无线传感器网络技术原理及应用-教学教案-第10章.ppt

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1、第10章网关技术10.1概述10.2网关的分类10.3网关的特点与功能10.4WSN网关小结本章目标理解无线传感器网关特点和功能。　　理解无线传感器网关的分类。　　掌握无线传感器网络网关系统原理。学习导航网关，又称网间连接器。网关在传输层上实现网络互联，是最复杂的网络互联设备，用于两个或两个以上高层协议不同的网络互联。网关的结构类似于路由器设备，不同的是互联层。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联，是一种充当协议转换重任的计算机系统或设备。10.1概述无线传感器网络网关节点是无线传感器网络的控制中心，能

2、够主动扫描其覆盖范围内的所有传感器节点，管理整个无线监测网络完整的路由表，接收来自其他节点的数据，并对数据进行校正、融合等处理，通过GPRS或者以太网等网络基础设施发送到远程监控中心。同时对于监控中心所发出的指令给予相应的处理。网关节点通常连接两个或多个相互独立的网络，需要在传输层以上对不同的协议进行转换，因此对中央控制器的数据传输和运算能力有较高的要求。网关根据应用领域的不同，分类也不同，一般可以分为协议网关、应用网关和安全网关。10.2网关的分类10.2.1协议网关　　协议网关通常在不同协议的网络间做协议转换工

3、作，这是网关最常见的功能。协议转换必须在数据链路层以上的所有协议层都运行，而且要对节点使用这些协议层的进程透明。协议转换必须考虑两个协议之间特定的相似性和差异性，所以协议网关的功能比较复杂。协议网关中比较典型的代表是专用网关和两层协议网关。1.专用网关专用网关能够在传统的大型机系统和迅速发展的分布式系统间建立桥梁。典型的专用网关把基于PC的客户端连到局域网边缘的转换器。该转换器通过X.25网络提供对大型机系统的访问。专用网关示意图如所示。　　专用网关示意图演示了从PC客户端到网关的过程，网关将IP数据通过X.25广

4、域网传送给大型机系统。这些网关通常需要安装在连接到局域网的计算机上的单功能的电路板中，这使其价格低，并且较容易升级。图10-1专用网关示意图2.两层协议网关　　两层协议网关提供局域网到局域网的转换。在使用不同帧类型或时钟频率的局域网间的互连可能就需要这种转换。　　所有的IEEE802标准都共享公共介质访问层，但是不同的标准之间的帧结构可能不同，例如：IEEE802.3标准和IEEE802.5标准。如所示。不同标准间帧结构的不同导致两种协议之间不能直接通信。图10-2不同的协议帧格式协议网关利用两层协议帧结构的共同

5、点，例如MAC地址，提供帧结构不同部分的转换，使两层协议互通。第一代局域网需要独立的设备来提供协议网关，现在多协议交换集线器通常提供高带宽主干，在不同的帧类型间作为协议网关。10.2.2应用网关　　应用网关是在应用层连接两部分应用程序的网关，是在不同数据格式间翻译数据的系统。这类网关一般只适合于某种特定的应用系统的协议转换。　　应用网关典型应用是在不同数据格式间翻译数据，接收一种格式的输入，将之翻译，然后以新的格式发送。如所示，输入、输出接口可以是分立的，也可以使用同一网络相连。图10-3应用网关数据格式转换应用

6、网关可以用于局域网客户机与外部数据源相连，这种网关本地主机提供了与远程交互式应用的连接。将应用的逻辑和执行代码置于局域网中，客户端避免了低带宽、高延迟的广域网的特点，使得客户端的响应时间更短。应用网关将请求发送给相应的计算机来获取数据，如果需要可以将数据格式转换成客户所要求的格式。所示为局域网与外部数据转换。图10-4局域网与外部数据转换10.2.3安全网关　　安全网关类似于防火墙，网关可以是本地的，也可以是远程的。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。　　在网络中安全网关是指一种将内部网和公

7、众访问网分开的方法，实际上是一种网关隔离技术。安全网关是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度，它允许合法的数据进入网络，同时将不合法的数据隔离在网络外部。安全网关具有很好的保护作用，入侵者必须穿越安全网关的防线，才能接触到目标计算器。此外，可以将安全网关配置成不同的保护级别。网关是一种不同的网络协议相互转换的设备，但是在设计无线传感器网络网关时，必须要考虑传感器网络的特点，所以在设计无线传感器网络网关时，必须考虑其特殊的特点和功能。本节将介绍广义网关和无线传感器网络网关的特点和功能。10.3网关的特点与功能10.3

8、.1网关的特点　　广义上的网关有以下两个特点：　　连接不同协议的网络。在一个大型的计算机网络中，当类型不同而协议又差别很大时，可以利用网关实现多个物理上或逻辑上独立的网络间的连接。由于协议转换的复杂性，一般只进行一对一的转换或者少数集中应用协议的转换。可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。对具有不同网络体系结构而且物理上又彼此独立的网络