【正文】 、引入策略分析 IETF成立了一個(gè) 6LowPAN工作組并制定出 6LowPAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為 IPv6協(xié)議與 WSN協(xié)議的融合提供了良好的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。在 2020 年 12 月的 IETF 大會(huì)上， ArchRock 和日立公司演示了他們 6LowPAN 實(shí)現(xiàn)方案的互操作性， 展示了多個(gè)無線傳感器之間、以及與非傳感器 IP 設(shè)備之間的通信。聯(lián)盟支持 IETF 和其他標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)展相關(guān) IP 標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng) IP 技術(shù)作為智能物體網(wǎng)絡(luò)的首選接入方案，了解相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈和市場(chǎng)發(fā)展，組織相關(guān)產(chǎn)品和應(yīng)用的互操作測(cè)試，發(fā)布白皮書和案例研究。 五、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 2020 年， IETF 成立了 6LowPAN 工作組 , 研究如何將 IPv6 協(xié) 議應(yīng)用在低功耗的個(gè)域網(wǎng)絡(luò)上，主要研究起草相關(guān)的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容包括 6LowPAN 適配層、報(bào)頭壓縮、分片、鄰居發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用場(chǎng)景、路由需求等。 （ 4)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其無線、電源等特點(diǎn)，導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常變化、鏈路經(jīng)常變化等，因此需要自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和機(jī)制。 隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展， 將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一納入 IP體系中 ，可作為無線傳感器大 規(guī)模應(yīng)廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 11用的 關(guān)鍵的問題之一。 ZigBee 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)由應(yīng)用層、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、 MAC 層和物理層組成。為了達(dá)此目的， IEEE 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在 2020 年 12 月正式批準(zhǔn)并成立了 組，研究 IEEE 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的報(bào)頭壓縮機(jī)制，應(yīng)用到傳感器節(jié)點(diǎn)這樣的設(shè)備上，會(huì)造成極大的系統(tǒng)開銷，甚至是不可行的。 C、輕線程發(fā)現(xiàn)機(jī)制（鄰居發(fā)現(xiàn) )。 B、無狀態(tài)自動(dòng)配置 。 A、組播機(jī)制 。如果本分片和前后分片有重疊，則應(yīng)該丟棄當(dāng)前分片，這樣做的目的主要是簡(jiǎn)化處理，認(rèn)為如果出現(xiàn)這種情況一定是發(fā)送方 出現(xiàn)了錯(cuò)誤，不應(yīng)該繼續(xù)接收。 6LowPAN的重組過程 ①如果是第一次收到某負(fù)載報(bào)文的分片，節(jié)點(diǎn)記錄下該分片的源 MAC地址和 datagram_tag字段以供后繼重組使用。 當(dāng)一個(gè)被分片報(bào)文的所有分片都發(fā)送完成后 DatagramTag加 1，當(dāng)該值超過 511后應(yīng)該翻轉(zhuǎn)為 0。 對(duì)于后繼分片 : 分片頭部的 LF字段設(shè)置為 11或者 10表示中間分片或者最后一片。另外，由于是第一個(gè)分片， offset必定為 0，所以在該分片中不需要 fragment_offset字段。在使用 16一 bits短地址并且不使用 IEEE ，負(fù)載報(bào)文長(zhǎng)度最大為 95(102一 2一 5)字節(jié)。此時(shí)，適配層幀使用 4字節(jié)的分片頭部格式，而不是 2字節(jié)的不分片頭部格式。 如下圖，給出了一個(gè) IPv6 Over IEEE 簡(jiǎn)化和壓縮 IP/UDP協(xié)議信息頭的機(jī)制和方法： 廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 8 通過如上的壓縮方式，基本上把 40字節(jié)的 IPv6信息頭壓縮成 2字節(jié)信息。 因此必須簡(jiǎn)化 IP協(xié)議的信息頭字節(jié)，最為關(guān)鍵的是簡(jiǎn)化 IPv6信息頭。 6LowPAN協(xié)議棧參考模型 經(jīng)改進(jìn)后協(xié)議模型 在此過程中涉及幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其具體實(shí)現(xiàn)過程分析如下： 1)IPv6 Over IEEE （報(bào)頭壓縮 ) IPv6 Over IEEE ，作為簡(jiǎn)化和壓縮 IPv6協(xié)議信息頭的機(jī)制和方法，廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 7實(shí)現(xiàn) IPv6數(shù)據(jù)報(bào)文在 IEEE ， 是 IPv6 Over IEEE ，也是最基礎(chǔ)的工作 。 