6LoWPAN网络组播通信方案的研究与设计

随着无线传感器网络(WSN)对新应用的需求不断增加,基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的低速无线个人局域网标准6LoWPAN是将WSN接入Internet实现全IP通信的理想解决方案.在此提出了一种基于6LoWPAN网络的组播通信方案,通过自组建M AC地址的方式,对现有的6LoWPAN网络增加了对组播通信...     

基于NAT64的6LoWPAN边缘路由器设计

针对目前基于6LoWPAN边缘路由器只适用与IPv6设备互联、网络报文传输复杂繁琐、边缘路由器映射表复杂且开销大等问题,引入IEEE 802.15.4地址概念对6LoWPAN网络内报文交互方式与数据包格式进行优化,提出一种6LoWPAN与IPv4协议转换机制和边缘路由器地址映射转换方法,设计出适合在8位单片机上运行的轻量级微系统,最后用CoAP协议来访问节点数据,验证系统,实现6LoWPAN网络与IPv4,IPv6网络之间的通信.该方法实现了6LoWPAN与IPv4网络互联通信,保留6LoWAPN与IPv6网络通信的功能,同时提高了6LoWPAN内网络的吞吐量,降低边缘路由器维护地址映射表的开销,提高了边缘路由器效率,有效降低6LoWPAN网络传输数据时的功耗,提高节点生存时间.     

基于簇的全IP无线传感器网络地址配置方案

为实现无线传感器网络(WSN)与IPv6互联网的全IP通信,提出一种全IP WSN地址配置方案。将WSN分为多个簇,设计分布式IPv6地址配置方案,簇首节点采用有状态地址分配方式并引入接入节点动态树获取IPv6地址,簇成员节点通过无状态地址分配方式从一跳范围内的簇首节点处获取IPv6地址,且仅在本簇范围内进行重复地址检测。仿真结果表明,与6LoWPAN WSN分层地址配置方案相比,该方案的地址配置代价及延迟更小。     

基于6LoWPAN的无线传感网络网关设计与实现

无线传感器网络(WSN)是基于IEEE802.15.4标准的一个无线多跳网络协议标准,它本身并不支持IPv6协议。为了整合WSN和IPv6网络来实现异构WSN之间的互联,6LoWPAN定义了如何在IEEE802.15.4网络上传输IPv6报文,但这并不支持WSN节点和IP网络设备的端到端互连。本设计的网关可以实现WSN网络和IPv6主机之间通过IPv6协议进行实时交互操作。通过实验证明本网关可以实现不同WSN网络节点和IPv6主机之间的通信,允许IPv6主机读取WSN节点数据并触发相应的动作。     

IPv6-IPv4隧道技术的研究及实现

双栈技术,隧道技术,地址-协议转换是IPv4-IPv6过渡期实现两网共存的主要技术.其中隧道技术通过将IPv6数据包封装在IPv4分组中使得分布在IPv4网络中的IPv6节点能够相互通信.本文分析了常用的隧道技术,并实现了IPv6节点间手工隧道的建立.     

基于IPv6的WSN最佳转发路由协议

基于IPv6的无线传感器网络引入TCP/IP架构,网络层遵循IPv6相关标准.现有的无线传感器网络路由协议不能直接应用,因此有必要为基于IPv6的无线传感器网路(如6LoWPAN网络)设计新的路由协议.针对基于IPv6的WSN其CPU、存储、通信及能量资源高度受约束的特性,提出了一种最佳转发路由协议.该协议获取邻居节点的链路估算、成本估计和RSSI值,然后基于这些参数计算各邻居节点的最佳转发值,选择拥有相对最佳转发值的节点作为数据包转发的下一跳.试验测试结果表明,相比RIP和贪婪转发路由协议,该协议提供了更好的吞吐量性能,吞吐量分别高出11％和43％.     

