專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)的虛擬id和虛擬ip分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)通信的交叉領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一 種基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)的虛擬ID和虛擬IP生成方法。
背景技術(shù)：
2005年歐洲EPoSS發(fā)布的“ITU歐洲互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005 物聯(lián)網(wǎng)”正式提出物聯(lián)網(wǎng) 的概念，隨后，該組織于2008年5月發(fā)布了 “2020年歐洲物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃”，該規(guī)劃同樣主要針 對(duì)基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了闡述和規(guī)劃，重點(diǎn)指出了物聯(lián)網(wǎng)在零售、后勤保障、醫(yī)藥 行業(yè)、食品行業(yè)、健康、智能家居和智能交通等領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力。2009年9月該組織又 發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路線(xiàn)圖，進(jìn)一步對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義以及涉及的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了描述。該發(fā) 展路線(xiàn)圖將“物”的含義作了進(jìn)一步的拓展，即從原來(lái)RFID拓展到了傳感器、執(zhí)行器以及一 些虛擬事件等。所謂物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things :IoT)是指一種通過(guò)各種接入技術(shù)將海量電子 設(shè)備與Internet進(jìn)行互聯(lián)的大規(guī)模虛擬網(wǎng)絡(luò)。包括RFID、傳感器以及其他執(zhí)行器的電子設(shè) 備，通過(guò)Internet互聯(lián)互通，異構(gòu)信息匯聚以后共同完成某項(xiàng)特定的任務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí) 世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)世界進(jìn)行完美結(jié)合，使整個(gè)現(xiàn)實(shí)世界成為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用工廠。原來(lái)不具備 信息含義的高樓，橋梁以及商品，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能很好地與計(jì)算機(jī)等互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行互 聯(lián)互通，從而創(chuàng)新性地為使用者提供各類(lèi)信息服務(wù)。然而，對(duì)各類(lèi)接入設(shè)備要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單便捷的綜合管理，其一個(gè)重要前提是統(tǒng)一為各 種接入設(shè)備分配地址?，F(xiàn)有的不同接入技術(shù)設(shè)備的編址標(biāo)準(zhǔn)各不相同，其中Wi-Fi設(shè)備采 用的是48位MAC地址，Zigbee設(shè)備采用的是64位IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)定義的地址，RFID設(shè) 備采用64/96/256位的EPC編碼體系。這種由不同技術(shù)組成的家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備給網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管 理增加了難度。物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)概念的提出正是考慮到智能家庭網(wǎng)絡(luò)中存在各種不同的接入技 術(shù)，不僅能使不同接入技術(shù)能互聯(lián)互通，而且著重考慮到了家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全性。智能家居中往往分布著依托于Wi-Fi技術(shù)的視頻監(jiān)控設(shè)備以及承載著用于收集 感知信息的各類(lèi)傳感器和行為執(zhí)行器的Zigbee設(shè)備和RFID設(shè)備。家庭網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)示意 圖如

圖1所示。物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)支持不同接入技術(shù)設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn) 換和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。在不同接入技術(shù)的接入設(shè)備上承載著多個(gè)子器件，為區(qū)分不同設(shè)備，在 每一設(shè)備上配置了設(shè)備ID ；為區(qū)分同一設(shè)備上的子器件，在每一設(shè)備子器件上配置了設(shè)備 子器件ID ；為區(qū)分不同接入技術(shù)類(lèi)型，在每一接入技術(shù)中分配了設(shè)備協(xié)議ID，于是，{設(shè)備 ID，設(shè)備子器件ID，設(shè)備協(xié)議ID}這三元組便可以標(biāo)識(shí)家庭網(wǎng)絡(luò)中的任一設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)家 庭網(wǎng)關(guān)上建立了設(shè)備信息表見(jiàn)表一，設(shè)備信息表記錄了設(shè)備ID (設(shè)備的物理地址)、子設(shè)備 ID (設(shè)備上承載的子器件的標(biāo)識(shí)號(hào))、設(shè)備協(xié)議ID (接入設(shè)備的接入技術(shù)類(lèi)型)、虛擬MAC地 址、虛擬子設(shè)備ID、虛擬協(xié)議ID、虛擬ID和虛擬IP。
表1 家庭網(wǎng)關(guān)維護(hù)的設(shè)備信息表
權(quán)利要求
