Implementation of RPL in OMNeT++
物联网（IoT）的发展和演变现在对下一代网络（包括即将到来的6G）至关重要。特别地，存在一组受约束的IoT节点，其包括具有非常特殊要求的低功耗和有损网络（LLN）。这些网络中当前的路由标准是RPL，它是在不到十年前定义的，在可扩展性或与其他网络的集成方面仍然需要改进。许多研究人员目前需要一个RPL的实现来评估他们的工作，因此，我们在OMNeT++模拟器中实现了它。该实现的结果表明，这是一种在最初开发阶段检查原型的简单方法，并且其代码可供研究社区公开使用。
2021-07-06 cs.NI
Congestion-Aware Routing in Dynamic IoT Networks: A Reinforcement Learning Approach
物联网（IoT）支持的创新服务需要无缝可靠的无线基础设施，以实现异构和动态低功耗有损网络（LLN）内的通信。LLN路由协议（RPL）旨在满足各种物联网应用领域的通信需求。然而，负载均衡问题存在于重流量负载的情况下，在延迟和数据包传递方面的网络性能下降的RPL。在本文中，我们解决了负载平衡的问题，在RPL网络使用的学习框架。该方法在每个节点上采用Q学习，根据动态网络条件学习最优的父节点选择策略。每个节点将其邻居的路由信息保持为Q值，该Q值表示作为拥塞水平、链路质量和跳距的函数的复合路由成本。利用现有的RPL信令机制不断更新Q值。所提出的方法的性能进行了评估，通过广泛的模拟和现有的工作相比，证明其有效性。结果表明，所提出的方法大大提高了网络性能的数据包传输和平均延迟的信令频率的边际增加。
2021-05-20 cs.NI
Towards Intrusion Detection Systems for RPL-based IoT Networks using Foundation Models
Uppsala University（乌普萨拉大学）
本研究探索使用基础模型（MOMENT）检测和识别RPL物联网网络中的多种攻击类型，在Cooja模拟数据集上实现了与现有方法相当的检测性能并有效区分攻击类型。
2026-06-02 cs.CR cs.NI
Impact of Mobility on Power Consumption in RPL
本文在Cooja模拟器中引入Bonn Motion实现RWP移动模型，对比静态与移动环境下RPL的功耗，发现移动性显著影响RPL功耗。
2023-05-09 cs.NI
The DAO Induction Attack Against the RPL-based Internet of Things
RPL是低功耗和有损网络（LLN）的新兴路由标准。LLN是物联网（IoT）的关键组成部分，因此其安全性对于物联网时代至关重要。在这项工作中，我们提出了DAO归纳攻击，一种新的攻击RPL。在此攻击中，恶意内部人员或受损节点定期递增其DTSN编号。每个这样的增量可以触发/引起网络中的大量控制消息传输。我们表明，这降低了网络性能的端到端的延迟，丢包率和功耗。为了缓解这种情况，我们提出了一种轻量级的解决方案来检测DAO归纳攻击。我们的解决方案几乎不对物联网设备施加任何开销，这一点很重要，因为这些设备通常在功率、内存和处理方面受到限制。
2020-03-24 cs.CR cs.NI
Five-Nines Reliable Downward Routing in RPL
经过十年的低功耗数据汇集研究，到达任意节点得到了相对较少的关注。低功耗IPv6路由的主要协议RPL也不例外，因为它经常在多点到点场景中进行研究。因此，向下路由（从根到节点）仍然非常困难，阻碍了涉及驱动的物联网应用的出现。在本文中，我们专注于实现工业级的可靠性水平（1 e-5故障率），在向下路由与RPL。我们让每一个数据包都有价值，并对数据包丢失的不同原因进行分类。我们展示了如何通过（1）引入有利于可靠链路的梯度度量，（2）提高邻域意识以实现准确的链路选择，以及（3）确保鲁棒的路由状态维护和数据包转发来减轻每个数据包丢失源。我们展示了RPL向下路由的损失率在1 E-5的顺序在四个不同的测试床高达352个节点，在稀疏和密集的设置。我们还在低功耗TSCH调度器上验证了我们的解决方案，并在每个节点上实现了低于10%的低占空比和0.07%的信道利用率，分布在16个信道上。
2017-10-06 cs.NI
A Lightweight and Scalable Physical Layer Attack Detection Mechanism for the Internet of Things (IoT) Using Hybrid Security Schema
物联网，也被称为IoT，是指现在世界各地连接到互联网，收集和共享数据的数十亿设备。通过物联网传感器收集的数据量必须完全安全地控制。为了保护物联网传感器收集的信息，提出了一种轻量级的方法，称为发现洪水攻击-RPL（DFA-RPL）。建议DFA-RPL方法识别入侵节点在几个步骤中，以排除他们继续路由操作。因此，在DFA-RPL方法中，首先建立一个簇，并在DODAG中选择最合适的节点作为簇头，然后，由于RPL协议容易受到Flooding攻击，因此使用蚁群算法（ACO）分五步检测攻击。使用Flooding防止IoT网络上的恶意活动。换句话说，如果它检测到一个节点是恶意的，它会将该节点放在拘留列表中，并将其拘留一段时间。仿真结果表明，与IRAD和REATO方法相比，该方法在数据包传输率、检测率、误报率和漏报率等方面都具有一定的优越性。
2021-03-31 cs.CR cs.NI
Resolving the Decreased Rank Attack in RPL's IoT Networks
本研究针对RPL物联网网络中恶意节点通过广播低Rank值诱骗流量的降秩攻击，通过大量仿真分析其危害，并提出一种新的安全目标函数来防御此类攻击。
2023-05-17 cs.CR cs.NI
Li-MSD: A lightweight mitigation solution for DAO insider attack in RPL-based IoT
针对基于RPL的低功耗有损物联网中存在的DAO内部攻击会大幅降低网络性能的问题，提出采用黑名单策略的轻量级缓解方案Li-MSD，仿真验证其性能优于现有方案。
