圖11-8是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的軟件和硬件邏輯結(jié)構(gòu)圖。

按照使用場合不同，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可分為行業(yè)網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)及共享式網(wǎng)關(guān)。

— 行業(yè)網(wǎng)關(guān)：按照特定應(yīng)用領(lǐng)域使用需求而定制的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，需要符合所使用的應(yīng)用場景的環(huán)境要求、性能要求，具有定制化、個性化的特點。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用個性化特征明顯，不同應(yīng)用，對設(shè)備的需求均不相同，在實際應(yīng)用中，行業(yè)網(wǎng)關(guān)往往需要根據(jù)業(yè)務(wù)場景進(jìn)行一定程度的定制，因此，行業(yè)網(wǎng)關(guān)尤其要求具備可擴(kuò)展性，需要預(yù)留可進(jìn)行二次開發(fā)的軟硬件接口，以便進(jìn)行定制化功能的開發(fā)及應(yīng)用。

圖11-8  網(wǎng)關(guān)軟硬件邏輯結(jié)構(gòu)圖

— 家庭網(wǎng)關(guān)：用于家庭的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，除了傳統(tǒng)的連接互聯(lián)網(wǎng)功能及WiFi功能之外，更多地和家電控制、娛樂功能相結(jié)合；家庭網(wǎng)關(guān)兼容多種外部寬帶網(wǎng)絡(luò)接入方式，是家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的連接橋梁和門戶；家庭網(wǎng)關(guān)使住宅用戶可以獲得各種家庭服務(wù)（包括現(xiàn)有的服務(wù)和未來可能出現(xiàn)的服務(wù)）的平臺；同時，家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也具有存儲、分發(fā)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的多媒體內(nèi)容的功能，是家庭內(nèi)部的多媒體中心。另外，和運營商相結(jié)合，家庭物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還具有遠(yuǎn)程升級功能，獲得新的增值服務(wù)。

— 共享式網(wǎng)關(guān)：是作為公共基礎(chǔ)設(shè)施部署的網(wǎng)關(guān)。共享式網(wǎng)關(guān)作用類似于蜂窩網(wǎng)的基站和WiFi熱點，承擔(dān)著將不確定具體應(yīng)用和數(shù)量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連入互聯(lián)網(wǎng)以及各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換的作用。共享式網(wǎng)關(guān)連接的設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的數(shù)量眾多，應(yīng)用的場景具有不確定性，因此對共享式網(wǎng)關(guān)設(shè)備的兼容性、協(xié)議轉(zhuǎn)換功能、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘囊蠖驾^高。

共享式網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展的一個重要趨勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及，越來越多的設(shè)備、城市設(shè)施、家電越來越智能化、網(wǎng)絡(luò)化，作為物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)連接的橋梁，共享式網(wǎng)關(guān)必將作為城市基礎(chǔ)設(shè)施得到大量部署。

3．IPv6技術(shù)

IPv6是Internet Protocol Version 6的縮寫，它是IETF（Internet Engineering Task Force，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組）設(shè)計的用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議IPv4的下一代IP協(xié)議。

— IPv6具有更大的地址空間，IPv6中IP地址的長度為128位，并加入了對地址自動配置（Auto Configuration）的支持；

— IPv6的地址分配遵循聚類（Aggregation）的原則，對IP包結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，提升了路由轉(zhuǎn)發(fā)效率；

— IPv6增強(qiáng)了對組播（Multicast）及流控的支持（Flow Control）；

— IPv6增加了對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)加密，并對IP報文進(jìn)行校驗，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

IPv6可以較好地滿足物聯(lián)網(wǎng)海量節(jié)點、高安全性等應(yīng)用特點的需求，是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向。

（1）IPv6地址分配技術(shù)

