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物联网寻址技术是物联网核心技术之一
轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求
寻址技术目标是实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址
中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 （2014） 06-0040-04
摘要： 认为实现物联网中任意物品的准确、高效、安全的寻址对建立真正意义上的互联互通泛在网络具有重要意义;轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求，同时适用于物联网终端;基于IPv6编码的轻量级寻址策略在理论研究与实践应用两方面都取得了突破性的成果，将会成为未来物联网终端的重要寻址方式之一。
关键词： 物联网寻址;IPv6协议;IP寻址;轻量级
Abstract： Addressing accurately， efficiently， and securely is important for establishing a true Internet of Things （IoT）， which implies intercommunication between any objects in the network. The lightweight IP addressing technology is suitable for IoT terminals and supports ubiquitous demands. There have been recent breakthroughs in both the theoretical research and practical applications of IPv6-based coding and lightweight addressing strategies. IP-based addressing technology will be one of the important terminal-addressing strategies in the future.
Key words： addressing of internet of things; IPv6; IP addressing; lightweight
1 物联网与物联网寻址
按照国际电信联盟（ITU）的定义[1]，物联网主要解决物品到物品（T2T）、人到物品（H2T）、人到人（H2H）之间的互连。物联网把所有物品通过射频识别、无线传感设备等信息交互设备与互联网连接起来，实现人与物，甚至是物与物之间的信息交换和通信，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，受到各国政府、企业和科研机构的高度重视。
物联网实质上是在互联网基础上的延伸和扩展，目前仍处于起步阶段。由于物联网中的感知数据无处不在，用户端将延伸和扩展到任何设备与物品之间。典型的物联网应用包括智能家居、智能交通、智慧医疗、智能电网等。这些应用虽然具有物联网的信息交换特征，但目前的物联网应用仅仅是实现了某个领域内物品互联，与实现真正意义上无处不在的物联网还有差距。其中很重要的一个原因在于对如何将任意物品按某种编码方式接入物联网，如何实现对物联网中任意物品的寻址以建立通信连接的问题并未得到解决。
物联网寻址技术作为物联网核心技术之一，在物品以特定方式接入互联网的基础上，实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址，对它的研究和实践将从真正意义上构建一个互联互通的泛在网络[2]。与互联网中的寻址系统一样，物联网寻址平台将在物联网中起核心作用。物联网中的物品并不都只是被动发送信息，它们也可以接受消息并可进行远程控制，但目前的物联网信息交换仍处于局域范围内。物联网寻址系统的出现将打破目前物联网应用的局限性，将众多物联网信息孤岛相关联，真正实现全球范围内的互联互通。同时，物联网将客观世界的各种物体接入至虚拟的网络世界，这些物品数目将会相当庞大，每时每刻可能都会有大量的物品在物联网中交换信息，寻址系统必将成为物联网信息交换的重要枢纽。
物联网是一项能渗透人类活动各个领域的新型产业，小到对智能家电的远程控制与信息交换，大到物流供应链中对物品进行跟踪和追溯，物联网寻址都是整个过程中不可缺少的一部分。因此，分析和研究物联网资源寻址存在的特殊性，针对其特殊性研究符合物联网需求的资源寻址技术，从而确保其中联网物品的相关信息能够被高效、准确和安全的寻址、定位以及查询，具有现实意义。
