低速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由優(yōu)化及其可信性研究.pdf

1、當(dāng)提到傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)一般我們都不會(huì)想到利用IP協(xié)議，IP協(xié)議被認(rèn)為是本地局域網(wǎng)(Local Area Networks，LAN)、無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Area Networks，WAN)、PC及服務(wù)器所使用的協(xié)議，而對(duì)于傳感器網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Personal Area Networks，PAN)或者傳感器本身的應(yīng)用程序而言，IP顯得過(guò)于笨重。
　　 在上述網(wǎng)絡(luò)中使用IP協(xié)議并將其應(yīng)用至網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備上可以使得分層的命名

2、與尋址變得更加容易并能簡(jiǎn)化連接模型。過(guò)去由于要進(jìn)行其他協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換而必須要有一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)關(guān)來(lái)完成這一功能，而統(tǒng)一使用IP協(xié)議后網(wǎng)關(guān)可以被替換為更簡(jiǎn)單的路由器等。此外，利用IP協(xié)議用戶可以使用已有的工具來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置、管理與調(diào)試，我們不需要為其他協(xié)議與應(yīng)用程序另外開(kāi)發(fā)一整套的工具，也不需要另外熟悉如何使用這些工具。由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是基于IP協(xié)議的，網(wǎng)絡(luò)功能及編程與其它網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序相同，因此程序員與管理員不需要學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)新的技

3、術(shù)。在調(diào)試網(wǎng)絡(luò)或應(yīng)用程序時(shí)我們已經(jīng)有了調(diào)試基于IP網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)了。
　　 基于IEEE802.15.4實(shí)現(xiàn)IPv6通信的IETF6LoWPAN草案標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布有望改變這一局面。6LoWPAN所具有的低功率運(yùn)行的潛力使它很適合應(yīng)用在從手持機(jī)到儀器的設(shè)備中，而其對(duì)AES-128加密的內(nèi)置支持為強(qiáng)健的認(rèn)證和安全性打下了基礎(chǔ)。
　　 6LoWPAN在IP協(xié)議棧的鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層之間引入了一個(gè)適配層，這極大減小了報(bào)文長(zhǎng)度，使得在基于80

4、2.15.4的鏈路上傳輸IPv6報(bào)文成為可能。適配層標(biāo)準(zhǔn)中提供了頭部壓縮算法以降低傳輸負(fù)載，提出了分片機(jī)制以支持IPv6的最小MTU，并能支持二層轉(zhuǎn)發(fā)以將IPv6報(bào)文在多個(gè)無(wú)線設(shè)備之間傳輸。6LoWPAN通過(guò)使用跨層的優(yōu)化達(dá)到了較低的負(fù)載，使用鏈路層和適配層的信息來(lái)壓縮網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層的報(bào)頭，參考了IPv6擴(kuò)展報(bào)頭的原理，使用“頭部?！钡母拍钜詤^(qū)別不同報(bào)頭使得報(bào)頭簡(jiǎn)單且易于解析。
　　 適配層的實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)了在網(wǎng)絡(luò)層與適配層數(shù)據(jù)包的路

5、由/轉(zhuǎn)發(fā)能力，根據(jù)路由決策發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層或適配層可以將路由方案分為兩種：Mesh-under與Route-over。Mesh-under原理中，根據(jù)802.15.4幀頭部或6LoWPAN頭部在鏈路層進(jìn)行數(shù)據(jù)包的路由與轉(zhuǎn)發(fā)，而在Route-under原理中，路由決策發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)層，每個(gè)節(jié)點(diǎn)作為一個(gè)IP路由器，轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中使用IP路由表與IPv6中的逐跳選項(xiàng)，路由與轉(zhuǎn)發(fā)決策過(guò)程中使用封裝的IPv6頭部。
　　 當(dāng)前對(duì)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中的

6、路由研究主要基于Route-over的原理，對(duì)于基于二層轉(zhuǎn)發(fā)的Mesh-under路由研究較少。雖然Route-over的路由方案通用性更強(qiáng)一些，但是使用Mesh-under的路由方案時(shí)，路由協(xié)議只需解析鏈路層或者適配層的內(nèi)容即可完成路由過(guò)程，降低了數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理。
　　 本文中，對(duì)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中的路由技術(shù)進(jìn)行了分析與研究，針對(duì)基于Mesh-Under原理的一種路由協(xié)議HiLow中的不足之處，對(duì)路由協(xié)議進(jìn)行