Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo công nghệ thông tin Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong manet
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn TứKHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CÁC NÚT MẠNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANETKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUYNgành: Công nghệ thông tinHÀ NỘI - 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Văn TứKHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CÁC NÚT MẠNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANETKHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUYNgành: Công nghệ thông tinCán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Đình ViệtCán bộ đồng hướng dẫn: Ths. Đoàn Minh PhươngHÀ NỘI - 2010 TÓM TẮTNgày nay, cùng với sự bùng nổ, phát triển mạnh mẽ của các thiết bị di động cá nhân như: laptop, smartphone, tablet,…, thì nhu cầu kết nối giữa các thiết bị này cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn về tốc độ và khả năng di chuyển trong khi kết nối. Mạng di động đặc biệt – MANET (Mobile Ad-hoc Network) là một trong những công nghệ vượt trội đáp ứng nhu cầu kết nối đó nhờ khả năng hoạt động không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố định, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh và có tính di động cao. Tuy nhiên, hiện nay mạng MANET vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi và đang được thúc đẩy nghiên cứu nhằm cải tiến hơn nữa các giao thức định tuyến để mạng đạt được hiệu quả hoạt động tốt hơn. Khóa luận nghiên cứu ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong mạng MANET. Bằng những kiểm chứng thông qua mô phỏng, khóa luận đưa ra các nhận xét, đánh giá về hiệu suất mạng đối với từng giao thức định tuyến cụ thể khi các nút mạng chuyển động với tốc độ và hướng đi thay đổi. MỤC LỤCPhạm Văn Tứ . 1 HÀ NỘI - 2010 1 Phạm Văn Tứ . 2 HÀ NỘI - 2010 2 TÓM TẮT 3 DANH MỤC HÌNH VẼ 6 DANH MỤC BẢNG . 7 BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT . 8 LỜI CẢM ƠN 9 Chương 1. GIỚI THIỆU 1 1.1. Sự ra đời và phát triển của các mạng không dây . 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận . 4 1.3. Công cụ nghiên cứu chính – NS-2 . 5 1.3.1. Giới thiệu về NS-2 5 1.3.2. Khả năng mô phỏng của NS-2 7 1.4. Tổ chức của KLTN 8 Chương 2. GIAO THỨC MAC CỦA MẠNG LAN VÀ WLAN 9 2.1. Mạng LAN và mạng WLAN 9 2.2. Chuẩn 802.3 và giao thức CSMA/CD 10 2.3. Chuẩn 802.11 và giao thức CSMA/CA . 12 Chương 3. MẠNG MANET VÀ BÀI TOÁN ĐỊNH TUYẾN 15 3.1. Mạng MANET 15 3.1.1. Lịch sử phát triển và các ứng dụng . 15 3.1.2. Các đặc điểm chính của mạng MANET . 16 3.2. Vấn đề định tuyến trong mạng MANET . 17 3.2.1 Các thuật toán định tuyến truyền thống . 17 3.2.2. Các yêu cầu chính đối với việc định tuyến trong mạng MANET 18 3.2.3. Phân loại các kỹ thuật định tuyến . 19 3.2.3.1. Link state và Distance Vector . 19 3.2.3.2. Định tuyến chủ ứng và phản ứng . 20 3.2.3.3. Định tuyến nguồn và định tuyến theo chặng . 21 3.3. Các giao thức định tuyến chính trong mạng MANET . 22 3.3.1. DSDV 22 3.3.2 OLSR [8] 23 3.3.3. AODV [12] 25 3.3.4. DSR [7] 27 3.3.5. TORA [11] . 28 Chương 4. ĐÁNH GIÁ BẰNG MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CÁC NÚT MẠNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN . 30 4.1. Xác định các tham số hiệu suất cần đánh giá và cách thức phân tích kết quả mô phỏng . 30 4.1.1. Các tham số hiệu suất cần đánh giá 30 4.1.2. Cách thức phân tích kết quả mô phỏng của NS-2 30 4.1.2.1. Cấu trúc tệp vết 30 4.1.2. Công cụ để phân tích và biểu diễn kết quả mô phỏng 33 4.1.2.1. Perl 33 4.1.2.2.GNUPLOT 33 4.2. Thiết lập mạng mô phỏng MANET 35 4.2.1. Thiết lập tô-pô mạng . 