專利名稱：一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，解決IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理與配置問題，屬于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量低功耗、低速率、低成本、低復(fù)雜度的微型節(jié)點組成、采用無線通信方式、動態(tài)組網(wǎng)的多跳移動性對等網(wǎng)絡(luò)，具有自我組織與自愈能力。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集融合、傳輸應(yīng)用和遠程控制訪問。它可以廣泛部署在軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、醫(yī)療護理、職能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、工業(yè)控制等領(lǐng)域，可以利用各式地傳感器去感測溫度、噪音、脈搏、壓強等狀態(tài)參數(shù)，提供用戶所需信息，從而提高人們的生活質(zhì)量和工作效率。
針對這種低速率、低成本無線網(wǎng)絡(luò)的需求，2000年12月IEEE成立IEEE802.15.4工作組，致力于定義一種廉價、便攜、移動、低成本、低復(fù)雜度、低能耗和低速率的無線連接技術(shù)。2003年5月，IEEE802.15.4標準出臺。IEEE802.15.4主要制定了物理層和MAC協(xié)議，突出優(yōu)點是組網(wǎng)能力強，適用面廣，可靠性高，節(jié)能性好。它定義了兩個基于DSSS(Direct SequenceSpreadSpectrum，直接序列擴頻)的物理層標準，分別是2.4GHz物理層和868/915Mhz物理層，每個頻段提供不同的數(shù)據(jù)傳輸速率；提供最大幀為127字節(jié)；提供自動幀確認和數(shù)據(jù)校驗等功能。MAC層信道訪問機制為CSMA/CA；支持Beacon(信標)和Beaconless(無信標)兩種工作模式。
IEEE802.15.4的技術(shù)特性決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)將成為其主要應(yīng)用對象。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大市場應(yīng)用前景及IPv6協(xié)議的良好特性，2004年底，IETF組織成立6lowpan(IPv6 over low power WPAN)工作組，研究IPv6低速無線個域網(wǎng)問題，旨在把IPv6架構(gòu)在IEEE802.15.4之上，實現(xiàn)傳感器網(wǎng)與基于IP的互連網(wǎng)絡(luò)的互連互通，并實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)遠程訪問、遠程配置管理傳感器網(wǎng)的任何可控節(jié)點。由于網(wǎng)絡(luò)的特殊性，管理技術(shù)是6lowpan工作組的重要研究課題之一。
在基于IP的互連網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)管理方面，定義了SNMP協(xié)議。到目前，SNMP協(xié)議已經(jīng)發(fā)展到了SNMP第三版，協(xié)議已經(jīng)相當完善。SNMP包含大量的數(shù)據(jù)類型和抽象數(shù)據(jù)項，為了更好地對各種數(shù)據(jù)進行編碼，SNMP用3個可變長部分組成的3元組包括數(shù)據(jù)類型的標簽、數(shù)據(jù)長度和數(shù)據(jù)值，稱為TLV 3元組，它的格式如圖1。
協(xié)議規(guī)定請求報文和響應(yīng)報文可以用在網(wǎng)絡(luò)管理站和代理進程間的各種對話，每個請求報文和響應(yīng)報文都是一個獨立的SNMP報文，報文及各組成字段如圖2。
報文數(shù)據(jù)又分為3個子字段
版本字段；
SNMP共同體名字字段；
協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)；
版本字段是為了不同SNMP的兼容性而設(shè)置的。共同體名是一個字符串，用于鑒別操作是否合法。
為了保持報文格式的統(tǒng)一，所有SNMP都有共同的PDU格式。PDU的共同結(jié)構(gòu)以及它們所包含的字段如圖3。
現(xiàn)有技術(shù)方案的缺陷；
SNMP提供了一套很好的網(wǎng)絡(luò)管理框架和實現(xiàn)方法，考慮到傳感器網(wǎng)絡(luò)與基于IP的互連網(wǎng)的互融問題，SNMP是傳感器網(wǎng)絡(luò)的最佳管理模式。但是，現(xiàn)有SNMP的實現(xiàn)方法都很復(fù)雜，需要豐富的硬件資源和強大的操作系統(tǒng)支持，無法在低程序存儲區(qū)、低數(shù)據(jù)存儲區(qū)的微控制器上部署。
