物联网技术的下一代互联网体系结构设计探讨_免费论文全文下载

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【摘 要】随着目前网络技术的不断发展，人们对于物联网也越来越重视。本文研究了物联网的特点，并且分析了基于物联网的下一代互联网体系结构的设计。

【关键词】物联网技术；下一代互联网；体系结构设计
物联网概念是在1999年被提出的，之后各国组织及企业都对物联网进行了相关报道，并且将实际工作及生活中融入物联网技术。我国对物联网进行了定义，表示物联网是互联网及通信网的延伸及拓展，主要是通过智能及感应技术识别物理世界，使用网络传输互联计算、处理及挖掘其中的知识，实现人与物之间，物与信息交互之间能够相互连接，从而对物理世界进行控制、管理及决策。目前，物联网技术已经被广泛应用到社会的各行各业及生活中。
1 物联网技术的下一代互联网体系发展现状
目前，物联网技术被广泛应用到医疗、物流、交通等行业中，对互联网体系结构带来了巨大的挑战。首先，末梢网络节电能力受到限制，通信方式多以无线为主，导致物联网与末梢节点不支持互联网技术与协议，这个时候就需要设计全新的通信体系；另外，并没有针对物联网的体系结构及核心技术，由于没有全面考虑，各国相关学术界提出的技术及模型不能够使用此场景，此场景信息的智能处理、传输、存储及感知等方式都各不相同，体系内部节点没有办法实现端到端的连接；其次，要想实现体系内部节点端到端的连接，就要将不同的IP地址分配到通信节点内部，物联网在不断发展的过程中导致节点对互联网的地址提出大量需求，但是目前IPv4体系IP地址满足不了其需求；最后，互联网体系缺乏针对性的安全防御手段及支持无线通信的方式。
2 物联网技术的下一代互联网体系结构设计
目前，世界中不同国家为物联网制定了不同的标准，IEEE标准委员会在2000年12月份创立了802.15.4工作小组，其主要目标就是开发低速率的WPAN标准。
为物联网的一种应用场景模型，为了实现此模型，本文就以IETF体系结构为基础，结合之前相关研究人员的成果，提出了基于物联网基础的下一代互联网体系结构。此结构与传统互联网体系结构在层次方面是一样的，都包括五层，但是每个层都发生了相应的变化。
节点进入到物联网是通过网关实现的，物联网中的物理层和链路层使用的是IEEE802.15.4标准。网络层使用的是IPv6协议，网络层的可选功能包括6LoWPAN和RPL。如果是普通网络的终端，那么就不需要适配层。但是如果是物联网节点，就需要�m配层。以网络的实际需求为主，传输层要加载TCP/IP协议，以此满足物联网传输需求。应用层中使用的是能够解决资源受限问题的CoAP协议。物联网网关指的就是互联网与互联网的双协议栈网关，其主要功能就是使互联网与物联网的协议数据能够互相转换。物联网的协议栈结构与互联网服务器的体系结构是一致的。如果物联网节点的体系结构使用6LoQPAN适配层，网络层要对数据封装及解封装进行特殊的处理。以数据封装为例，图3表示报文传输的变化过程。
报文在进行网络层传输之前，其格式与传统互联网是一致的，通过应用层对数据进行封装，在通过传输层对数据进行分组，使其成为传输层报文；传输层报文在进入网络层之后，配以源主机和目的主机两者的报头，将其压缩成若干个压缩报头，并且使其形成载荷IP数据分组，接下来进入到链路层。链路层在通过MAC帧数据进行数据分组，配以目的主机、源主机两者的帧头及MAC地址，这就使其成为MAC数据帧。使MAC数据帧进入到物理层中，之后将其转换为二进制数据流，通过传输介质，根据目的MAC地址传输到主机中。
目的主机另一侧进行反方向过程，进行数据的解封装。
3 物联网技术的下一代互联网体系结构研究方向
基于物联网技术的下一代互联网体系结构在设计过程中要全面考虑两种制约因素：其一为新体系结构中，物联网末梢网络都是无线通信，节点资源受到限制；其二，为了有效降低互联网性能受到末梢网络的影响，以此降低互联网功能及性能受到全新体系结构的影响。性能方面的主要问题就是设计有效的路由体系，使其能够保障物联网与互联网的节点实现端到端通信。为了能够实现此目的，全新路由体系中要具有互联网IPv6体系结构，针对末梢网络设计具有可扩展性的层次路由。
节点能耗及资源的限制会使末梢网络物理层及数据链路层两者的信息传输受到限制，对传统IPv6协议栈是不支持的，所以就要创建全新的IPv6协议栈。同样，由于末梢网络不支持互联网技术和相应的安全策略，所以就要创建全新的安全方案和策略。
4 结语
本文中下一代互联网体系结构实现了物联网体系结构的归一化，能够兼容传统互联网体系，修改了末梢网络中的各层。本文还浅析了基于物联网技术的下一代互联网体系结构中需要解决的问题，使互联网技术与物联网技术可持续发展。
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[责任编辑：朱丽娜]

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