TWI624163B - System for controlling IPv6 networking of IoT devices - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種基於物聯網無線技術之IPv6連網管理控制系統，以管理物聯網終端設備取得IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器三項IPv6連網參數，此系統包含：具Ethernet(802.3)連網技術之電腦、安裝於智慧型手機之智慧應用模組、閘道器與多個物聯網終端設備。管理者經由電腦或智慧應用模組將合法物聯網終端設備實體層位址與技術儲存於閘道器中；閘道器依據管理者設定資料僅回覆合法物聯網終端設備此網路之IPv6連網參數。經由實體層位址控管IPv6位址配發，可達物聯網封包流量控管，改善閘道器網路效能；不回應非法封包可避免惡意設備發起之DoS攻擊，提高閘道器安全性與穩定性。
Description
本發明係有關於一種控管物聯網設備連網之系統，特別用於使用IPv6連接網際網路之控管物聯網設備連網的系統。
近幾年物聯網為一熱門話題，物聯網應用將更貼近大眾生活，物聯網技術百家爭鳴，多數設備廠商研發的私有技術具有快速開發之優點，然而設備間往往難以互相溝通且不易跨領域共享。當使用者面對多個相同實體層技術之物聯網設備時，由於其上層技術不同而須使用多個閘道器才能控管所有物聯網設備，因而增加管理上的複雜度。因此，目前另一種物聯網設備趨勢為採用公開技術研發，例如IPv6之網路層技術。舉例而言，根據習知的專利公開資訊，係提供Method and apparatus for providing gateway to transmit IPv6 packet in a wireless local area network system與Intelligent housing system based on 6LoWPAN(IPv6 Low-Power Wireless Personal Area Network)technology and user datagram protocol(UDP)message transceiving method based on 6LoWPAN technology(使閘道器在無線局域網路中發送IPv6封包的方法和設備與基於6LoWPAN與用戶數據報協議(UDP)技術的智能住宅系統)等透過IPv6提供物聯網服務。
採用IPv6提供物聯網服務讓使用者能直接連接到終端設備
上存取設備提供的資源，物聯網終端設備亦能即時地將訊息傳遞給使用者。隨著物聯網終端設備可直接連上網際網路係衍生出一些管控問題，提供網路服務的閘道器如何控管所連接的物聯網設備，上述之兩篇公開專利中，閘道器並無管控物聯網終端設備連網的機制，將導致閘道器附近之所有終端設備皆可由此閘道器連接到網際網路，使閘道器網路之效能不佳，從而影響使用者觀感並可能造成由閘道器底下設備發起的惡意攻擊。
本發明係基於採用公開技術有助於物聯網設備互動與資料共享，但須提升公開技術上之管控方法，以便讓整體功能更加完善。
本發明之目的在於提供一無線上網控管系統與方法，經由閘道器儲存之合法物聯網終端設備技術與位址達到控管終端設備IPv6連網能力，有效區分合法與非法物聯網終端設備，僅服務合法終端物聯網設備，可達閘道器流量控管，此外避免DoS等惡意攻擊，可提高閘道器穩定性與安全性。
本發明之一實施例中提供一種控管物聯網設備IPv6連網之系統，其包含：一電腦，係具有Ethernet(802.3)連網功能，該電腦係提供一閘道器管理網頁至一管理者，以供該管理者新增、刪除及/或修改一合法物聯網終端設備之資訊；一智慧型手機，係包含一智慧應用模組，該智慧型手機係提供一使用者介面至該管理者，使得該管理者透過該智慧型手機增修及/或存取該合法物聯網終端設備之資訊；一閘道器，係儲存該管理者所設定之該合法物聯網終端設備之資訊，並提供該合法物聯網終端設備一
