Ipv4網絡與ipv6物聯網節點的通信方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種物聯網通信方法及系統，尤其涉及一種IPV4網絡與IPV6物聯網節點的通信方法及系統。
【背景技術】
[0002]隨著物聯網產業的發展，物聯網應用的數量越來越多，覆蓋范圍也越趨廣泛。物聯網節點表現出數量多，覆蓋范圍廣，密度高；電池供電，能量資源有限的特點。IPv6帶來的巨大的地址空間和端到端通信特性為物聯網的發展創造了良好的網絡通信條件和能力拓展。相比IPv4而言，IPv6具有海量的地址空間，能夠保證物聯網尋址的唯一性和對全網的開放性，因此IPv6代替IPv4更能夠適應物聯網網絡傳輸。
[0003]物聯網節點由于運算和硬件資源有限，往往運行著輕量級IPv6協議棧，如uIP、LWIP。一個基于IPv6物聯網網絡由眾多節點組成時對節點的管理是個技術難題。目前基于IPv6協議的物聯網具有以下缺點:(1) IPv6網絡還是與IPv4互聯網不能互聯互通的孤島，無法保證隨時隨地可達；(2)大量的用戶目前仍在使用IPv4協議，因此IPv6物聯網推廣的進度緩慢(3)物聯網節點的IPv6 IP地址往往是自動配置且IP地址不是固定的，訪問端不知道節點的IP地址，難以訪問。
[0004]發明200710177618.5提供了基于無狀態映射的IPv4和IPv6網互通的方法。當IPv4節點主動發起與IPv6節點的通信時首先必須知道IPv6節點IP地址，而且一般是一對一的；并沒有考慮到物聯網的特點，因為無法適用于物聯網；
發明201410117692.8公開了一種IPv4互聯網控制IPv6物聯網的方法，IPv6物聯網的傳感器/控制器配置端口復用的IPv4可譯地址，在IPv4互聯網和IPv6網絡之間設置無狀態端口復用的IPv4/IPv6翻譯網關，在IPv6物聯網和IPv6網絡之間根據需要設置連接這兩個網絡的隧道。才有該方案無法部署在運算和硬件資源有限的物聯網節點上。
[0005]發明201110074589.6提供了一種基于云服務的由IPv4方發起通信的IPv4/IPv6翻譯方法，該方法，通過在IPv4/IPv6雙棧網絡上部署信息資源數據庫和域名解析服務器，及串接的無狀態的IPv4/IPv6翻譯器和由所述信息資源數據庫配置的IPv6/IPv6翻譯器實現，具有部署復雜，只適用于運營通信網，無法部署在物聯網中；
目前的發明方案，要不實現了純IPv6的通信方法;要不就是解決了運營通信網中IPv4與IPv6互聯互通問題，實現方法比較復雜，邊界網關進行協議轉換、地址轉換的處理開銷較大，一般在其他互通方式無法使用的情況下使用，難以應用到運算和硬件資源有限物聯網節點中；要不需要客戶端通過云端才能控制物聯網節點，由于遠程網絡的不穩定或延時大導致體驗差。
【發明內容】
[0006]本發明解決的技術問題是:構建一種IPV4網絡與IPV6物聯網節點的通信方法及系統，克服現有技術實現方法比較復雜，邊界網關進行協議轉換、地址轉換的處理開銷較大，一般在其他互通方式無法使用的情況下使用，難以應用到運算和硬件資源有限物聯網節點中。
[0007]本發明的技術方案是:提供一種IPv4網絡與IPv6物聯網節點的通信方法，包括如下步驟:
IPv4網絡發現物聯網節點:IPv6物聯網節點網絡的物聯網節點到達并注冊到所述邊界網關，所述邊界網關給所述物聯網節點產生唯一的映射端口，IPv4網絡中的IPv4客戶端向IPv6物聯網節點網絡發出廣播請求節指令，所述邊界網關捕獲所述廣播請求指令后將連接的物聯網節點信息和映射端口發送到IPv4網絡中的IPv4客戶端；
IPv4網絡發起通信:IPv4網絡中的IPv4客戶端封裝第一IPv4分組然后發送到所述邊界網關，所述第一IPv4分組包括目標物聯網節點的映射端口，所述邊界網關對第一IPv4分組進行翻譯變換生成第一 IPv6分組，所述邊界網關根據所述第一 IPv6分組將信息發送到相應的物聯網節點；
IPv6物聯網節點網絡回復通信:IPv6物聯網節點網絡中的物聯網節點封裝第二IPv6分組然后發送到所述邊界網關，所述第二 IPv6分組包括IPv4網絡客戶端的源地址和源端口，所述邊界網關對所述第二 IPv6分組進行翻譯變換生成第二 IPV4分組，所述邊界網關將第二IPv4分組發送到IPv4網絡中的IPv4客戶端。
[0008]本發明的進一步技術方案是:所述第一IPV4分組包括第一源地址、第一源端口、第一目標地址和第一目標端口，所述第一源地址為IPv4網絡發起點的地址，所述第一源端口為IPv4網絡發起點的端口，所述第一目標地址為邊界網關的地址，所述第一目標端口為目標物聯網節點的映射端口。