2024-09-16 cs.CR cs.NI
Security of RPL Based 6LoWPAN Networks in the Internet of Things: A Review
物联网（IoT）是最快的新兴网络模式之一，它为人类带来了大量的应用。嵌入式系统技术和压缩IPv6的发展使得IP协议栈能够在资源受限的异构智能设备中得到支持。然而，智能设备的全球连接性和资源受限特性使其面临不同的内部和外部攻击，这使用户的安全和隐私处于危险之中。与物联网相关的各种风险减缓了其增长，并成为其应用在全球范围内采用的障碍。在RFC 6550中，IETF的ROLL工作组规定了用于低功率和有损网络的IPv6路由协议（RPL），以促进6LoWPAN网络中的高效路由，同时考虑其局限性。由于物联网中节点的资源受限性质，RPL容易受到许多攻击，这些攻击消耗节点的资源并降低网络的性能。在本文中，我们提出了各种攻击和现有的防御解决方案，特别是对RPL的研究。开放的研究问题，挑战和未来的发展方向，具体到RPL安全进行了讨论。RPL攻击的分类，考虑到基本属性，如资源，拓扑结构和流量，显示更好的理解。此外，现有的跨层次和RPL特定的网络层的防御解决方案，在文献中提出的研究也进行了。
2023-03-01 cs.CR cs.NI
LEADER: Low Overhead Rank Attack Detection for Securing RPL based IoT
近年来，研究人员在低功耗有损网络路由协议（RPL）中发现了几个安全漏洞，其中排名攻击是一个主要的漏洞，通过创建虚假拓扑对网络造成不利影响。为了解决这个问题，我们提出了一个低开销的秩攻击检测方案，用于物联网中使用的RPL的非存储模式，以处理增加和减少秩攻击。因此，我们修改了RPL面向目的地的有向无环图（DODAG）形成算法，以检测排名攻击拓扑结构的形成和维护。该算法的分布式模块运行在所有参与节点，而集中式模块运行在汇。与许多现有的方案不同，我们不发送额外的控制消息，通过简单地修改DAO控制消息，使该方案的开销低。此外，轻量级消息认证码（HMAC-LOCHA）用于验证节点和信宿之间交换的控制消息的完整性和真实性。所提出的方案的正确性，建立通过使用多个测试用例场景的具体证明。最后，所提出的方案的性能进行了评估，理论上和通过基于Contiki的Cooja模拟器的仿真。理论评估证明了该方案的能量效率。仿真结果表明，我们的计划优于一个国家的最先进的秩攻击检测方案的检测精度，误报率或漏报率和能源消耗，同时也保持可接受的网络性能，如改善检测延迟和平均数据包交付率。
2020-11-25 cs.CR cs.NI
Towards Skewness and Balancing of RPL Trees for the Internet of Things
在许多应用领域，如大规模灾难检测，物联网网络隐含着LLN（低功耗和有损网络）的特性。除了少数例外，关于RPL（用于LLN的路由协议）（在IETF中标准化的标准路由协议）的先前工作集中于路由性能和控制开销的各个方面的评估。在本文中，我们解决的问题，DODAG（面向目的地的有向无环图）创建的直接应用RPL。我们首先通过数值模拟和实际的大规模测试平台来评估DODAG的偏斜度。RPL通过允许采用特定于实现者的等级定义和父级选择标准来确保其灵活性和广泛的适用性。除了在ContikiRPL和TinyRPL中使用的度量之外，这两个最广泛使用的开源实现，我们还评估了通过应用各种路由度量生成的RPL树的偏斜度。性能分析结果表明，RPL树遭受严重的偏斜，无论是在随机生成的网络和现实世界的网络中的路由度量。我们提出了一种新的路由协议，可以提高平衡的RPL树。基于计算机模拟的严格性能分析表明，我们的算法提高了树的平衡显着。
2019-03-05 cs.NI
Distributed Path Reconfiguration and Data Forwarding in Industrial IoT Networks
在当今典型的工业环境中，数据分发调度的计算是高度集中的。通常，中央实体配置数据转发路径，以便保证数据生产者和消费者之间的低递送延迟。然而，由于链路或节点故障或其性能过度降级，这些要求可能在以后变得不可能满足。在本文中，我们专注于维护这些事件后的应用程序所需的网络功能。我们避免不断重新计算的配置集中，通过设计一个能源效率的本地和分布式路径重构方法。具体而言，给定的应用程序所需的操作参数，我们提供了几个算法功能，本地重新配置的数据分布路径，当通信链路或网络节点发生故障。我们通过模拟将我们的方法与其他最先进的方法进行比较，并在能耗和数据传输成功率方面展示了性能提升，以及一些新出现的关键见解，这些见解可以进一步提高性能。
2018-03-29 cs.NI
COOJA Network Simulator: Exploring the Infinite Possible Ways to Compute the Performance Metrics of IOT Based Smart Devices to Understand the Working of IOT Based Compression & Routing Protocols
本文介绍了物联网（IOT）的方案，这是经过深思熟虑的下一代互联网。物联网明确阐述了人类和物理系统的同化，因为它们可以相互合作，从而通过将事物互连在一起，同时利用无线嵌入式系统（据说是物联网的构建块），从而导致网络的一种侵蚀，这些嵌入式系统能够被赋予因特网协议地址，从而使它们成为全球互联网的一部分。本文讨论了物联网中需要并支持这一创新的几种基本方法。6LoWPAN（IPV6低功耗个人域网）是用于适当且有效地使用IPV6地址的协议。讨论了低功耗设备RPL路由协议的控制消息，以理解RPL协议的工作原理。最后利用基于Contiki操作系统的COOJA网络仿真器对这些路由协议和压缩协议进行了实时仿真。
2017-12-22 cs.NI eess.SP
Multi-AAV-enabled Distributed Beamforming in Low-Altitude Wireless Networking for AoI-Sensitive IoT Data Forwarding