2 物联网寻址技术发展现状
全球标准组织与研究机构对物联网寻址技术开展了一定的研究工作，但至今为止，仍然没有形成一个通用的技术标准。
业界与物联网相关主要规范有EPCglobal的电子产品代码（EPC）系列规范[3]、泛在识别（UID中心的UID系列规范[4]。它们主要解决的是供应链各环节信息的自动、实时识别问题，其寻址方式并非通用。此外，二者对物品的编码都提出了各自的规范，如何进行物品编码的统一处理也是物联网寻址需要解决的问题之一。
互联网工程任务组（IETF）中名为基于IPv6的低功耗无线个人局域网络（6LoWPAN）的工作组提出了一套基于IPv6的寻址方案[5-6]，对IPv6数据报文进行简化，以适应于感知设备的无线数据通信。但其寻址范围只局限于网络层以下，并不能构成一个完整的寻址模型。
欧洲电信标准协会（ETSI）[7-8]、第三代合作伙伴计划（3GPP）[9-10]、以及中国电子标签标准工作组也在积极推动物联网相关寻址标准的制订，但各标准组织还未形成统一国际标准。
由此可见，业界对物联网寻址的研究比较分散，一般针对具体应用展开，还没有形成一个完整通用的寻址框架。学术界对物联网的研究依据物联网的覆盖范围可以分为局域范围物联网与广域范围物联网研究，或称为闭环物联网与开环物联网研究。 大多数研究者对物联网的研究仍局限于局域范围内（闭环物联网），主要集中在射频识别（RFID）技术、无线传感器技术等方面[11-12]。RFID属于短距离的通信技术，是物联网感知层的重要支撑之一，但其通信过程本身几乎可以忽略寻址的过程;相对而言，无线传感技术的通信覆盖范围较广，其可扩展性也更强。但是目前传统无线传感网中的节点并非全局标识，而是通过分簇的方法对传感网中的节点进行管理，其中簇首节点通过广播的方式进行感知节点的发现和寻址。因此无线传感网中的寻址方式同样无法适用于物联网的寻址要求，即能够由互联网中的节点或终端直接对感知节点进行寻址和发现。
闭环物联网中的节点无法直接接入互联网，并不能完全满足物联网的寻址需求。因此，一些研究者开始对广域物联网（开环物联网）中的寻址问题展开研究，现有的一些跨域范围的物联网寻址研究涉及到RFID信息服务、寻址服务以及发现服务等。这些研究虽然使用了IP协议机制进行寻址，具备了广域互联的条件，但均未提及如何从互联网对物联网节点进行访问寻址，依然未能提出一套完整的对广域物联网节点进行寻址的可行方法，无法满足物联网的寻址需求。中科院孔宁博士对互联网资源寻址的层次迭代模型进行扩展，提出物联网资源寻址的通用层次模型，但该模型对寻址目标的描述还不够周全，且没有考虑感知设备性能的局限性，对物联网底层的寻址过程定义不够清晰，还需要进一步完善。
由此可见，学术界对物联网寻址的研究成果仍然较少，不够充分，至今还没有一个完善的物联网寻址模型作为物联网广域通信的底层技术支撑，而物联网寻址是连接人与物、物与物的枢纽，是实现真正意义上的物联网所必须解决的问题，因此物联网寻址研究具备较高的研究价值和创新性。
3 物联网轻量级IP寻址技术
从物联网寻址的发展问题可以窥探到物联网终端的海量、多样异构、资源能量有限等特点限制了物联网环境下的端到端信息交换模式。然后基于IP的轻量级物联网终端寻址技术能够对不同的编码标准提供统一的寻址服务，对物联网终端进行高效、精确的轻量级寻址。
首先，从广域物联网的角度出发，物联网终端数量庞大，对于物联网终端的物品编码要求全球统一采用一种新式编码是不切实际的。即使EPC和泛在识别码（UCODE）的发展较为迅速，使用范围较大，但仍然无法做到全球统一。然而IP地址随着互联网的发展态势，已经渗入到了全球的各个角落。IP地址作为物联网终端的一种编码形式，具有统一性、互通性的先天优势。采用IP地址进行物联网终端寻址，无线传感器网络可以与互联网进行无缝连接，真正实现物联网环境下的端到端信息交换。同时，IPv6的地址空间庞大到足以为每一粒尘埃分配一个IPv6地址，完全不用担心地址枯竭的问题。
其次，物联网终端具有多样异构性，构建完善的，无处不在的物联网无法要求所有的物品，传感器设备，个人电脑以及移动智能终端设备完全采用同样的编码方式与寻址模式。仅物品而言，物品信息的编码也不尽相同。因此，在物联网轻量级IP寻址模型中，物联网编码适配技术的研究可以满足物联网环境中不同物品编码的实际寻址需求。文献[13]中详细解释了移动智能设备的网络寻址与IP寻址技术。
最后，对物联网IP寻址研究一种轻量级的寻址架构是考虑到很大一部分物联网终端具有能量有限，存储与计算资源较弱的特点。采用轻量级的网络层寻址技术，能够有效降低终端的实际性能消耗，延长终端的使用寿命，继而维持网络的健壮性。