IPv6連網參數，IPv6連網參數包含IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器三項資訊，以及提供一IPv6連線服務；以及多個物聯網終端設備，係具有IPv6連線功能，於開機後請求該閘道器提供該IPv6連網參數，其中該些物聯網終端設備包含該合法物聯網終端設備。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
11‧‧‧電腦
12‧‧‧智慧型手機
13‧‧‧Ethernet(802.3)技術
14‧‧‧3G、4G行動網路技術
15‧‧‧閘道器
16‧‧‧802.15.4無線技術
17‧‧‧Wi-Fi無線技術
18a‧‧‧802.15.4物聯網終端設備
18b‧‧‧802.15.4物聯網終端設備
19a‧‧‧Wi-Fi物聯網終端設備
19b‧‧‧Wi-Fi物聯網終端設備
20‧‧‧智慧應用模組
21‧‧‧第一通訊界面
22‧‧‧IPv6路由器模組
23‧‧‧管控模組
24‧‧‧第二通訊界面
25‧‧‧第三通訊界面
26a‧‧‧802.15.4 IPv6 Host模組
26b‧‧‧802.15.4 IPv6 Host模組
27a‧‧‧Wi-Fi IPv6 Host模組
27b‧‧‧Wi-Fi IPv6 Host模組
601‧‧‧IPv6標頭
602‧‧‧ICMPv6標頭
603‧‧‧網段資訊
S301~S308‧‧‧步驟流程
S401~S407‧‧‧步驟流程
S501~S506‧‧‧步驟流程
圖1為依據本發明一實施例之控管物聯網設備IPv6連網之系統的示意圖。
圖2為依據本發明一實施例之控管物聯網設備IPv6連網之系統的示意圖。
圖3為依據本發明一實施例之使用電腦設定物聯網設備之方法的流程圖。
圖4為依據本發明一實施例之使用智慧型手機設定物聯網設備之方法的流程圖。
圖5為依據本發明一實施例之物聯網終端設備取得IPv6上網參數的流程圖。
圖6為依據本發明一實施例之單播路由器廣告訊息之示意圖。
以下將參考附圖而詳細說明多個實施例之控管物聯網設備IPv6連網之系統。然而，此公開可以不同形式實施且不應被解釋為限制於此處闡述的實施例。任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
儘管本文使用術語第一、第二等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用以使一元件與另一元件區別。舉例來說，在不脫離本例示性實施例之範疇的情況下，可將第一元件稱為第二元件，且類似地，可將第二元件稱為第一元件。如本文所使用，術語「及/或」包括相關聯之所列出項目中之一或多者的任何以及所有組合。
請一併參考圖1與圖2，圖1與圖2為依據本發明一實施例之控管物聯網設備IPv6連網之系統的示意圖。根據本發明之一實施例之控管物聯網設備IPv6連網之系統包含電腦11、智慧型手機12、閘道器15、多個物聯網終端設備，諸如802.15.4物聯網終端設備18a及802.15.4物聯網終端設備18b與Wi-Fi物聯網終端設備19a及Wi-Fi物聯網終端設備19b。電腦11具有Ethernet(802.3)連網功能，電腦11可提供一閘道器管理網頁(圖未示)至一管理者，以供該管理者新增、刪除及/或修改一合法物聯網終端設
備之資訊。智慧型手機12可包含一智慧應用模組20，智慧型手機12可提供一使用者介面至該管理者，使得該管理者透過該智慧型手機12增修及/或存取該合法物聯網終端設備之資訊。閘道器15可儲存該管理者所設定之該合法物聯網終端設備之資訊，並提供該合法物聯網終端設備一IPv6連網參數，IPv6連網參數包含IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器三項資訊，以及提供一IPv6連線服務。802.15.4物聯網終端設備18a、802.15.4物聯網終端設備18b、Wi-Fi物聯網終端設備19a及Wi-Fi物聯網終端設備19b可具有IPv6連線功能，於開機後請求該閘道器15提供該IPv6連網參數，其中該些物聯網終端設備包含該合法物聯網終端設備。
