一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其包括：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲?。何锫?lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)出廣播請求；sink節(jié)點接收廣播請求并將測量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)往地址配置服務(wù)器；IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射：地址配置服務(wù)器將獲得的位置信息及應(yīng)用信息映射為含有地理位置和應(yīng)用信息的唯一IPv6地址；物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置：在地址配置服務(wù)器上完成與sink節(jié)點和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信和配置機制。本方法在針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取特點，完成對IPv6與IoT設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息的綁定和配置機制，研究映射算法，實現(xiàn)上述描述的各個模型。初步建立以信息為中心的物聯(lián)網(wǎng)的一環(huán)，提高了物聯(lián)網(wǎng)使用效率。
【專利說明】
-種針對I Pv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及IPv6物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，確切地說設(shè)及一種針對IPv6的基于地理位置和 應(yīng)用信息的尋址方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 物聯(lián)網(wǎng)（ΙοΤ)是"通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接 起來，進行信息交換和通信，W實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是 在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)"。物聯(lián)網(wǎng)中的任何物體能在任何時間、任何地點都能夠 與其它任何物體進行連接，具有在時間、地點、物體Ξ個維度下的任意連接性。
[0003] 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，定位技術(shù)一直是研究的熱點和重要課題。通過傳感器、射頻設(shè) 備、無線通信技術(shù)等構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)實體(簡稱ΙοΤ設(shè)備)感知到的信息內(nèi)容必須有位置的標 識才可能有意義。根據(jù)現(xiàn)有的文獻，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域現(xiàn)使用的定位技術(shù)主要有衛(wèi)星、WiFi、RFID 和Zi濁ee等的定位技術(shù)。運些技術(shù)需要額外的定位設(shè)備或需消耗設(shè)備額外的計算和通信資 源，例如需要在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上安裝GPS模塊，或需要通過GPRS網(wǎng)絡(luò)獲取和計算位置信息。而 維持運些額外的定位設(shè)備部件或計算資源將增加大量的成本、能耗W及消耗設(shè)備的性能資 源。
[0004] 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用端到端的通信，而在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，通信方式往往與傳統(tǒng)方式不一 樣。通信的目的往往是W信息為中屯、，例如對某個地域的信息感興趣，而不是對該地域的某 個具體設(shè)備感興趣。引入IPv6地址后，獲得了統(tǒng)一的命名方式，有能力采用地理信息、感知、 能耗等信息為中屯、作為物聯(lián)網(wǎng)的訪問方式，可不再采用端到端的逐個訪問方式，能夠為尋 址、路由、通信等過程帶來額外的便利。物聯(lián)網(wǎng)也能做到隔離訪問的對象，可信性、可靠性、 而直接訪問信息的目的。