针对传统AAV辅助物联网数据传输受覆盖范围限制、易产生延迟尖峰抬升信息年龄（AoI）的问题，提出基于分布式波束成形的多AAV协同转发系统，通过深度强化学习联合优化轨迹与通信调度，有效降低AoI与能耗。
2025-09-01 cs.NI
Scalable Downward Routing for Wireless Sensor Networks and Internet of Things Actuation
在本文中，我们研究了大规模和异构的无线传感器网络（WSNs）和物联网（IoT）的网络控制/驱动的向下路由。我们提出了一个可扩展的和可靠的无线传感器网络/物联网的下行路由协议的启发式源路由（OSR）。OSR在传统的源路由中引入了机会路由机制，该机制基于节点在数据汇集过程中的上行路由的父节点集，有效地解决了低功耗、高损耗无线传感器网络中链路动态变化的问题。我们设计了一种新的自适应布隆过滤器机制，有效地和高效地编码在OSR，这使得一个显着减少的源路由字段的长度在数据包报头中的向下源路由。OSR可扩展到非常大规模的WSN/IoT部署，因为网络中的每个资源受限节点只存储其直接子节点的集合。布隆过滤器的概率性质被动地探索机会路由。在沿着下行路径的任何跳处的递送失败时，OSR主动地执行机会路由以绕过过时/坏链路。我们证明了理想的可扩展性OSR对标准的RPL向下路由。我们通过模拟和真实世界的测试平台实验，OSR的性能进行评估，与标准的RPL（存储模式和非存储模式），ORPL，和代表性的传播协议滴比较。我们的研究结果表明，OSR显着优于RPL和ORPL的可扩展性和可靠性。与TinyRPL和Drip相比，OSR还实现了更好的能源效率，TinyRPL和Drip基于与OSR实现相同的TinyOS平台。
2018-02-12 cs.NI
Network-Coding-based Forwarding for LoRaWAN Gateways
LoRaWAN是一种很有前途的物联网接入技术，越来越受欢迎。针对LoRaWAN网关转发重复数据包的问题，提出了一种利用流间网络编码消除转发重复数据包的转发方案。所提出的方案是分布式的，不需要网关之间的协调。在不同的网络和流量条件下，所提出的方案进行评估。结果表明，可以实现大幅节省带宽，从而提高网络的可扩展性，而不增加传出流量。
2022-05-08 cs.NI
iTRPL: An Intelligent and Trusted RPL Protocol based on Multi-Agent Reinforcement Learning
针对RPL协议易受内部攻击的问题，提出融合信任机制与多智能体强化学习的iTRPL框架，通过节点信任计算、奖惩聚合及ε-Greedy决策实现DODAG的自主安全优化，仿真验证其可随时间学习做出最优决策。
2024-03-07 cs.NI
Rethinking IoT Intrusion Detection: Augmenting Routing Metrics with Radio Features
Uppsala University（乌普萨拉大学）
针对RPL物联网网络，提出在LSTM入侵检测系统中结合收发无线电特征与标准RPL特征，在三种攻击下F1分数提升高达4%。
2026-06-05 cs.CR cs.NI
Performance of RPL in Healthcare Wireless Sensor Network
物联网（IoT）技术的新进展可用于促进医疗保健系统等多种现实应用中的服务提供。低功耗网络路由协议（RPL）是一种无线传感器网络（WSN）中的路由协议。RPL协议中存在的最突出的问题是无线传感器网络中的数据包丢失和传感器功耗，特别是在医疗保健无线传感器网络中。RPL中的多目标函数（OF）旨在找到从源节点到目的地节点的路由。本文提出了一种评估，以发现哪个OF是更有效的无线传感器网络在医疗保健的情况下，无线传感器网络的数据包传输率（PDR）和传感器的功耗是突出的问题。在不同的网络密度和网络拓扑结构（如网格和随机拓扑结构）下，研究了RPL的期望传输数（ETX）和目标函数零（OF0）。仿真结果表明，与ETX相比，OF0在PDR和功耗方面更有效，
2020-04-05 cs.NI cs.PF
Enabling Multi-hop Forwarding in 6LoWPANs through Software-Defined Networking
无线传感器网络（WSNs）在物联网（IoT）市场的扩展中发挥着重要作用，因为它们允许在大面积范围内部署低成本和低功耗网络。6LoWPAN标准的引入允许WSN进入IPv6时代，传感器无缝集成到外部网络中。最近物联网在工业系统中的应用正在引入新的流量模式--机器到机器（M2M），以及通信挑战，这些挑战可以修改无线传感器网络的经典多点到点模式，将接收器作为每个节点的根通信。为了解决这些问题，我们提出了一种架构，使一个有效的和受控的多跳转发超过6LoWPAN。我们的方法基于标准的6LoWPAN协议栈，我们利用软件定义网络范例，以实现网络的可重构性。我们评估我们的架构在模拟环境中的性能，多点到点和M2M流量，我们证明了它的可行性，在一个真正的测试平台。
2019-03-18 cs.NI
Reliable data delivery in ICN-IoT environments
在物联网环境中，其特征在于大量具有感测和计算能力的互连智能设备，许多应用是（i）基于内容的，也就是说，它们只对找到给定类型的内容而不是数据的位置感兴趣，以及（ii）情境化的，也就是说，内容在用户附近生成和消费。在这种背景下，以信息为中心的网络（ICN）范式是一种有效检索应用程序数据的有吸引力的模型，并且向网络边缘的服务分散有助于减少核心网络负载，因为物联网设备产生的数据主要限制在区域内。它们生成的地方。MobCCN是一种基于ICN的数据传输协议，我们设计用于在这样的环境中有效运行[1][2]，其中静态和移动物联网设备丰富了ICN功能。具体而言，MobCCN利用有效的路由和转发协议，利用物联网移动设备之间的机会联系，来填充转发兴趣库（FIB）表，以便将兴趣数据包正确转发给预期的数据生产者。在本文中，我们的目标是提高MobCCN的可靠性，通过探索不同的重传机制，如重传的基础上收到相同的请求内容，定期重传，单路径与不相交的多路径转发，滞后机制和它们的组合的重复利益的数量。大量的仿真结果表明，在分析的MobCCN变体中，实现周期性重传和基于重传的重传过程的变体确保了最高的传输率（高达95%）和最短的网络路径，由于重传而产生的流量开销非常有限。
