[发明专利]基于多令牌的大规模无线传感网地址自动配置方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机网络领域，涉及一种多跳无线网络的IPv6地址配置方法，尤其是一种适用于大规模无线传感网IPv6地址自动配置方法。

背景技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)可用于获取并传输自然界或人工信息到人类世界，对采集到的数据进行必要加工处理，并通过决策机制和管理机制进一步控制物理实体行为。目前无线传感器网络广泛应用于医疗、交通、电网、旅游、环保、农业、物流、家居等行业。随着传感器网络应用的不断普及，越来越多的组织、团体和个人需要获得传感器网络的服务，如传感节点资源共享、传感数据共享、事件查询、传感器网络管理、物理实体控制等。传感器网络提供透明开放服务是大势所趋。因此，实现无线传感器网络与IPv6网络的互联互通是必然趋势。IPv6地址的自动分配问题是面临的首要问题。

传统的互联网设备IP地址分配是基于动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP)的集中式地址分配机制，需要固定的地址分配主机的支持，并且会带来大量的控制报文开销。无线传感器网络是典型的资源敏感型网络，包括能量、计算、通信和缓存等能力受限，传统地址分配方法明显不适用于无线传感器网络。目前，已有一些针对移动自组网的分布式地址自动分配方案。SOAMAN(Self-Organizing Node Address Management in Ad-hoc Networks)是一种基于分簇的地址管理协议，能有效降低协议开销和分配时延，但单领导节点使得整个地址配置结构不够健壮。伙伴系统是一种基于状态维护的地址自动分配机制，其优势是不需要进行DAD(Duplicate Address Detection)检测，但需要在所有节点间周期性地广播IP地址池以防止地址泄漏。另一些地址配置方法需要通过在全网内进行DAD检测，能耗较高。

目前在无线传感器网络研究领域并没有相对成熟的地址分配方案，尤其在大规模无线传感器网络中的地址分配仍有待进一步研究。因此，有必要针对大规模无线传感器网络设计一种能量有效的IPv6地址自动分配方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于多令牌的大规模无线传感器网络IPv6地址自动配置的实现方法。

技术方案：本发明公开了一种适用于大规模无线传感器网络的IPv6地址自动配置方法。在所述方法中，无线传感器网络中的每个传感器节点可获取全球唯一的IPv6地址，节点通过IPv6地址实现彼此的通信以及与IPv6互联网的通信。

本发明涉及的节点为三种：IPv6接入点，令牌传感器节点，普通传感器节点。接入节点是位置固定的特殊令牌节点，提供网关功能，在本发明中同时还具有令牌分发和为普通节点分配地址的功能，初始时，网络中只存在IPv6接入点，并具有全部IPv6地址。IPv6接入点和所有通过该接入点接入IPv6互联网的传感器节点集合构成接入点区；令牌节点是拥有令牌的节点，获得令牌的节点可以为其它普通节点分配地址，如果某个拥有2个或以上的令牌的节点收到其它节点的地址分配请求，则通过二分法将一半的令牌分给该节点；网络中所有不拥有令牌的节点均是普通节点，普通节点不负责为其它节点分配地址，但可以成为其它节点申请地址的代理节点。

由于无线传感器网络内部通信通常是采用更加节约资源的16位短地址，因此本发明所述IPv6地址分配方法以传感器节点与IPv6互联网实现点到点通信为目的，对不能连接到接入点的传感器节点不负责分配IPv6地址。

某令牌节点和由该令牌节点分配地址的所有普通节点构成一个令牌组，令牌组内的普通节点称为该临牌组的成员节点。每个令牌组对应一个接入点区内唯一的令牌组ID，令牌组ID由接入点分配。每个组成员都对应一个组内唯一的组内ID，组内ID由该令牌组中的令牌节点分配。每个组成员均保存所在组的令牌节点地址。

节点在发送加入申请前，先构造一个临时地址，临时地址是在正式分配IPv6地址前用于地址申请的临时身份标识。由于临时地址需要保证在接入点范围内唯一，因此本发明将所述节点的临时地址分为三个部分。第一部分为64比特的全局路由前缀，第二部分为48比特的硬件地址，第三部分为16比特的随机数。临时地址的总长度为128比特。所有传感器节点的全局路由前缀均相同，为FEC0:0:0:FFFE::/64。例如，某普通节点的硬件地址为ABCD:EFAB:CDEF，随机数为ABCD，则该节点的临时地址为FEC0:0:0:FFFE:ABCD:EFAB:CDEF:ABCD。