1 引言
無(wú)線(xiàn)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(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(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(duì)所有IPv6節(jié)點(diǎn),IPsec是強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)的,一個(gè)I P v6的端到端連接是安全的,對(duì)通訊對(duì)端的驗(yàn)證核對(duì)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(shí)每個(gè)節(jié)點(diǎn),并且避免了N A T(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)對(duì)端到端的安全性破壞。
1.2 移動(dòng)性強(qiáng)
可以通過(guò)地址自動(dòng)配置在任何地方獲得一個(gè)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(dòng)IPv6和家鄉(xiāng)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(dá)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(xiàn)對(duì)關(guān)鍵用戶(hù)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(gè)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(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(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(wú)線(xiàn)通信方式的多跳移動(dòng)性對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。如果將I P V6技術(shù)完全應(yīng)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(xiàn)。因此,無(wú)法將現(xiàn)有的IPV6技術(shù)應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中。為了將I P V6技術(shù)應(yīng)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(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(wú)線(xiàn)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(shí)。如果是在無(wú)線(xiàn)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(shí)可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行識(shí)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(gè)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(shuō)明如下:
SA:IPV6 源地址
DA:IPV6目的地址
T&F:傳輸類(lèi)型和數(shù)據(jù)流標(biāo)簽
NH:下一個(gè)頭部
HC2:HC2代碼
NCF:沒(méi)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(gè)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(gè)解調(diào)器和5個(gè)普通的協(xié)調(diào)器。模擬的引用層數(shù)據(jù)信息的長(zhǎng)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(cè)試,具體的測(cè)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(shí)比較