4 基于IPv6编码的寻址策略
物联网终端采用IPv6的编码方式具有如下优点：
·可以自然的实现与互联网的互联互通。
·可以为每一个物联网节点分配一个全球唯一的IPv6地址，不用担心地址枯竭的问题。
·能够满足物联网地址自动配置功能的自组织性需求。
然而引入IPv6后的物联网同样面临一些亟需解决的问题，首先是物联网终端对IPv6协议的支持程度，IP协议的复杂程度往往无法承载于低功耗传感节点上，同时由于TCP/IP各层协议首部较长，如何在去除冗余数据的同时保证良好的通信也是IPv6与接入网结合所需解决的重要问题。
IETF 6LoWPAN由此应运而生，6LoWPAN标准[14]是构建在IEEE 802.15.4基础之上实现IPv6通信的协议，即轻量级的IPv6技术。具有低功耗、低成本的特性，且证明了将IP技术用于传感网络的正确性、高效性与现实性。同时6LoWPAN标准的轻量级TCP/IP协议栈及其嵌入式操作系统也逐渐推出，以解决轻型节点承载复杂IP协议的问题。
6LoWPAN协议主要实现了在IEEE 802.15.4网络中运行简化了的IPv6协议，通过在链路层与IP层间添加适配层实现首部压缩与数据包的分片重装，很好地实现了IPv6网络与低功耗无线网络之间的协议适配。图1说明了由感知设备，物联网网关，资源管理平台以及若干物联网应用构成的基于IPv6的物联网轻量级编码寻址架构。架构采用6LoWPAN协议，在感知层采用虚拟域的划分方法将编码异构或协议异构的设备节点进行分类。物联网网关处于网络层，不同于互联网网关的概念，除了进行数据包在网络层的转发，还需要适应不同感知网络进行相应的地址转换。物联网资源管理平台针对物联网环境中终端的多样性，异构性，数量大等特点，结合终端资源寻址方式对资源进行有效的定位与获取。
基于此架构，通过直接寻址与间接寻址两种方式，可以实现对物联网资源的轻量级寻址。直接寻址方式适用于分配有IP地址的无线传感设备，这类设备具有一定的消息处理能力，通过分配的IP地址即可获取设备所采集到的环境信息;间接寻址适用于没有处理能力的物品节点，这类节点通常需要具有唯一编码的标签帮助查询物品信息，间接寻址过程包含了获取物品编码与利用物品编码查询物品信息两个过程。
然而，在轻型节点上要承载复杂的IP协议栈还需要轻量级嵌入式操作系统与简化的传输控制协议/网间协议（TCP/IP）栈。由瑞典计算机科学学院的Adam Dunkels和他的团队开发的Contiki系统[15]是一个开源的、高度可移植的多任务操作系统，适用于联网嵌入式系统和无线传感器网络，已经应用在许多项目中。Contiki系统同时支持IPv4/IPv6通信，包含轻量级IPv6协议栈、IPv4协议栈，支持传输控制协议/数据报协议（TCP/UDP），还提供了线程、定时器、文件系统以及完整的低功率无线通信机制。针对小内存微控制器设计，典型的Contiki配置只需要2 KB的随机存取存储器（RAM）和40 KB的系统固件（ROM）。Contiki系统架构如图2所示。 在无线传感器设备上采用Contiki系统与轻量级IPv6（uIPv6）协议栈可以满足无线传感器设备资源有限的寻址与信息交换需求。同时利用6LoWPAN协议，可以顺利的实施无线传感器设备的组网、寻址，以及与互联网主机之间的端到端数据通信。据此，对物联网终端采用IP编码，利用互联网寻址特性，对数量庞大、功耗低以及编码异构的物联网终端进行IP寻址已不是遥遥无期的设想，而是目前就可以实现的技术。
诚然，目前的实现方式在安全性、报头压缩方式、地址自动配置以及组网方面都面临着实际应用环境中的各种挑战与问题。但基于IP编码的寻址技术已经得到了学术界的关注与认可，对物联网资源的IP寻址将是未来重要的发展趋势。
5 结束语
物联网通过无线传感器技术与无线射频，标签编码等方式将物品与周围环境接入到互联网中，其目的是实现泛在的物物相连。物联网寻址目的即实现对物联网中的任意物品的准确、高效、安全的寻址。然而物联网终端的寻址问题已成为物联网建设发展的“瓶颈”问题。面对物联网终端特点以及物联网的寻址需求，轻量级的物联网IP寻址技术是解决其问题的重要方式之一。轻量级IP寻址具有将无线传感器网络与互联网进行无缝连接的天然优势，同时采用IP编码有益于形成统一的编码寻址标准。目前在理论与实践两方面，基于IPv6编码的轻量级寻址策略都得到了很好的研究与发展，将会成为未来物联网终端的重要寻址方式。
参考文献
[1] International Telecommunication Union. ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things [R]. ITU， 2005.
