[发明专利]一种基于IPv6的工业无线网络多节点安全入网方法

摘要

本发明涉及一种基于IPv6的工业无线网络多节点安全入网方法，属于无线传感网络技术领域。该方法包括以下步骤：密钥预配置；入网注册协调器广播改进后的增强信标帧EB；邻居发现；入网请求和入网响应；安全通信。本发明通过改进增强信标帧的负载，使增强信标帧中携带该入网方案的信息并实现对待加入网络的验证；根据改进后的EB安排的入网方案，提供多个节点在短时间内加入单个Mesh子网过程的时隙分配方案；基于预配置的共享密钥，对CoAP报文消息字段加密，实现安全会话通道建立；针对多个网络节点在较短时间窗口同时入网时，入网安全请求易引起冲突和碰撞等问题，入网代理将多个入网请求封装在一个安全请求数据帧中，有效减少网络中入网报文的开销。

主权项

1.一种基于IPv6的工业无线网络多节点安全入网方法，其特征在于：所述基于IPv6的工业无线网络包括多个Mesh子网、子网骨干路由器、路由、PCE(Path Compute Element，路径计算单元)、NME(Network Management Entity，网络管理实体)和互联网；其中，路由是连接子网骨干网和外部网络的设备；子网骨干网是传统的IPv6网络；Mesh子网由多个LLN网络组成，采用Mesh型架构；Mesh子网将采集到的数据利用子网骨干路由器传送到子网骨干网进而通过路由和外部网络连接到一起；LLN即低功耗有损网络，IETFRoLL工作组为其指定路由协议，即RPL协议；子网骨干路由器负责RPL路由表的建立；子网骨干路由器在骨干网上相互同步，以确保形成IPv6网络的多个LLN子网保持紧密同步；NME负责远程监控和时间表管理，负责集中管理与计算设备的时间表和其他设备资源，并与PCE交互，以优化受限设备的交互次数和负载；PCE是运行在网络上的软件，负责以高效和非冲突的方式协调单个链路上的通信；入网代理是与入网注册协调器直接通信的节点；待入网节点指完成配置等待入网的节点，其入网请求由入网代理转发给入网注册协调器；基于IPv6的工业无线网络基于IEEE 802.15.4e TSCH接入模式进行通信，IEEE 802.15.4e TSCH模式将信道与时隙相结合形成cell块，利用PCE进行集中计算通信或网内采用分布式管理通信；在子网中由子网骨干路由器担任入网注册协调器，入网代理是子网节点，入网代理直接与入网注册协调器进行通信；待入网节点只需要与入网代理进行交互，入网代理作为无状态中继节点将需要转发的入网请求信息转发给入网注册协调器，以让待入网节点入网；设定同一个子网下的入网代理不超过16个，保证每个入网代理都有信道进行通信；若网络中的16个入网代理不能够满足待入网节点的入网需求，则通过增加入网注册协调器的数量来缓解入网拥塞；所述多节点安全入网方法包括以下步骤：S1：密钥预配置；S2：入网注册协调器广播改进后的增强信标帧EB；S3：邻居发现；S4：入网请求和入网响应；S5：安全通信。