浅析智能物件网络中的RPL路由技术

1、通信网络技术2011年九月9期网络技术1简介智能对象(SmartObject)可以定义为包含传感器或刹车、微处理器、通信设备和电源供应设备的设备，也可以定义为网络、web OF Objects和web OF Ts。智能对象网络具有与其他通信网络明显不同的特征，路由研究非常困难。智能对象网络中传感器节点的最基本任务是识别和收集数据，它不像传统Adhoc网络中的节点那样快速移动，因此不需要频繁更新路由表信息，成本也很高。智能对象构成的网络与传统IP网络有很大区别，主要区别见图1。如图1所示，由于智能对象网络中的链路不稳定、低功耗和有限存储资源等问题，现有网络中的路由协议(例如RIP、OSPF)和A

2、dhoc网络路由协议(例如ADOV、DSR、DSDV)不适用于智能对象网络、智能对象网络。2传统的网络路由协议是当前网络网络中常用的内部网关协议的两种茄子主要类型。一种是基于距离向量(如RIP协议)的路由协议。在牙齿协议中，每个路由器维护一个距离向量表，记录每个目标的牙齿路由器的最佳路径。与相邻路由器交换距离信息以更新路由表中的信息。另一种是基于链路状态的路由协议，如OSPF协议。与距离矢量路由协议不同，牙齿协议不要求所有路由器分布式计算“最短路径”，而是可靠地发布链路状态分组以维护整个网络拓扑图，并根据该拓扑计算到目标节点的最短路径。在Adhoc网络中，由于节点移动和无线信道的衰减、干扰等原

3、因，网络结构经常更改，同时考虑单向信道问题和无线传输信道带宽等因素。路由问题比固定网络复杂。根据发现的路由的驱动模式，可以分为基于表的路由协议和按需路由协议。Adhoc网络的基于表的路由受到现有IP路由端分析智能对象网络的RPL路由技术松皮工业和信息化部通信研究院通信标准研究所工程师呼乐厅武警总队望武景中心工程师摘要的限制。因此，根据智能对象网络的特点，网络任务组(IETF)的ROLL工作组是低功耗损失网络(LLN)。牙齿文档通过研究RPL路由协议和分析协议内容(包括设计原则、拓扑、路由生成等)，总结了RPL路由的特点。关键字RPL智能对象网络DAG图1智能对象网络路由与“传统”IP路由比较2

4、 3 Telecom munication s Network Technology no . 9式(如DSDV)的区别仅在于所需的路由表数和更新方法。在基于表的路由协议中，节点实时维护网络拓扑信息，因此，如果节点有数据传输，则可以根据路由表快速查找到目标节点的路径。也就是说，分组传输延迟较小。按需路由协议(如DSR、AODV)仅在需要路径时开始实施。如果节点发送分组时没有到达目标节点的路径，则必须启动相应的路由搜索机制来搜索路径。这可能会导致延迟，这不利于实时业务传输。与传统的网络路由协议不同，3RPL协议针对低功耗丢失网络的路由问题定义了RoutingProtocolforLLN(RPL)

5、路由协议，目前正在设计。RPL的设计非常模块化，考虑了特定应用程序的文档中列出的广泛要求。主要目标是设计具有路由协议核心的高度模块化协议，以满足特定应用程序的路由要求的交叉点。您可以加入增益集以解决特定需求。RPL是一种距离向量协议，用于创建从网络中每个节点到DODAG根的路径的DODAG。使用距离矢量路由协议代替链路状态协议有多种茄子原因。其中主要原因是低功耗损失网络的节点资源有限的性质。链路状态路由协议功能更强大，但需要大量资源，如用于内存和LSDB同步的控制流量。工具书1定义了RPL中使用的一些茄子术语，主要说明如下：3.1某些术语(1)直接非循环图形(DAG):直接非循环图形。所有边以

6、没有循环的方式存在的方向图。(2) Dag根：Dag根节点。DAG没有传出边的节点。由于图是非循环的，因此根据定义，所有DAGs必须至少有一个DAG根，并且所有路径必须在一个根节点处终止。(3)destination ori-enteddag(dodag):直接指向目的地的非循环图表。扎根于单一目的地的DAG。(4) DODAGRoot: DODAG的一个DAG根节点。可以作为DODAG中的边界路由器。具体来说，您可以在DODAG内聚合路由，并将DODAG路由重新分配到其他路由协议。(5) Rank:等级。一个节点的评级定义了节点相对于一个DODAG根节点的唯一位置。(6) OF(Object

7、iveFunction):目标函数。定义路由度量、最佳目的和相关函数用于计算Rank值的方法。OF还指示如何在DODAG中选择父节点以形成DODAG。(7) RPLInstanceID:网络的唯一ID。RPLInstanceID相同的DODAG共享相同的OF。(8) rplinstance: rpl实例。共享相同RPL InstanceID的一个或多个DODAG的集合。根据3.2拓扑RPL，DODAG是通过没有直接循环的边连接的一系列顶点。RPL通过配置从每个叶节点到DODAG根的一组路径来创建DODAG。与树拓扑相比，DODAG提供了其他路径。使用RPL路由协议的网络可以包含一个或多个RPL