2022-04-22 cs.NI
FiFo: Fishbone Forwarding in Massive IoT Networks
University of Science and Technology (UST)（科学技术大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山国立科学技术院）；Yonsei University（延世大学）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Hankyong National University（韩京国立大学）
大规模物联网（IoT）网络具有广泛的应用，包括但不限于紧急和灾难消息的快速传递。尽管迄今为止已经开发了各种基准算法用于此类应用中的消息传递，但它们带来了几个实际挑战，例如网络覆盖不足和/或高度冗余传输以扩展覆盖区域，从而导致每个IoT设备的大量能耗。为了克服这个问题，我们首先描述了一个新的性能指标，转发效率，它被定义为覆盖概率的比率，每个设备的平均传输次数，以更适当地评估数据传播性能。在此基础上，提出了一种新颖有效的转发方法--鱼骨转发（FiFo），其目标是在保证计算复杂性的前提下提高转发效率。我们的FiFo方法完成了两个任务：1）基于未加权对组方法和算术平均值对设备进行聚类; 2）使用高斯混合模型的期望最大化算法和主成分分析创建每个聚类的主轴和子轴。我们通过使用真实世界的数据集证明了FiFo的优越性。通过密集和全面的模拟，我们表明，所提出的FiFo方法优于基准算法的转发效率。
2022-11-02 cs.DC cs.IT cs.LG
A Lesson in Scaling 6LoWPAN -- Minimal Fragment Forwarding in Lossy Networks
本文评估了物联网中碎片数据报的两种转发策略：逐跳重组和直接转发碎片的最小方法。最小片段转发受到6LoWPAN中后续片段处缺乏转发信息的挑战，因此需要节点处的额外数据。我们在广泛的实验中比较了这两种方法，评估了可靠性、端到端延迟和内存消耗。与以前的工作相比，由于我们的替代设置，我们得到了不同的结果和结论。我们的研究结果表明，直接片段转发应谨慎部署，因为链路层上更高的数据包传输速率可以显着降低其可靠性，这反过来又可以进一步减少端到端的延迟，因为高度增加链路层重传。
2019-08-28 cs.NI
Securing RPL using Network Coding: The Chained Secure Mode (CSM)
作为当今许多物联网（IoT）网络的事实上的路由协议，并且为了确保其控制消息的机密性和完整性，低功耗和有损网络路由协议（RPL）包含三种安全模式：不安全模式（UM），预装安全模式（PSM）和认证安全模式（ASM）。虽然PSM和ASM旨在防止外部路由攻击和一些重放攻击（通过可选的重放保护机制），但最近的研究表明，PSM中的RPL仍然容易受到内部和外部的许多路由攻击。在本文中，我们提出了一种新的安全模式的RPL，链式安全模式（CSM），基于流内网络编码（NC）的概念。CSM旨在增强RPL弹性和缓解重放攻击的能力，同时允许与入侵检测系统（IDS）等外部安全措施集成。在邻居攻击（NA）、虫洞攻击（WH）和克隆ID攻击（CA）下，以平均包传输率（PDR）、端到端（E2E）延迟和功耗为指标，对CSM的安全性和性能进行了评估，并与UM和PSM中的RPL（有和没有可选的重放保护）进行了比较。结果表明，CSM具有更好的性能和更强的安全性比UM和PSM与重放保护，同时减轻NA和WH攻击，并显着降低CA的影响，在调查的情况下。
2021-08-31 cs.CR cs.NI
Toward SATVAM: An IoT Network for Air Quality Monitoring
空气污染是印度仅次于营养不良的第二大公共健康风险。由于缺乏空间和时间分布的空气质量信息，无法对其对人类健康和国民经济的影响进行科学研究。在本文中，我们提出了我们对SATVAM的初步努力，空气质量监测的时间变量流分析，旨在解决这一差距。我们介绍了多学科，多机构的项目和一些关键的物联网技术使用。这些跨越了气体传感器与无线微尘封装的硬件集成，使用6LoWPAN和RPL的无线传感器网络设计，以及与云后端的集成，用于数据采集和分析。我们初步部署的结果将为改进设计提供信息，从而实现城市规模的可负担和可管理的监测。这将导致数据驱动的城市空气质量管理政策。
2018-11-19 cs.NI
Optimizing Underwater IoT Routing with Multi-Criteria Decision Making and Uncertainty Weights
针对水下移动传感器网络路由效率低、资源消耗大的问题，提出结合模糊SWARA多准则决策的路由优化方法，综合多网络特征选最优父节点，仿真验证性能优于现有方案，为水下IoT通信提供新方向。
2024-05-19 cs.NI
Enhanced distributed data aggregation method in the internet of things
\emph{"Internet of Things (IoT)"}作为一个新的概念在技术和通信领域已经出现。在这样的现代技术中，为每个生物体（例如，人、动物、物体等）提供了通过数据通信网络（诸如因特网或内联网）发送数据的能力。由于有限的硬件和通信操作能力以及小尺寸，物联网经历了相当多的挑战。这些固有的挑战不仅会导致节点之间的聚合、传输和通信效率的根本限制，而且还会降低路由性能。为了应对可用时间缩短和节点间通信不稳定的问题，网络中的数据聚合和传输方法被设计得更加智能化。本文提出了一种分布式的方法来设置节点间的子平衡。该方法通过限制度来增加网络图的高度，从而减少网络拥塞。此外，一个动态的数据聚合方法-命名为LA-RPL-提出了RPL网络。更具体地，每个节点配备有学习自动机，以便执行数据聚合和传输。仿真结果表明，所提出的方法优于以前建议的基础方法的能量消耗，网络控制开销，和丢包率。
2019-09-17 cs.NI
Edge-ICN and its application to the Internet of Things