SNMP的初衷是管理IP網(wǎng)，計算機系統(tǒng)具有很好的數(shù)據(jù)處理能力，存儲資源非常豐富，開發(fā)SNMP協(xié)議時幾乎不受硬件資源的限制，它首先考慮的是如何把相關(guān)功能實現(xiàn)得更完善、具有更好的魯棒性、兼容性和可擴充性。IP網(wǎng)節(jié)點的管理對象多，數(shù)據(jù)量也非常大，對網(wǎng)絡(luò)的要求較高?，F(xiàn)在，基于IP的互連網(wǎng)的發(fā)展取得空前成果，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相對完善，可以對SNMP提供很好地網(wǎng)絡(luò)支持，這也是SNMP能廣泛部署的原因之一。
與SNMP的出發(fā)點相反，IEEE802.15.4標準旨在定義一種低速率、低功耗、低復(fù)雜度、低成本的物理層和鏈路層標準。它的應(yīng)用場合決定了實際組網(wǎng)時，需要大量地、非常密集的布置節(jié)點。此外，IEEE802.15.4所有節(jié)點組成一個自治系統(tǒng)，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般還會提供一些冗余節(jié)點。這就要求單個模塊的成本必須非常低。綜合起來，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中部署SNMP，存在以下問題
SNMP的初衷是管理基于IP的互連網(wǎng)，定義了大量的數(shù)據(jù)類型和抽象數(shù)據(jù)項，而傳感器網(wǎng)絡(luò)中的管理對象較少，數(shù)據(jù)類型有限，只要求實現(xiàn)SNMP的部分數(shù)據(jù)類型；
現(xiàn)有SNMP的定義和實現(xiàn)方法考慮的是如何更完善，功能更強大等性能問題，而傳感器節(jié)點硬件資源非常有限，根本不適合完全實現(xiàn)SNMP的所有功能；
現(xiàn)有的SNMP都是基于某一操作系統(tǒng)，而傳感器節(jié)點大多數(shù)情況下都沒有操作系統(tǒng)的支持。
綜上所述，現(xiàn)有的SNMP技術(shù)不適合直接在IEEE802.15.4節(jié)點構(gòu)建的傳感器網(wǎng)絡(luò)上實施，需要新的管理方法以實現(xiàn)對傳感器網(wǎng)的管理。

發(fā)明內(nèi)容
對這種節(jié)點多、規(guī)模大、拓撲動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)來說，網(wǎng)絡(luò)管理是必不可少的。但是，傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特性決定了在管理方面比有線網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜許多，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理方法都不適合直接部署在這種傳感器網(wǎng)絡(luò)中，因此，必須定義一套切實可行的網(wǎng)絡(luò)管理方法，對網(wǎng)絡(luò)及節(jié)點進行遠程的、便攜的管理?；诖丝紤]，本發(fā)明基于SNMP，提供一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，提出IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)代理端的實現(xiàn)方法。本方案可以部署在低硬件資源且可以沒有操作系統(tǒng)支持的平臺中。本發(fā)明兼容SNMP，可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)對其實施遠程管理，從而解決了IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理與配置問題。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是主要包括以下發(fā)明步驟
步驟1建立(IEEE 802.15.4)物理層和鏈路層的管理信息庫，定義其對象標識符(OID)值；
步驟2對SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元進行編碼；
步驟3進行管理對象的存儲及訪問。
步驟1管理信息庫的建立；
管理信息庫定義了可以通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進行訪問的管理對象的集合，管理信息結(jié)構(gòu)(SMI)規(guī)定了管理信息庫中管理對象的定義格式，Syntax(語法)是對象用ASN.1進行定義，Definition(定義)是對該對象的一個容易理解的描述，Access(訪問)的值規(guī)定該對象是可讀還是可寫，Status(狀態(tài))說明當前的實際使用情況。