[0005] 因此，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要考慮將IPv6地址與地理位置信息進行更深一步綁定，W更 直接的方式提供信息，獲得更佳的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明旨在針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種針對IPv6的基于地 理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，本方法在針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取特點，完成對 IPv6與ΙοΤ設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息的綁定和配置機制，研究映射算法，實現(xiàn)上述描述的 各個模型。初步建立W信息為中屯、的物聯(lián)網(wǎng)的一環(huán)，提高了物聯(lián)網(wǎng)使用效率。
[0007] 本發(fā)明是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特征在于包括： 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲取:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)出廣播請求;sink節(jié)點接收廣播 請求并將測量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)往地址配置服務(wù)器，或者，地址配置服務(wù)器直接獲取物 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)，并對狀態(tài)進行分析，獲得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的位置信息和應(yīng)用信息； IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射:地址配置服務(wù)器構(gòu)建基于地理位置的IPv6資 源庫，地址配置服務(wù)器將獲得的位置信息及應(yīng)用信息映射為含有地理位置和應(yīng)用信息的唯 一 IPv6地址； 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置:在地址配置服務(wù)器上完成與sink節(jié)點和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通 信和配置機制，包括服務(wù)器端和客戶端。
[0008] 所述狀態(tài)包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的位置信息和應(yīng)用信息； 在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲取中，位置信息分為信標節(jié)點和未知節(jié)點，其中， 所述sink節(jié)點是信標節(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是未知節(jié)點，sink節(jié)點將所述位置信息直接或間接 發(fā)給地址配置服務(wù)器。
[0009] 在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，IPv6地址為兩部分的Ξ維地址，W 提供地理位置信息： a)地址由64位全球路由前綴和…聾績bi t的全局路由前綴組 成； b}物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備ID，它由||案姆bit的經(jīng)度坐標、P沾騎bit的維度坐標和fik錦bit 縱坐標的ID組成。
[0010] 在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端構(gòu)建DBM，用于存儲 基于化V格式的配置數(shù)據(jù)，包括地理位置數(shù)據(jù)，地址信息和全局配置信息，并采用鏈表形式 構(gòu)成地址、選項、位置、鄰居信息的SodLi S t。
[0011] 在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，在服務(wù)器端地址池中，將地址分為 靜態(tài)綁定地址、已分配地址、臨時地址、保留地址、沖突地址和空閑地址。
[0012] 在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置中，DHCPV6協(xié)議采用C/S(客戶端/服務(wù)器)模式和 UDP報文進行地址分配，主要由五個過程完成:首先客戶端發(fā)送畑CP Solicit消息到FF02:: 1:2，UDP端日547，尋找D肥P服務(wù)器，若畑CP服務(wù)器不在子網(wǎng)內(nèi)，可中繼;其次，所有畑CP服務(wù) 器對客戶端發(fā)出DHCP Advertise消息進行單播應(yīng)答;第Ξ步，客戶端向選中的DHCP服務(wù)器 發(fā)送DHCP Request消息獲取配置信息；第四步，DHCP服務(wù)器通過D肥P Reply消息將配置信 息包括IP地址、DNS、子網(wǎng)掩碼發(fā)送到客戶端;最后，客戶端配置參數(shù)后，發(fā)出DAD-NS確定有 效性。
