分布式ID论文物联网标识设计论文

分布式ID论文物联网标识设计论文

摘要：分布式ID标识是基于物联网标识的设计原则而进行设计的，它在全域物联网内有效，即具有全球唯一性，并且能够充分兼容局域物联网内多种短距离传输协议地址分配问题。

1 分布式ID标识设计

1.1 分布式标识结构

目前分布式标识定义为128位，标识中的Flag字段固定为数字，主要用作物联网地址标识，区别于互联网的IP地址寻址；Type字段用于分类局域网的协议类型编码，由于局域物联网协议多类型多样化特征，设置Type类型能做到协议兼容，接下来Company字段用于生产产品的厂商，这个主要由固定的国际编码组织分配，而后Classify 字段用于产品类别标识，最后剩余的ID字段用于产品编码，产品编码可以适应于多种类型的协议，如Zigbee、蓝牙、WiFi，产品编码ID是通过分布式地址算法得到的，在局域网的路由过程中主要用到ID字段，前面的字段主要供上层应用使用。

标识体系中，ID字段占用了64bit，无论是蓝牙无线网络环境还是Zigbee无线网络环境，分配时都在网络中心设备处将局域的短地址转化为64位，然后拼接上前面的64bit固定前缀，最后形成128位的最终地址。标识前段的64bit是在设备生产时就写定的，一般都是存储在一个网络的中心设备上，网络中心设备具有对局域网地址的构建能力和解析定位能力。

1.2 分布式标识的构造

基于分布式ID的物联网标识的构造过程如下：首先网关设置物联网标识值，这个值通常是固定的，比如：5。此值主要用于区分标识地址是物联网内地址还是IP内的地址，这样做的好处是在地址到达网关后，网关可以根据标识的类型进行进一步处理，如果发现标识值是5，那么网关就会把该地址当做一个物联网标识来处理，否则只是一个普通的互联网地址。当一个实体需要加入到网络中时，网络为其分配一个64位的ID，该ID表示了实体在局域网的地址，而后在网关设置局域网网络协议类型，如局域网值为8代表是Zigbee协议，局域网协议类型值是固定的，每一种短距离传输协议都有一个协议类型值，该协议值在全球唯一，由标准机构进行分配定义；协议类型值代表该局域内使用的无线传输协议，这样做的好处是便于对64位ID 做解析使用，然后网关节点设置出厂字段和物品分类值，最终形成一个分布式标识。

2 分布式ID标识实现

分布式ID标识是在节点加入网络时，按照地址标识规则，根据分布式地址分配算法而得的。分布式地址分配机制（DAAM）主要基于Lm（网络最大深度）、Cm（子节点最大个数）、Rm（父节点包含的路由子节点的最大个数）三个重要参数，DAAM分布的地址呈规律性，包含了“地址—位置”的对应关系，通过对地址的计算能够获得路由信息。分布式地址配置步骤如下：

①网络协调器节点地址为0，确定组网参数Cm、Rm、Lm后，采用泛洪方式通知全网络；

②未入网节点在其邻居表中查找出未被标记且深度最小的潜在父节点（若有多个父节点，则随机选择任一节点），然后向父节点周期地发送地址请求信息，直到父节点回复一个ACK确认回复为止；然后父节点开始为入网节点分配地址；

③地址为AParent的网内路由节点收到未入网的节点的入网申请后，它作为父节点，根据申请节点类型和申请顺序按照公式（2.1）为该申请节点分配地址；

Achildren=AParent+Cskip（d）·（n-1）+1 Tchildren=TrouterAParent+Cskip（d）·Rm+n Tch ildren=Tend （2.1）

其中：d表示父节点的深度，等于父节点距离网络协调器的跳数Hp，d≤Lm-1；n表示子节点申请加入的顺序，1≤n≤Rm；Cskip（d）表示深度为d的路由节点在分配地址时的地址偏移量，其计算方法如公式（2.2）所示。

④当潜在父节点收到加入申请后，若无剩余地址可用于分配，则回复拒绝加入消息。该申请节点对拒绝加入的潜在父节点进行标记，然后返回步骤②进行下一轮的加入申请。

3 分布式地址标识解析方法

为了和现有互联网技术融合，分布式地址标识结合了现有的DNS 标识解析过程和IP地址技术，通过地址的转化和分割过程，实现全域到局域地址的转换。假设实体的物理地址为：1234567；它的128位网络地址会因局域网络环境的不同而不同，假设实体现在处于

Zigbee网络环境，那么在实体接入网络时，网络中心网关会给它分配一个128位的标识码如：5.8.24.11.668，全球前缀码5.8.24.11是中心网关在节点加入时已经设定好的，节点ID由分布式地址分配算法所分配，假设该网关注册于域名下，网关对应的IP 地址是10.112.15.4，标识的解析步骤如下：

①根据定义的标识结构，标识码正好可以分为5段，分别是5，8，24，11，268；5

标识当前的地址是物联网地址，8标识当前局域网内协议的类型为Zigbee，24是表示网络中心的设备的生产厂编号，11是产品分类号，最后剩余的268是64位的局域网短地址。

②网关将自身域名后缀和局域地拼接在一起从而生成新的全称域名：

；

③DNS解析服务器根据全称域名会得到IP地址（该DNS解析器具有对物联网地址的解析），如：域名服务器读入全称域名：，将会返回10.112.15.4这个IP地址，这样地址解析就顺利到达网关。

④随后，网关判断自身的局域网络环境（type项），使用64位的局域地址寻址实体，依据网络类型，在地址解析时转化到的短地址也有所不同，找到实体之后，获取该实体的物理地址，然后根据物理地址在网络中查询到物联网信息服务器，从而实现信息的交互。