基于6LoWPAN的矿井无线传感器网络适配层研究

针对采用6LoWPAN技术的矿井无线传感器网络WSN与Internet互联时,需要进行IEEE802.15.4与IPv6的协议适配转换的问题,提出了一种IPv4/IPv6适配层的设计方案。该方案采取分―总的设计思路:首先分别进行IPv4适配层和IPv6适配层的设计,然后通过分析这2个设计将IPv4适配层和IPv6适配层进行结合,使得IPv4适配层和IPv6适配层成为可选择使用的IPv4/IPv6适配层。文章还介绍了该方案在矿井人员定位系统网关中的应用。下一步的研究重点是研究可支持该方案实际使用的硬件。     

6LoWPAN无线心电传感网络架构与RPL优化仿真

阐述了通过心电采集节点、6LoWPAN边界路由器构建无线传感网络,实现了无线传感器网络(WSN)与IPV6网络之间的通信;针对RPI网络协议中的Trickle算法机制导致选择次优链路,影响网络路由的可靠性和稳定性问题,提出了优化方案;开展了仿真测试和优化后的网络性能指标分析;测试结果和分析表明,6LoWPAN无线传感网络不仅可以完成WSN与外部IPv6网络之间的连接承载数据收发,并且在对Trickle算法优化之后,对提高网络性能有较高影响.     

6LoWPAN接入Internet中uNAT64机制的研究与实现

无线传感器网络与Internet的融合已成为当前的研究热点,然而基于6LoWPAN标准的无线传感器网络与Internet （IPv4）因网络层协议异构导致无法直接端到端通信。针对这一难题,提出了6LoWPAN传感网与Internet互通架构,并基于此设计了uNAT64协议转换机制,对6LoWPAN IPv6报文与Internet IPv4报文进行相互转换,旨在实现6LoWPAN与Internet的有效互通。测试结果表明,uNAT64机制实现了两种网络间的全IP通信,且具有良好的实时性和较高的吞吐量,有力地促进了Internet向物理世界延伸。     

IPv6羽翼渐丰新型互联网服务指日可待

作为IPv4的升级协议,IPv6克服了以往IPv4在网络改变时信息流IP地址会改变的缺点,为每一个信息流分配固定的标识地址,使得通信更加流畅,具有更完善的无线网络通信能力。因此IPv6市场前景为世界各大公司看好,纷纷投入到IPv6的研发中,并推出了自己的产品。在各国厂商的共同努力下,从IPv4到IPv6的转换在技术     

基于6LoWPAN的边缘路由器设计研究

提出了一种智能6LoWPAN传感网络边缘路由器设计实现方法。该方法基于嵌入式操作系统Linux系统平台和单CPU的方案实现,通过在系统Linux上移植6LoWPAN协议簇,使射频接口LAN承载6LoWPAN网络,本地6LoWPAN传感网络通过边缘路由器接入互联网。6LoWPAN传感网络边缘路由器采用多协议融合的方式实现IPv4/IPv6双栈协议、NAT64协议、6to4隧道协议的统一,实现6LoWPAN网络节点通过6LoWPAN边缘路由器与互联网在不同网络环境下的自适应接入。     

6LoWPAN适配层分片重组的研究与实现

对比ZigBee技术,分析了全IP传感器网络的实现方式,在IEEE 802.15.4和IPv6之间增加6LoWPAN适配层,从而实现WSN对IPv6的无缝对接。接着分析了IPv6和IEEE 802.15.4之间数据格式的差别,由此给出了对原始IPv6数据包进行分片重组的方案。最后,通过程序验证了方案的可行性。     

基于NAT-PT及6to4隧道的数据包协同调度算法设计

对IPv4/IPv6网络环境下的NAT-PT转换网关及6to4隧道技术在边界路由器上的应用进行研究,分析边界路由器的数据包处理流程,提出基于数据包地址分析及地址转换的协同调度算法,实现了NAT-PT及6to4的协同工作。新算法降低了数据处理复杂度,提高了边界路由器的自适应性,具备很好的可扩展性。     

6LoWPAN邻居发现协议的研究

6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN)体系结构中邻居发现协议(NDP)是一个关键技术,原邻居发现协议不能直接运行于LoWPAN网络上的主要原因是采用IPv6多播实施大多数功能,因此必须在保证NDP基本功能的前提下满足无线传感器网络(WSN)的低功耗和低资源需求的设计要求.针对NDP的基本功能提出了简化、修改和裁减方案,对于NDP的主要多播流量即路由器恳求(RS)和路由器通告(RA)给出了相应的动态通告算法,大大减少了LoWPAN网络的流量,同时又保证了与原NDP过程的兼容性.     

