无线传感器网络中互联网协议版本6地址的压缩的制作方法
【专利说明】
[0001] 对相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2014年9月19日提交的美国临时专利申请号62/053, 002的权益，通 过引用该申请的全文将其并入本文。
技术领域
[0003] 本公开的实施例总体涉及无线传感器网络，并且更具体地涉及这种网络中互联网 协议版本6 (IPv6)地址的压缩。
【背景技术】
[0004] 无线传感器网络被部署在许多不同环境中。这种网络中使用的传感器是通常是具 有有限的存储空间、计算能力和功率的低成本装置。这些装置的主要功能通常是获取数据， 具有的辅助功能是通过无线网络实现对已获取数据的通信。这些装置的典型构架包括微控 制器、划分为只读存储器和随机存取存储器的数万字节量级的存储器、低功率射频装置和 功率管理电路。考虑到这些装置有限的存储容量，节约使用存储器非常重要。
【发明内容】
[0005] 本公开的实施例涉及用于在无线传感器网络中管理IPv6地址的方法、设备和计 算机可读介质。一方面，提供一种用于在无线传感器网络中管理互联网协议版本6 (IPv6) 地址的方法，该方法包括：将与密钥相关联的IPv6地址的前缀存储在该无线传感器网络内 的无线传感器装置上；形成该IPv6地址的地址指示符，该地址指示符由该密钥和该IPv6地 址的节点地址组成；以及将该地址指示符存储在该无线传感器装置上的至少一个存储器位 置中以代替该IPv6地址。
[0006] -方面，提供了一种无线传感器装置，该无线传感器装置包括：存储器，该存储器 存储用于管理互联网协议版本6 (IPv6)地址的软件指令；以及处理器，该处理器被配置成 用于执行软件指令，在该处理器中软件指令的执行将与密钥相关联的IPv6地址的前缀存 储在该存储器中；形成该IPv6地址的地址指示符，该地址指示符由该密钥和该IPv6地址的 节点地址组成；以及将该地址指示符存储在该存储器中的至少一个位置中以代替该IPv6 地址。
[0007] -方面，提供了一种存储软件指令的非瞬态计算机可读介质。当由无线传感器网 络中的无线传感器装置的处理器执行软件指令时，软件指令使得一种用于管理互联网协议 版本6 (IPv6)地址的方法被执行。该方法包括：将与密钥相关联的IPv6地址的前缀存储在 该无线传感器网络中的无线传感器装置上；形成该IPv6地址的地址指示符，该地址指示符 由该密钥和该IPv6地址的节点地址组成；以及将该地址指示符存储在该无线传感器装置 上的至少一个存储器位置中以代替该IPv6地址。
【附图说明】
[0008] 现在将仅以举例方式参照附图来描述这些具体实施例：
[0009] 图1是基于无线传感器网络的互联网协议版本6 (IPv6)的简单示例；
[0010] 图2是示出了 IPv6地址的示例；
[0011] 图3和图4是分别示出了 IPv6地址压缩和IPv6地址解压的示例；
[0012] 图5示出了在示例网络协议栈背景下的IPv6地址压缩和解压操作；以及
[0013] 图6是示例无线传感器装置的简化框图。
【具体实施方式】
[0014] 现在将参看附图详细说明本公开的具体实施例。为了一致性，各图中的相似元件 用相似附图标记。
[0015] 图1是基于无线传感器网络的互联网协议版本6 (IPv6)的简单示例。在此示例中， 标注为L-x的传感器装置是叶节点，标注为Int-x的装置是中间节点，而标注为RootNode 的装置是网络的根节点并且作为互联网的网关进行工作。装置到装置的无线通信由装置间 的"闪电"箭头指出。中间节点和根节点可操作用于对围绕网络的通信进行路由。每个装 置实现网络协议栈，用于使用IPv6地址通过无线网络通信。