128位的IPv6地址被劃分成兩部分：IPv6地址的前64位被定義為地址前綴，地址前綴表示該地址所屬的子網(wǎng)絡(luò)，用來在IPv6網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由；地址的后64位被定義為接口地址，接口地址用來在子網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識節(jié)點。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中可以使用IPv6地址中的接口地址來標(biāo)識節(jié)點，在同一子網(wǎng)下可以標(biāo)識264個節(jié)點。

IPv6提供了多種地址分配技術(shù)，包括SAALC無狀態(tài)地址分配（NDRA）、有狀態(tài)地址分配（DHCPv6）及基于地址前綴代理的分配（DHCP-PD）。

無狀態(tài)地址分配適用于一個子網(wǎng)中自動分配節(jié)點的IPv6地址，同時在移動環(huán)境中也能提供高效的地址分配方案。采用無狀態(tài)地址分配，網(wǎng)絡(luò)側(cè)不再需要保存節(jié)點的地址狀態(tài)及維護(hù)地址的更新周期，簡化了地址分配的過程，網(wǎng)絡(luò)可以很低的資源消耗實現(xiàn)海量地址分配。

有狀態(tài)地址分配類似于IPv4中的DHCPv4技術(shù)，節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)后將發(fā)起地址請求的組播，網(wǎng)絡(luò)中的DHCP服務(wù)器接收到該組播后，為節(jié)點動態(tài)分配IPv6的地址。DHCP分配方式由網(wǎng)絡(luò)管理員直接為終端分配固定、唯一的128位IPv6地址，適用于需要對終端進(jìn)行溯源、管控的應(yīng)用場景。

基于地址前綴代理的分配是一種層次化分配IPv6地址的方式，允許網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備將IPv6地址的前綴以層次化的方式分配給下一級的接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

由于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點低成本、低功耗、低復(fù)雜性的要求以及接入網(wǎng)的多樣性，一般考慮通過一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備提供傳感網(wǎng)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。因此，DHCP-PD方式適用于傳感網(wǎng)通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)間接接入IPv6承載網(wǎng)的應(yīng)用場景。

（2）IPv6的服務(wù)質(zhì)量技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障方面，IPv6在其數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)中定義了流量類別字段和流標(biāo)簽字段。流量類別字段有8位，和IPv4的服務(wù)類型（ToS）字段功能相同，用于對報文的業(yè)務(wù)類別進(jìn)行標(biāo)識；流標(biāo)簽字段有20位，用于標(biāo)識屬于同一業(yè)務(wù)流的包。流標(biāo)簽和源、目的地址一起，唯一標(biāo)識了一個業(yè)務(wù)流。同一個流中的所有包具有相同的流標(biāo)簽，以便對有同樣QoS要求的流進(jìn)行快速、相同的處理。

目前，IPv6的流標(biāo)簽并不完全成熟，包括流標(biāo)簽的分發(fā)方式、認(rèn)證方式及標(biāo)簽的回收等還沒有形成規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面還沒有實現(xiàn)流標(biāo)簽的應(yīng)用。但從其定義的規(guī)范框架來看，IPv6流標(biāo)簽提出的支持服務(wù)質(zhì)量保證的最低要求是標(biāo)記流。流標(biāo)簽應(yīng)該由流的發(fā)起者信源節(jié)點賦予一個流，同時要求在通信的路徑上的節(jié)點都能夠識別該流的標(biāo)簽，并根據(jù)流標(biāo)簽來調(diào)度流的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級。在節(jié)點發(fā)送重要數(shù)據(jù)時，動態(tài)提高應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量等級，做到對服務(wù)質(zhì)量的精細(xì)化控制。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中普遍存在節(jié)點數(shù)量多的特點，IPv6的流標(biāo)簽有20位，足夠標(biāo)記大量節(jié)點的數(shù)據(jù)流，與IPv4中通過五元組（源、目的地址，源、目的端口，協(xié)議號）標(biāo)識不同，IPv6可以只在必要的時候數(shù)據(jù)包才攜帶流標(biāo)簽，減少對網(wǎng)絡(luò)資源的占用。