[0013] 每到更新時間，客戶端需發(fā)送DHCP Renew報文進行續(xù)租。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果如下： 本發(fā)明通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲取、IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的 映射和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置Ξ個方面形成的新的尋址方法，針對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和物聯(lián) 網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取特點，完成對IPv6與ΙοΤ設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息的綁定和配置機制，研究映 射算法，實現(xiàn)上述描述的各個模型。并具體采用服務(wù)端將數(shù)據(jù)庫中的IPv6地址區(qū)塊與地理 位置或應(yīng)用信息進行映射，當服務(wù)端接收網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的地理位置或應(yīng)用標識與IPv6地址的映 射請求后，為網(wǎng)絡(luò)裝置提供對應(yīng)的IPv6地址。同時，服務(wù)端還提供IPv6地址與地理位置或應(yīng) 用信息的查詢功能，從而令I(lǐng)Pv6地址包含地理信息或其他應(yīng)用信息，消除位置查詢或其他 查詢過程，減少物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信量，提供信息的查詢效率。
【附圖說明】
[0015] 下面將結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其中： 圖1為場景示意圖； 圖2為DHCPV6報文格式； 圖3為DHCPv6選項基本格式； 圖4為客戶端標識符選項格式； 圖5為增加了定位信息的客戶端標識符選項示意圖； 圖6為DHCP6_CLI模塊內(nèi)部設(shè)計圖； 圖7為DHCP6_SVR模塊設(shè)計圖； 圖8為DHCP6_CMN模塊設(shè)計圖； 圖9為報文解析流程圖。
【具體實施方式】
[0016] 本方法從下述Ξ個方面考慮具體的實施方式:地址配置服務(wù)器獲取物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的 位置信息機制；IPv6地址與地理位置映射的技術(shù);完成IPv6的動態(tài)配置功能。
[0017] 對ΙοΤ設(shè)備而言，ΙοΤ設(shè)備屬于客戶端。關(guān)于定位，有兩種主要問題需要考慮:首先， ΙοΤ設(shè)備未配置定位系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無法自我定位，即需要通過與之連接的sink獲取相關(guān) 參數(shù)，計算出其地理位置后，與應(yīng)用信息一并發(fā)給地址配置服務(wù)器端；其次，設(shè)備在獲取 IPv6地址之前，采用GPRS或其它方式獲取了地理信息，也需通過一個機制向服務(wù)器發(fā)送位 置信息W及獲取映射了的IPv6地址。
[0018] 從地址配置服務(wù)器端而言，需要首先將地址池的IPv6按地理位置進行規(guī)劃和排 序。接收到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的位置信息后，與地址池的IPv6地址進行映射。選擇對應(yīng)設(shè)備唯一的 IPv6地址。并將確定的IPv6地址分配給對應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。下述是具體的實現(xiàn)方案： ΙοΤ設(shè)備位置信息獲取機制 在物聯(lián)網(wǎng)中，沒有對所有環(huán)境最優(yōu)的ΙοΤ設(shè)備定位算法，只有對某個環(huán)境最合適的算 法。在不同的環(huán)境中，某些定位算法可能會適合其它的定位算法，不同的定位環(huán)境會針對性 的選擇不同的定位算法。因此本方法不研究具體某種定位算法，而關(guān)屯、節(jié)點的位置信息如 何轉(zhuǎn)發(fā)給IPv6地址配置服務(wù)器的機制。
[0019] 節(jié)點位置信息可W分信標節(jié)點（Beacon node)和未知節(jié)點(^Unknown node)。信標 節(jié)點是已知自身的位置的設(shè)備，可W是人為設(shè)定或節(jié)點自身通過GPS等手段獲得的自身所 處的地理位置信息。未知節(jié)點即為不知道自身的位置的節(jié)點，而需通過某種定位算法獲取 定位信息的節(jié)點。在圖1中，sink節(jié)點是信標節(jié)點，ΙοΤ設(shè)備是未知節(jié)點。無論采用哪種方式， 均需要將位置信息直接或間接發(fā)給地址配置服務(wù)器。