[0009]本發明的進一步技術方案是:所述邊界網關對第一IPv4分組進行翻譯變換生成第一IPV6分組，即:所述第一源地址嵌入IPv6目標地址，所述第一源端口不變，第一IPv4分組中的第一目標地址變換為IPv6物聯網節點網絡的地址，將第一IPv4分組中的第一目的端口變換為物聯網節點的服務端口。
[0010]本發明的進一步技術方案是:所述第二IPv6分組包括第二源地址、第二源端口、第二目標地址、第二目標端口，所述第二源地址為IPv6物聯網節點網絡節點本身的地址，所述第二源端口為IPv6物聯網節點網絡節點本身的端口，所述第二目標地址為所述第一IPv6分組中的源地址、所述第二目標端口為所述第一IPv6分組中的源端口。
[0011]本發明的進一步技術方案是:所述邊界網關對所述第二IPv6分組進行翻譯變換生成第二IPv4分組，S卩:所述第二源地址變換為邊界網關的地址，所述第二源端口變換為物聯網節點映射端口，第二IPv6分組中的第二目標地址變換為IPv4網絡客戶端的地址，將第二IPv6分組中的第二目標端口變換為IPv4網絡客戶端的端口。
[0012]本發明的進一步技術方案是:所述邊界網關對第一IPv4分組進行翻譯變換生成第一IPv6分組時，所述邊界網關根據第一 IPv4分組的目標端口以映射端口作為關鍵字進行查找，如果存在記錄，則翻譯該分組為IPv6分組。
[0013]本發明的進一步技術方案是:在IPv4網絡發現物聯網節點，一旦有新的物聯網節點到達并注冊到所述邊界網關，所述邊界網關給所述物聯網節點產生唯一的映射端口，所述邊界網關將該物聯網節點信息和映射端口發送到所述IPv4網絡。
[0014]本發明的技術方案是:構建一種IPv4網絡與IPv6物聯網節點的通信系統，包括由控制端構建的IPv4網絡、邊界網關、由物聯網節點構建的IPv6物聯網節點網絡，所述IPv4網絡中的IPv4客戶端包括監聽掃描模塊、信息生成模塊、鏈路收發模塊，所述邊界網關包括映射處理模塊、IPv4/IPv6翻譯變換模塊、IPv4協議處理模塊、IPv6協議處理模塊、鏈路數據收發模塊，所述物聯網節點包括物聯網節點服務模塊、鏈路收發模塊，所述監聽掃描模塊向邊界網關發出廣播請求節指令，所述物聯網節點服務模塊注冊到所述邊界網關，所述映射處理模塊給所述物聯網節點產生唯一的映射端口，所述邊界網關捕獲所述廣播請求指令后將連接的物聯網節點信息和映射端口發送到IPv4網絡，所述信息生成模塊封裝第一 IPv4分組后由所述鏈路收發模塊發送到所述邊界網關，所述第一 IPv4分組包括目標物聯網節點的映射端口，所述IPv4協議處理模塊調用所述IPv4/IPv6翻譯變換模塊對第一IPv4分組進行翻譯變換生成第一 IPv6分組，所述鏈路收發模塊26根據所述第一 IPv6分組將信息發送到相應的物聯網節點;所述物聯網節點服務模塊封裝第二 IPv6分組然后由所述鏈路收發模塊發送到所述邊界網關，所述第二IPv6分組包括IPv4網絡客戶端的源地址和源端口，所述IPv6協議處理模塊調用所述IPv4/IPv6翻譯變換模塊對第二 IPv6分組進行翻譯變換生成第二 IPV4分組，所述邊界網關根據所述第二 IPv4分組將信息回復到相應的IPv4網絡。
[0015]本發明的進一步技術方案是:所述IPv4網絡的客戶端包括存儲單元，所述存儲單元存儲IPv6物聯網節點網絡中物聯網節點的信息及映射端口。
[0016]本發明的進一步技術方案是:所述邊界網關包括查詢端口的查詢模塊。
[0017]本發明的技術效果是:提供一種IPv4網絡與IPv6物聯網節點的通信方法及系統，IPv4網絡發現物聯網節點:IPv6物聯網節點網絡的物聯網節點到達并注冊到所述邊界網關，所述邊界網關給所述物聯網節點產生唯一的映射端口，IPv4網絡中的IPv4客戶端向IPv6物聯網節點網絡發出廣播請求節指令，所述邊界網關捕獲所述廣播請求指令后將連接的物聯網節點信息和映射端口發送到I Pv4網絡中的IP v4客戶端。I Pv4網絡發起通信:IP v4網絡中的IPv4客戶端封裝第一 IPv4分組然后發送到所述邊界網關，所述第一 IPv4分組包括目標物聯網節點的映射端口，所述邊界網關對第一IPv4分組進行翻譯變換生成第一IPv6分組，所述邊界網關根據所述第一 IPv6分組將信息發送到相應的物聯網節點。IPv6物聯網節點網絡回復通信:IPv6物聯網節點網絡中的物聯網節點封裝第二IPv6分組然后發送到所述邊界網關，所述第二IPv6分組包括IPv4網絡客戶端的源地址和源端口，所述邊界網關對所述第二 IPv6分組進行翻譯變換生成第二 IPV4分組，所述邊界網送根據所述第二 IP