IPV6實(shí)現無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng)連接

1 引言

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )常伴隨著(zhù)大量的傳感器設備，如果將各種設備連接到互聯(lián)網(wǎng)中，則需要海量的I P地址，目前I P v4已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足其需求，而IPv6具有豐富的地址資源，因此可以很好的滿(mǎn)足其需求，除此之外IPv6還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1.1 安全性高

　　I P v6協(xié)議族定義了有關(guān)安全性的基本信息，如數據報封裝安全協(xié)議(ESP)和發(fā)送數據報認證(認證頭部A H)。

　　對所有IPv6節點(diǎn)，IPsec是強制實(shí)現的，一個(gè)I P v6的端到端連接是安全的，對通訊對端的驗證核對數據的加密保護使得敏感數據可以在IPv6網(wǎng)絡(luò )上安全地傳輸。而且全球唯一的地址可以清楚地標識每個(gè)節點(diǎn)，并且避免了N A T(網(wǎng)絡(luò )地址轉換)對端到端的安全性破壞。

　　1.2 移動(dòng)性強

　　可以通過(guò)地址自動(dòng)配置在任何地方獲得一個(gè)轉交地址，并且用此地址與網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)進(jìn)行通信。利用移動(dòng)IPv6和家鄉代理，移動(dòng)終端可以在保持已有的通信連接不被中斷的情況下在不同網(wǎng)絡(luò )間進(jìn)行漫游，同時(shí)還能保持自身的可達性。

　　1.3 服務(wù)質(zhì)量好

　　I P v6包頭中有一個(gè)業(yè)務(wù)類(lèi)別域(Traffic Class)，利用該域可以實(shí)現對關(guān)鍵用戶(hù)和應用的優(yōu)先服務(wù);IPv6包頭中的流標記域(flow label)則為流量工程(Traffic Engineering)和負載平衡以及區分端到端的數據流提供了一個(gè)強有力的工具;全球唯一的地址可以更詳細地區分數據流，而結構化的地址則可以很容易地在邊緣網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現數據流的聚合。

　　因此，I P V6可以很好的滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無(wú)縫隙連接的功能需求。

　　2 關(guān)鍵技術(shù)研究

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是由大量具有無(wú)線(xiàn)通信與計算能力、低功耗、低復雜度的傳感器節點(diǎn)組成的一種采用無(wú)線(xiàn)通信方式的多跳移動(dòng)性對等網(wǎng)絡(luò )。如果將I P V6技術(shù)完全應用到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中，必然消耗了傳感器的大部分能量，其部分功能也無(wú)法實(shí)現。因此，無(wú)法將現有的IPV6技術(shù)應用到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中。為了將I P V6技術(shù)應用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，本文在研究6L o W PA N的基礎上，設計了IPV6頭部壓縮方法，使IPV6可以有效的服務(wù)于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。IEEE工作組設計了如圖1所示的IPv6頭部壓縮方法。

　　圖1 LOWPAN_HC1

　　在該設計中，IPV6的源地址和目的地址占據了很大的一部分數據包空間。如果能將其所占的地址空間能進(jìn)行優(yōu)化壓縮，將大大地提高數據包的工作效能。I P V6數據包主的地址主要包括地址前綴和接口標識。如果是在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的內部進(jìn)行傳輸，完全可以將前綴進(jìn)行壓縮，而接口標識可以通過(guò)數據鏈路層進(jìn)行識別。在此基礎上，源地址和目的地址可以有效的壓縮為2個(gè)比特。具體的設計格式如圖2所示：

　　圖2 LOWPAN_HC1 編碼格式

　　具體的編碼格式說(shuō)明如下：

　　SA：IPV6 源地址

　　DA：IPV6目的地址

　　TF：傳輸類(lèi)型和數據流標簽

　　NH：下一個(gè)頭部

　　HC2：HC2代碼

　　NCF：沒(méi)有壓縮的區域

　　3 仿真實(shí)驗

　　為了驗證本文設計的方法的有效性，將該設計方法在N S2模擬其上進(jìn)行了相關(guān)的模擬實(shí)驗。實(shí)驗的主要包括了21個(gè)節點(diǎn)，在50*50平方米的空間內模擬實(shí)驗，其中包括1個(gè)解調器和5個(gè)普通的協(xié)調器。模擬的引用層數據信息的長(cháng)度為50字節。主要的實(shí)驗內容包括信息傳輸成功率和端到端的延遲測試，具體的測試結果如表1和2所示。

　　表1 數據包傳輸成功率比較

　　表2 端到端延時(shí)比較

　　4 總結

　　本文在研究了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、I P V6和6LoWPAN的基礎上，將IPV6數據包的包頭進(jìn)行部分的優(yōu)化壓縮，使IPV6能更好地應用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)路，從而可以使無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )能很好的與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行融合。