於一實施例中，提供兩種設定之連線方式，第一種連線方式是使用電腦11經由Ethernet(802.3)網路技術13直接登入閘道器管理網頁；第二種連線方式是使用具備智慧應用模組20之智慧型手機12，智慧應用模組20具物聯網設備管理資訊與存取物聯網終端設備資訊之能力，智慧型手機1可經由3G、4G行動網路技術14與閘道器15建立連線。閘道器15可透過第一通訊界面21與Ethernet(802.3)網路技術13與電腦11或智慧型手機12溝通，閘道器15之IPv6路由器模組22可用於配發IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器等IPv6連網參數、決定訊息傳送之通訊介面並與管控模組23溝通，管控模組23可用於儲存管理者所設定之合法物聯網終端設備之網路層技術與位址，並接受IPv6路由器模組22之詢問與響應該詢問回覆查詢結果。
於一實施例中，閘道器15具有無線網路之功能。例如，閘道器15之無線物聯網技術可包含802.15.4無線網路16與Wi-Fi無線網路
17。閘道器可透過第二通訊界面24接收802.15.4網路訊息，與透過第三通訊界面25接收Wi-Fi(802.11)訊息。
於一實施例中，802.15.4物聯網終端設備18a及802.15.4物聯網終端設備18b可分別包含802.15.4 IPv6 Host模組26a及802.15.4 IPv6 Host模組26b。802.15.4 IPv6 Host模組26a及802.15.4 IPv6 Host模組26b為專屬於802.15.4技術所使用之IPv6 Host模組，802.15.4物聯網終端設備18a與802.15.4物聯網終端設備18b可分別透過802.15.4 IPv6 Host模組26a與802.15.4 IPv6 Host模組26b取得IPv6連網參數，以連接網際網路。相似地，Wi-Fi物聯網終端設備19a及Wi-Fi物聯網終端設備19b可分別包含Wi-Fi IPv6 Host模組27a及Wi-Fi IPv6 Host模組27b。Wi-Fi IPv6 Host模組27a及Wi-Fi IPv6 Host模組27b為專屬於Wi-Fi(802.11)技術所使用之IPv6 Host模組，Wi-Fi物聯網終端設備19a及Wi-Fi物聯網終端設備19b可分別透過Wi-Fi IPv6 Host模組27a及Wi-Fi IPv6 Host模組27b取得IPv6連網參數，以連接網際網路。
請參考圖3，圖3為依據本發明一實施例之使用電腦設定物聯網設備之方法的流程圖。此實施例之方法適用於圖1與圖2之實施例所示之控管物聯網設備IPv6連網之系統，尤其是控管物聯網設備IPv6連網之系統中的電腦11。
於步驟S301中：電腦11經由使用者與密碼檢查登入閘道器管理頁面。
於步驟S302中：管理者選擇是否主動輸入合法物聯網終端設備之資訊。於一實施例中，合法物聯網終端設備之資訊包含一網路位址，
但本發明不以此為限。於其它實施例中，合法物聯網終端設備之資訊可包含網路位址、實體層技術、實體層位址與製造商等資訊。
於步驟S303中：管理者選擇主動輸入合法物聯網終端設備之資訊，將合法物聯網終端設備之資訊輸入閘道器管理頁面中。例如，管理者可將合法物聯網終端設備之網路位址輸入閘道器管理頁面之相對應的無線技術的欄位或分頁中。於一實施例中，上述無線技術可包含802.15.4與Wi-Fi(802.11)等無線實體層技術。
於步驟S304中：管理者選擇被動決定合法物聯網終端設備，因此開啟物聯網設定詢問功能，等待物聯網終端設備連線之通知。
於步驟S305中：開啟物聯網終端設備，諸如上述之802.15.4物聯網終端設備18a及18b與Wi-Fi物聯網終端設備19a及19b。閘道器15收到物聯網終端設備發送之路由器邀請(Router Solicitation)訊息時，將於網頁彈出視窗讓管理者決定此設備是否為合法物聯網終端設備，彈出的視窗會顯示實體層技術、實體層位址與製造商訊息。若管理者判定此設備為合法之物聯網終端設備，管理者可選擇接受此設備，使得閘道器15將此設備之資訊儲存到管控模組23中。
於步驟S306中：完成設定，管控模組23儲存資料。
於步驟S307中：若管理者開啟詢問通知，在儲存結果後須關閉詢問通知。
於步驟S308中：完成設定，登出閘道器管理頁面。