虽然对以信息为中心的网络（ICN）的研究不断发展，但其采用似乎是一个难以捉摸的目标。在本文中，我们提出了边缘ICN：一种新的方法部署ICN在一个单一的大型网络，如网络的互联网服务提供商。尽管Edge-ICN只需要一个支持OpenFlow协议的基于SDN的网络，ICN感知节点只位于网络边缘，但它仍然提供了与干净的ICN架构相同的好处，但没有部署麻烦。此外，通过对传统流量进行加密并通过Edge-ICN节点透明地转发，所有现有应用都可以顺利运行，同时为应用提供显著优势，例如对可扩展任播、多播和多源转发的本地支持。在这种情况下，我们展示了网络边缘的拟议功能如何使基于CoAP的物联网应用程序受益。我们的测量结果表明，Edge-ICN平均而言会导致与集中式方法相同的名称解析控制平面开销，同时还使物联网应用程序能够构建在任播，多播和多源转发原语上。
2017-07-11 cs.NI
Optimizing Mission Critical Data Dissemination in Massive IoT Networks
大规模物联网（IoT）网络中的关键任务数据分发对设备之间的消息传输延迟施加了约束。由于物联网设备的低功率和通信范围，预计数据将在到达目的地之前通过多个设备到设备（D2D）链路中继。大量物联网设备的共存在最大限度地提高整个网络的成功传输容量以及减少多跳传输延迟以支持关键任务应用方面提出了挑战。在基于竞争的媒体接入协议的载波侦听阈值与设备在每一跳处选择的分组转发策略的选择之间存在微妙的相互作用。在优化这样的网络的性能的基本问题是平衡之间的权衡冲突的性能目标，如空间频率复用，传输质量，和数据包的进展到目的地。在本文中，我们使用随机几何方法来量化的多跳大规模物联网网络的性能的空间频率重用和不同的数据包转发方案下的传输质量。我们还开发了一个全面的性能指标，可用于优化系统，以实现最佳性能。研究结果可用于根据时延约束和传输质量要求选择最佳转发方案和调整载波侦听阈值以优化网络性能。
2017-04-19 cs.NI cs.PF
Making opportunistic networks in IoT environments CCN-ready: A performance evaluation of the MobCCN protocol
在未来的物联网环境中，预计移动用户的个人设备在部署物联网设备的物理区域中的作用将变得越来越重要。特别是，由于推动服务向边缘分散，附近的其他（移动）节点可能需要物联网设备生成的大量数据，而全球互联网接入将仅限于一小部分数据。在这种情况下，可以采用机会网络方案来构建高效的以内容为中心的协议，通过该协议，IoT设备（或移动节点本身）生成的数据可以由附近的其他节点访问。在本文中，我们提出了MobCCN，这是一个ICN兼容的协议，这种异构环境。MobCCN旨在实现主要ICN实现（如CCN）的路由和转发机制。MobCCN的原始方面是实现有效的机会网络路由方案以填充节点的转发兴趣基础（FIB）表，以便引导兴趣分组向存储所需数据的节点传播。具体来说，MobCCN将每个节点的效用定义为特定类型内容的兴趣分组的转发器，使得兴趣分组可以沿着正效用梯度传播，直到到达存储数据的某个节点。我们评估MobCCN对协议代表两个可能的端点的频谱，分别在最大限度地减少数据传输延迟和资源消耗。性能结果表明，MobCCN非常有效，因为它保证了非常高的交付率和低延迟，同时将生成的总流量保持在合理的水平，并节省了本地资源。
2021-09-24 cs.NI
Mesh Augmentation of LoRaWAN-based IoT Networks
NLytica LLC（NLytica有限责任公司）；goTenna Inc.（goTenna公司）；Meta Inc.（Meta公司）；Raman Labs（Raman实验室）
本文提出LIMA协议，通过在现有或新LoRaWAN部署中加入Mesh网络，提升覆盖范围和降低终端能耗，同时不改变终端、服务器或LoRaWAN标准。
2026-05-13 cs.NI
Integrating 6LoWPAN Security with RPL Using The Chained Secure Mode Framework
引入低功率无线个人区域网上的IPv6（6LoWPAN）协议以允许使用IEEE 802.15.4标准的较小尺寸帧来传输因特网协议版本6（IPv6）分组，该标准用于许多物联网（IoT）网络中。6LoWPAN协议的主要职责是数据包分片和重组。然而，该协议标准目前不包括任何安全措施，甚至不认证片段的直接发送者。这种缺乏即时发送方身份验证的情况为攻击者对碎片过程发起多个攻击打开了大门，例如导致拒绝服务（DoS）攻击和受害节点资源耗尽的缓冲区预留攻击。本文提出了一种通过链式安全模式（CSM）框架将6LoWPAN与低功耗和有损网络路由协议（RPL）之间的安全集成作为一种可能的解决方案。由于CSM框架通过使用网络编码（NC）和用于其他协议的集成接口提供了即时发送方信任的手段，（或机制）来使用这种信任来构建安全决策，6LoWPAN可以使用这种集成来沿着片段路由路径构建信任链。并且针对发动缓冲区预留攻击的外部对手来评估其安全性和性能。评估结果显示，在几乎不增加功耗的情况下，攻击得到了显著缓解，这为这种集成提供了巨大的潜力，以保护6LoWPAN适配层的转发过程
2021-04-29 cs.CR cs.NI cs.SY
ICNLoWPAN -- Named-Data Networking for Low Power IoT Networks
以信息为中心的网络被认为是受限物联网的一种有前途的通信技术，但NDN仅为标准网络基础设施而设计。在本文中，我们设计和评估了一个低功耗有损链路的NDN汇聚层，（1）通过高效的名称省略增强了NDN的状态转发，（2）为标准NDN用例设计了无状态压缩方案，（3）使NDN分组适应IEEE 802.15.4的小MTU大小，以及（4）生成与6LoWPAN的兼容性，使得IPv6和NDN可以在相同的LoWPAN链路上共存。我们的研究结果表明，有状态压缩可以减少70%以上的NDN数据包的大小在现实的例子。我们的实验表明，对于常见用例，ICNLoWPAN比NDN节省33%的传输资源，比6LoWPAN节省约20%。
2018-12-17 cs.NI
MAC-aware Routing Metrics for the Internet of Things
