IPV6實現無線傳感網絡與互聯網連接

1 引言

　　無線傳感器網絡常伴隨著大量的傳感器設備，如果將各種設備連接到互聯網中，則需要海量的I P地址，目前I P v4已經無法滿足其需求，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還具有如下優點：

　　1.1 安全性高

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

　　對所有IPv6節點，IPsec是強制實現的，一個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網絡上安全地傳輸。而且全球唯一的地址可以清楚地標識每個節點，并且避免了N A T(網絡地址轉換)對端到端的安全性破壞。

　　1.2 移動性強

　　可以通過地址自動配置在任何地方獲得一個轉交地址，并且用此地址與網絡上的節點進行通信。利用移動IPv6和家鄉代理，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絡間進行漫游，同時還能保持自身的可達性。

　　1.3 服務質量好

　　I P v6包頭中有一個業務類別域(Traffic Class)，利用該域可以實現對關鍵用戶和應用的優先服務;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絡上實現數據流的聚合。

　　因此，I P V6可以很好的滿足無線傳感器網絡與互聯網進行無縫隙連接的功能需求。

　　2 關鍵技術研究

　　無線傳感器網絡是由大量具有無線通信與計算能力、低功耗、低復雜度的傳感器節點組成的一種采用無線通信方式的多跳移動性對等網絡。如果將I P V6技術完全應用到無線傳感器網絡中，必然消耗了傳感器的大部分能量，其部分功能也無法實現。因此，無法將現有的IPV6技術應用到無線傳感器網絡中。為了將I P V6技術應用于無線傳感器網絡，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可以有效的服務于無線傳感器網絡。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行優化壓縮，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。如果是在無線傳感器網絡的內部進行傳輸，完全可以將前綴進行壓縮，而接口標識可以通過數據鏈路層進行識別。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

　　具體的編碼格式說明如下：

　　SA：IPV6 源地址

　　DA：IPV6目的地址

　　TF：傳輸類型和數據流標簽

　　NH：下一個頭部

　　HC2：HC2代碼

　　NCF：沒有壓縮的區域

　　3 仿真實驗

　　為了驗證本文設計的方法的有效性，將該設計方法在N S2模擬其上進行了相關的模擬實驗。實驗的主要包括了21個節點，在50*50平方米的空間內模擬實驗，其中包括1個解調器和5個普通的協調器。模擬的引用層數據信息的長度為50字節。主要的實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 端到端延時比較

　　4 總結

　　本文在研究了無線傳感器網絡、I P V6和6LoWPAN的基礎上，將IPV6數據包的包頭進行部分的優化壓縮，使IPV6能更好地應用于無線傳感器網路，從而可以使無線傳感網絡能很好的與互聯網進行融合。