步驟2編碼的方法；
按照SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式，從后往前逐個字段進行編碼；代理端取得對象的值之后，首先對該值按照ASN.1規(guī)則進行編碼，并存放在某一個中間臨時單元空間內(nèi)，待編碼完成后，再把符合TLV格式的數(shù)據(jù)拷貝到另一個緩沖區(qū)內(nèi)。
步驟3數(shù)據(jù)存儲及訪問；有以下步驟；
1所有對象的對象標識符設(shè)置為靜態(tài)的，以字符串的形式存放在程序存儲區(qū)；
2；解析出來的對象標識符與本地的對象標識符精確匹配，以確定被查找的對象實例；
3；通過匹配比較，得出相應(yīng)的索引值，根據(jù)索引值對對象實例進行操作。
以上是本發(fā)明方案的三大模塊的全部操作，根據(jù)這些可以實現(xiàn)在低程序存儲區(qū)、低數(shù)據(jù)存儲區(qū)的微控制器上，在可以沒有操作系統(tǒng)支持下的IEEE802.15.4節(jié)點管理。
發(fā)明的效果，本發(fā)明解決了基于IEEE802.15.4的節(jié)點的管理，用戶不用為每個節(jié)點都配置終端界面，只需要在某個安裝了網(wǎng)絡(luò)管理站程序的匯聚節(jié)點或者遠程節(jié)點安裝終端界面，就可以啟動SNMP管理程序，實施對代理節(jié)點的管理。
基于IEEE802.15.4構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)無基站等基礎(chǔ)設(shè)施，所有節(jié)點自組成網(wǎng)絡(luò)。SNMP作為應(yīng)用層協(xié)議，屬于高層協(xié)議，對底層來說是透明的，只要底層能構(gòu)建成穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，那么SNMP就可以運行。本方案著眼于在非常有限的硬件設(shè)備上實施，解決了遠程控制和管理設(shè)備的問題，極大地方便了用戶。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1數(shù)據(jù)項基本單元；
圖2SNMP報文格式；
圖3SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的共同格式；
圖4描述了IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)；
圖5編碼前數(shù)據(jù)格式；
圖6編碼后數(shù)據(jù)格式；
圖7編碼前發(fā)送緩存區(qū)；
圖8編碼緩存區(qū)；
圖9編碼后發(fā)送緩存區(qū)；
圖10網(wǎng)絡(luò)管理中的樹狀管理信息庫；
圖11管理信息庫樹的實現(xiàn)及訪問方式；
圖12家庭傳感器網(wǎng)絡(luò)管理示意圖。
具體實施例方式
實施例1IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)；
圖4描述了IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)管理體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)管理模型主要包括兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理站(NMS)和網(wǎng)絡(luò)管理代理(agent)。只要運行了管理站/代理端軟件的主機都可以稱為網(wǎng)絡(luò)管理站/網(wǎng)絡(luò)管理代理。網(wǎng)絡(luò)管理站必須提供用戶界面作為人機交互入口。在一個網(wǎng)絡(luò)管理站中，可以同時啟動多個管理應(yīng)用程序，分別對不同的網(wǎng)絡(luò)管理代理實施管理。網(wǎng)絡(luò)管理站和網(wǎng)絡(luò)管理代理在對等層上用適合傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進行通信。當管理站或管理代理接收到對等層的網(wǎng)絡(luò)管理報文后，解碼子進程模塊對接收到的報文進行解析，轉(zhuǎn)換成本機識別的數(shù)據(jù)格式。根據(jù)解析的報文數(shù)據(jù)內(nèi)容，訪問本地的管理信息庫，對對應(yīng)的實例對象進行相應(yīng)操作。如果需要向?qū)Ψ桨l(fā)送回應(yīng)報文，則需要調(diào)用編碼子進程模塊，構(gòu)造相應(yīng)的回應(yīng)報文。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議屏蔽了不同子網(wǎng)類型，對上層提供服務(wù)。在物理層，通過基于IPv6的互連網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)端到端通信。