[0016] IPv6地址的长度是128位并且可以用十六进制计数法表示为"xxxx:xxxx:xxxx:x XXX : XXXX : XXXX : XXXX : XXXX "，其中每个" X "代表一个十六进制数字，每四个数字为一组代表 两个字节，如" 0000: FFE0:0000:0003: FFFF: FFFF: FFFC: 00FD "。因此，存储完整的 IPv6 地址 需要十六个字节的内存。此处，在IPv6地址中，两个十六进制数字为一组可被称作是一个 八位字节。网络协议栈的实现可能需要将IPv6地址存储在装置上的多个位置中，如网络表 格条目中。本公开的实施例中，装置按照本文所描述的压缩IPv6地址并且将压缩版本存储 在一个或更多个多位置中，而不是存储完整的IPv6地址。当需要完整的IPv6地址来进行 网络通信时，该装置按照本文描述的解压压缩的地址。
[0017] 在IPv6地址中，具有N个高阶八位字节的前缀指定一个特定网络，并且剩余的八 位字节指定该网络内的地址。从而，该网络中每个节点的地址可有一个具有N个八位字节 的公共前缀。前缀的大小基于网络的地址空间的要求。例如，如在图2的示例中所示出的， 如果在网络中能够被寻址的节点的最大数量是256,则该网络中的节点地址的公共前缀是 120个高阶位，即高阶15个八位字节。进一步的，最后一个八位字节唯一地标识网络中的节 点，即最后一个八位字节是节点地址。
[0018] 在IPv6地址压缩和解压的一些实施例中，假定无线传感器网络内所有IPv6地址 的前缀是高阶的，即最高阶15个八位字节。图3和图4是分别示出了假定前缀是高阶15 个八位字节时IPv6地址压缩和IPv6地址解压的示例。首先参照图3,为了在传感器装置上 压缩IPv6地址300,地址的15个八位字节的前缀被存储在该传感器装置的存储器的前缀表 302中。存储该前缀的表条目索引充当标识该前缀的密钥。如果地址的前缀已经被存储在 该前缀表中，则该密钥被返回。而后，8位密钥和地址的最后一个八位字节被序连以产生16 位的IPv6地址指示符304, IPv6地址指示符304被存储在其中本来会存储完整IPv6地址 的装置上的任意位置中。在一些实施例中，最后一个八位字节是地址指示符的头八位，而密 钥是地址指示符的后八位；在其他实施例中，这个顺序是相反的。注意，不是将一个128位 的地址存储在多个位置中，而是将一个16位的地址指示符存储在多个位置中，每个位置节 省了 112位。
[0019] 现在参照图4,为了解压在传感器装置上的地址指示符304,逆向压缩循环。地址 指不符304中的如缀密钥被用于定位如缀表302中的相关联如缀。标识的如缀与地址指不 符304中的最后一个八位字节序连以重新产生完整的IPv6地址300。
[0020] 在具体传感器装置上待存储的IPv6地址的数量可以变化。例如，在图1的网络中， 为了从网络中路由出传感器数据，叶节点可存储相关联中间节点地址和根节点地址。例如， 叶装置L-12可存储中间装置Int-ΙΙ的IPv6地址和RootNode装置的IPv6地址。然而，因 为叶装置L-6与中间节点不相关联，该装置仅仅可存储根节点的IPv6地址。在一些实施例 中，叶节点也可知道邻居节点并且可存储这些节点的IPv6地址。例如，在这些实施例中，叶 装置L-10可存储叶装置L-9、L-8和L-7的IPv6地址以及中间装置Int-3和RootNode装 置的IPv6地址。
[0021] 中间节点为相关联叶节点执行路由功能，并且因此可能需要存储该相关联叶节点 和根节点的IPv6地址。例如，在图1的网络中，中间装置Int-ΙΙ可存储相关联叶装置L-11 和L-12的地址，并且中间装置Int-5可存储中间装置Int-ΙΙ的地址。根节点也执行路由功 能并且充当互联网的网关。在一些实施例中，根节点可存储网络中所有节点的IPv6地址。
[0022] 如之前所提到的，无线传感器网络中的装置实现网络协议栈。图5示出了在示例 网络协议栈背景下上述IPv6地址压缩和解压操作。两个装置500、502上的示例网络协议 栈包括应用层504、524,网络层508