[0020] 本方法從兼容性和性能上考慮，將對DHCPV6進行改進，采用的機制描述如下： DHCPV6采用(VS模式和UDP報文進行地址分配。主要由5個過程完成:其中第1個步驟是 客戶端發(fā)送D肥Ρ Solicit消息到FF02: : 1: 2，UDP端口 547，尋找DHCPv6服務(wù)器(若服務(wù)器不 在子網(wǎng)內(nèi)，可中繼）。在該步驟中，客戶端可W通過DHCP Solicit的選項請求選項（Option Request Option)申請綁定地理信息，若自身已獲得了地理信息，可W在選項（option- data) 中表達 。若沒有地理信息 ，也在 option-data中表示 ，進行定位的錯點或圖 1 中 的有定 位功能的sink節(jié)點將地理信息數(shù)據(jù)發(fā)到DHCPV6服務(wù)器端。
[0021] 其中，DHCPv6的報文格式如圖2所示。
[0022] 普通報文格式用于客戶端與服務(wù)器之間的直接交互。運種格式包含報文類型、事 務(wù)ID號和可變的選項字段。由于DHCPV6的可擴展性可根據(jù)報文選項實現(xiàn)，通過定義不同的 選項，DHCPV6報文中可攜帶不同的網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)或其他額外的信息。所有選項都基于TLV 格式，即類型、長度和值順序排列格式，如圖3所示。
[0023] D肥Pv6的報文選項可W嵌套。例如:在0PTI0N_IA_NA選項包含0PTI0N_IAA孤R子選 項，用來指明此OPT10N_IA_NA選項中所配置的IPv6地地址。因此在DHCP So 1 iCi t消息中，選 項可W配置已知的地理信息，運里定義為L0CATI0N_ADR，若ΙοΤ設(shè)備沒有獲取地址，即定位 為L0CATI0N_NA。運個信息可包含在0PTI0N_CLIENTID中，標識客戶端。
[0024] 如圖4所示0PTI0N_&IENTID的選項中，客戶端身份由DUID指明。本方法中，將增加 L0CATI0N_ADR選項(見圖5)，向地址配置服務(wù)器(DHCPv6)提供地址信息。
[0025] 為了支持ΙοΤ設(shè)備的配置功能，需要通過DHCPv6_CLI模塊實現(xiàn)W下功能： DHCPV6 server命令行的定義、配置消息的處理;獲取當前的DHCP配置信息；完成 DHCPV6命令行注冊、注銷，命令模板的安裝與卸載;進程間數(shù)據(jù)使用TLV(Type+Length+ Value)的格式的處理;完成DHCPv6命令行守護進程中消息的封裝、解析，與DHCP守護進 程消息交互任務(wù);完成DHCP進程中LIPC消息的處理等工作。
[0026] 運些功能需要W下模塊支持:畑CP6_CLI獲取配置信息，包括判斷和獲取地址位置 功能;D肥PS6_&I完成服務(wù)器端的信息處理;DWP_LIB完成進程中通信接口的定義和TLV的 封裝解析;DHCP6_LIB完成消息的封裝、解析;DHCP6_LMSG用于LIPC消息的處理W及化V業(yè) 務(wù)處理，其關(guān)系如圖6所示。
[0027] D肥P6_CLI模塊需要完成與平臺的CLI模塊交互的功能，且與本系統(tǒng)內(nèi)部其他子 模塊交互，需要跨兩個進程，即CLID進程和DHCP6D進程。其中化ID進程需能夠獲取位置數(shù) 據(jù)，提供給DHCP抓進程。
[0028] 位置信息的映射算法 IPv6是在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的背景下出現(xiàn)的，是為了適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展而產(chǎn)生的。 IPv6使用了 128位的地址空問，理論上可W提供2i28個IP地址，其出發(fā)點是為了人們能夠在 全球范圍內(nèi)享受更有效率的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
[0029] IPv6采用了與IPv4不同的表示方式，即將128位分成用冒號隔開的8個部分，每部 分16位用四個16進制數(shù)表示。IPv6的地址的類型分為Ξ種：單播地址、多播地址和任播地 址。其中，常見的單播地址有全球單播地址、鏈路本地地址、特殊地址和兼容地址四類。
[0030] 其中IPv6的全球單播地址具有嚴格的層次結(jié)構(gòu)。最上面一層是globalrouting prefix即全球路由前綴，運部分由IANA和ISP負責組織，其中IANA將IPv6地址前綴(相當于 IPv4中"地址段"的概念)分配給ISP，前綴即由ISP擁有，ISP再根據(jù)情況將前綴分配給站點 (IPv6中站點的概念是子網(wǎng)/鏈路的集合）。