網(wǎng)絡(luò)管理代理操作模式和管理站相似。不同的是，管理站一般主動向管理代理發(fā)送SNMP報文，而網(wǎng)絡(luò)管理代理初始化后，代理進程須在特定的UDP端口被動等待管理站的SNMP報文(陷阱報文除外)。當代理進程接收一個SNMP報文后，有如下三個步驟的操作
1.解碼；
檢查報文是否符合ASN.1格式，如果不符合，直接丟棄；
驗證版本號，鑒別報文的合法性，同時將這些信息保存起來，以便構(gòu)造響應(yīng)報文；
繼續(xù)按順序解析報文中的其它字段，直至解析完變量綁定列表，保存解析出來的所有信息。
2.管理信息庫操作；
檢查管理站的訪問權(quán)限；
檢查對象的訪問方式和訪問狀態(tài)；
根據(jù)請求命令類型對管理信息庫(MIB)實例執(zhí)行操作。
3、編碼；
根據(jù)管理信息庫操作結(jié)果，填充相應(yīng)的響應(yīng)協(xié)議數(shù)據(jù)單元；
將響應(yīng)協(xié)議數(shù)據(jù)單元編碼成ASN.1格式，傳遞給UDP運輸服務(wù)。
上述三部分構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)管理的主體模塊。本發(fā)明針對IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，著眼于有限資源的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺，提出了基于簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，主要包括以下

發(fā)明內(nèi)容

從IEEE802.15.4的個域網(wǎng)信息庫(PIB)數(shù)據(jù)對象的可控性、可管理性和可訪問性出發(fā)，創(chuàng)造性的設(shè)計了物理層和鏈路層的管理信息庫，并在一定條件下定義了其對象標識符(OID)值；
針對眾多的數(shù)據(jù)類型，提出了一種新的編碼方案，只需要很小的臨時緩存區(qū)，符合嵌入式微控制系統(tǒng)要求；
針對嵌入式系統(tǒng)的特點，提出了新的數(shù)據(jù)存儲及訪問方法。IEEE802.15.4管理信息庫的設(shè)計
目前，國際上相關(guān)組織沒有形成IEEE802.15.4的物理層和MAC層的管理信息庫標準。通過對IEEE802.15.4標準的深入研究，根據(jù)參數(shù)在系統(tǒng)中的功能、可訪問性等參考標準，提出IEEE 802.15.4管理信息庫的定義。
管理信息庫定義了可以通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進行訪問的管理對象的集合。管理信息結(jié)構(gòu)(SMI)規(guī)定了管理信息庫中管理對象的定義格式。Syntax(語法)是對象用ASN.1進行定義。Definition(定義)是對該對象的一個容易理解的描述。Access(訪問)的值規(guī)定該對象是可讀還是可寫。Status(狀態(tài))說明當前的實際使用情況。
編碼模塊的設(shè)計
分析IEEE 802.15.4的MAC和物理層的狀態(tài)參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，所用的只是有限的數(shù)據(jù)類型。本發(fā)明支持表1所示數(shù)據(jù)類型。
表1數(shù)據(jù)類型
SNMP協(xié)議本身支持多種請求類型，可以完成標量、表格、塊數(shù)據(jù)的操作。但是，表格、塊數(shù)據(jù)的讀取都要求構(gòu)造一個較大的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，且二者的實現(xiàn)也相對困難，需要占用大量程序區(qū)資源和數(shù)據(jù)區(qū)資源。IEEE 802.15.4的最大幀長度為127字節(jié)，如果要實現(xiàn)表格、塊數(shù)據(jù)等的操作，勢必引入分片機制及分配大量的數(shù)據(jù)緩存區(qū)，增大了實現(xiàn)的復(fù)雜性。從需求角度出發(fā)，本方案只支持表2中所示請求類型。
表2請求命令類型
代理端收到管理站的請求后，對其解析并進行相關(guān)請求命令操作，然后向管理站返回回應(yīng)報文。本小結(jié)將描述如何對數(shù)據(jù)進行編碼，以構(gòu)造符合SNMP格式的報文。
由SNMPv2c規(guī)定及針對IEEE802.15.4的應(yīng)用，有如下定義
對象標識符最大長度 18
共同體名最大長度10
最大變量綁定列表長度 3
編碼是指代理端完成對請求命令的操作后，按照ASN.1規(guī)則，構(gòu)造相應(yīng)的響應(yīng)報文給管理站。編碼前，數(shù)據(jù)都是雜亂無章的；而編碼后，則具有一定的格式。編碼前后的數(shù)據(jù)格式如圖5、圖6編碼前圖5編碼前數(shù)據(jù)格式；編碼后圖6編碼后數(shù)據(jù)格式。
