IP-netwerken in smarthomes en iot

Over Thread, Matter, NB-IoT en LTE-M

Het internetprotocol van Cerf en Kahn

Het Internet Protocol, of IP, is een van de succesvolste technologieën in de computerwereld. Bijna vijftig jaar na de uitvinding vormt het ook de basis van meer en meer domotica- en iot-protocollen, zoals Thread, Matter (voorheen Connected Home over IP), NB-IoT en LTE-M. In dit artikel gaan we nader in op deze op het Internet Protocol gebaseerde technieken en het gebruik voor smarthometoepassingen en internet of things. Wat is Thread nu precies bijvoorbeeld? Ook staan we aan het slot even stil bij de beveiliging.

Vint Cerf

In 1974 publiceerden computerpioniers Vint Cerf en Bob Kahn hun paper A Protocol for Packet Network Intercommunication in IEEE Transactions on Communications, het wetenschappelijke tijdschrift van het Institute of Electrical and Electronics Engineers. Ze beschreven daarin een model om netwerken aan elkaar te koppelen, dat bekend werd als TCP/IP, naar de twee centrale componenten: Transmission Control Protocol en Internet Protocol.

In de jaren erna volgden enkele nieuwe versies. Zo werden TCP en IP van elkaar gescheiden, en in 1981 werd IPv4 gestandaardiseerd in RFC 791. Later volgde nog IPv6. In plaats van de 32bit-adressen van IPv4 gebruikt dit protocol 128bit-adressen. Dat verhoogt het aantal beschikbare adressen van 4,3 miljard naar 3,4 maal 10 tot de 38e macht. IPv6 is gestandaardiseerd als RFC 8200.

Bron: Michel Bakni, Wikimedia, CC BY-SA 4.0

IP is een essentiële component in de internetprotocolsuite die beschrijft hoe communicatie tussen twee toepassingen op verschillende apparaten verloopt. De internetprotocolsuite, TCP/IP, is een vereenvoudigde versie van het OSI-model en bestaat uit vier lagen, van onder naar boven:

Verbindingslaag

Deze laag definieert de verbinding die het apparaat heeft met het lokale netwerk. Protocollen als ethernet en wifi werken in deze laag.

Netwerklaag

De netwerklaag maakt communicatie over netwerkgrenzen heen mogelijk, wat routing wordt genoemd. Het Internet Protocol werkt in deze laag en definieert IP-adressen.

Transportlaag

Deze laag maakt communicatie tussen twee apparaten mogelijk, hetzij op hetzelfde netwerk, hetzij op verschillende netwerken met routers ertussen. De transportlaag definieert ook het concept van een poort. Het UDP en TCP werken in deze laag.

Applicatielaag

De applicatielaag verzorgt de communicatie tussen applicaties op dezelfde of verschillende apparaten. Protocollen als HTTP(S), DNS, SMTP en MQTT werken in deze laag.

De overgedragen data wordt in de internetprotocolsuite ingekapseld in vier lagen. Bron: Colin Burnett, CC BY-SA 3.0

Protocollen voor domotica en iot

Veel domoticaprotocollen gebruiken een alternatief voor de internetprotocolsuite. Zo hebben Z-Wave en Zigbee hun eigen protocolstapel gedefinieerd die niet met IP-adressen werkt. Als je dan toestellen van deze technologie met je op IP gebaseerde thuisnetwerk wilt laten communiceren, heb je een gateway nodig die de data van het domoticaprotocol omzet in IP-pakketten en andersom. Dat is de bestaansreden van projecten als Zwavejs2Mqtt en Zigbee2MQTT.

Ook in het internet of things spelen niet-IP-netwerken nog een grote rol. Denk maar aan LoRaWAN, een technologie voor low-power wide-area networking, of lpwan, dat door The Things Network populair is gemaakt. Ook hier zijn gateways nodig die de LoRa-signalen omzetten in IP-pakketten voor de netwerkserver en andersom. Daardoor kun je metingen van LoRaWAN-sensors via het applicatieprotocol MQTT uitlezen. Het IP-gedeelte begint echter pas vanaf de communicatie tussen gateway en netwerkserver; de enddevices spreken geen IP.

Hoewel de technologie achter de internetprotocolsuite al bijna vijftig jaar oud is, zien we dat IP ondertussen ook in protocollen voor domotica en iot wordt gebruikt.

Foto: metamorworks / Getty Images.

Dit artikel kun je gratis lezen zonder adblocker

Alle content op Tweakers is gratis voor iedereen toegankelijk. Het enige dat we van je vragen is dat je de advertenties niet blokkeert, zodat we de inkomsten hebben om in Tweakers te blijven investeren. Je hoeft hierbij niet bang te zijn dat je privacy of veiligheid in het geding komt, want ons advertentiesysteem werkt volledig zonder thirdpartytracking.

Bekijk onze uitleg hoe je voor Tweakers een uitzondering kunt maken in je adblocker.

Ben je abonnee? Log dan in.

• Volgende pagina 2. 802.15.4 voor draadloze meshnetwerken