[0031] 用戶所使用的全球單播地址都是所分配給ISP前綴的子集，如果用戶的ISP發(fā)生改 變，其所擁有的前綴就要服從新ISP的分配。最后是inte計ace ID也就是接口 ID，運部分通 過不同配置方式來確定，主要有無狀態(tài)自動配置和DHCPV6兩種方式。
[0032] 目前多數(shù)算法中，物聯(lián)網(wǎng)的IPv6地址主要從節(jié)能、自主配置、減少重復(fù)率出發(fā)，例 如已提出的簇分配方案，采用節(jié)點自動配置IP地址，并通過簇分配的方案減少IPv6地址的 重復(fù)分配問題。其實在物聯(lián)網(wǎng)中，IPv6地址除節(jié)點ID信息外，能夠額外的提供地理位置，因 此，盡管通過服務(wù)器獲取地址較自配置地址而言需要更多的能耗，但從功能上更適用。特別 是當ΙοΤ設(shè)備具有移動的特性后，通過服務(wù)跟蹤設(shè)備也是必須的功能。因此本方法將IPv6地 址設(shè)計為兩部分的Ξ維地址，W提供地理位置信息： 曰）地址由64位全球路由前綴和^||-4興採**4父技"-4武11~"'1〇扣*的全局路由前綴組 成，在一個地址配置服務(wù)器管理域中所有ΙοΤ設(shè)備的IPv6地址的全球路由前綴和全局路由 前綴都相同； b)IoT設(shè)備ID，它由蛛裳約)bit的經(jīng)度坐標嶺父錄)bit的維度坐標和爲讓瑚bit縱坐 標的ID組成。其中，經(jīng)度坐標為ΙοΤ設(shè)備所在邏輯區(qū)域的經(jīng)度坐標，締度坐標為ΙοΤ設(shè)備所在 邏輯區(qū)域的締度坐標。η( 1《η《5)值根據(jù)傳感器節(jié)點分布密度與ΙοΤ設(shè)備的規(guī)模大小、精 度和管理區(qū)域范圍進行調(diào)整;ΙοΤ設(shè)備ID唯一地標志一個簇的簇內(nèi)節(jié)點。當坐標要求的精度 為cm級時，即時，理論上采用動態(tài)配置的ΙοΤ設(shè)備所在的管理域的范圍約為公里。
[0033] k的最后一位可W用于確定是否采用區(qū)域的廣播或單設(shè)備訪問，剩下的3bit保留， 可W考慮用于信息歸類檢索，例如代表ΙοΤ設(shè)備上的某個傳感器編號或該ΙοΤ設(shè)備的其他應(yīng) 用信息。根據(jù)k位的設(shè)置，既可W查詢某一個區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，也可W單獨尋址某一個ΙοΤ設(shè) 備，甚至可W訪問ΙοΤ設(shè)備上的某個傳感器，實現(xiàn)了應(yīng)用信息與IPv6地址的綁定。ΙοΤ設(shè)備ID 的唯一性由服務(wù)器端控制。
[0034] 在ΙοΤ設(shè)備端擬構(gòu)建DBM，用于存儲基于化V格式的配置數(shù)據(jù)，包括地理位置數(shù)據(jù)， 地址信息和全局配置信息等。采用鏈表形式構(gòu)成地址、選項、位置、鄰居等信息的SodLi St。 其設(shè)計方案如下： 表1 DB用途設(shè)計說明
在服務(wù)器端地址池中，將地址分為靜態(tài)綁定地址、已分配地址、臨時地址、保留地址、沖 突地址、空閑地址。其分配規(guī)則擬如下考慮： 首先，DHCP6_MAP(參見表2 )根據(jù)客戶端標識DUID和L0CATI0N_ADR對進行查找，獲取與 位置映射的空閑地址，若有對應(yīng)地址，進行地址分配，記錄為靜態(tài)綁定地址，并記錄有效租 約時間。若地址已分配，即分配臨時地址，記錄臨時租約時間。臨時租約時間相對較短，W確 保ΙοΤ設(shè)備再次獲取IPv6地址。租期到期后，稱為過期租期，服務(wù)器將該地址納入保留地址 中，為保留過期租期有利于保留ΙοΤ設(shè)備地址，不會因為意外被無關(guān)設(shè)備占用。沖突地址將 被記錄，過一定時間再分配。保留地址將留用不分配。
[00巧]臨時地址采用鏈表，空閑地址采用地址池組織，并采用radix樹和HA甜提高查找效 率?？紤]到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的節(jié)能問題，租約的生命期不能太短，避免頻繁更新。同時，由于ΙοΤ 設(shè)備的生命周期有限，因此租約模式還必須存在。
[0036] 動態(tài)配置 對物聯(lián)網(wǎng)而言，需要從W下前提下考慮ΙοΤ設(shè)備的地址配置問題:首先，ΙοΤ設(shè)備應(yīng)具有 IPv6地址并能連接到WlPv6為核屯、的互聯(lián)網(wǎng)上，形成的一種智能網(wǎng)絡(luò);第二，ΙοΤ設(shè)備中，一 部分設(shè)備提供運行物聯(lián)網(wǎng)路由協(xié)議，對傳感器節(jié)點收發(fā)的數(shù)據(jù)進行中繼傳輸，從而保證傳 感器節(jié)點能與互聯(lián)網(wǎng)上終端主機進行通信，稱之為物聯(lián)網(wǎng)可路由節(jié)點；第Ξ，由于化owPAN 在物聯(lián)網(wǎng)的物理層只支持127字節(jié)的數(shù)據(jù)包，因此ΙοΤ設(shè)備只能運行輕量級IPv6協(xié)議，而互 聯(lián)網(wǎng)W太網(wǎng)上IPv6的最大傳輸單元(MTU)為1500字節(jié)，因此需要?？诘脑O(shè)備進行協(xié)議的翻 譯轉(zhuǎn)換，即多協(xié)議網(wǎng)關(guān)，并完成IP地址補齊和去前綴等工作。第四，根據(jù)SAVA(Source Address Validation Architecture)，我們需要考慮符合接入子網(wǎng)驗證級別，提供傳感器 節(jié)點力度的驗證級別的地址配置方案。
