一种异构无线传感网地址自动配置方法

摘要

本发明提供了一种适用于异构无线传感器网络的IPv6地址自动配置方法。在所述方法中，将网络设备实体分为四种：IPv6接入点，骨干传感器节点，普通传感器节点和孤立传感器节点。当申请地址的节点为骨干节点时，采用邻居代理结合伙伴系统的方式获得IPv6地址。当申请地址的节点为普通节点时，采用邻居代理方式分配其IPv6地址。本发明提供地址分配、节点离开、地址回收功能。这些功能由骨干节点IPv6地址获取、普通节点IPv6地址获取、骨干节点离开地址回收、普通节点离开地址回收、IPv6地址块迁移、IPv6地址按需全局回收共六个子方法构成。通过运用本方法，可以为传感网中每个节点分配一个全球唯一的IPv6地址，实现传感网与外部IPv6网络的点到点通信。

主权项

一种异构无线传感网地址自动配置方法，其特征在于在所述方法中，异构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；该方法提供地址分配、节点离开、地址回收功能，这些功能由骨干节点IPv6地址获取、普通节点IPv6地址获取、骨干节点离开地址回收、普通节点离开地址回收、IPv6地址块迁移、IPv6地址按需全局回收六个子方法构成；骨干节点获取IPv6地址的流程如下：步骤301，骨干节点B设置广播剩余次数r；步骤302，骨干节点B使用临时地址在一跳范围内广播加入消息，设置定时器BJoin_Timer，设为t3秒；步骤303，邻居节点X收到加入消息后，发送一个回复消息给骨干节点B，回复消息使用骨干节点B的临时地址作为目的地址，并包含节点类型信息；其中，接入点的节点类型与骨干节点相同；步骤304，骨干节点B等待来自邻居的回复消息若，BJoin_Timer到时，进行步骤305，否则进行步骤307；步骤305，骨干节点B将广播次数减1；步骤306，如广播次数小于等于0，进行步骤321，否则，进行步骤302；步骤307，骨干节点B收到回复消息，暂存所有收到的回复包，直到BJoin_Timer超时；步骤308，骨干节点B检查所有BJoin_Timer内收到的回复包中的节点类型信息，如果存在来自骨干节点的回复，则进行步骤309，否则进行步骤310；步骤309，骨干节点B向邻居骨干节点X1发送确认消息；如果有两个以上的骨干节点回复，则选择第一个回复的骨干节点，进行步骤311；步骤310，骨干节点B向邻居普通节点X2发送确认消息，如果有两个以上的普通节点回复，则选择第一个回复的普通节点，进行步骤315；步骤311，骨干节点X1收到确认消息，X1检查自身的IPv6地址表，如果有多个IPv6地址块，则进行步骤312，否则进行步骤313；步骤312，骨干节点X1随机选择其中一个地址块，将地址块信息和自己最新版本的IPv6地址表发送给骨干节点B，进行步骤314；步骤313，骨干节点X1将自身IPv6地址池一分为二，选取其中一个子集，将地址块信息和自己最新版本的IPv6地址分配表发送给骨干节点B；步骤314，骨干节点B收到地址块后，将该地址块的第一个IPv6地址作为自身IPv6地址，剩余的IPv6地址列表保存在本地；骨干节点B将收到的最新IPv6地址分配表保存在本地，发送确认消息给骨干节点X1，进行步骤321；步骤315，普通节点X2收到骨干节点B的确认消息，将节点B的临时地址存储在本地； 步骤316，普通节点X2发送一个请求消息到普通节点X2的领导节点L；步骤317，领导节点L检查自身的IPv6地址表，如果有多个IPv6地址块，则进行步骤318，否则进行步骤319；步骤318，领导节点L随机选择其中一个地址块，将地址块信息和自己最新版本的IPv6地址表发送给普通节点X2，进行步骤320；步骤319，领导节点L将自身IPv6地址池一分为二，选取其中一个子集，将地址块信息和自己最新版本的IPv6地址分配表发送给普通节点X2；步骤320，普通节点X2收到领导节点L发来的IPv6地址块和最新版本的IPv6地址分配表发送给骨干节点B；骨干节点B收到地址块后，将该地址块的第一个IPv6地址作