摘 要：IPv6作為下一個版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，其具有不可比擬的優(yōu)勢。以下主要通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)IPv6協(xié)議棧的設(shè)計和實現(xiàn)，對人們的生產(chǎn)生活有著重大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：無線傳感器；IPv6協(xié)議棧；設(shè)計；實現(xiàn)

1 協(xié)議棧的設(shè)計

⑴設(shè)計要求。第一，在單片機系統(tǒng)之上運行協(xié)議棧，要求兼容性要強。在以太網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，通過IEEE802.15.4MAC功能的借助，進而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)包的傳送。第二，其基本功能必須全面實現(xiàn)，比如協(xié)議、ICMPv6等。第三，確保相關(guān)協(xié)議能夠正確運行，比如TCP、ICMPv6等，可以充分利用校驗、字段計算、處理等方式。第四，實現(xiàn)簡單的應(yīng)用層協(xié)議。通過遠程終端的使用，可以進行登錄、管理以及控制等功能。

⑵分層與模塊化設(shè)計。協(xié)議棧功能由以下四個方面組成：第一，事件觸發(fā)接口層。其功能主要是對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式進行定義，并且實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。第二，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。主要對數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康牡氐姆绞竭M行定義。通過TCP將兩臺主機連接，確保傳輸?shù)目煽啃?。而IP協(xié)議則可以選擇路由，以及進行尋址。第三，NIC網(wǎng)絡(luò)接口核心層。它的主要功能將發(fā)送接口提供給上層，并且對物理介質(zhì)進行屏蔽，將下層協(xié)議進行發(fā)送。第四，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動接口層。其功能是接發(fā)來自物理介質(zhì)的數(shù)據(jù)，同時可以設(shè)置最大數(shù)據(jù)包。

在整個設(shè)計當(dāng)中四大模塊的功能有以下幾個方面：第一，網(wǎng)絡(luò)接口核心模塊。將統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)發(fā)送接口提供給網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且對物理介質(zhì)進行屏蔽，以及配送來自下層的包向合適的協(xié)議。第二，事件接口模塊。當(dāng)特定的TCP/IP事件發(fā)生時，應(yīng)用程序被調(diào)用，而且該接口可以輸出應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。第三，SNMP 網(wǎng)管模塊。主要功能是各個節(jié)點與MIB有關(guān)的信息。第四，配置顯示調(diào)試命令模塊。主要提供用戶配置，以及對界面進行調(diào)試。在正常運行程序之前，通過超級終端進行配置，并且進行管理。

2 協(xié)議棧的實現(xiàn)

IPv6協(xié)議棧的實現(xiàn)主要分為六大模塊。

⑴系統(tǒng)功能模塊設(shè)計。TCP/IP是分層描述的，其在協(xié)議層當(dāng)中具有獨立性。如圖1所示，是系統(tǒng)功能模塊示意圖。

⑵剪裁協(xié)議棧?？梢赃M行以下三個方面的剪裁：第一，IP模塊。不支持IP的擴展報頭，由于使用嵌入式系統(tǒng)，對于擴展報頭的使用較少。這就要求在進行設(shè)定之時，必須比以太網(wǎng)最大傳輸單元小，應(yīng)該小于一千五百字節(jié)。第二，ICMPv6模塊。能夠?qū)π畔笪漠?dāng)中的請求進行支持，同時進行應(yīng)答，對于存在錯誤的報文無法到達目的地，并且支持超時報文。第三，鄰居發(fā)現(xiàn)模塊。主要對地址解析、重復(fù)性探測進行支持，省略了路由器功能。

⑶實現(xiàn)IPv6模塊。其主要的處理流程如圖2所示。

其主要能夠?qū)崿F(xiàn)兩個功能：首先，實現(xiàn)IPv6數(shù)據(jù)包的收取工作，并且將其進行必要的處理之后，再將數(shù)據(jù)包傳送至其他模塊進行處理。其次，接收來自上層的數(shù)據(jù)，對報文進行選路，進行封裝之后再發(fā)送。

⑷實現(xiàn)ICMPv6 模塊。第一，應(yīng)答報文。回答來自ICMPv6的報文請求，因為格式與報文類似，所以只需要在報文基礎(chǔ)之上進行合理修改。將報文當(dāng)中的類型值進行改變，并且需要進行再次計算和校驗，將報頭的目的地址和來源進行交換，然后發(fā)送。第二，如果處理當(dāng)中發(fā)現(xiàn)報頭不是TCP、UDP和ICMPv6，則可以進行不可達報文的發(fā)送。

⑸實現(xiàn)鄰居發(fā)現(xiàn)功能模塊。其是整個協(xié)議棧當(dāng)中的核心部分，通過鄰居發(fā)現(xiàn)功能，可以找到該鏈路之上的其他主機和路由器。由于該協(xié)議無法支持路由功能，因此對于路由通告報文不需要進行發(fā)送，但必須能夠接收。

⑹實現(xiàn)TCP、UDP模塊。在這一點之上和Pv4對于報文的處理相同，然而由于結(jié)構(gòu)存在差異性，所以在該模塊當(dāng)中的IP地址方面要進一步擴展。包括對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作進行擴展，以滿足使用需求。

綜上所述，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)IPv6協(xié)議棧的設(shè)計和實現(xiàn)，需要立足兩者之間的特性，達到設(shè)計要求，實現(xiàn)各個模塊之間的功能。這就要求在之后的工作當(dāng)中還需要進一步完善和改進，擴大其優(yōu)勢。

[參考文獻]

[1]李鳳國.基于6LoWPAN的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究與實現(xiàn)[D].南京郵電大學(xué)，2013.

[2]吳偉.基于IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的實現(xiàn)[D].南京郵電大學(xué)，2013.

[3]韓慶普.融合IPv6的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué)，2013.

[4]戚劍超，魏臻.基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的IPv6協(xié)議棧[A].中國儀器儀表學(xué)會（CIS）、中國系統(tǒng)仿真學(xué)會（CSSS）、中國儀器儀表學(xué)會微型計算機應(yīng)用學(xué)會（CACIS）、中國系統(tǒng)仿真學(xué)會復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真計算專業(yè)委員會籌備處（CSSC）.全國第20屆計算機技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議（CACIS·2009）暨全國第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C].中國儀器儀表學(xué)會（CIS）、中國系統(tǒng)仿真學(xué)會（CSSS）、中國儀器儀表學(xué)會微型計算機應(yīng)用學(xué)會（CACIS）、中國系統(tǒng)仿真學(xué)會復(fù)雜系統(tǒng)建模與仿真計算專業(yè)委員會籌備處（CSSC）：，2009：5.