无线介质访问控制（MAC）和路由协议是物联网（IoT）的基本构建块。随着新的物联网网络标准的提出和不同的现有解决方案的修补，评估网络的端到端性能变得具有挑战性。设计为有益的特定解决方案在堆叠时可能会对整体网络性能产生不利影响。本文分析了物联网的MAC和路由协议，重点介绍了IEEE 802.15.4 MAC和IETF RPL标准。结果表明，现有的路由度量不占MAC和路由之间的复杂的相互作用，从而提出了新的度量。这实现了用于在给定特定性能约束的情况下选择路由选择选项和适配MAC参数的协议选择机制。广泛的分析和实验结果表明，MAC协议的行为可能会损害路由协议的性能，反之亦然，除非这两个一起仔细优化所提出的方法。
2013-10-17 cs.NI
PPTP: Price-based Path-specified Transport Protocol for Named Data Network using Blockchain
命名数据网（NDN）作为一种潜在的未来Internet体系结构，为移动自组织网络提供了卓越的以信息为中心的体系结构支持。使用NDN作为底层协议，终端用户设备（例如，IoT设备和智能电话）形成多跳（网状）网络，其中某些设备扮演为其他设备转发分组的角色和/或充当接入互联网的网关。然而，在ad-hoc网络中的自治（自私）节点有两个不利因素转发数据包为他人：能源消耗和可能的延迟，为自己的数据。本文介绍了用于NDN的基于价格的路径指定传输协议（PPT），使用区块链作为支付平台来支持自治节点之间的资金转移，从而激励数据包转发。在PPTP中，路由器公布其预期的数据包转发价格，消费者估计成本并选择适当的内容下载路径。PPTP仍然是一个正在进行的项目，因此本文将介绍PPTP的设计原理和计划功能，并展示PPTP如何与其他现有的基于区块链的网络解决方案相关联。
2020-09-20 cs.NI
LASeR: Lightweight Authentication and Secured Routing for NDN IoT in Smart Cities
最近的文献表明，物联网（IoT）在以信息为中心的网络（ICN）模型中的扩展性要好得多，而不是当前以主机为中心的互联网协议（IP）模型。特别是，命名数据网络（NDN）项目（ICN架构风格之一）提供了物联网应用程序可利用的功能，例如状态转发，网络缓存和内置的数据来源保证。虽然已经提出了基于NDN的物联网框架，但没有一个框架能够充分和全面地解决与安全入门和路由相关的问题。此外，新兴的物联网应用（如智慧城市）需要高可扩展性，因此对NDN路由提出了新的挑战。因此，在这项工作中，我们提出并评估了一个新的，可扩展的框架，轻量级认证和分层路由的NDN物联网（ND- NoT）。我们的ns-3为基础的模拟分析表明，我们的框架是可扩展的和有效的。它支持高达40，000个节点/km 2的部署密度，平均载入收敛时间约为250秒，每个节点的开销小于20 KiB。这证明了它对新兴的大规模物联网应用（如智慧城市）的有效性。
2017-03-24 cs.NI
Network Performance Estimator with Applications to Route Selection for IoT Multimedia Applications
估计多媒体流量的性能在许多情况下都很重要，包括路由和转发、QoS提供和自适应视频流。本文提出了一种网络性能估计器，旨在提供准实时的IEEE 802.11多跳无线网络中物联网多媒体流量的网络性能估计。据我们所知，建议的多媒体感知性能估计，或MAPE，是第一个确定性的基于模拟的估计，提供实时的每流吞吐量，丢包和延迟估计，同时考虑流间干扰和多速率流，典型的多媒体流量。我们的实验结果表明，MAPE能够提供可供物联网多媒体服务使用的网络性能估计，特别是在物联网视频传输中通知实时路由选择，与随机网络模拟器相比，执行时间仅为一小部分。与现有的确定性模拟器相比，MAPE在可比的执行时间内产生更高的准确性，因为它能够考虑多速率流。
2022-03-28 cs.NI
6LoRa: Full Stack IPv6 Networking with DSME-LoRa on Low Power IoT Nodes
针对 LoRa 现有方案难以支持 IoT 对等通信的问题，本文提出 6LoRa，在 RIOT OS 上实现经 LoRa 的全栈 IPv6 联网，并通过 CoAP 场景验证其在时延和接收率上的优势。
2023-07-17 cs.NI
Content Delivery Latency of Caching Strategies for Information-Centric IoT
网内缓存是以信息为中心的网络（ICN）的一个核心方面。它可以在整个网络上快速分发内容，减轻内容制作者的压力，减少内容交付延迟。ICN已经成为物联网（IoT）中使用的一个有前途的候选者。然而，物联网设备在严格的限制下运行，最明显的是有限的内存。这意味着节点不能不加区别地缓存所有内容;相反，需要一种缓存策略来决定缓存哪些内容。此外，物联网空间中的许多应用程序对时间敏感;因此，需要找到一种缓存策略，以最大限度地减少内容请求和交付之间的延迟。在本文中，我们评估了一些ICN缓存策略，在物理测试床中使用物联网设备减少延迟和跳数。我们发现，网络的拓扑结构，从而用于生成转发信息的路由算法，有一个给定的缓存策略的性能上的显着影响。据我们所知，这是第一项关注ICN-IoT缓存中延迟效应的研究，同时使用真实的物联网硬件，也是第一项明确讨论路由算法，网络拓扑和缓存效应之间联系的研究。
2019-05-03 cs.NI
Reliable Group Communication Protocol for Internet of Things
在本文中，我们提出了RECOUP，一种用于物联网网络的可靠组通信路由协议。RECOUP在RPL协议之上有效地使用了一种低开销的基于集群的多播路由技术。RECOUP增加了消息传递到预期目的地的概率，而不管网络大小和故障（例如断开的链路或不响应的节点），以及存在行为不端的节点。我们表明，RECOUP的基于簇的路由机制在存在各种拓扑结构（即，Rank和Sybil）和数据通信（即，黑洞、虫洞和干扰）攻击。在Contiki中实现了RECOUP。我们的研究结果表明，RECOUP的有效性超过国家的最先进的协议，有关的数据包交付率为25%，端到端延迟下降到100 ms，低无线电传输所需的每包交付6 mJ，最重要的是，它提高了鲁棒性和可扩展性的数据通信过程中在thehenetwork。