[0037] IPv6中有靜態(tài)地址分配、無狀態(tài)的地址配置（Stateless Address AutoConfiguration, SLAAC)、有狀態(tài)的地址配置（Dynamic Host Configuration Protocol Versions, DHCP v6)和DHCPv6與SLACC混合的4種地址分配方式。
[0038] 其中，SLAAC無狀態(tài)地址分配是一種無狀態(tài)、采用ICMPv6進行的地址配置方式，主 要由Ξ個過程完成：首先，終端向終端接入路由器發(fā)起NS報文并獲取回復(fù)NA(Neighbor Advedisement)報文。然后終端將48位MAC地址映射為64位IE邸抓1-64位地址，與網(wǎng)絡(luò)前 綴一起形成128位的IP地址。最后，終端發(fā)出DAD-NS報文進行檢測，若無響應(yīng)，即采用該地 址。
[0039] 畑CPv6采用(VS模式和UDP報文進行地址分配。主要由5個過程完成:首先客戶端發(fā) 送D肥P Solicit消息到FF02: : 1:2，UDP端口 547，尋找D肥P服務(wù)器(若服務(wù)器不在子網(wǎng)內(nèi)，可 中繼）。其次，所有D肥P服務(wù)器對客戶端發(fā)出DHCP Adverti se消息進行單播應(yīng)答。第Ξ步，客 戶端向選中的服務(wù)器發(fā)送DHCP Request消息獲取配置信息。第四步，畑CP服務(wù)器通過DHCP Reply消息將配置信息（IP地址、DNS、子網(wǎng)掩碼等)發(fā)送到客戶端。最后，客戶端配置參數(shù)后， 發(fā)出DAD-NS確定有效性。由于D肥P由時效性，因此每到更新時間，客戶端需發(fā)送D肥P Renew 報文進行續(xù)租。
[0040] 在本發(fā)明中，由物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，根據(jù)圖6,設(shè)計的ΙοΤ設(shè)備端的模塊結(jié)構(gòu)，使在第1，3步 驟中發(fā)送的消息（圖5)變更為符合位置信息的傳遞要求。在畑CPv6服務(wù)器端，設(shè)計畑CP_SVR 模塊實現(xiàn)核屯、功能，分別完成第2,4步驟。該模塊結(jié)構(gòu)如圖7所示。
[0041 ] DHCP6_SVR模塊的流程如表2所示。
[0042] 表2. DHCP6_SVR模塊內(nèi)部子模塊關(guān)系說明
6 I DHCP6_MAP |調(diào)用DHCP6_T0P0獲取位置信息 其中DHCP6_T0P0通過地址池(pool)完成地址資源的配置、分配和管理。地址池不再根 據(jù)租約時間順序組織，而通過DHCP6_MAP管理的地址與位置信息的映射實現(xiàn)。
[0043] 服務(wù)端接收報文后，進行報文解析，獲取報文類型、長度、接口信息、報文選項信 息，然后交于對應(yīng)處理模塊進行處理。ΙοΤ服務(wù)器端主要通過一個模塊處理外面的Socket報 文，為此設(shè)計DHCP6_CMN模塊，接收Socket的UDP報文，解析DHCPv6報文，交付DHCP6_SVR模 塊;DHCP6_CMN接收DHCPV6_SVR封裝好的報文，下發(fā)給Socket模塊，最后將報文通過網(wǎng)絡(luò)接 口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。DHCP6_CMN結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖8。
[0044] MAIN是系統(tǒng)的入口，完成初始化和調(diào)用其它模塊的功能。其中，系統(tǒng)管理模塊有： SCM、L0G、HA細、TIME、GS等，SCM負責進程管理、LOG進行日志記錄、HA細提供HA細表操作、 TIME提供定時器模塊、GS模塊完成socket的通信時間，是一個基礎(chǔ)公共模塊。
[0045] 處理與報文相關(guān)的模塊包括：1?、^、0?1'、？1〇'等模塊。1?模塊負責完成^地址事件 相關(guān)的操作，比如注冊和處理。IF模塊完成接口響應(yīng)工作，并完成外部模塊的注冊;OPT進行 報文選項（見圖5)的操作，包括解析和封裝。PKT完成報文的接收和發(fā)送，處理Socket獲取 的UDP報文，并交予DHCP6_SVR。同時，也將DHCP6_SVR的報文通過Socket發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中。
[0046] 報文處理過程中，主要處理報頭信息和選項信息，過程如圖9。
【主權(quán)項】