一種基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征在于，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法是通過(guò)Wi Fi管理模塊、RFID管理模塊、Zigbee管理模塊、數(shù)據(jù)模塊和綜合管理模塊的相互配合，統(tǒng)一為接入設(shè)備分配虛擬ID地址和虛擬IP地址，所述的綜合管理模塊包括信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊、虛擬ID生成子模塊和虛擬IP生成子模塊，所述的方法具體包括以下步驟步驟1)Wi Fi接入設(shè)備、RFID接入設(shè)備和Zigbee接入設(shè)備成功入網(wǎng)后，Wi Fi管理模塊、RFID管理模塊和Zigbee管理模塊提取接入設(shè)備的設(shè)備ID、子設(shè)備ID和設(shè)備協(xié)議ID，發(fā)往虛擬ID生成子模塊；步驟2)虛擬ID生成子模塊分別對(duì)接收到的三種ID運(yùn)用均勻哈希算法，生成長(zhǎng)度分別為48bit、8bit和8bit的虛擬MAC地址、虛擬子設(shè)備ID和虛擬協(xié)議ID，并排列組合生成長(zhǎng)度為64bit的虛擬ID，發(fā)往設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊；如果收到設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊的虛擬ID沖突消息，則重新組合生成虛擬ID。步驟3)設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊提取接收的虛擬ID，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查驗(yàn)虛擬ID的唯一性；步驟4)虛擬IP生成子模塊根據(jù)本網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址前綴和虛擬ID生成虛擬IP地址，發(fā)往設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊；步驟5)設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊綁定并存儲(chǔ)設(shè)備ID、子器件ID、設(shè)備協(xié)議ID、虛擬MAC地址、虛擬子設(shè)備ID、虛擬協(xié)議ID、虛擬ID和虛擬IPv6地址。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法中步驟2)具體包括如下子 步驟步驟(2. 1)提取設(shè)備ID，運(yùn)用哈希函數(shù)Hl (設(shè)備ID)得到48bit哈希值，記為虛擬MAC 地址；步驟(2.2)提取子設(shè)備ID，運(yùn)用哈希函數(shù)H2(子設(shè)備ID)得到8bit哈希值，記為虛擬 子設(shè)備ID ；步驟(2.3)提取設(shè)備接入技術(shù)類(lèi)型，運(yùn)用哈希函數(shù)H3(設(shè)備接入技術(shù)類(lèi)型)得到Sbit 哈希值，記為虛擬協(xié)議ID;步驟(2.4)將三元組{虛擬MAC地址，虛擬子設(shè)備ID，虛擬協(xié)議ID}隨機(jī)排列組合，生 成64bit虛擬ID ；步驟(2.5)將七元組{設(shè)備ID，子設(shè)備ID，設(shè)備接入技術(shù)類(lèi)型，虛擬MAC地址，虛擬子 設(shè)備ID，虛擬協(xié)議ID，虛擬ID}發(fā)送給設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法中步驟3)具體包括如下子 步驟步驟(3. 1)提取虛擬ID，遍歷設(shè)備信息綁定表中的虛擬ID項(xiàng)目，遍歷完畢，若存在相 同的虛擬ID項(xiàng)目，則轉(zhuǎn)至步驟(2.4)；否則發(fā)送所述的虛擬ID項(xiàng)目至虛擬IP生成模塊；步驟(3. 2)若該虛擬ID項(xiàng)目唯一，將七元組{設(shè)備ID，子設(shè)備ID，設(shè)備接入技術(shù)類(lèi)型， 虛擬MAC地址，虛擬子設(shè)備ID，虛擬協(xié)議ID，虛擬ID}存儲(chǔ)于設(shè)備信息綁定表中，同時(shí)標(biāo)記 所述的設(shè)備信息條目為未完善條目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法中步驟4)具體包括如下子 步驟步驟(4. 1)獲取本地網(wǎng)關(guān)IPv6地址，提取網(wǎng)絡(luò)前綴；步驟(4. 2)將本網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)地址前綴和虛擬ID生成IPv6地址，發(fā)送至設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫(kù) 子模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法中步驟5)具體包括如下子 步驟步驟(5. 1)將IP地址填入步驟(3.2)中的設(shè)備信息未完善條目中；步驟(5. 2)以IP地址大小為序，將設(shè)備信息條目插入設(shè)備信息IP-ID映射表中；步驟(5. 3)以ID地址大小為序，將設(shè)備信息條目插入設(shè)備信息ID-IP映射表中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的虛擬ID還包括虛擬MAC地址、虛擬子設(shè)備ID和虛擬協(xié)議ID。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，其特征 在于，所述的虛擬IP是指網(wǎng)關(guān)為接入設(shè)備分配一個(gè)IP地址。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)虛擬ID和虛擬IP的分配方法，該方法通過(guò)Wi-Fi管理模塊、RFID管理模塊、Zigbee管理模塊、數(shù)據(jù)模塊和綜合管理模塊的相互配合，統(tǒng)一為接入設(shè)備分配虛擬ID地址和虛擬IP地址，所述的綜合管理模塊包括信息數(shù)據(jù)庫(kù)子模塊、虛擬ID生成子模塊和虛擬IP生成子模塊。外部網(wǎng)絡(luò)終端能夠?qū)彝ゾW(wǎng)絡(luò)的接入節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)尋址，建立存有接入設(shè)備虛擬ID和虛擬IP地址的設(shè)備信息綁定表，實(shí)現(xiàn)了家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多種接入技術(shù)設(shè)備對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一性，使得家庭內(nèi)部異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能夠融合成一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)；實(shí)現(xiàn)了接入設(shè)備對(duì)外部網(wǎng)絡(luò)的透明性，保證了家庭網(wǎng)絡(luò)的安全及易于管理；實(shí)現(xiàn)了接入節(jié)點(diǎn)尋址的實(shí)時(shí)效果。
文檔編號(hào)H04L29/06GK101990004SQ20101053331
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者唐暉, 唐鼎, 張偉軍, 沈強(qiáng), 秦小偉, 譚紅艷, 趙志軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所