2019-04-09 cs.NI
Contact-Aware Opportunistic Data Forwarding in Disconnected LoRaWAN Mobile Networks
LoRaWAN是领先的低功耗广域网（LPWAN）架构之一。它最初设计用于由静态传感器或物联网（IoT）设备和静态网关组成的系统。它最近进行了更新，引入了纳秒时间戳等新功能，这些功能打开了应用程序，使LoRaWAN能够用于移动终端跟踪和定位。在这种移动场景中，由于障碍物或深度衰落的干扰，设备可能暂时失去与网关的通信，导致吞吐量降低和数据传输延迟。为了克服这个问题，我们提出了一个新的数据转发方案。设备可以将其数据转发到附近的设备，这些设备与网关联系的概率更高，而不是将数据保存到下一次与网关联系。我们提出了一个新的网络度量称为实时接触感知预期传输计数（RCA-ETX），实时建模这种接触概率。在不对移动性模型进行任何假设的情况下，该度量利用数据传输延迟来对复杂的设备移动性进行建模。我们还扩展了RCA-ETX的吞吐量最优的随机背压路由方案，并提出了实时反推背压收集（ROBC），一个协议，以对抗随机行为所产生的动态与流动性。为了将我们的方法无缝地应用于支持LoRaWAN的设备，我们进一步提出了两个新的LaRaWAN类，即修改的C类和基于网络的A类。它们都与LoRaWAN Class-A设备兼容。我们基于伦敦公交网络的数据驱动实验表明，我们的方法可以将数据传输延迟减少到$25\%$，并在数据传输性能方面提供$53\%$吞吐量改进。
2020-04-14 cs.NI
A Novel Technique to Parameterize Congestion Control in 6TiSCH IIoT Networks
针对6TiSCH IIoT网络中RPL在动态拥塞下的不足，本文提出基于指数加权队列长度的路由度量及父节点选择与交换机制，以降低丢包并提升重负载下性能。
2024-02-11 cs.NI
Isolating SDN Control Traffic with Layer-2 Slicing in 6TiSCH Industrial IoT Networks
IEEE 802.15.4-2015时间调度信道跳变（TSCH）和IETF 6 TiSCH工作组（WG）中的最近标准化努力旨在提供跨受限物联网（IoT）网络的确定性通信和资源的高效分配，特别是在工业IoT（IIoT）场景中。在6 TiSCH中，软件定义网络（SDN）已被确定为在许多关键情况下提供集中控制的手段。然而，在低功耗和有损网络（LLN）中实现集中式SDN架构面临着相当大的挑战：不仅控制器流量由于不可靠的链路和网络争用而受到抖动，而且SDN产生的开销可能严重影响其他流量的性能。本文提出使用6 TiSCH轨道，一种用于跨TSCH网络创建专用转发路径的第2层切片机制，以隔离SDN控制开销。这不仅可以防止控制流量影响其他数据流的性能，而且6 TiSCH轨道的属性允许确定性的低延迟SDN控制器通信。使用我们自己的轻量级SDN实现Contiki操作系统，我们首先展示了SDN控制流量的应用程序数据流通过6 TiSCH网络的影响。然后，我们表明，通过沿着SDN控制路径分配专用资源来切片网络，跟踪提供了一种有效的手段来减轻IEEE 802.15.4-2015 TSCH网络中SDN控制开销的成本。
2019-05-29 cs.NI
Symbol-Synchronous Communication for Ultra-Low-Power Multi-Hop Ambient IoT Networks
IDLab, University of Antwerp – imec（安特卫普大学-IDLab实验室-imec）
本文提出一种基于符号同步传输的新型网络连接协议，使无电池中继节点能无同步协调地参与转发，适应可获取的采集能量，降低能耗并提高数据包交付可靠性。
2026-03-24 cs.NI
Evolving SDN for Low-Power IoT Networks
软件定义网络（SDN）提供了一种灵活且可扩展的架构，可将决策从单个设备中抽象出来，并提供可编程的网络平台。然而，在低功率无线网络的约束下实现集中式SDN架构面临着相当大的挑战。由于不可靠的链路和网络争用，控制器流量不仅会受到抖动的影响，而且SDN产生的开销会严重影响其他流量的性能。本文讨论了将高开销SDN架构引入IEEE 802.15.4网络的挑战。我们探讨了传统SDN需要如何发展，以克服低功耗无线网络的限制，并讨论了必要的协议和架构优化，以减少SDN控制开销-成功实施的主要障碍。我们认为，与现有的协议栈的互操作性是必要的，提供一个平台，控制器发现和共存与传统网络。因此，我们引入了μSDN，一个轻量级的SDN框架Contiki，与IPv6和底层路由协议的互操作性，以及优化的SDN架构内的一些元素，以减少控制开销到实用的水平。我们从延迟、能量和数据包传输方面对μSDN进行了评估。通过此评估，我们展示了SDN控制开销（引导和管理）的成本如何降低到与基于IEEE 802.15.4-2012 RPL的网络实现相当的性能和可扩展性的程度。此外，我们还通过仿真演示了μSDN：提供了一个用例，其中SDN可配置性可用于为受到干扰的关键网络流提供服务质量（QoS），与没有SDN的场景相比，我们实现了延迟和抖动的大幅降低。
2019-05-29 cs.NI
Mitigating the Double-Reallocation Issue for IPv6 Lightweight Tunnel Encapsulations in the Linux Kernel
本研究针对Linux内核中IPv6轻量级隧道的套接字缓冲区双重重分配性能问题，分析其与CPU、NIC架构相关的根本原因，提出内核补丁以单次高效重分配替代双重重分配，最高可将受影响协议的转发速率提升28.8%。
2025-03-19 cs.NI
GT-TSCH: Game-Theoretic Distributed TSCH Scheduler for Low-Power IoT Networks