为自身IPv6地址，剩余的IPv6地址列表保存在本地；骨干节点B将收到的最新IPv6地址分配表保存在本地，发送确认消息给普通节点X2，步骤321，地址分配过程结束；普通节点获取IPv6地址的流程如下：步骤401，普通节点N设置广播剩余次数m；步骤402，普通节点N使用临时地址广播加入消息，设置定时器NJoin_Timer，设为t4秒；步骤403，邻居节点X收到加入消息后，发送一个回复消息给普通节点N，回复消息使用普通节点N的临时地址作为目的地址，并包含节点类型信息；其中，接入点的节点类型与骨干节点相同；步骤404，普通节点N等待来自邻居的回复消息，若NJoin_Timer超时，进行步骤405，否则进行步骤407；步骤405，普通节点N将广播次数减1；步骤406，若广播次数小于等于0，进行步骤417；否则，进行步骤402；步骤407，普通节点N收到回复消息，暂存所有收到的回复包，直到NJoin_Timer超时；步骤408，普通节点N检查所有NJoin_Timer内收到的回复包中的节点类型信息，如果存在来自骨干节点的回复，则进行步骤409，否则进行步骤412；步骤409，普通节点N向邻居骨干节点X1发送确认消息；如果有两个以上的骨干节点回复，则选择第一个回复的骨干节点；步骤410，骨干节点X1收到来自普通节点N的确认消息，骨干节点X1选择一个目前没有被使用的IPv6地址发送给普通节点N，骨干节点X1更新自身IPv6地址分配表；步骤411，普通节点N收到骨干节点X1为其分配的IPv6地址，将该地址作为自身IPv6地址，标记骨干节点X1为其领导节点，并向骨干节点发送确认消息，进行步骤417；步骤412，普通节点N向邻居普通节点X2发送确认消息，如果有两个以上的普通节点回复，则选择第一个回复的普通节点；步骤413，普通节点X2收到来自普通节点N的确认消息，将节点N的临时地址存储在本地，普通节点X2发送一个请求消息到普通节点X2的领导节点L；步骤414，领导节点L选择一个目前没有被使用的IPv6地址发送给普通节点X2，领导节点L更新自身IPv6地址分配表；步骤415，普通节点X2收到来自领导节点L的IPv6地址，将该地址发送给普通节点N；步骤416，普通节点N收到领导节点L为其分配的IPv6地址，将该地址作为自身IPv6地址，标记领导节点L为其领导节点，并向普通节点X2发送确认消息，进行步骤417；步骤417，地址分配过程结束；所述上述步骤313骨干节点X1，步骤319领导节点L，步骤410骨干节点X1，步骤414领导节点L，在没有有效地址可供分配时，需要执行IPv6地址块迁移过程，为方便起见，将上述骨干节点X1或领导节点L统一表示为骨干节点X；IPv6地址块迁移的流程如下：步骤501，骨干节点X设置地址块请求广播当前剩余次数n；步骤502，骨干节点X广播地址块请求消息到其邻居节点，广播跳数为（6‑n）跳，广播当前剩余次数减1，启动定时器Block_Timer，定时时间设为t5毫秒；步骤503，收到地址块请求消息的邻居节点如果是骨干节点Y，则进行步骤505，否则进行步504；步骤504，节点丢弃该请求消息；步骤505，如果骨干节点Y如果有多个IPv6地址块，则进行步骤506，否则进行步骤507；步骤506，骨干节点Y随机选择其中一个地址块，将地址块信息发送给骨干节点X，进行步骤508；步骤507，骨干节点Y将自身IPv6地址池一分为二，选取其中一个地址块，将该地址块信息回复给骨干节点X；步骤508，骨干节点X等待回复消息，若Block_Timer未超时，进行步骤511，否则，进行步骤509；步骤509，如当前剩余广播次数大于0，进行步骤502，否则，进行步骤510；步骤510，骨干节点X停止广播，发送地址分配失败消息到加入节点，或通过加入节点的邻居普通节点发送到加入节点；步骤511，地址迁移过程结束；普通节点离开地址回收流程如下：步骤601，普通节点N根据离开的紧迫程度设置一个最长回收时间定时器Depart_Timer，设为t6_1秒；步骤602，普通节点N设置回收周期定时器Retrieve_Timer，设置为t6_2毫秒，发送一个离开请求到其领导节点L；步骤603，领导节点L收到离开请求，将该请求中的源端IPv6地址回收，合入IPv6地址池中；步骤604，领导节点L发送地址回收确认消息到普通节点N；步骤605，普通节点N等待地址回收确认消息，如果Depart_Timer超时，进行步骤607，否则进行步骤606；步骤606，如果普通节点N在Retrieve_Timer超时前收到领导节点L确认消息，进行步骤607，否则进行步骤602；步骤607，地址回收过程结束；骨干节点离开时的IPv6地址回收流程如下：步骤701，骨干节点B根据离开的紧迫程度设置一个最长回收时间定时器Depart_Timer，设为t7_1秒，骨干节点B通过路由表查找距离自己最近的骨干节点，如果跳数相同，选择IPv6地址小的骨干节点，设该骨干节点为X；步骤702，骨干节点B设置回收周期定时器Retrieve_Timer，设置为t7_2毫秒，骨干节点B向骨干节点X发送一个离开请求消息；步骤703，骨干节点X收到骨干节点B的离开请求消息后发送一个回复消息到骨干节点B；步骤704，骨干节点B收到回复消息后，将自己的IPv6地址池和IPv6地址分配表信息发送给骨干节点X；步骤705，骨干节点X将骨干节点B的IPv6地址池并入自身IPv6地址池，骨干节点X将骨干节点B的IPv6地址分配表存储在本地，骨干节点X发送地址回收确认消息到骨干节点B，骨干节点X向以骨干节点B的IPv6地址分配表中的地址为目的地址的普通节点集{N1,N2…Nn}发送领导节点变更消息；步骤706，收到领导节点变更消息的普通节点集合{N1,N2…Nn}将自身的领导节点变更为骨干节点X，并发送领导节点变更确认消息到骨干节点X；步骤707，骨干节点X收到领导节点变更确认消息，将骨干节点B的IPv6地址分配表中相应表项更新到自身IPv6地址分配表中；步骤708，骨干节点B等待来自骨干节点X的地址回收确认消息，如果Depart_Timer超时，进行步骤710，否则进行步骤709；步骤709，如果骨干节点B在Retrieve_Timer超时前收到来自骨干节点X的地址回收确认消息，则进行步骤710，否则进行步骤702；步骤710，地址回收过程结束；所述步骤510中收到地址分配失败消息的加入节点发起IPv6地址按需全局回收过程，IPv6地址按需全局回收流程如下：步骤801，节点X发送一个接入点范围内的地址全局回收广播消息；步骤802，普通节点N收到地址全局回收广播后，发送一个声明消息到其领导节点L，启动定时器Normal_Ack_Timer，设置为t8_1秒；步骤803，骨干节点B收到地址回收广播后，启动定时器Leader_Retrieve_Timer，设置为t8_2秒；步骤804，骨干节点B接收普通节点集{N1,N2…Nn}发送来的声明消息，更新自身的IPv6地址分配表，骨干节点B将IPv6地址分配表中未被更新的地址并入可分配IPv6地址池；步骤805，如果Leader_Retrieve_Timer未超时，进行步骤804，否则进行步骤806；步骤806，骨干节点B向普通节点集{N1,N2…Nn}发送地址回收确认消息；步骤807，普通节点N等待地址回收确认消息，如果Normal_Ack_Timer超时，则进行步骤808，否则进行步骤812；步骤808，普通节点N通过查找路由表，寻找除领导节点外的最近的骨干节点，如果跳数相同，则选择IPv6地址小的并未被选择过的骨干节点，设该骨干节点为X，普通节点N启动定时器Leader_Query_Timer，向骨干节点X发送声明消息；步骤809，骨干节点X收到来自普通节点N的声明消息后，将普通节点N的IPv6地址并入自身IPv6地址池，更新自身IPv6地址分配表，骨干节点X发送回复消息到普通节点N；步骤810，普通节点N收到回复消息后，将骨干节点X设置为领导节点；步骤811，普通节点N等待来自骨干节点X的回复消息，如果Leader_Query_Timer超时，则进行步骤808，否则进行步骤812；步骤812，地址按需全局回收过程结束。