[2] 张平， 苗杰 ，胡铮， 田辉. 泛在网络研究综述 [J]. 北京邮电大学学报， 2010， 33（5）：1-6.
[3] DU C K， HAN S H. Integrating EPC global network with web services， Service Systems and Service Management [C]//Proceedings of the 6th International Conference， 2009：329-334.
[4] SAKAMURA K. Ubiquitous ID Technologies [EB/OL]. （2014-05-01）. http：//t-engine.onghu.com/en/articles/ubiquitous-id-technologies-2008/.
[5] IETF RFC 6775. Neighbor Discovery Optimization for IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks （6LoWPANs） [S]. IETF， 2012.
[6] IETF RFC 4944. Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks [S]. IETF， 2007.
[7] ETSI TS 102 689. Machine-to-Machine communications （M2M）， M2M service requirements， v1.1.1 [S]. ETSI， 2010.
[8] ETSI Draft TS 102 690. Machine- to- Machine communications （M2M）， Functional architecture， v0.6.2 [S]. ETSI， 2010.
[9] 3GPP TR 22.868. Study on facilitating machine to machine communication in 3GPP systems， v8.0.0 [S]. 3GPP， 2007.
[10] 3GPP TR 23.888. System improvements for Machine-Type Communications （MTC）， v1.0.0 [S]. 3GPP， 2010.
[11] JUELS A， RIVEST R L， SZYDLO M. The Blocker Tag： Selective Blocking of RFID Tags for Consumer Privacy [C]//Proceedings of the 10th ACM Conference on Computer and Communications Security， 2003：103-111.
[12] OH S W， BANG H C， HWANG J G. Light-weight RFID device interface for controlling RFID tag memory access [C]//Proceedings of the 12th International Conference on Advanced Communication Technology （ICACT）， 2010：1516-1521.
[13] 蒋林涛. 移动互联网中的若干问题研究 [J]. 中兴通讯技术， 2013，19（6）：2-4.
[14] IETF RFC 4919. IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks （6LoWPANs）： Overview， Assumptions， Problem Statement， and Goals [S]. IETF， 2007.
[15] DUNKELS， A， GRONVALL B， VOIGT T. Contiki-a lightweight and flexible operating system for tiny networked sensors [C]//Proceedings of the Local Computer Networks， 2004. 29th Annual IEEE International Conference on. 2004. IEEE， 2004：455-462.
轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求
寻址技术目标是实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址
中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1009-6868 （2014） 06-0040-04
摘要： 认为实现物联网中任意物品的准确、高效、安全的寻址对建立真正意义上的互联互通泛在网络具有重要意义;轻量级IP寻址技术能够满足物联网的泛在互联需求，同时适用于物联网终端;基于IPv6编码的轻量级寻址策略在理论研究与实践应用两方面都取得了突破性的成果，将会成为未来物联网终端的重要寻址方式之一。
关键词： 物联网寻址;IPv6协议;IP寻址;轻量级
Abstract： Addressing accurately， efficiently， and securely is important for establishing a true Internet of Things （IoT）， which implies intercommunication between any objects in the network. The lightweight IP addressing technology is suitable for IoT terminals and supports ubiquitous demands. There have been recent breakthroughs in both the theoretical research and practical applications of IPv6-based coding and lightweight addressing strategies. IP-based addressing technology will be one of the important terminal-addressing strategies in the future.
