支持6lowpan与ipv4网络互通的网关关键技术研究与实现

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1、分类号TP393密级公开UDC004.7学位论文编号D-10617-308-(2016)-03094重庆邮电大学硕士学位论文中文题目支持6LoWPAN与IPv4网络互通的网关关键技术研究与实现英文题目ResearchandImplementationofGatewayKeyTechnologyInterconnecting6LoWPANtoIPv4Network学号S130301094姓名朱大鹏学位类别工学硕士学科专业控制科学与工程指导教师耿道渠副教授完成日期2016年4月18日重庆邮电大学硕士学

2、位论文摘要摘要无线传感器网络与Internet的融合已成为当前的研究热点，无线传感器网络IP化的需求也越来越迫切。在此背景下，基于IPv6的低速无线个域网技术应运而生，它成功地将IPv6协议引入到了无线传感网中。但是在当前的Internet中IPv4协议仍占主导地位，IPv4向IPv6的过渡是一个渐进的过程，基于IPv6的无线传感器网络无法直接与IPv4网络通信。因此，需要解决IPv6与IPv4互通的问题。国家科技重大专项课题“基于IPv6的无线传感器网的网络协议研发及验证”的研究目标之一即为完成

3、支持IPv6的无线传感器网络(6LoWPAN)与Internet网络互通的关键技术研究，并研制IPv6集成网关实现该技术。本文依托专项课题，致力于实现IPv6无线传感网与IPv4网络的互通，主要研究工作包括：1.总结无线传感网和Internet的发展状况，分析并比较用于无线传感网和Internet互联的多种技术，选用协议转换技术实现无线传感网与IPv4网络的互联。2.针对6LoWPAN与Internet(IPv4)由于网络层协议的差异性导致无法直接通信的问题，首先，将实验室自主研发的基于cc253

4、0平台的6LoWPAN协议栈移植至网关ARM-Linux平台下，实现6LoWPAN网络接入网关；其次，依托网关设计并实现uNAT64协议转换机制，对传感网IPv6报文与InternetIPv4报文进行相互转换，实现了6LoWPAN传感网与IPv4网络的互通。3.针对网关内数据流众多导致数据包混乱甚至冲突的问题，提出了多重数据流路径规划方案，按数据包在网关内的处理方式对其分类；设计了基于BPF和Netfilter的数据包过滤算法；实现了多重数据流在网关内按规划的路径有序流动。4.搭建测试平台，对WS

5、N接入网关、网关接入IPv4网络、IPv6-IPv4协议转换机制及网关性能进行测试，测试结果表明uNAT64协议转换机制成功实现了6LoWPAN与IPv4网络的互通，且网关能够持续稳定地运行，并准确地向监测者提供传感网信息监测服务。关键词：轻量级网络地址及协议转换机制，IPv6低速无线个域网，协议转换，网关，LinuxI重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractTheintegrationofWSNandInternethasbecomearesearchfocus,anddeman

6、dsforIPbasedwirelesssensornetworksarebecomingincreasinglyurgent.Inviewofthis,thestandardsofIPv6overLowPowerWirelessPersonalNetwork(6LoWPAN)wereproposed,thereisnodoubtthat6LoWPANtechnologycontributestoachievingWSNaccesstoInternet,butnowInternetismainly

7、basedonIPv4(InternetProtocolVersion4),thetransitionfromIPv4toIPv6isalongprocess,6LoWPANcannotdirectlycommunicatewithIPv4networks.Accordingly,theproblemofIPv6communicatingwithIPv4mustbesolvedtoachievetheinteroperabilitybetween6LoWPANandIPv4networks.One

8、oftheresearchtargetsofTheNationalMajorProjectofScienceandTechnology“DevelopmentandVerificationoftheNetworkProtocolofWSNBasedonIPv6”istocompletetheresearchofkeytechnologiesusedtoachievetheinterconnectionbetween6LoWPANandIPv4networks,andthenthet