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申请/专利权人：南京大学

摘要：一种基于NDN和Ad‑hoc网络的智能仓储方法，基于NDN和Ad‑hoc网络的智能仓储系统，所述智能仓储系统由传输层、感知层和控制层组成：所述的感知层设备将采集到的数据通过传输层设备发送到控制层，控制层与传输层设备之间组成Ad‑hoc网络；组网后，网关设备既发送自己的数据，同时还作为路由节点，转发其他设备得到的数据，网关设备作为网络的AP接入点执行转发的工作，并通过设备本身的识别号来标识和路由；所有网关设备的地位平等，可以随时离开与加入网络，一个节点的故障不会影响整个网络；在路由协议的方面，要充分发挥基于Ad‑hoc网络的智能仓储系统的优势，结合命名数据网络，网络中节点依靠内容本身的属性如名字进行标识和路由，实现内容和地址之间的解耦，将NDN和Ad‑hoc网络的优势结合，提高网络传输效率。

主权项：1.一种基于NDN和Ad-hoc网络的智能仓储方法，其特征是，基于NDN和Ad-hoc网络的智能仓储系统，所述智能仓储系统由传输层、感知层和控制层组成：1感知层：感知层是智能仓储系统的数据基础，负责货物识别和信息采集工作，通过外接传感器获得仓储系统所需的信息，环境温度、湿度、位置；同时将模拟信号量转换成数字，包括从电子设备中采集的数据，从而实现信息共享；感知层包括各类传感器与微型处理器，微型处理器与传感器的连接方式有两种：一种是通用输入输出端口与传感器进行有线连接；另一种是无线连接，利用微型处理器的内置WiFi模块或通过SPI、UART等桥接各类小无线模块，从而实现对多个传感器的控制和数据交互；将传感器、位置传感器等与微型处理器结合，作为外设执行复杂的功能，各类传感器包括室内室外定位、图像采集、红外摄像、温湿度检测；在智能仓储系统中，将感知层各类传感器设备与网关设备连接，并将所有网关设备处在同一网络环境下，并以无线自组网的方式，实现感知层设备的连接；视频编解码、数据分析操作都在感知层设备的微型处理器上完成；2传输层：传输层设备是一种网关设备，对于感知层设备而言是AP接入点；对于传输层网关设备之间采用Ad-hoc无线自组网的方式，将传输层与感知层设备通过网线相连，并设置IP；网关设备作为网络的AP接入点执行转发的工作；传输层与感知层设备通过网线连接，并设置IP；所述的感知层设备将采集到的数据通过传输层设备发送到控制层，控制层与传输层设备之间组成Ad-hoc网络；组网后，网关设备既发送自己的数据，同时还作为路由节点，转发其他设备得到的数据，网关设备作为网络的AP接入点执行转发的工作，并通过设备本身的识别号来标识和路由；所有网关设备的地位平等，能随时离开与加入网络，一个节点的故障不会影响整个网络；在路由协议的方面，基于Ad-hoc网络的智能仓储系统的优势，结合命名数据网络，网络中节点依靠内容本身的名字属性进行标识和路由，实现内容和地址之间的解耦；3控制层：接入网关设备的计算机的上位计算机执行，控制器获取设备的识别号、容量信息，并将信息共享给控制器群组，多个用户能实时监视，并下发指令给各感知层设备，从而实现远程、简易、集中式管理；结合NDN命名数据网络，通过对数据内容命名取代对主机命名，使得物流仓储的对象和网络数据内容关联；还使用一套基于链路稳定性的路由协议；并将传输层与感知层、控制层相结合；基于NDN和Ad-hoc网络的智能仓储系统的操作步骤如下：步骤11，感知层将所需传感器与微型处理器连接，负责货物识别和信息采集工作；步骤12，感知层的微型处理器将传感器获取的数据压缩、编码、封装；步骤13，将感知层的微型处理器和传输层设备处于同一网络环境下，感知层设备将封装好的状态信息上传至传输层设备；步骤21，传输层通过网关设备，将感知层和控制层设备进行NDN-Adhoc组网；步骤22，传输层将状态信息在节点之间进行点对点传输，通过数据名称进行路由；步骤23，传输层选择某一链路将状态信息发送到控制层，同时使用一种利用当前和历史链路稳定值更新FIB表保持链路的稳定性的方法；步骤31，控制层的设备进行解压解码，从而获取货物状态信息；步骤32，控制层用户依据获取的状态信息，数据进行分析，并下达控制层命令；步骤33，控制层命令通过传输层传达感知层设备，使感知层设备执行命令，对货物进行所需的操作；在NDN-Adhoc网络的仓储系统中，仓储系统的安全机制分为以下步骤：①每个数据对象都进行数字签名，包括数据内容、路由信息；②通过多路径路由的方式减轻前缀劫持的影响；③NDN消息只能和相关应答数据交互；在本仓储系统中，采用如下加密方法：S1、各路由节点初始化，x代表节点的私钥，IDi代表第i个节点的ID，各节点通过直接连接自己的ID号和私钥，生成hash值K，K通过私密方式共享给拓扑中受信任的所有节点；管理者给每一个感知层的每个设备进行命名，设备号是唯一的，设备名附上hash值唯一确定数据的命名；S2、各节点连接自己的ID号和步骤1生成的K，生成hash值h；S3、A节点生成需要发送的information的hash值h，information为路由信息、节点信息，同时A节点对information和h转化为二进制字符后按位做一次异或，采用SHA1算法得到C；传输层网关设备安装NDN协议栈；S4、A节点向相邻的所有路由广播C、H和A节点的ID号放在同一个数据块中同时传输；S5、B节点接受数据块，根据数据块中的ID号从路由表中找出该ID号对应的私钥K；若无，则丢弃数据块；若有，则根据B节点直接连接数据中的ID号与K，生成hash值h；S6、B节点对C和h做一次异或，记information’；每个路由都需要维护一张信任节点表，包含拓扑结构中全部节点的ID号、对应的公开密钥K以及该ID是否受信任；S7、B节点计算出information’的hash值H’；S8、B节点将H’与数据块中的H比较；若相等，则说明信息的完整性和信息来源的正确性，从而接受信息；否则，认为数据遭到损失或攻击者的篡改，从而丢弃信息并退出；移动Ad-hoc的NDN网络作为无基础设施的无线移动网络，节点不使用任何预先存在的网络基础设施来交换信息，所有节点都彼此协作来转发数据包。

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