Key words： addressing of internet of things; IPv6; IP addressing; lightweight
1 物联网与物联网寻址
按照国际电信联盟（ITU）的定义[1]，物联网主要解决物品到物品（T2T）、人到物品（H2T）、人到人（H2H）之间的互连。物联网把所有物品通过射频识别、无线传感设备等信息交互设备与互联网连接起来，实现人与物，甚至是物与物之间的信息交换和通信，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，受到各国政府、企业和科研机构的高度重视。
物联网实质上是在互联网基础上的延伸和扩展，目前仍处于起步阶段。由于物联网中的感知数据无处不在，用户端将延伸和扩展到任何设备与物品之间。典型的物联网应用包括智能家居、智能交通、智慧医疗、智能电网等。这些应用虽然具有物联网的信息交换特征，但目前的物联网应用仅仅是实现了某个领域内物品互联，与实现真正意义上无处不在的物联网还有差距。其中很重要的一个原因在于对如何将任意物品按某种编码方式接入物联网，如何实现对物联网中任意物品的寻址以建立通信连接的问题并未得到解决。
物联网寻址技术作为物联网核心技术之一，在物品以特定方式接入互联网的基础上，实现物联网中任意物品准确、高效、安全的寻址，对它的研究和实践将从真正意义上构建一个互联互通的泛在网络[2]。与互联网中的寻址系统一样，物联网寻址平台将在物联网中起核心作用。物联网中的物品并不都只是被动发送信息，它们也可以接受消息并可进行远程控制，但目前的物联网信息交换仍处于局域范围内。物联网寻址系统的出现将打破目前物联网应用的局限性，将众多物联网信息孤岛相关联，真正实现全球范围内的互联互通。同时，物联网将客观世界的各种物体接入至虚拟的网络世界，这些物品数目将会相当庞大，每时每刻可能都会有大量的物品在物联网中交换信息，寻址系统必将成为物联网信息交换的重要枢纽。
物联网是一项能渗透人类活动各个领域的新型产业，小到对智能家电的远程控制与信息交换，大到物流供应链中对物品进行跟踪和追溯，物联网寻址都是整个过程中不可缺少的一部分。因此，分析和研究物联网资源寻址存在的特殊性，针对其特殊性研究符合物联网需求的资源寻址技术，从而确保其中联网物品的相关信息能够被高效、准确和安全的寻址、定位以及查询，具有现实意义。
2 物联网寻址技术发展现状
全球标准组织与研究机构对物联网寻址技术开展了一定的研究工作，但至今为止，仍然没有形成一个通用的技术标准。
业界与物联网相关主要规范有EPCglobal的电子产品代码（EPC）系列规范[3]、泛在识别（UID中心的UID系列规范[4]。它们主要解决的是供应链各环节信息的自动、实时识别问题，其寻址方式并非通用。此外，二者对物品的编码都提出了各自的规范，如何进行物品编码的统一处理也是物联网寻址需要解决的问题之一。
互联网工程任务组（IETF）中名为基于IPv6的低功耗无线个人局域网络（6LoWPAN）的工作组提出了一套基于IPv6的寻址方案[5-6]，对IPv6数据报文进行简化，以适应于感知设备的无线数据通信。但其寻址范围只局限于网络层以下，并不能构成一个完整的寻址模型。
欧洲电信标准协会（ETSI）[7-8]、第三代合作伙伴计划（3GPP）[9-10]、以及中国电子标签标准工作组也在积极推动物联网相关寻址标准的制订，但各标准组织还未形成统一国际标准。
由此可见，业界对物联网寻址的研究比较分散，一般针对具体应用展开，还没有形成一个完整通用的寻址框架。学术界对物联网的研究依据物联网的覆盖范围可以分为局域范围物联网与广域范围物联网研究，或称为闭环物联网与开环物联网研究。 大多数研究者对物联网的研究仍局限于局域范围内（闭环物联网），主要集中在射频识别（RFID）技术、无线传感器技术等方面[11-12]。RFID属于短距离的通信技术，是物联网感知层的重要支撑之一，但其通信过程本身几乎可以忽略寻址的过程;相对而言，无线传感技术的通信覆盖范围较广，其可扩展性也更强。但是目前传统无线传感网中的节点并非全局标识，而是通过分簇的方法对传感网中的节点进行管理，其中簇首节点通过广播的方式进行感知节点的发现和寻址。因此无线传感网中的寻址方式同样无法适用于物联网的寻址要求，即能够由互联网中的节点或终端直接对感知节点进行寻址和发现。