针对低功耗物联网中TSCH调度更新问题，提出基于非合作博弈论的分布式调度器GT-TSCH，通过监控队列长度、DAG位置、链路质量和生成率更新调度，证明纳什均衡存在性，实验显示吞吐量和延迟优于现有方法。
2023-06-22 cs.NI
Version-Aware Communication in Multi-Hop IoT Networks with Feedback
Linköping University（林雪平大学）
研究多跳物联网网络中版本感知通信，构建双层优化框架联合优化源更新策略与中间节点反馈转发策略，最小化通信开销并维持目的端版本感知信息（VAoI）性能，给出最优源策略及相关表达式。
2026-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Efficient Complex Event Processing in Information-centric Networking at the Edge
以信息为中心的网络（ICN）是一种新兴的互联网架构，它提供了有前途的功能，如网络缓存和命名数据寻址，以支持边缘计算范式，特别是物联网（IoT）应用。ICN可以从复杂事件处理（CEP）中受益，CEP是一种网络内处理范例，用于指定和执行数据流上的高效查询操作。然而，由于以下原因，将CEP集成到ICN中是一项具有挑战性的任务：（1）典型的ICN架构不提供对转发和处理连续数据流的支持;（2）物联网应用通常需要较短的响应时间并需要强大的事件检测，这两者都难以使用现有的CEP系统来实现。在这篇文章中，我们提出了一种新的网络架构，称为INetCEP，用于有效的基于CEP的网络内处理，作为ICN的一部分。INetCEP通过（1）支持连续数据流的统一通信模型，（2）CEP指定数据平面中的数据处理操作的Meta查询语言，以及（3）解析指定操作的查询处理算法，在ICN中实现高效的数据处理。我们对两个物联网用例和数据集的实验结果表明，INetCEP在高工作负载下提供了非常短的响应时间，最高可达73 μs，并且在转发事件方面比最先进的CEP系统Flink快15倍以上。此外，复杂查询的交付和处理比Flink快32倍左右，比基于简单拉取的引用方法快100倍以上，同时保持100%的准确性。
2020-12-13 cs.DC cs.NI
Design and Implementation of a Multiprotocol IoT Gateway
在未来几年中，大量设备的互连预计将导致现实和虚拟世界之间的新形式的交互。在这个被称为物联网的前景广阔的场景中，预计不同的物体，如传感器，工业机器人，汽车，家用电器，将连接到互联网。物联网的主要挑战之一是高度异构设备的互操作性，主要是在所使用的通信能力和网络协议方面。因此，不同设备的互连模型涉及称为网关的中间设备。该网关是一个集中式元素，用于管理组成物联网应用程序的设备。此外，它对于将信息传输到互联网至关重要，特别是当许多物联网设备不是基于IP的时候。本文描述了物联网网关的实现，该网关允许通过不同的无线技术交换数据并将这些数据转发到互联网。所提出的网关具有重要的优势，如：支持多协议互连;远程配置无线节点的传感器和执行器管理;灵活的算法，将传感器获得的数据转换为统一的格式传输到云服务器;由于MQTT协议的高效数据传输，能耗低。为了证明所开发的网关的有用性，进行了概念验证测试。所实现的场景由2个无线节点组成，负责感测环境变量并通过不同的通信协议将数据传输到网关节点。所得到的结果表明，从远程无线节点到网关的同时数据传输的可行性。
2020-01-11 cs.NI
A Game-Theoretic Approach for Enhancing Security and Data Trustworthiness in IoT Applications
基于无线传感器网络（WSNs）的物联网（IoT）是快速发展的技术之一，为不同的系统管理和弹性数据可访问性做出了巨大贡献。设计一个强大的物联网网络会带来一些挑战，例如数据可信度（DT）和电源管理。提出了一种重复博弈模型来增强基于分簇的无线传感器网络的物联网安全性和对抗选择性转发攻击的DT。此外，该模型能够检测硬件（HW）的集群成员（CM）的故障，并节省由于数据包重传的功耗。该模型依赖于TDMA协议，以促进检测过程，并避免在簇头（CH）的交付数据包之间的冲突。所提出的模型的目的是保持数据包传输，各向同性或非各向同性传输，从CM的CH最大化的DT，并旨在区分恶意CM和一个遭受硬件故障。因此，它可以管理由于恶意攻击影响或HW故障而导致的因此损失的功率。仿真结果表明，该机制提高了性能与TDMA在六个不同的环境对SF攻击，实现帕累托最优DT相比，一个非合作的防御机制。
2019-11-19 cs.NI eess.SP
CSQF-based Time-Sensitive Flow Scheduling in Long-distance Industrial IoT Networks
针对长距离工业物联网中 CSQF 缺乏全网调度机制的问题，提出 CTP 整数规划模型及 FO-CS、Tabu FO-CS 算法，显著提升可调度流数量。
2024-09-15 cs.NI
QoE Based Revenue Maximizing Dynamic Resource Allocation and Pricing for Fog-Enabled Mission-Critical IoT Applications
雾计算正在成为物联网（IoT）应用的重要组成部分，充当其计算引擎。任务关键型物联网应用程序对延迟高度敏感，这取决于云服务器的物理位置。云服务提供商（CSP）可以使用不同响应速率的雾节点，并且它面临着将顺序接收的物联网数据转发到其中一个雾节点进行处理的挑战。由于请求的到达时间和性质是随机的，因此重要的是实时地对请求进行最佳分类，并在雾节点处分配可用的虚拟机实例（VMI），以向用户提供高QoE，从而为CSP产生更高的收入。在本文中，我们使用的定价策略的基础上的QoE的应用程序作为分配的结果，并获得一个最佳的动态分配规则的基础上的统计信息的计算请求。所开发的解决方案是统计上最优的，动态的，并在实时实施，而不是在文献中的其他静态匹配方案。所提出的框架的性能进行了评估，使用模拟和结果表明，与基准计划相比，显着改善。
2020-06-02 cs.NI cs.SY eess.SY