請參考圖4，圖4為依據本發明一實施例之使用智慧型手機設定物聯網設備之方法的流程圖。此實施例之方法適用於圖1與圖2之實
施例所示之控管物聯網設備IPv6連網之系統，尤其是控管物聯網設備IPv6連網之系統中的智慧型手機12。
於步驟S401中：智慧應用模組20透過智慧型手機12與閘道器15認證並建立連線。
於步驟S402中：管理者選擇是否主動輸入合法物聯網終端設備之資訊。
於步驟S403中：管理者選擇主動輸入合法物聯網終端設備之資訊，將合法物聯網終端設備之資訊與網路技術輸入設定頁面，輸入完畢後按下儲存鍵，並將設定訊息傳送給閘道器15。
於步驟S404中：管理者選擇被動地決定合法物聯網終端設備，閘道器15收到物聯網終端設備之路由器邀請訊息時，將經由智慧應用模組20彈出視窗讓管理者決定此設備是否為合法終端設備。於一實施例中，上述之彈出的視窗會顯示物聯網終端設備之實體層技術、實體層位址與製造商訊息。
於步驟S405中：管控模組23儲存智慧應用模組20傳來的設定訊息。
於步驟S406中：完成設定，智慧應用模組20登出，送出中斷與閘道器15連接之訊息。
於步驟S407中：閘道器15清除與智慧模組20間的連線設定。由於已中斷連線，即使有未知物聯網終端設備發送路由器邀請訊息來請求IPv6連網參數，閘道器15也不會透過智慧應用模組20詢問管理者。
綜上所述，管理者可經由圖3或圖4之步驟將合法物聯網終
端設備資訊儲存於閘道器15內之管控模組23中。在完成設定後，閘道器15即能根據管控模組23中所除存之資料判斷是否提供物聯網終端設備IPv6連網參數。
請參考圖5，圖5為依據本發明一實施例之物聯網終端設備取得IPv6上網參數的流程圖。此實施例之方法適用於圖1與圖2之實施例所示之控管物聯網設備IPv6連網之系統，尤其是控管物聯網設備IPv6連網之系統中的802.15.4物聯網終端設備18a及802.15.4物聯網終端設備18b與Wi-Fi物聯網終端設備19a及Wi-Fi物聯網終端設備19b。
於步驟S501中：具IPv6功能之物聯網終端設備在開機後主動發送路由器邀請訊息至閘道器15，以請求閘道器15提供連網資訊，諸如上述之IPv6連網參數。閘道器15在收到物聯網終端設備所發送之路由器邀請訊息後，係透過管控模組23進行確認終端設備流程。
於步驟S502中：管控模組23比對路由器邀請訊息之實體層技術是否屬於管控模組控管技術。
於步驟S503中：比對結果失敗，閘道器15不回應此路由器邀請訊息。
於步驟S504中：比對結果成功，閘道器15控管此路由器邀請訊息之實體層技術，並依據於步驟S502中所找到之實體層技術來設定資料，且管控模組23可進一步比對路由器邀請訊息之實體層位址是否合法。
於步驟S505中：比對路由器邀請訊息之來源實體層位址是否存在管控模組23之合法設備列表中。
於步驟S506中：比對結果成功，確認設備為合法物聯網終
端設備，IPv6路由器模組22回應單播路由器廣告(Unicast Router Advertisement)訊息，以提供IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器三項IPv6連網參數至該合法物聯網終端設備。
請參考圖6，圖6為依據本發明一實施例之單播路由器廣告訊息之示意圖。此實施例係說明單播路由器廣告訊息之重要封包欄位，諸如IPv6標頭601(IPv6 Header)、ICMPv6標頭602(ICMPv6 Header)、網段資訊603(Prefix Option)等，其詳細說明如下，未於圖中顯示之欄位係採用標準文件IETF之建議值。
於IPv6標頭601中，目的地位址是合法物聯網終端設備的Link-Local IPv6位址，非Multicast位址。
於ICMPv6標頭602中，M-Bit與O-Bit皆設為0，讓物聯網終端知道環境中沒有DHCPv6伺服器提供IPv6連網資訊。此外，Router Lifetime大於0，讓物聯網終端設備將此閘道器視為預設閘道。
於網段資訊603中，具備閘道器提供的網段資訊，其中A-Bit為1，物聯網終端設備看到A-Bit為1時即會將網段拿來自動產生自身的IPv6位址。此外，Preferred Lifetime需大於0且Valid Lifetime值大於Preferred Lifetime才是有效的prefix。