闭环物联网中的节点无法直接接入互联网，并不能完全满足物联网的寻址需求。因此，一些研究者开始对广域物联网（开环物联网）中的寻址问题展开研究，现有的一些跨域范围的物联网寻址研究涉及到RFID信息服务、寻址服务以及发现服务等。这些研究虽然使用了IP协议机制进行寻址，具备了广域互联的条件，但均未提及如何从互联网对物联网节点进行访问寻址，依然未能提出一套完整的对广域物联网节点进行寻址的可行方法，无法满足物联网的寻址需求。中科院孔宁博士对互联网资源寻址的层次迭代模型进行扩展，提出物联网资源寻址的通用层次模型，但该模型对寻址目标的描述还不够周全，且没有考虑感知设备性能的局限性，对物联网底层的寻址过程定义不够清晰，还需要进一步完善。
由此可见，学术界对物联网寻址的研究成果仍然较少，不够充分，至今还没有一个完善的物联网寻址模型作为物联网广域通信的底层技术支撑，而物联网寻址是连接人与物、物与物的枢纽，是实现真正意义上的物联网所必须解决的问题，因此物联网寻址研究具备较高的研究价值和创新性。
3 物联网轻量级IP寻址技术
从物联网寻址的发展问题可以窥探到物联网终端的海量、多样异构、资源能量有限等特点限制了物联网环境下的端到端信息交换模式。然后基于IP的轻量级物联网终端寻址技术能够对不同的编码标准提供统一的寻址服务，对物联网终端进行高效、精确的轻量级寻址。
首先，从广域物联网的角度出发，物联网终端数量庞大，对于物联网终端的物品编码要求全球统一采用一种新式编码是不切实际的。即使EPC和泛在识别码（UCODE）的发展较为迅速，使用范围较大，但仍然无法做到全球统一。然而IP地址随着互联网的发展态势，已经渗入到了全球的各个角落。IP地址作为物联网终端的一种编码形式，具有统一性、互通性的先天优势。采用IP地址进行物联网终端寻址，无线传感器网络可以与互联网进行无缝连接，真正实现物联网环境下的端到端信息交换。同时，IPv6的地址空间庞大到足以为每一粒尘埃分配一个IPv6地址，完全不用担心地址枯竭的问题。
其次，物联网终端具有多样异构性，构建完善的，无处不在的物联网无法要求所有的物品，传感器设备，个人电脑以及移动智能终端设备完全采用同样的编码方式与寻址模式。仅物品而言，物品信息的编码也不尽相同。因此，在物联网轻量级IP寻址模型中，物联网编码适配技术的研究可以满足物联网环境中不同物品编码的实际寻址需求。文献[13]中详细解释了移动智能设备的网络寻址与IP寻址技术。
最后，对物联网IP寻址研究一种轻量级的寻址架构是考虑到很大一部分物联网终端具有能量有限，存储与计算资源较弱的特点。采用轻量级的网络层寻址技术，能够有效降低终端的实际性能消耗，延长终端的使用寿命，继而维持网络的健壮性。
4 基于IPv6编码的寻址策略
物联网终端采用IPv6的编码方式具有如下优点：
·可以自然的实现与互联网的互联互通。
·可以为每一个物联网节点分配一个全球唯一的IPv6地址，不用担心地址枯竭的问题。
·能够满足物联网地址自动配置功能的自组织性需求。
然而引入IPv6后的物联网同样面临一些亟需解决的问题，首先是物联网终端对IPv6协议的支持程度，IP协议的复杂程度往往无法承载于低功耗传感节点上，同时由于TCP/IP各层协议首部较长，如何在去除冗余数据的同时保证良好的通信也是IPv6与接入网结合所需解决的重要问题。
IETF 6LoWPAN由此应运而生，6LoWPAN标准[14]是构建在IEEE 802.15.4基础之上实现IPv6通信的协议，即轻量级的IPv6技术。具有低功耗、低成本的特性，且证明了将IP技术用于传感网络的正确性、高效性与现实性。同时6LoWPAN标准的轻量级TCP/IP协议栈及其嵌入式操作系统也逐渐推出，以解决轻型节点承载复杂IP协议的问题。
