图11-8是物联网网关的软件和硬件逻辑结构图。

按照使用场合不同，物联网网关可分为行业网关，家庭网关及共享式网关。

— 行业网关：按照特定应用领域使用需求而定制的物联网网关，需要符合所使用的应用场景的环境要求、性能要求，具有定制化、个性化的特点。物联网行业应用个性化特征明显，不同应用，对设备的需求均不相同，在实际应用中，行业网关往往需要根据业务场景进行一定程度的定制，因此，行业网关尤其要求具备可扩展性，需要预留可进行二次开发的软硬件接口，以便进行定制化功能的开发及应用。

图11-8  网关软硬件逻辑结构图

— 家庭网关：用于家庭的物联网网关，除了传统的连接互联网功能及WiFi功能之外，更多地和家电控制、娱乐功能相结合；家庭网关兼容多种外部宽带网络接入方式，是家庭内部网络和外部网络的连接桥梁和门户；家庭网关使住宅用户可以获得各种家庭服务（包括现有的服务和未来可能出现的服务）的平台；同时，家庭物联网网关也具有存储、分发家庭内部网络的多媒体内容的功能，是家庭内部的多媒体中心。另外，和运营商相结合，家庭物联网网关还具有远程升级功能，获得新的增值服务。

— 共享式网关：是作为公共基础设施部署的网关。共享式网关作用类似于蜂窝网的基站和WiFi热点，承担着将不确定具体应用和数量的物联网设备及物联网网络连入互联网以及各物联网设备之间数据交换的作用。共享式网关连接的设备和物联网节点的数量众多，应用的场景具有不确定性，因此对共享式网关设备的兼容性、协议转换功能、稳定性、数据传输的安全性的要求都较高。

共享式网关是物联网未来发展的一个重要趋势。随着物联网的普及，越来越多的设备、城市设施、家电越来越智能化、网络化，作为物联网与互联网数据连接的桥梁，共享式网关必将作为城市基础设施得到大量部署。

3．IPv6技术

IPv6是Internet Protocol Version 6的缩写，它是IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）设计的用于替代现行版本IP协议IPv4的下一代IP协议。

— IPv6具有更大的地址空间，IPv6中IP地址的长度为128位，并加入了对地址自动配置（Auto Configuration）的支持；

— IPv6的地址分配遵循聚类（Aggregation）的原则，对IP包结构进行了简化，提升了路由转发效率；

— IPv6增强了对组播（Multicast）及流控的支持（Flow Control）；

— IPv6增加了对网络层的数据加密，并对IP报文进行校验，增强了网络的安全性。

IPv6可以较好地满足物联网海量节点、高安全性等应用特点的需求，是物联网网络技术的发展方向。

（1）IPv6地址分配技术

128位的IPv6地址被划分成两部分：IPv6地址的前64位被定义为地址前缀，地址前缀表示该地址所属的子网络，用来在IPv6网络中进行路由；地址的后64位被定义为接口地址，接口地址用来在子网络中标识节点。在物联网应用中可以使用IPv6地址中的接口地址来标识节点，在同一子网下可以标识264个节点。

IPv6提供了多种地址分配技术，包括SAALC无状态地址分配（NDRA）、有状态地址分配（DHCPv6）及基于地址前缀代理的分配（DHCP-PD）。

无状态地址分配适用于一个子网中自动分配节点的IPv6地址，同时在移动环境中也能提供高效的地址分配方案。采用无状态地址分配，网络侧不再需要保存节点的地址状态及维护地址的更新周期，简化了地址分配的过程，网络可以很低的资源消耗实现海量地址分配。

有状态地址分配类似于IPv4中的DHCPv4技术，节点接入网络后将发起地址请求的组播，网络中的DHCP服务器接收到该组播后，为节点动态分配IPv6的地址。DHCP分配方式由网络管理员直接为终端分配固定、唯一的128位IPv6地址，适用于需要对终端进行溯源、管控的应用场景。

基于地址前缀代理的分配是一种层次化分配IPv6地址的方式，允许网络中的网关设备将IPv6地址的前缀以层次化的方式分配给下一级的接入网关设备。

由于物联网节点低成本、低功耗、低复杂性的要求以及接入网的多样性，一般考虑通过一个网关设备提供传感网与IP网络的互联。因此，DHCP-PD方式适用于传感网通过物联网网关间接接入IPv6承载网的应用场景。

（2）IPv6的服务质量技术

网络服务质量保障方面，IPv6在其数据包结构中定义了流量类别字段和流标签字段。流量类别字段有8位，和IPv4的服务类型（ToS）字段功能相同，用于对报文的业务类别进行标识；流标签字段有20位，用于标识属于同一业务流的包。流标签和源、目的地址一起，唯一标识了一个业务流。同一个流中的所有包具有相同的流标签，以便对有同样QoS要求的流进行快速、相同的处理。

目前，IPv6的流标签并不完全成熟，包括流标签的分发方式、认证方式及标签的回收等还没有形成规范，网络设备方面还没有实现流标签的应用。但从其定义的规范框架来看，IPv6流标签提出的支持服务质量保证的最低要求是标记流。流标签应该由流的发起者信源节点赋予一个流，同时要求在通信的路径上的节点都能够识别该流的标签，并根据流标签来调度流的转发优先级。在节点发送重要数据时，动态提高应用的服务质量等级，做到对服务质量的精细化控制。

在物联网应用中普遍存在节点数量多的特点，IPv6的流标签有20位，足够标记大量节点的数据流，与IPv4中通过五元组（源、目的地址，源、目的端口，协议号）标识不同，IPv6可以只在必要的时候数据包才携带流标签，减少对网络资源的占用。