本發明著重在藉由無線技術設計一套IPv6連網管理控制系統及方法，使系統區分合法與非法物聯網終端設備，僅提供合法物聯網終端設備IPv6連網能力，阻絕非法物聯網終端設備經由無線網路連接網際網路，並可避免DoS等惡意攻擊。
上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說
明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
Claims (6)
- 一種控管物聯網設備IPv6連網之系統，其包含：一電腦，係具有Ethernet(802.3)連網功能，該電腦係提供一閘道器管理網頁至一管理者，以供該管理者新增、刪除及/或修改一合法物聯網終端設備之資訊；一智慧型手機，係包含一智慧應用模組，該智慧型手機係提供一使用者介面至該管理者，使得該管理者透過該智慧型手機增修及/或存取該合法物聯網終端設備之資訊；多個物聯網終端設備，係具有IPv6連線功能，於開機後請求閘道器提供IPv6連網參數，其中該些物聯網終端設備包含該合法物聯網終端設備；以及該閘道器，係儲存該管理者所設定之該合法物聯網終端設備之資訊並根據所儲存的資訊判斷該多個物聯網終端設備中是否有所儲存的該合法物聯網終端設備，並提供該合法物聯網終端設備該IPv6連網參數，IPv6連網參數係為IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器，以及提供一IPv6連線服務；其中，透過該電腦或該智慧型手機顯示與該閘道器連接的該多個物聯網終端設備的該資訊，使該管理者選擇該多個物聯網終端設備中的該合法物聯網終端設備並儲存該資訊於該閘道器中，該資訊包括網路位址、實體層技術、實體層位址、或製造商。
- 如申請專利範圍第1項所述之控管物聯網設備IPv6連網之系統，其中該 閘道器所具有之多個無線物聯網技術包含802.15.4與Wi-Fi(802.3)，且該管理者於設定該合法終端設備之資訊時，需選擇其中一該無線物聯網技術與一實體層位址。
- 如申請專利範圍第1項所述之控管物聯網設備IPv6連網之系統，其中該閘道器係主動或被動設定該合法物聯網設備之資料，該管理者可主動輸入該合法物聯網終端設備之資料或於其中一該物聯網終端設備請求連網時被動地選擇。
- 一種控管物聯網設備IPv6連網之方法，其主要步驟包括：透過電腦或智慧應用模組顯示與閘道器連接的多個物聯網終端設備的資訊，令管理者選擇該多個物聯網終端設備中的合法物聯網終端設備並儲存該資訊於該閘道器中；該閘道器係將該管理者所設定之該合法物聯網終端設備之該資訊儲存於一管控模組中，該資訊包括網路位址、實體層技術、實體層位址、或製造商；以及該閘道器收到其中該多個物聯網終端設備所發送之路由器邀請(Router Solicitation)訊息後，比對該多個物聯網終端設備之該資訊是否存在該管控模組中，以判斷該物聯網終端設備是否為該合法物聯網終端設備，若該物聯網終端設備為該合法物聯網終端設備，該閘道器將回覆該物聯網終端設備一單播路由器廣告(Unicast Router Advertisement)訊息並配送包括IPv6網段資訊、預設閘道與DNS伺服器的IPv6連網參數至該合法物聯網終端設備，若該物聯網終端設備為一非法設備，則該閘道器不回覆該物聯網終端設備。
- 如申請專利範圍第4項所述之控管物聯網設備IPv6聯網之方法，其中該閘道器於收到一該物聯網終端設備所發送之一路由器邀請(Router Solicitation)訊息後，比較訊息之實體層技術與位址兩資訊以判斷該物聯網終端設備是否為該合法物聯網終端設備。
- 如申請專利範圍第4項所述之控管物聯網設備IPv6連網之方法，其中該閘道器不會發送一多播路由器廣告(Multicast Router Advertisement)訊息，僅發送一單播路由器廣告訊息，以供特定之該物聯網終端設備使用。
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