6LoWPAN协议主要实现了在IEEE 802.15.4网络中运行简化了的IPv6协议，通过在链路层与IP层间添加适配层实现首部压缩与数据包的分片重装，很好地实现了IPv6网络与低功耗无线网络之间的协议适配。图1说明了由感知设备，物联网网关，资源管理平台以及若干物联网应用构成的基于IPv6的物联网轻量级编码寻址架构。架构采用6LoWPAN协议，在感知层采用虚拟域的划分方法将编码异构或协议异构的设备节点进行分类。物联网网关处于网络层，不同于互联网网关的概念，除了进行数据包在网络层的转发，还需要适应不同感知网络进行相应的地址转换。物联网资源管理平台针对物联网环境中终端的多样性，异构性，数量大等特点，结合终端资源寻址方式对资源进行有效的定位与获取。
基于此架构，通过直接寻址与间接寻址两种方式，可以实现对物联网资源的轻量级寻址。直接寻址方式适用于分配有IP地址的无线传感设备，这类设备具有一定的消息处理能力，通过分配的IP地址即可获取设备所采集到的环境信息;间接寻址适用于没有处理能力的物品节点，这类节点通常需要具有唯一编码的标签帮助查询物品信息，间接寻址过程包含了获取物品编码与利用物品编码查询物品信息两个过程。
然而，在轻型节点上要承载复杂的IP协议栈还需要轻量级嵌入式操作系统与简化的传输控制协议/网间协议（TCP/IP）栈。由瑞典计算机科学学院的Adam Dunkels和他的团队开发的Contiki系统[15]是一个开源的、高度可移植的多任务操作系统，适用于联网嵌入式系统和无线传感器网络，已经应用在许多项目中。Contiki系统同时支持IPv4/IPv6通信，包含轻量级IPv6协议栈、IPv4协议栈，支持传输控制协议/数据报协议（TCP/UDP），还提供了线程、定时器、文件系统以及完整的低功率无线通信机制。针对小内存微控制器设计，典型的Contiki配置只需要2 KB的随机存取存储器（RAM）和40 KB的系统固件（ROM）。Contiki系统架构如图2所示。 在无线传感器设备上采用Contiki系统与轻量级IPv6（uIPv6）协议栈可以满足无线传感器设备资源有限的寻址与信息交换需求。同时利用6LoWPAN协议，可以顺利的实施无线传感器设备的组网、寻址，以及与互联网主机之间的端到端数据通信。据此，对物联网终端采用IP编码，利用互联网寻址特性，对数量庞大、功耗低以及编码异构的物联网终端进行IP寻址已不是遥遥无期的设想，而是目前就可以实现的技术。
诚然，目前的实现方式在安全性、报头压缩方式、地址自动配置以及组网方面都面临着实际应用环境中的各种挑战与问题。但基于IP编码的寻址技术已经得到了学术界的关注与认可，对物联网资源的IP寻址将是未来重要的发展趋势。
5 结束语
物联网通过无线传感器技术与无线射频，标签编码等方式将物品与周围环境接入到互联网中，其目的是实现泛在的物物相连。物联网寻址目的即实现对物联网中的任意物品的准确、高效、安全的寻址。然而物联网终端的寻址问题已成为物联网建设发展的“瓶颈”问题。面对物联网终端特点以及物联网的寻址需求，轻量级的物联网IP寻址技术是解决其问题的重要方式之一。轻量级IP寻址具有将无线传感器网络与互联网进行无缝连接的天然优势，同时采用IP编码有益于形成统一的编码寻址标准。目前在理论与实践两方面，基于IPv6编码的轻量级寻址策略都得到了很好的研究与发展，将会成为未来物联网终端的重要寻址方式。
参考文献
[1] International Telecommunication Union. ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things [R]. ITU， 2005.
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