NAT-PT和6to 4协同工作机制研究

本文研究了IPv4/IPv6网络环境下NAT-PT和6to4协同工作机制,并且在分析边界路由器对IPv4和IPv6数据包处理流程的基础上,提出了一种基于地址分析和NAT-PT地址映射匹配的数据包调度算法,从而实现了NAT-PT和6t04的协同工作。通过实验测试和分析可知,该算法提高了边界路由器的透明性和适应性,并且具有较好的可扩展性。     

基于6LoWPAN和IPv6的猪舍环境远程监测系统

猪舍的环境是影响猪生产水平的重要因素之一,为猪舍环境改善提供依据并提高猪的健康水平和生产效率,结合6LoWPAN网络和IPv6网络的快速演进,文章设计并实现了一种基于6LoWPAN和IPv6的猪舍环境远程监测系统。该系统实现了无线传感器网络（WSN）与IPv6网络之间的点到点通信,实现了猪舍内温度、湿度、光照强度、CO2、H2S、NH3等环境因子实时监测。文章详细描述了该系统硬件框架和软件框架实现过程,最后基于Visual C++ 6.0和MySQL开发了猪舍环境远程监测系统的上位机管理软件,并利用Android Studio开发了移动端猪舍环境远程监测APP。试验结果表明,该系统能准确获取监测数据,可满足猪舍环境远程监测的需求。     

IPv6实验网的组建和测试分析

主要介绍设计、搭建IPv6实验网，并在此基础上捕获数据包，测试协议性能。通过分析数据包的结构，验证了IPv6网络的特点：地址匹配的方便性、数据报头的简洁性。通过设计和组建IPv6／IPv4双协议栈路由器，介绍了一种通过IPv4网络转发IPv6数据包的双协议栈隧道技术。     

基于滑动时间窗口的IPv6地址跳变主动防御模型

针对IPv6恢复端到端通信,IPv6节点易被攻击者探测攻击等问题,提出一种基于滑动时间窗口的IPv6地址跳变（AHSTW）主动防御模型。首先通过共享密钥进行地址跳变间隔等会话参数的协商,之后引入收发时间窗口的概念,通信双方仅发送或接收处于时间窗口内的数据包,通过时间窗口自适应调整（TWAA）算法,依据网络时延的变化及时调整时间窗口大小以适应网络环境的变化。理论分析证明,该模型能够有效抵抗攻击者对目标IPv6节点的数据截获分析攻击和拒绝服务攻击（DoS）。实验结果表明,在传输相同数据包大小时,AHSTW的额外CPU开销在2~5个百分点,并无显著提高,通信效率并无显著下降;在通信过程中,通信双方地址与端口呈随机、分散、无序等特点,极大增加了攻击者的开销与攻击难度,保护了IPv6网络安全。     

改进的6LoWPAN分片地址压缩方案

针对6LoWPAN网络物理层MTU的限制,提出一种报文头部压缩方案分片报头压缩。6LoWPAN的压缩方案一直考虑的是对IPv6头部字段进行压缩,但数据报在适配层传输时,多以分片的形式进行传输,除第一分片外,后续分片头部Mesh Delivery字段也要记录适配层源地址和目的地址,极大增加了网络的负载。为此,分开处理第一分片和后续分片,对后续分片,通过增加分片标记和分片头部冗余的地址字段映射表及其它数据结构,利用分片标记替代分片报文Mesh Delivery字段中较长的地址字段,结合现有的IPHC报头压缩技术,进一步对报头进行压缩。性能分析结果表明,当网络负载和传输数据包较大时,从数据包投递率、平均吞吐量、平均时延的测试可以看出该方法较原来的IPHC协议表现更优。     

基于DynamipsGUI的IPv6路由仿真实现与分析

基于DynamipsGUI仿真平台,通过虚拟多路由器组成一个小型局域网络,在路由器端口设置IPv6地址,在网络中配置回环地址,详细列出静态路由的配置命令并进行解析。通过测试各路由器之间以及路由器与回环地址之间的数据包收发情况,验证了跨路由器实现IPv6通信的可行性,为IPv6的应用提供了一种思路和方法。