由于 IPv6 協(xié)議通常使用在計(jì)算資源較為豐富的設(shè)備上，并沒有專門針對(duì)傳感器等計(jì)算資源稀缺設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是架設(shè)在 IEEE ，所以直接將 IPv6架設(shè)到 IEEE MAC 層之上將在硬件資源和協(xié)議格式上遇到極大的限制。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需要配置唯一的地址標(biāo) 識(shí)，才能實(shí)現(xiàn)有效的通信和管理。 IPv6 的豐富地址資源對(duì) WSN 具有很大的吸引力。同時(shí)，中國移動(dòng)董事長(zhǎng)王建宙多次提及，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為中國移動(dòng)未來的發(fā)展重點(diǎn)。應(yīng)用場(chǎng)景中通過射頻、 ZigBee、 GPRS 三種通信方式，可實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制（ ZigBee 插座）、開關(guān)量采集（ ZigBee 插座）、數(shù)字計(jì)量信息采集（溫度、遠(yuǎn)程抄表）三大模塊。 廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 5 主要研究?jī)?nèi)容 目標(biāo)： 依據(jù)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特點(diǎn) ，并根據(jù)不同加密算法的特點(diǎn)， 選擇適用于傳感器不同應(yīng)用場(chǎng)景的加密算法并通過評(píng)價(jià)因子對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià) 。 傳統(tǒng)認(rèn)證方案不適用于傳感網(wǎng) 在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)有的典型認(rèn)證方案，由于其復(fù)雜的計(jì)算并不適用于資源嚴(yán) 格受限的傳感器網(wǎng)；基于密鑰機(jī)制的方案中，被俘節(jié)點(diǎn)可以偽造來自發(fā)送方的消息，需要針對(duì)傳感網(wǎng)的獨(dú)特特點(diǎn)提供一個(gè)有效的廣播認(rèn)證方案，既能滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)安全的需求，又能最大程度的節(jié)約傳感器節(jié)點(diǎn)的能量。在實(shí)際應(yīng)用中，人們對(duì)通信的實(shí)時(shí)性和傳輸質(zhì)量 (誤碼率 )總是有一定的要求，這就決定了不同的數(shù)字通信系統(tǒng)、不同的通信目標(biāo)需求應(yīng)選用不同的密碼體制來提供保密性。本課題 未來的可產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如下： 將加密與廣播認(rèn)證的選擇依據(jù)作為無線傳感網(wǎng)安全方法選擇的標(biāo)準(zhǔn)， 建立行業(yè)規(guī)范，進(jìn)而形成未來無線傳感網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)； 結(jié)合已有的研發(fā)結(jié)果，可以研制專門的無線傳感網(wǎng)領(lǐng)域的安全產(chǎn)品，量產(chǎn)后，作為通用化的產(chǎn)品模塊配合物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?；瘧?yīng)用； 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以作為物聯(lián)網(wǎng)演示的最小系統(tǒng)，可以作為家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)服務(wù)的原型系統(tǒng)，同時(shí)廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 4在演示系統(tǒng)中涉及到對(duì)能耗的監(jiān)控，未來可以推廣為節(jié)能減排的監(jiān)控側(cè)解決方案。 (2)作為運(yùn)營商的中國移動(dòng)，已經(jīng)有非常完善的廣域覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)，但對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)還是有新的挑戰(zhàn)。如果接收到偽造的或修改過的命令或數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點(diǎn)很 可能會(huì)執(zhí)行不必要的或錯(cuò)誤的操作。 (2)從業(yè)務(wù)的角度出發(fā)，對(duì)安全要求不高的業(yè)務(wù)，在網(wǎng)絡(luò)能夠提供逐跳加密保護(hù)的前提下， 業(yè)務(wù)層端到端的加密需求就顯得并不重要。 (4)在安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域， IPBased無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更具有抗毀魯棒性，可以及時(shí)有效地監(jiān)測(cè)災(zāi)害的發(fā)生以減少災(zāi)害所造成的損失。而將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)納入到 IP 體系中，可以有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，這將是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的又一次革命。 (2)IPv6 Over IEEE 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化， 主要是通過報(bào)頭壓縮的核心策 略，采用對(duì)數(shù)據(jù)包信息進(jìn)行分段的機(jī)制， 最小化非數(shù)據(jù)負(fù)載所用的字節(jié)數(shù)，使 IPv ICMPv6 等協(xié)議在 協(xié)議上傳輸速度大大提高。該研究主要有以下意義： ? 為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和 IP通信網(wǎng)絡(luò)的融合和統(tǒng)一管理提供了技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段； ? 為物聯(lián)網(wǎng)接入海量的各種不同的傳感 器終端提供了 IP地址空間保證； ? 為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)真正的終端到終端的智能通信模式提供技術(shù)可能性； ? 通過實(shí)現(xiàn)傳感終端的地址自動(dòng)配置，真正滿足物聯(lián)網(wǎng)的即插即用特性； ? 通過簡(jiǎn)化信息頭格式，提供更為直接、更為高效、更為可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式； ? 為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的傳感器端到端的數(shù)據(jù)傳輸提供了增強(qiáng)的安全保障機(jī)制； ? 增強(qiáng)的移動(dòng) IP支持滿足物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)，以任何方式進(jìn)行互聯(lián)的要求； ? 通過優(yōu)先級(jí)控制和 QoS保障，滿足傳感數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)，保證傳輸服務(wù)質(zhì)量。 (2)因?yàn)?IEEE 的特點(diǎn)，需要考慮實(shí)現(xiàn) Mesh路由機(jī)制，但基本上采用移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，如 AODV、 DYMO等， 這些協(xié) 議 基本上不符合 WSN網(wǎng)絡(luò)對(duì)功耗、傳輸速率等方面的要求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低層協(xié)議采用符合低速無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（ LRWPAN)要求的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議，鏈路層以上基本采用專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如 ZIGBEE等 。 項(xiàng)目的簡(jiǎn)介 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) Ipv6 Over WSN 協(xié)議實(shí)現(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù)研究 項(xiàng)目的目的和意義 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱 WSN)，作為 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，它是集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的物聯(lián)網(wǎng)智能傳感系統(tǒng)。雖然，目前 IPv6 Over 標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)基本制訂，但到目前為止 依然 存在很多問題需要進(jìn)一步解決 和完善 ： (1)目前 IPv6 Over IEEE 標(biāo)準(zhǔn)還沒有成熟的協(xié)議軟件的具體實(shí)現(xiàn)。 廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 2無線傳感器網(wǎng)絡(luò) IPv6 Over WSN協(xié)議實(shí)現(xiàn)與關(guān)鍵技術(shù)研究 就是為了解決以上實(shí)際問題而應(yīng)運(yùn)而生。該層具體解決了抱頭壓縮、報(bào)文分片與重組、地址自動(dòng)配置、組播支持、 Mesh 路由、網(wǎng)絡(luò)安全等問題。現(xiàn)階段 Ipv4 地址分配即將結(jié)束， Ipv6可以一勞永逸的解決地址短缺問題。 廣東移動(dòng) 2020 年度“物聯(lián)網(wǎng)”重大科技專項(xiàng) 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告 中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東 有限公司 3(3)IPBased無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用與 Inter 相同的 IP技術(shù)，可以更容易地實(shí)現(xiàn)其與現(xiàn)有外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。研究現(xiàn)有加密算法特點(diǎn)及其在傳感器網(wǎng)中的可用性，總結(jié)在傳感網(wǎng)中如何評(píng)價(jià)加密算法以及如何實(shí)現(xiàn)加密算法，是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全通信的關(guān)鍵。 (3)通常基站或網(wǎng)絡(luò)用戶會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的節(jié)點(diǎn)廣播命令和數(shù)據(jù)，這類命令和數(shù)據(jù)的認(rèn)證對(duì)于傳感器的正常運(yùn)作至關(guān)重要。由于無線信道是開放的，所以不能像有線網(wǎng)絡(luò)那樣依靠通信信道的安全來保護(hù)信息，必須假設(shè)所有網(wǎng)絡(luò)入侵者可以獲得無線信道中傳輸?shù)?