IPV6實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接

1 引言

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常伴隨著大量的傳感器設(shè)備，如果將各種設(shè)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)無法滿足其需求，而IPv6具有豐富的地址資源，因此可以很好的滿足其需求，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(shù)據(jù)報(bào)封裝安全協(xié)議(ESP)和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)認(rèn)證(認(rèn)證頭部A H)。

　　對所有IPv6節(jié)點(diǎn)，IPsec是強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)的，一個I P v6的端到端連接是安全的，對通訊對端的驗(yàn)證核對數(shù)據(jù)的加密保護(hù)使得敏感數(shù)據(jù)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(biāo)識每個節(jié)點(diǎn)，并且避免了N A T(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)對端到端的安全性破壞。

　　1.2 移動性強(qiáng)

　　可以通過地址自動配置在任何地方獲得一個轉(zhuǎn)交地址，并且用此地址與網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。利用移動IPv6和家鄉(xiāng)代理，移動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，同時還能保持自身的可達(dá)性。

　　1.3 服務(wù)質(zhì)量好

　　I P v6包頭中有一個業(yè)務(wù)類別域(Traffic Class)，利用該域可以實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵用戶和應(yīng)用的優(yōu)先服務(wù);IPv6包頭中的流標(biāo)記域(flow label)則為流量工程(Traffic Engineering)和負(fù)載平衡以及區(qū)分端到端的數(shù)據(jù)流提供了一個強(qiáng)有力的工具;全球唯一的地址可以更詳細(xì)地區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流，而結(jié)構(gòu)化的地址則可以很容易地在邊緣網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的聚合。

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

　　2 關(guān)鍵技術(shù)研究

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

　　圖1 LOWPAN_HC1

　　在該設(shè)計(jì)中，IPV6的源地址和目的地址占據(jù)了很大的一部分?jǐn)?shù)據(jù)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(shù)據(jù)包的工作效能。I P V6數(shù)據(jù)包主的地址主要包括地址前綴和接口標(biāo)識。如果是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部進(jìn)行傳輸，完全可以將前綴進(jìn)行壓縮，而接口標(biāo)識可以通過數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行識別。在此基礎(chǔ)上，源地址和目的地址可以有效的壓縮為2個比特。具體的設(shè)計(jì)格式如圖2所示：

　　圖2 LOWPAN_HC1 編碼格式

　　具體的編碼格式說明如下：

　　SA：IPV6 源地址

　　DA：IPV6目的地址

　　T&F：傳輸類型和數(shù)據(jù)流標(biāo)簽

　　NH：下一個頭部

　　HC2：HC2代碼

　　NCF：沒有壓縮的區(qū)域

　　3 仿真實(shí)驗(yàn)

　　為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的方法的有效性，將該設(shè)計(jì)方法在N S2模擬其上進(jìn)行了相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的主要包括了21個節(jié)點(diǎn)，在50*50平方米的空間內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，其中包括1個解調(diào)器和5個普通的協(xié)調(diào)器。模擬的引用層數(shù)據(jù)信息的長度為50字節(jié)。主要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(jié)果如表1和2所示。

　　表1 數(shù)據(jù)包傳輸成功率比較

　　表2 端到端延時比較

　　4 總結(jié)

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