8、 Instance。每个RPLInstance有多个DODAG，每个DODAG徐璐有不同的根。每个节点可以徐璐添加其他RPLInstanace，但在一个Instance中只能属于一个DODAG。图2显示了使用RPL配置的网络拓扑。RPL规定了三条茄子消息：DODAG信息对象图2 RPL网络拓扑网络技术2011年九月9期网络技术(DIO)、DODAG目标通知对象(DAO)和DODAG信息请求(DIS)。DIO消息从RPL节点发送，以通知DODAG及其特征，因此DIO用于DODAG的发现、配置和维护。DIO通过添加选项来包含一些茄子命令信息。DAO消息用于在DODAG中向上传递目标消息以填充父节点

9、的路由表，从而支持P2MP和P2P流量。与IPv6路由请求消息类似的DIS消息用于搜索附近的DODAG，并从附近的RPL节点请求DIO消息。DIS消息没有附加消息正文。3.3创建路由如果在一个节点上发现多个DODAG邻居(父节点或同级节点)，则使用多个规则确定是否添加DODAG。将节点添加到DODAG时，会提供指向DODAG根的路径(可能是默认路径)。在DODAG中，数据路由传输分为上下路由。上行路由将数据从叶节点传输到根节点，支持多对点(MP2P)传输。向下路由是指将数据从根节点传输到叶节点，支持点对点(P2MP)和点对点(P2P)传输。P2P传输首先向上路由到可以到达目标的祖先节点，然后执

10、行向下路由传输。对于不需要P2MP和P2P传输的网络，不需要设置向下路由。向上路径设置通过DIS和DIO消息完成。订阅DAG的每个节点都会定期发送多播地址的DIO消息，其中包含有关DAG的基本信息。当新节点加入DAG时，它会从相邻节点接收DIO消息，根据每个DIO的Rank值选择相邻节点作为最佳父节点，然后根据OF计算其Rank值。将节点添加到DAG时，也会定期发送DIO消息。节点还可以发送DIS消息，以便其他节点响应DIO消息。向下路由通过DAO和DAO-ACK消息完成。DAG中的节点会定期将包含该节点使用的前缀信息的DAO消息发送到父节点。父节点收到DAO消息时，将缓存子节点的前缀信息，并

11、响应DAO-ACK。这允许在路由时通过前缀匹配将数据包路由到目标。3.4环路避免和环路检测机制与传统网络不同，在智能对象网络中，由于低速流量和网络不稳定性的特性，可能存在环路。RPL不能从根本上保证删除电路。这意味着必须在控制级别使用成本较高的机制，并且可能不适用于有损失的不稳定环境。RPL使用经过数据路径验证的回路检测机制作为替代，以最小化回路。RPL中的两个茄子默认循环避免规则：(1)如果一个节点的相邻节点级别大于其级别和DAGMaxRankIncrease的总和，则不能选择该节点作为相邻节点的父节点。(2)如果节点贪心，则渡边杏，并且尝试在DODAG中导航到更深的位置以增加DODAG父节

12、点的选择，则可能会导致循环和不稳定性。RPL的路由检测机制通过在数据包头中设置标志位来附加路由控制数据。携带这些标志位的实际切削位置尚未定义(例如流标签)。主要想法是在头部设置标志位，以确定正在传递的包是否用于检测循环，或者是否用于检测DODAG不匹配。3.5恢复机制RPL提供了两种茄子补充恢复机制-全局恢复技术和本地恢复技术。其他许多路由协议使用本地恢复策略来快速发现备用路径，并延迟整个拓扑中的全局恢复。RPL使用以下方法：如果路径被认为不可用，需要找到备用路径，节点将触发本地恢复，以便即使备用路径不是最佳路径，也可以快速找到备用路径。为网络中的所有节点重新配置DODAG的过程可能会延迟。R

13、PL还定义了另一种机制，称为“毒物”，在执行本地恢复的同时需要避免电路时很有用。3.6 RPL计时器管理RPL使用的DIO计时器取决于工具书2中显示的微流算法，其他RPL计时器将来可以使用相同的算法。微流算法使用自适应机制控制级别波特率，从而使节点接收到足够的数据包以在不同情况下保持一致性。如果网络发生变化，节点发送更多的协议控制数据包，然后网络开始稳定，控制流程速度就会降低。微流算法不需要网络上有复杂的代码和状态。考虑节点上的有限资源时，这是一个重要特征。RPL将DODAG生成视为持续问题，使用细流计时器确定多播DIO何时消除2 5 Telecom munication s Network

14、Technology no . 9消息。检测到不匹配时，RPL消息发送的频率更高，网络稳定，RPL消息逐渐减少。3.7其他RPL支持3茄子安全模式，即不安全模式、字典设置安装模式和身份验证模式。实施的复杂性和规格是低功耗损失网络的核心关注点。例如，RPL实施可能包含复杂的安全条款，因为经济或物理原因的不可能性。此外，许多时间表都可以利用链路层或其他安全机制来满足安全要求，而无需使用RPL的安全机制。4结论RPL是IETF的ROLL工作组为IP智能对象网络设计的新路由协议。与传统路由协议(如ADOV、DSR、DSDV等)不同，RPL设计了一种新机制，使其成为智能对象网络的高效距离矢量协议，并支持为低功耗丢失网络设计的P2P、MP2P和P2MP流量