無線傳感器網絡IPv6協議棧的設計與實現

摘 要：IPv6作為下一個版本的互聯網協議，其具有不可比擬的優勢。以下主要通過無線傳感器網絡IPv6協議棧的設計和實現，對人們的生產生活有著重大的現實意義。

關鍵詞：無線傳感器；IPv6協議棧；設計；實現

1 協議棧的設計

⑴設計要求。第一，在單片機系統之上運行協議棧，要求兼容性要強。在以太網的基礎之上，通過IEEE802.15.4MAC功能的借助，進而實現對數據包的傳送。第二，其基本功能必須全面實現，比如協議、ICMPv6等。第三，確保相關協議能夠正確運行，比如TCP、ICMPv6等，可以充分利用校驗、字段計算、處理等方式。第四，實現簡單的應用層協議。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分層與模塊化設計。協議棧功能由以下四個方面組成：第一，事件觸發接口層。其功能主要是對網絡數據格式進行定義，并且實現對網絡的應用。第二，TCP/IP網絡協議層。主要對數據傳輸到目的地的方式進行定義。通過TCP將兩臺主機連接，確保傳輸的可靠性。而IP協議則可以選擇路由，以及進行尋址。第三，NIC網絡接口核心層。它的主要功能將發送接口提供給上層，并且對物理介質進行屏蔽，將下層協議進行發送。第四，網絡設備驅動接口層。其功能是接發來自物理介質的數據，同時可以設置最大數據包。

在整個設計當中四大模塊的功能有以下幾個方面：第一，網絡接口核心模塊。將統一的網絡發送接口提供給網絡協議，并且對物理介質進行屏蔽，以及配送來自下層的包向合適的協議。第二，事件接口模塊。當特定的TCP/IP事件發生時，應用程序被調用，而且該接口可以輸出應用程序的數據。第三，SNMP 網管模塊。主要功能是各個節點與MIB有關的信息。第四，配置顯示調試命令模塊。主要提供用戶配置，以及對界面進行調試。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 協議棧的實現

IPv6協議棧的實現主要分為六大模塊。

⑴系統功能模塊設計。TCP/IP是分層描述的，其在協議層當中具有獨立性。如圖1所示，是系統功能模塊示意圖。

⑵剪裁協議棧。可以進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，對于擴展報頭的使用較少。這就要求在進行設定之時，必須比以太網最大傳輸單元小，應該小于一千五百字節。第二，ICMPv6模塊。能夠對信息報文當中的請求進行支持，同時進行應答，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，鄰居發現模塊。主要對地址解析、重復性探測進行支持，省略了路由器功能。

⑶實現IPv6模塊。其主要的處理流程如圖2所示。

其主要能夠實現兩個功能：首先，實現IPv6數據包的收取工作，并且將其進行必要的處理之后，再將數據包傳送至其他模塊進行處理。其次，接收來自上層的數據，對報文進行選路，進行封裝之后再發送。

⑷實現ICMPv6 模塊。第一，應答報文。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之上進行合理修改。將報文當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，然后發送。第二，如果處理當中發現報頭不是TCP、UDP和ICMPv6，則可以進行不可達報文的發送。

⑸實現鄰居發現功能模塊。其是整個協議棧當中的核心部分，通過鄰居發現功能，可以找到該鏈路之上的其他主機和路由器。由于該協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送，但必須能夠接收。

⑹實現TCP、UDP模塊。在這一點之上和Pv4對于報文的處理相同，然而由于結構存在差異性，所以在該模塊當中的IP地址方面要進一步擴展。包括對數據結構、操作進行擴展，以滿足使用需求。

綜上所述，針對無線傳感器網絡IPv6協議棧的設計和實現，需要立足兩者之間的特性，達到設計要求，實現各個模塊之間的功能。這就要求在之后的工作當中還需要進一步完善和改進，擴大其優勢。

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