為了簡化編碼復(fù)雜度，按照SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式，從后往前逐個字段進行編碼。代理端取得對象的值之后，首先對該值按照ASN.1規(guī)則進行編碼，并存放在某一個中間臨時單元空間內(nèi)，待編碼完成后，再把符合TLV格式的數(shù)據(jù)拷貝到另一個緩沖區(qū)內(nèi)。
下面詳細介紹編碼的方法。
編碼的先后順序為1、變量綁定列表字段；2、錯誤指針字段；3、出錯狀態(tài)字段；4、請求標識符字段；5、協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型字段；6、共同體字段；7、版本字段。
編碼時，定義一個應(yīng)用層緩沖區(qū)sndbuf[100]，所有編碼后的snmp數(shù)據(jù)都存放在這個緩沖區(qū)里面。定義指針*resp_b.ptr和變量resp.len，初始化后，*resp_b、ptr指向數(shù)組sndbuf[100]的最末端，resp.len表示編碼后數(shù)據(jù)的長度。如圖7所示，對具體字段編碼時，定義了一個中間緩存binding_buf[20]，指針*temp1、*bind_buf和變量length。對具體字段編碼后，指針*binding_buf和length唯一標識編碼后數(shù)據(jù)，如圖8所示，然后，把bind_buf[20]中的數(shù)據(jù)拷貝到snd_buf[100]中去，拷貝數(shù)據(jù)后，snd_buf[100]；如圖9所示。簡單概述編碼流程
1、*resp_b.ptr指向send buffer的末端，resp.len＝0；
2、*temp1指向binding_buf的前端，length＝0；
3、具體字段編碼后，此時*temp1標識指向編碼后的數(shù)據(jù)的末端，length為編碼后的數(shù)據(jù)長度；
4、具體字段編碼后，send_buf的指針*resp.ptr往前挪length個字節(jié)，*resp.len加上length，然后把binding_buf里面的length長度的數(shù)據(jù)拷貝到*resp.len所指向的空間。
5、對下一個字段編碼時，回到第2步；
6、完成編碼后，*resp.ptr和resp.len就能明確標識snmp應(yīng)用數(shù)據(jù)；
7、調(diào)用發(fā)送函數(shù)。
如果在解碼或編碼時發(fā)生錯誤，根據(jù)不同的錯誤類型，做不同的處理
1、在解析PDU時發(fā)生錯誤，直接丟棄報文，不做任何處理。
2、解析PDU后發(fā)生錯誤，無論哪種錯誤類型，都向網(wǎng)絡(luò)管理站發(fā)送錯誤響應(yīng)報文。錯誤響應(yīng)報文與對應(yīng)的請求報文內(nèi)容一樣，錯誤指針指向出錯的變量序號(注意序號從1開始)，錯誤狀態(tài)字段指出錯誤的類型。管理信息庫操作模塊的設(shè)計
管理信息庫操作模塊是指解析完SNMP解析完請求命令后，代理端對管理信息庫實例的操作。
在現(xiàn)有的SNMP實現(xiàn)方案中，在節(jié)點初始化時，需要把所有數(shù)據(jù)對象注冊到管理信息庫樹上，存放在數(shù)據(jù)存儲區(qū)內(nèi)。管理信息庫數(shù)據(jù)對象以一種樹狀分層結(jié)構(gòu)進行組織，每個分支都有一個專門的名字和一個數(shù)字形式的標識符，可以通過其數(shù)字標識符來查找管理信息庫中的數(shù)據(jù)對象，這個數(shù)字標識符號從結(jié)構(gòu)樹的頂部(或根部)開始，直到各個葉子節(jié)點(即數(shù)據(jù)對象)為止。例如，在圖10中，iso(1)位于結(jié)構(gòu)樹的最上方，而sysDescr(1)處在葉子節(jié)點的位置?，F(xiàn)在看不到樹根root(.)，其余所有的分枝都是從這里擴展而來的。通常用帶點的符號來表示數(shù)據(jù)對象的標識符。要訪問數(shù)據(jù)對象sysDescr(1)，其完整的標識符應(yīng)該是這樣的
iso.org.dod.internet.mgmt.mib-2.system.sysDescr(這個標識符應(yīng)該從左向右讀)，或者用1.3.6.1.2.1.1.1表示，兩者表達意思是一樣的。
但是在微控制器內(nèi)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)和程序存儲區(qū)十分有限，不允許使用大量的硬件資源去實現(xiàn)管理信息庫樹的注冊，也不允許用大量的程序空間實現(xiàn)對對象的查找，針對此問題，提出了以下創(chuàng)新思路步驟
為了節(jié)省有限的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，所有對象的對象標識符設(shè)置為靜態(tài)的，存放在程序存儲區(qū)；