1. 一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特征在于包括： 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲取:物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)出廣播請求；sink節(jié)點接收廣播 請求并將測量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)發(fā)往地址配置服務(wù)器，或者，地址配置服務(wù)器直接獲取物 聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)，并對狀態(tài)進行分析，獲得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的位置信息和應(yīng)用信息； IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射:地址配置服務(wù)器構(gòu)建基于地理位置的IPv6資 源庫，地址配置服務(wù)器將獲得的位置信息及應(yīng)用信息映射為含有地理位置和應(yīng)用信息的唯 一 IPv6地址； 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置:在地址配置服務(wù)器上完成與sink節(jié)點和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通 信和配置機制，包括服務(wù)器端和客戶端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:所述狀態(tài)包括物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的位置信息和應(yīng)用信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位置信息和應(yīng)用信息獲取中，位置信息分為信標節(jié)點和未知節(jié)點，其 中，所述sink節(jié)點是信標節(jié)點，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是未知節(jié)點，sink節(jié)點將所述位置信息直接或間 接發(fā)給地址配置服務(wù)器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，IPv6地址為兩部分的三維地址，以提 供地理位置信息： a)地址由64位全球路由前綴和(64- 4x En4 X η-4x_n_ i t的全局路由前綴組成； b )物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備ID，它由(4j< n)b i t的經(jīng)度坐標、(M n)b i t的維度坐標和（4j< n)b i t縱坐 標的ID組成。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端構(gòu)建DBM，用于存儲 基于TLV格式的配置數(shù)據(jù)，包括地理位置數(shù)據(jù)，地址信息和全局配置信息，并采用鏈表形式 構(gòu)成地址、選項、位置、鄰居信息的Sor tLi s t。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:在IPv6地址與位置信息和應(yīng)用信息的映射中，在服務(wù)器端地址池中，將地址分為靜 態(tài)綁定地址、已分配地址、臨時地址、保留地址、沖突地址和空閑地址。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的IPv6地址配置中，DHCPv6協(xié)議采用C/S(客戶端/服務(wù)器)模式和UDP 報文進行地址分配，主要由五個過程完成:首先客戶端發(fā)送DHCP Solicit消息到FF02: :1: 2，UDP端口 547，尋找DHCP服務(wù)器，若DHCP服務(wù)器不在子網(wǎng)內(nèi)，可中繼;其次，所有DHCP服務(wù)器 對客戶端發(fā)出DHCP Advertise消息進行單播應(yīng)答;第三步，客戶端向選中的DHCP服務(wù)器發(fā) 送DHCP Request消息獲取配置信息；第四步，DHCP服務(wù)器通過DHCP Reply消息將配置信息 包括IP地址、DNS、子網(wǎng)掩碼發(fā)送到客戶端;最后，客戶端配置參數(shù)后，發(fā)出DAD-NS確定有效 性。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種針對IPv6的基于地理位置和應(yīng)用信息的尋址方法，其特 征在于:每到更新時間，客戶端需發(fā)送DHCP Renew報文進行續(xù)租。
【文檔編號】H04L29/12GK106060180SQ201610709778
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月24日
【發(fā)明人】楊挺, 黃思達, 茍玲, 王少捷
【申請人】電子科技大學