无线移动通信网络的IP地址自动分配方法

第34卷第7期2018年7月

科技通报

BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Vol．34No．7

Jul．2018

无线移动通信网络的IP地址自动分配方法

邱秀荣

（商丘工学院信息与电子工程学院，河南商丘476000）

摘要：无线移动通信网络中，易存在IP地址管理与分配冲突问题。目前IP地址自动分配方法存在网络通信开销大且节点入网成功率较低的问题。为此提出了一种新的无线移动通信网络IP地址自动分配方法。首先捕获无线移动通信网络中大规模设备的数据包，确定设备主机IP地址范围，计算无线移动通信网络掩码并进行修正处理，通过计算得到子网IP范围的起始地址。然后采用平均邻居逻辑距离来衡量无线移动通信网络相似度，统计通信网络中所有节点与设备邻居逻辑距离和的平均值，最后计算通信网络中所有节点的平均邻居逻辑距离理论值，完成IP地址分配。通过实验分析验证，所提方案能够降低网络通信开销和时间消耗，而且大幅度提高无线移动通信网络节点的入网成功率。

关键词：无线移动通信网络；IP地址分配；网络通信开销；时间消耗；入网成功率

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1001－7119（2018）07－0202－04

DOI：10.13774/j．cnki．kjtb．2018.07.040

An Automatic IP Address Allocation Method for Wireless Mobile

Communication Networks

Qiu Xiurong

（School of Information and Electronics Engineering，Shangqiu Institute of Technology，Shangqiu476000，China）

Abstract：In wireless mobile communication networks，there is a problem of IP address management and allocation conflict．At present，the IP address automatic allocation method has the problem of large network communication overhead and low success rate of node entry．A new automatic IP address allocation method for wireless mobile communication networks is proposed．First，we capture the data packets of large-scale devices in the wireless mobile communication network，determine the IP address range of the device host，calculate the mask of the wireless mobile communication network and make corrections，and get the initial address of the subnet IP range through calculation．Then the average neighbor logic distance to measure similarity of wireless mobile communication network，all nodes in the network and statistical communication equipment neighbor logical distance and average value of the final calculation of all nodes in the communication network average distance neighbor logic theoretical value，to complete the IP address distribution．Through experimental analysis，it is verified that the proposed scheme can reduce network communication cost and time consumption，and greatly improve the success rate of wireless mobile communication network nodes．

Keywords：wireless mobile communication network；IP address allocation；network communication overhead；time consumption；network success rate

收稿日期：2017－09－02

基金项目：河南省高等学校重点科研项目（18B520031）。

作者简介：邱秀荣（1983－），女，河南商丘人，硕士，讲师，研究方向：移动通信、网络拥塞控制。

第7期邱秀荣．无线移动通信网络的IP地址自动分配方法203

目前无线移动通信网络IP地址的分配方案主要包括两种：无线移动通信网络IP地址的静态分配和动态分配［1］。前者由网络管理员事先规划好无线移动通信网络的IP地址，然后分配给网络主机；后者是在网络中设置专门的DHCP服务器复杂无线移动通信网络IP地址的分配，网络主机需要通信网络IP地址时，向DHCP服务器提出申请并根据获得的IP地址对网络本机进行配置［2，3］。无线移动通信网络IP地址的静态分配方法需要网络用户手动设置每台主机的IP地址，管理起来比较复杂，而且容易产生IP地址冲突问题［4，5］。无线移动通信网络IP地址的动态分配方法在一定程度上解决了设备IP地址管理比较复杂的问题，但是仍然没有从根本上解决IP地址管理的问题，因为计算采用DHCP动态地址分配方法，也无法完全排除一些网络用户随意修改IP地址造成无线移动通信网络IP 地址冲突的问题［6，7］。

为解决这些问题，文献［8］提出一种基于动态参数的IP地址分配方案，该方案根据分布式IP地址分配机制（DAAM）对16bitIP地址空间进行分块处理，然后根据当前网络状况来动态调整相应参数以及进行IP地址一次或者多次扩展，从而实现IP 地址的分配。该方案存在分配成功率较低的问题。文献［9］提出一种地址映射的IP地址分配方案，该方案通过对网络子节路由节点以及网络终端节点的IP地址进行扩展，建立从网络子节点IP地址到扩展IP地址映射，同时给出IP地址回收机制，实现IP 地址分配。该方案在IP地址分配效率和平均分配耗时方面优于文献［8］方法。

上述这些方法不但增加了无线移动通信网络管理的复杂性，而且没有从根本上解决网络通信开销较大和时间消耗较长的问题，且限制了网络用户更加灵活地应用网络资源。为此提出一种新的无线移动通信网络IP地址分配方案，经过实验结果证明，本文方案能够降低网络通信开销，消耗时间较少，且提高了节点入网成功率。

1无线移动通信网络IP地址分配方案

基于DAAM的无线移动通信网络IP地址分配方案主要使用地址偏移量函数C skip为无线移动通信网络的网络节点分配唯一的IP地址，并为无线移动通信网络路由提供网络拓扑信息，使得网络节点不建立路由表，不发送节点控制分组就能够实现网络数据包的传递［10］。其计算表达式如下：

C

skip

（d）=

1+C

m

ˑ（L

m

－d－1），Ｒ

m

=1

1+C

m

－Ｒ

m

ˑＲ

m

（L m－d－1）

1－Ｒ

m

，Ｒ

m

≠1

{

（1）当无线移动通信网络的第n个申请节点为网络路由节点时，分配无线移动通信网络的IP地址A n 的计算表达式如下：

A

n

=A

parent

+（n－1）ˑC

skip

（d）+1（2）式中，d（l＜n＜（C m－Ｒm））；A parent表示无线移动通信网络父节点的IP地址。

在无线移动通信网络的组网参数值设定后，根据无线移动通信网络的组网参数限制每层节点的个数最大值，计算可分配的最大IP地址数目，其计算公式如下：

A

all

=C

m

ˑ（1+Ｒ

m

+Ｒ

m

2+Ｒ

m

3…+Ｒ

m

L m－1）

=C

m

ˑＲ

m

ˑ（

1－Ｒ

m

L m－1

1－Ｒ

m

）+1

[]（3）

无线移动通信网络的IP地址分配方案实现分为以下三步：

步骤一：无线移动通信网络的网络初始化

无线移动通信网络协调器节点IP地址为0，它确定无线移动通信网络的组网参数C m、Ｒm和L m后，向设备的相邻节点广播组网信息。

步骤二：发送无线移动通信网络的IP地址请求信息

步骤三：回复无线移动通信网络的IP地址信息。

综上所述，采用DAAM为无线移动通信网络子节点分配IP地址时，容易出现设备网络深度折回问题，从而导致设备节点深度的增加。

2无线移动通信网络IP地址分配方案研究

2.1无线移动通信网络IP地址及掩码的计算

首先对无线移动通信网络的数据包进行捕获，确定设备主机IP地址范围；然后计算无线移动通信网络的网络掩码并进行修正处理；最后计算无线移动通信网络子网的网络IP地址和设备的子网掩码，并根据两者的计算结果求得无线移动通信网络子网IP范围的起始地址。具体操作步骤如下所述：