 Node。SLAAC 機制可讓 Gateway 所傳遞的 Router Advertisement(RA)[45]訊息成為 IPv6 的 Prefix，在 Linux 中可利用 Router Advertisement

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Daemon(RADVD)[46]，RADVD 會先聆聽是否有收到 Router Solicitation(RS)訊息，需先 配置 RADVD 的設定，包含 AdvAutonomous 與 AdvSendAdvert ，其一，AdvAutonomous 為 RA 訊息中的一部分，配置 on 代表設備在收到 RA 訊息後，可將此 Prefix 組成 Global

address，其二，AdvSendAdvert 為令此 Gateway 定期的發送 RA 訊息，配置完成後存檔 並重新啟動 RADVD 功能即會生效改動的部分功能，且在 bt0 介面中會開始廣播 IPv6

Prefix。本系統 Node 取得 Global address 流程，如 Figure 17 所示，Gateway 以 L2CAP 連接上的 Node，Node 可主動發送 RS 訊息，Gateway 會回應包含 Prefix 的 RA 訊息，

Node 在收到 RA 訊息後可自主取得 Global address，與 3.2.3.1 節產生 Link-local address 方法相似，取得 Bluetooth Device address 填充為 EUI-64 格式，再轉成 64 bit IID，加上 先前取得的 Gateway Prefix，即形成 IPv6 Global address。

Figure 17: Global Address 組成