基于信息为中心架构的物联网浏览器设计与实现

发布时间：2019-11-17 16:49

【摘要】：随着物联网研究热潮的兴起,基于物联网的各种智能硬件和通信技术猛增,以传统无线传感器网络为核心的感知网络研究也迅速升温,在感知网络和传输网络上产生了巨大的信息量,并且今后感知网络中的数据量会越来越大。这就要求用户端能有一个与之匹配的应用服务将大量数据显性、直观地展示给用户。本文基于以信息为中心网络的架构,设计并实现了一款物联网浏览器。首先,我们提出一种适用于物联网浏览器的应用层协议,规范和支持浏览器对感知网络的数据请求过程,针对以时空方式命名的感知数据设计协议的请求和响应方式及其报文结构,完成感知数据相关的发送请求、数据交换、拓扑绘制、数据展示和历史查询等各项基本功能。其次,分析系统的功能需求,给出了该系统的功能模块划分及其详细设计方案,并针对每个功能模块给出其工作流程和实现细节。最后,为了验证本系统的有效性,我们使用Telosb节点部署组成一个小型感知网络,通过与物联网网关的通信和交互完成对实验感知网络的数据请求,并使用多种展示方法进行综合展示,主要包括节点位置和拓扑展示、感知数据展示、历史数据展示、热力图展示等。系统运行结果表明,本文设计的基于信息为中心架构的物联网浏览器能够从时间和空间两个维度综合展示感知网络的状态和采集的数据,为用户提供一个方便、直观、可靠的感知数据浏览系统。
【图文】：

编址,爆炸性,流量控制,信息量

图１－１物联网技米架构逡逑爆炸性增长的信息量突显了当前互联网面临的编址、路由和流量控制等诸多方面逡逑问题。针对这一问题许多国内外研究机构展开了对下一代互联网的研究，其中逡逑以信息为中心的网络体系结构（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋Ｃｅｎｔｒｉｃ邋Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，邋ＩＣＮ）取得了较大逡逑进展［５］。信息为中心网络（ＩＣＮ）强调物联网中用户更关心的是信息的内容本逡逑，而不是信息存储的物理位置，它采用一种数据命名的方式对网络中数据的内逡逑进行描述，并通过数据的名字来设计相应的通信协议，同时利用网络中的存储逡逑备，对网络中转发的数据进行缓存，减小了网络中的流量开销和请求延迟［６］。逡逑种方式能有效解决现有网络的扩展性差以及内容分发效率低等问题。逡逑以信息为中心网络作为一种革命式的网络体系结构方案，成为近期的一个研逡逑究热点，它通过信息内容命名和数据缓存等策略解决现有ＴＣＰ／ＩＰ网络中存在的逡逑几个关键问题ｍ。在当前关于ＩＣＮ的研宄中，一些代表性的研究成果获得学术界逡逑的广泛认可，例如加州大学伯克利分校提出的ＤＯＮＡ邋（Ｄａｔａ－ＯｒｉｅｎｔｅｄＮｅｔｗｏｒｋ）逡逑项目及其先驱研究ＴＲＩＡＤ；欧盟资助的ＰＵＲＳＵＩＴ项目及其先驱研究ＰＳＩＲＰ（Ｔｈｅ逡逑－ａｍｅｄ逡逑

网络体系结构,数据请求,数据包,信息

图２－１邋ＮＤＮ网络体系结构［１Ｓ］逡逑趣包表示用户的数据请求信息，Ｄａｔａ数据包则是对请求的响应，携带着符合需求逡逑的数据，一般来说兴趣包和数据包之间是一一对应的。两种数据包的结构如图２－逡逑２所示。逡逑Ｉｎｔｅｒｅｓｔ邋Ｐａｃｋｅｔ逦Ｄａｔａ邋Ｐａｃｋｅｔ逡逑ｓ逦Ｎａｍｅ逦ｓ逦ｓ逦Ｎａｍｅ逦ｓ逡逑Ｉ逦Ｓｅｌｅｃｔｏｒｓ逦Ｊ逦Ｊ逦Ｍｅｔａｌｎｆｏ逦Ｊ逡逑＾邋（ｏｒｄｅｒ邋ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，邋ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ邋ｆｉｌｔｅｒ，逦＾逦（ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｔｙｐｅ，，逡逑ｅｘｃｌｕｄｅ邋ｆｉｆｔｅｒ，．．．）逦ｊ逦ｆｒｅｓｈｎｅｓｓ邋ｐｅｒｉｃｘｉ，．．．）逡逑ｓ逦Ｎｏｎｃｅ逦ｓ逦ｓ逦Ｃｏｎｔｅｎｔ逦ｓ逡逑ｉ逦Ｇｕｉｄｅｒｓ逦ｉ逦Ｊ逦Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ逦ｌ逡逑７逦（ｓｃｏｐｅ．邋Ｉｎｔｅｒｅｓｔ邋ｌｉｆｅｔｉｍｅ｝逦ｆ逦Ｓ逦｛ｓｉｇｎａｔｕｒｅ邋ｔｙｐｅ，邋ｋｅｙ邋ｌｏｃａｔｏｒ，逦Ｓ逡逑ｌ逦Ｉ逦ｓｉｇｎａｔｕｒｅ邋ｂｉｔｓ逦）逡逑图邋２－２邋ＣＣＮ／ＮＤＮ邋中邋Ｉｎｔｅｒｅｓｔ邋和邋Ｄａｔａ邋数据包结构［１６］逡逑ＣＣＮ／ＮＤＮ网络中的三个基本结构可以完成网络中的数据转发和数据缓存。逡逑ＣＳ表是网络中的数据缓存，节点对每一个经过的数据进行存储；ＰＩＴ表记录经逡逑过节点的兴趣包和其来源，在得到相应的数据包时进行原路返回；ＦＩＢ表的功能逡逑类似于传统网络中的路由表
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TP393.092

【参考文献】