解析出來的對象標識符與本地的對象標識符精確匹配，以確定被查找的對象實例；
通過匹配比較，得出相應(yīng)的索引值，根據(jù)索引值對對象實例進行操作。
可以通過圖11描述管理信息庫樹的實現(xiàn)及訪問方式。
SNMP完成變量綁定列表的解析之后，對象標識符是以字符形式存放在字符數(shù)組中，把它轉(zhuǎn)換成字符串形式，如1.3.6.1.4.1.10.1.10.1.1.0，之后，調(diào)用函數(shù)將字符串與程序區(qū)內(nèi)本地管理信息庫樹的所有對象標識符進行比較，如果二者完全相等，則輸出相應(yīng)的參數(shù)索引(index)，根據(jù)參數(shù)索引的值查詢對應(yīng)的處理模塊，對實例進行不同的操作。如果用戶須用添加管理信息庫對象，需要在本地管理信息庫庫中添加相應(yīng)的對象標識符，并在處理模塊中添加相應(yīng)的處理。處理模塊包括訪問權(quán)限的判斷、實例的操作、執(zhí)行狀態(tài)報告等三部分。
以上是本發(fā)明方案的三大模塊的全部操作，根據(jù)這些可以實現(xiàn)在低程序存儲區(qū)、低數(shù)據(jù)存儲區(qū)的微控制器上，在可以沒有操作系統(tǒng)支持下的IEEE802.15.4節(jié)點管理。
實施例2
下面為本發(fā)明技術(shù)方案在具體應(yīng)用中的舉例，如圖12所示。
部分電子設(shè)備構(gòu)成一個家庭傳感器網(wǎng)絡(luò)，包括照明燈、微波爐、熱水器、飲水機和電視等。實際上，只要安裝了IEEE802.15.4模塊的設(shè)備，都可以加入到這個網(wǎng)絡(luò)中去，并能獲得全球唯一單播IPv6地址和傳感器網(wǎng)內(nèi)唯一短地址。當節(jié)點啟動時，會啟動SNMP代理端程序，完成模塊的初始化、對象實例的初始化，然后進入循環(huán)程序，等待管理站的SNMP請求命令。
無線接入點既是網(wǎng)關(guān)設(shè)備，同時也是傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者。它包含一個IEEE802.15.4無線接口、RS-232接口、一個或多個有線接口。IEEE802.15.4無線接口用于無線接入點和傳感器網(wǎng)絡(luò)成員通信。有線接口接入路由器，通過路由器接入Internet。
本地用戶可以通過RS-232接口直接與無線接入點連接，控制無線接入點或者網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備成員。
終端用戶并沒有直接和傳感器網(wǎng)絡(luò)交互，而是通過網(wǎng)頁瀏覽的方式和WEB服務(wù)器通信。實質(zhì)上，WEB服務(wù)器包含所有用戶終端必要功能模塊，例如數(shù)據(jù)庫、命令程序、管理站程序等。具有權(quán)限的用戶通過訪問WEB服務(wù)器，運行相關(guān)的程序，間接地訪問傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。WEB服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫包含傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部所有信息，比如節(jié)點數(shù)、各設(shè)備類型、狀態(tài)等資料，這樣用戶只要訪問WEB服務(wù)器就能知道傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的任何信息。當服務(wù)器知道傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信息后，用戶就可以通過配置窗口觸發(fā)服務(wù)器運行SNMP管理站軟件，管理、配置或者修改節(jié)點參數(shù)。管理站可以采用基于Linux的SNMP開發(fā)包net-snmp。SNMP操作步驟如下
1、訪問WEB服務(wù)器，瀏覽家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，提取出欲管理節(jié)點的所有信息；
2、調(diào)用SNMP網(wǎng)絡(luò)管理模塊，構(gòu)造SNMP的IPv6報文，目的地址為被管節(jié)點的全球單播IPv6地址；
3、調(diào)用底層傳輸設(shè)備，把SNMP報文傳送到無線網(wǎng)絡(luò)接入點；
4、無線網(wǎng)絡(luò)接入點對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，使之符合IEEE 802.15.4標準；
5、無線網(wǎng)絡(luò)接入點把數(shù)據(jù)傳送到被管節(jié)點；
6、節(jié)點執(zhí)行完操作后，如果有數(shù)據(jù)返回給服務(wù)器，則構(gòu)造Response的IPv6報文，目的地址為無線接入點的IPv6地址；
