Dotdot：IoT語言

作者：Silicon Labs軟件系統工程經理兼Zigbee聯盟MeshIP技術小組委員會主席EzraHale先生

Silicon Labs（芯科科技）做為Zigbee聯盟和ThreadGroup的重要成員，近年不遺馀力研發并優化動態多協議無線技術，期能早日促進各種無線技術能溝通無阻。隨著Zigbee聯盟和ThreadGroup正式發布基于Thread IP網絡全新的Dotdot規范，做為智能設備在任意網絡上進行通信的通用標準應用語言，開發人員首次可以放心地在IP網絡上使用成熟、開放、且可互操作的物聯網語言，將有助于整合碎片化的智能連接設備行業，開拓新市場。

為了幫助工程師更容易了解Dotdot的基礎知識與設計應用，Silicon Labs軟件系統工程經理兼Zigbee聯盟Mesh IP技術小組委員會主席Ezra Hale先生撰寫了一篇技術文章－“Dotdot：IoT語言”，以宏觀的角度介紹了Dotdot規范和應用層面，以及為IoT設備開發帶來的諸多優勢，歡迎點擊“閱讀原文”觀看完整文章。

Silicon Labs軟件系統工程經理兼Zigbee聯盟MeshIP技術小組委員會主席Ezra Hale先生

2013年三名工程師（分別來自一家協議棧供應商和兩家彼此競爭的門鎖制造商）坐在波士頓一間沒有窗戶的會議室里，在那里就構建他們的IoT設備達成協議。兩家制造商的門鎖設計各具特色，都希望能融入Zigbee生態系統，并且以相同的方式進行產品通信。這次思想的碰撞產生一些有爭議的地方，但是幾天后這些工程師就達成了協議，它成為了Zigbee簇庫（ZigbeeCluster Library，ZCL）中的門鎖簇（Door Lock Cluster）。

在應用層，Zigbee通過稱為“簇(Cluster)”的實體提供標準化的通信協議。簇定義了設備能發送或接收什么命令以及設備注意哪些數據或屬性。門鎖簇定義了包括依照預計時間表的上鎖及解鎖時間以及密碼鎖等所有功能。因此在Zigbee協議棧的絕對頂層，門鎖有非常明確和標準化的方式，可以用來與Zigbee網絡的其余設備和外部世界進行通信。

這聽起來平淡無奇，但是重要的是這些工程師進行的工作已經在Zigbee中重現了數百次。在過去的十年中，Zigbee成員公司已經構建了Zigbee簇庫（ZCL），涵蓋范圍從照明到窗戶傳感器，從恒溫器到智能電表等各種應用功能。這是ZCL的核心，當被移植到其他網絡傳輸上時，它是Zigbee帶來的真正價值。

在物聯網中，每個智能設備都必須在應用層中理解和使用相同語言。人們期望智能集中器知道如何與現成的門鎖或恒溫器進行通信和控制。沒有通用應用層，網絡層性能如何其實不重要。通用應用層是IoT網絡標準需求的一個關鍵要素，是將Zigbee簇庫移植為通用、獨立應用語言的核心價值，也是Zigbee已經命名為Dotdot所取得的成就。

采用Thread的理由：IP友好的網絡層

Thread網絡協議使用6LoWPAN，一種IPv6的精簡形式。這使得Thread設備能夠直接與其他IP設備進行交互，從而無需像在Zigbee3.0中那樣通過網關。Thread網絡上的邊界路由器充當了從IPv6數據到云端的通道，反之亦然。因此，Thread網絡上的設備可以直接與其他IP設備進行交互。

采用Dotdot的原因：IP友好的應用層

Dotdot使用互聯網工程任務組（IETF）定義的通用、IP友好的協議規范，例如受限制的應用層協議（CoAP）和簡明二進制對象表示（CBOR）。因此，開放式庫可用于開發應用，大大加快了設備開發進程。

Dotdot over Thread（詳見圖1）需要使用數據報傳輸層安全性或DTLS。這使得Thread網絡上的設備能夠確保它們不僅與受信任的設備通信，還確保它們的通信安全。除了使用DTLS之外，Dotdot還需要在約束環境（ACE）上使用的認證和授權，通常稱為訪問控制。訪問控制允許部署設備準確的指定一個設備上哪些資源是可用的，甚至即使恒溫器與門鎖共享DTLS連接，它也不能直接控制鎖，除非它具有適當的訪問權限。

迄今為止，產品開發人員不得不在以下技術中進行選擇：a）支持可靠的、本地的、設備到設備的互操作性，但通常其產品（和他們的數據）在第三方網關上遇到困難，或b）將這些產品直接連接到互聯網，但是為了采用有效的方式連接設備在一起，不得不面對可靠性、互操作性和用戶體驗帶來的挑戰。

Dotdot over Thread提供了兩全其美的解決方案。

Zigbee簇庫是針對低功耗和有損網絡上設備到設備通信以及電池供電設備而構建和優化的。這意味著信息被壓縮成緊湊的、最適合于單個127字節802.15.4數據包之內。另外，消息模式是基于最小化設備之間的通信,減少不必要的‘交流’。并且電池供電的設備發起它們通信的大部分，這是因為它們在睡眠時不能可靠的接收。Dotdot的開發保持了ZCL中的這些基本原則和經驗，以確保它也適用于這些低功耗和有損網絡的同時，切換到大眾所知的IP友好協議。

使用Thread可以消除在網狀網絡上通常所需的網關，它直接了解如何與每個設備通信。通過使用通用Thread邊界路由器，去創建一個DTLS連接是有可能的，從Internet上的任何位置到本地網狀網絡上的一個設備，并且與該設備進行安全通信。這允許IoT系統“大腦”處于云端，并直接與網絡上的設備進行通信，而無需擔心網關上的固件版本。Thread邊界路由器充當一個通道，因此當網狀網絡的組成會發生變化并且新設備將被添加或升級時，它不需要固件升級。這意味著可以做一些復雜的事情，例如在安全通信通道上從云端直接更新網狀網絡上設備的固件，大大簡化了網狀網絡設備的管理。

由于Dotdot是從ZCL派生出來的，因此使用網關在兩者之間進行轉換很簡單。這是至關重要的，因為這意味著新的Dotdot設備可以無縫橋接到現有的Zigbee設備，確保順暢的用戶體驗和互操作性。這也意味著現有的Zigbee設備可以使用Dotdot和IP友好的協議橋接到云端，簡化遠程設備控制和管理。

Zigbee已經認證了近十年的應用層功能（Zigbee簇庫）。Zigbee聯盟也在為Dotdot開發一個自動測試環境。該測試環境確保Zigbee及其成員能夠認證Dotdot設備及其他們的應用層功能，并確保來自不同供應商的設備能夠在同一網狀網絡上進行互操作。當您選擇Dotdot作為你的IoT設備的應用層時，你就擁有了可靠的、通過認證項目所帶來的益處。

雖然最初的焦點是Dotdot over Thread，但是擴展到其他IP網絡也相對簡單。Dotdot基于IP友好協議和IPv6，因此用法可以很容易的將其擴展到Wi-Fi或Ethernet。對于本質上不支持IPv6或IP協議的藍牙傳輸技術等，需要一些適配。