[发明专利]一种6LoWPAN协议中地址压缩控制表的维护方法

说明书

技术领域

本发明属于基于IPv6的低速无线个域网技术领域，尤其涉及一种6LoWPAN协议中地址压缩控制表的维护方法。

背景技术

为了更好的理解本发明的背景技术，可以参考以下技术资料：

[1] RFC 4944, Transimission of IPv6 Packets over IEEE802.15.4 Networks

[2] draft-ietf-6lowpan-hc-07, Compression Format for IPv6 Datagrams in 6LoWPAN Networks

[3] draft-ietf-6lowpan-nd-09, Neighbor Discovery Optimization for Low-power and Lossy Networks

无线个人局域网（WPAN）是一种采用无连接的个人局域网。2003年7月，IEEE为LR-WPAN推出了IEEE802.15.4技术标准，该协议主要定义了物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）的协议，主要应用场合是自动化读表、自动化控制和传感器网络。IEEE802.15.4专注于低速率、低功耗的短距离无线连接，最高速率仅为250kbps，电池寿命可达6个月到2年，是一种经济高效、低复杂度、低功耗、低数据率和低成本的无线网络技术。

最早在IEEE802.15.4上提出网络层协议的是ZigBee联盟，他们定义了网络层和应用层的数据帧格式和交互方式，然而ZigBee协议无法与现有的IP网络直接通信，因此人们又提出了 6LoWPAN协议，6LoWPAN是为了能使无线传感器网络和IPv6网络互联互通而设计的一个协议，可以说是IPv6为应用于无线传感器网络环境而设计的简化版。6LoWPAN所具有的低功率运行的潜力使它很适合应用于从手持机到仪器的设备中，同时对AES-128加密的支持也为无线网络提供了强健的安全性。

为了能在802.15.4链路上高效的传输IPv6的报文，6lowpan在链路层和网络层之间引入了适配层，通过适配层来大量降低IPv6报文的传输开销。这种“pay as you go”式的包头压缩方法去除了IP包头中的冗余或不必要的网络信息，IP包头在接收时从链路级802.15.4包头的相关域中得到这些网络级信息。

IEEE802.15.4的物理层MTU值为127字节，数据帧控制开销最多要消耗25字节，因此数据链路层只有102字节可用；数据链路层安全算法要消耗21字节（AES-CCM-128占用21字节，AES-CCM-64占用13字节，AES-CCM-32占用9字节），对于网络层负载只有81字节可用；再考虑40字节IPv6包头和8字节UDP包头，剩余33字节给应用层使用；因此简化IPv6包头势在必行。

6lowpan适配层报头压缩的基本原理是将ipv6包头中的字段提取出来组成新的包头，用一个字节的dispatch字段标识后续哪些字段使用何种方式进行了简化。在最佳情况下，40字节的IPv6地址可以压缩为一个字节的压缩字段和1字节的hop limit字段。6lowpan适配层数据包头格式如图1至3所示。

为了实现IPv6包头的压缩功能，RFC4944定义了LOWPAN_HC1报头和LOWPAN_BC0报头，LOWPAN_HC1报头压缩的是IPv6报文，LOWPAN_BC0包头压缩的是广播报文。LOWPAN_HC1数据包头格式如图4所示，其中，

SA：IPv6源地址压缩控制

DA：IPv6目的地址压缩控制

TF：流量类别和流标签字段控制

NH：下一包头字段控制

HC2：HC2压缩控制（UDP、ICMP、TCP）

源IPv6地址和目的IPv6地址在40字节的IPv6包头中一共占用了32字节，是最大的一部分开销。LOWPAN_HC1包头允许从链路层地址生成IPv6地址，具体方法是使用48bits的mac地址生成EUI-64地址，然后用本地链路网络前缀和生成的EUI-64