7、線接入點收到這個IPv6報文后，進行地址轉(zhuǎn)換，把目的地址改成服務(wù)器的IPv6地址，然后通過靜態(tài)路由方式，把報文轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器。到此，完成了SNMP的管理過程。
權(quán)利要求
1.一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，其特征是包括以下步驟
步驟1建立物理層和鏈路層的管理信息庫，定義其對象標識符值；
步驟2對SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元進行編碼；
步驟3進行管理對象的存儲及訪問。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，其特征是
步驟1管理信息庫的建立定義通過網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議進行訪問的管理對象的集合，規(guī)定管理信息庫中管理對象的定義格式；
步驟2編碼的方法按照SNMP協(xié)議數(shù)據(jù)單元的格式，從后往前逐個字段進行編碼；代理端取得對象的值之后，首先對該值按照ASN.1規(guī)則進行編碼，并存放在某一個中間臨時單元空間內(nèi)，待編碼完成后，再把符合TLV格式的數(shù)據(jù)拷貝到另一個緩沖區(qū)內(nèi)；
步驟3數(shù)據(jù)存儲及訪問；有以下步驟；
1)所有對象的對象標識符設(shè)置為靜態(tài)的，存放在程序存儲區(qū)；
2)解析出來的對象標識符與本地的對象標識符精確匹配，以確定被查找的對象實例；
3)通過匹配比較，得出相應(yīng)的索引值，根據(jù)索引值對對象實例進行操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，其特征是當代理進程接收一個SNMP報文后，有如下三個步驟的操作
1).解碼；
檢查報文是否符合ASN.1格式，如果不符合，直接丟棄；
驗證版本號，鑒別報文的合法性，同時將這些信息保存起來，以便構(gòu)造響應(yīng)報文；
繼續(xù)按順序解析報文中的其它字段，直至解析完變量綁定列表，保存解析出來的所有信息；
2)、管理信息庫操作；
檢查管理站的訪問權(quán)限；
檢查對象的訪問方式和訪問狀態(tài)；
根據(jù)請求命令類型對管理信息庫(MIB)實例執(zhí)行操作；
3)、編碼；
根據(jù)管理信息庫操作結(jié)果，填充相應(yīng)的響應(yīng)協(xié)議數(shù)據(jù)單元；將響應(yīng)協(xié)議數(shù)據(jù)單元編碼成ASN.1格式，傳遞給UDP運輸服務(wù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，其特征是編碼的先后順序為1)、變量綁定列表字段；2)、錯誤指針字段；3)、出錯狀態(tài)字段；4)、請求標識符字段；5)、協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型字段；6)、共同體字段；7)、版本字段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，其特征是編碼時，定義一個應(yīng)用層緩沖區(qū)，所有編碼后的數(shù)據(jù)都存放在這個緩沖區(qū)里面，定義指針和變量，初始化后，指針指向數(shù)組的最末端，變量表示編碼后數(shù)據(jù)的長度，把中間緩存中的數(shù)據(jù)拷貝到數(shù)組中去。
全文摘要
一種基于SNMP的IPv6傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理方法，定義了IEEE 802.15.4標準物理層和鏈路層的管理信息庫。采用SNMP PDU從后往前的順序進行編碼，先后順序為變量綁定列表字段、錯誤指針字段、出錯狀態(tài)字段、請求標識符字段、協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型字段、共同體字段、版本字段。由于節(jié)點存儲管理對象將占用大量的數(shù)據(jù)區(qū)，為了節(jié)省有限的數(shù)據(jù)區(qū)，將對象標識符靜態(tài)存儲在程序區(qū)，通過精確匹配查找的方法訪問對象實例。解決了基于IEEE802.15.4的節(jié)點的管理，用戶不用為每個節(jié)點都配置終端界面，只需要在某個安裝了管理程序的匯聚節(jié)點或者遠程節(jié)點安裝終端界面，就可以啟動SNMP管理程序，實施對代理節(jié)點的管理。
文檔編號H04L29/06GK1777123SQ200510134578
公開日2006年5月24日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者張宏科, 郜帥, 劉小剛, 秦雅娟, 周華春, 張思東, 牛延超, 張瑩, 王利國, 黃瓊 申請人:北京交通大學(xué)