35 4.2.2. Thiết lập mô hình chuyển động của các nút mạng và thời gian mô phỏng . 36 4.2.2.1. Mô hình Random Waypoint . 37 4.2.2.2. Mô hình Random Walk 38 4.2.3 Thiết lập các nguồn sinh lưu lượng đưa vào mạng . 39 4.2.4. Lựa chọn thời gian mô phỏng . 40 4.3. Thực hiện mô phỏng các giao thức định tuyến 40 4.3.1. Phân tích kết quả bằng công cụ perl . 40 4.3.2. Sử dụng gnuplot để vẽ đồ thị 44 4.4. Đánh giá ảnh hưởng của sự chuyển động của nút mạng đến hiệu suất của các giao thức định tuyến 47 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 51 PHỤ LỤC 53 1.Bảng các trường phụ thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin . 53 2.Mô phỏng mạng MANET 57 3.Tỷ lệ phân phát gói tin thành công . 60 4.Thời gian thiết lập kết nối 61 DANH MỤC HÌNH VẼHình 1: Sự phát triển của mạng không dây và di động 1Hình 2: Cấu trúc của NS-2 5Hình 3: Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong NS-2 .6Hình 4: Chu trình hoạt động của giao thức CSMA/CD (bên gửi) 11Hình 5: Chu trình hoạt động của giao thức CSMA/CA (bên gửi) 13Hình 6: Hoạt động lắng nghe kênh truyền của giao thức CSMA/CA 14Hình 7: Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET .22Hình 8: Tô-pô mạng thay đổi 23Hình 9: Quy trình chuyển tiếp gói tin khi sử dụng kíp đa điểm – MPR 24Hình 10: OLSR ngăn chặn vòng lặp bằng việc sử dụng MPR để chuyển phát gói tin 25Hình 11: quá trình khám phá tuyến trong AODV .25Hình 12: Định tuyến nguồn động (DSR) 27Hình 13: Diện tích mạng mô phỏng và các nút mạng 35Hình 14: Di chuyển một nút theo mô hình Random Waypoint 37Hình 15: Di chuyển của 8 nút theo mô hình Random Walk .38Hình 16: Đồ thị tỷ lệ phân phát gói thành công – Random Waypoint .44Hình 17: Đồ thị tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk .45Hình 18: Đồ thị thời gian thiết lập kết nối trung bình_Random-Waypoint .46Hình 19: Đồ thị thời gian thiết lập kết nối trung bình_Random-Walk .46 DANH MỤC BẢNGBảng 1: Sự phát triển của chuẩn 802.3 .10Bảng 2: Sự phát triển của chuẩn 802.11 12Bảng 3: Cấu trúc tệp vết 31Bảng 4: Các trường thêm vào trong cấu trúc tệp vết phụ thuộc vào kiểu gói tin 32Bảng 5: Cấu hình mạng mô phỏng 36 Bảng 6: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint 41Bảng 7: Thống kê chi tiết tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Walk 42Bảng 8: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Waypoint .43Bảng 9: Thời gian thiết lập kết nối trung bình-Random_Walk 43Bảng 10: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công - Random Waypoint 44Bảng 11: Tỷ lệ phân phát gói tin thành công – Random Walk .45 BẢNG CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮTAODV Adhoc On-demand Distance VectorMANET Mobile Adhoc NETworkCSMA/CA Carrier sense multiple access with collision avoidanceMPR Multi-Point RelaysCSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision DetectionNS-2 Network Simulator 2DARPA Defense Advanced Research Projects AgencyOLSR Optimized Link State Routing ProtocolDSDV Destination-Sequenced Distance VectorPRnet Packet Radio NetworkDSR Dynamic Source Routing RREP Route ReplyIEEE Institute of Electrical and Electronics EngineersRREQ Route RequestLAN Local Area Network TORA Temporally-Ordered Routing AlgorithmMAC Media Access Control WLAN Wireless LAN LỜI CẢM ƠNTrước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS.Nguyễn Đình Việt, người thầy đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm khóa luận. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ths. Đoàn Minh Phương, người đã hướng dẫn tôi trong giai đoạn chuẩn bị nhận đề tài.Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy, cô trong trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội. Thầy, cô đã dìu dắt, truyền lại cho chúng tôi không chỉ những kiến thức chuyên ngành mà còn dạy bảo chúng tôi đạo làm người, rèn luyện cho chúng tôi nghị lực, khát vọng vươn lên, phát huy khả năng tư duy sáng tạo trong mọi lĩnh vực.Cuối cùng, tôi xin được cảm ơn gia đình, bạn bè, những người thân yêu nhất của tôi. Mọi người luôn ở bên cạnh tôi, động viên, khuyến khích tôi vươn lên trong cuộc sống.Hà nội, tháng 5 năm 2010Phạm Văn Tứ [...]... phỏng, đưa các giao thức định tuyến trong mạng MANET vào mô phỏng thông qua NS-2 Đánh giá ảnh hưởng sự chuyển động của các nút mạng đến hiệu suất của các giao thức định tuyến DSDV, AODV và DSR bằng bộ mô phỏng mạng NS-2 Từ đó đưa ra các nhận xét so sánh giữa ba giao thức Phạm Văn Tứ 4 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET 1.3... thực nghiệm mô phỏng chúng tôi đánh giá ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong mạng MANET Phạm Văn Tứ 8 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET Chương 2 GIAO THỨC MAC CỦA MẠNG LAN VÀ WLAN 2.1 Mạng LAN và mạng WLAN Trong nhưng năm gần đây mạng WLAN đã trở lên phổ biến rộng khắp... nhiều hơn và có khả năng tạo thành các vòng lặp định tuyến Phạm Văn Tứ 21 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET 3.3 Các giao thức định tuyến chính trong mạng MANET Hình 7: Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET 3.3.1 DSDV DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector Routing) là giao thức chủ ứng dựa trên dựa trên... hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET 3.2 Vấn đề định tuyến trong mạng MANET 3.2.1 Các thuật toán định tuyến truyền thống Các giao thức định tuyến truyền thống thường sử dụng hai giải thuật: Distance Vector: RIP , IGRP, Nguyên tắc hoạt động: mỗi router sẻ gửi bảng định tuyến của mình cho tất cả các router được nối trực tiếp với nó Các router... sâu nghiên cứu về mạng MANET, kết hợp phân tích trên lý thuyết cùng thực nghiệm mô phỏng để tìm ra và đánh giá ảnh hưởng sự di động của các nút mạng ở các mức độ khác nhau đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến Nội dung cụ thể gồm: Tìm hiểu sâu về mạng MANET, trong đó chủ yếu xem xét tới các giao thức định tuyến Tìm hiểu sâu về các mô hình chuyển động của nút mạng trong MANET Xây dựng môi... Tứ 23 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET thông tin này nút sẽ xây dựng lên bảng định tuyến của nó và có cái nhìn tổng thể về toàn mạng Dựa vào bảng định tuyến này nó có thể tự tính được đường đi tới các nút khác dựa vào thuật toán tìm đường đi ngắn nhất Khi một nút nhận được một gói tin trùng lặp với cùng số thứ tự nó... hạ tầng mạng bị phá hủy Lúc này mạng Adhoc là lựa chọn số một để các thiết bị truyền thông liên lạc với nhau một cách nhanh chóng Phạm Văn Tứ 15 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET Trường học: Chúng ta cũng có thể thiết lập các mạng Adhoc trong trường học, lớp học, thư viện, sân trường,… để kết nối các thiết bị di động (laptop,... over fiber Phạm Văn Tứ 10 Sự kiện K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET 2.2.2 Giao thức CSMA/CD Hình 4: Chu trình hoạt động của giao thức CSMA/CD (bên gửi) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – là giao thức Đa truy cập cảm nhận sóng mang có phát hiện xung đột Mạng LAN hoạt động dựa trên nguyên tắc... Văn Tứ 11 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET 2.3 Chuẩn 802.11 và giao thức CSMA/CA 2.3.1 Chuẩn 802.11 IEEE 802.11 là một tập các chuẩn do tổ chức IEEE quy định về truyền thông máy tính trong mạng LAN không dây ở các dải tần số: 2.4 GHz, 3.6 GHz và 5 GHz Chuẩn 802.11 bao gồm các kỹ thuật điều biến tín hiệu “truyền qua không... đường Số thứ tự được gắn bởi nút đích, được gửi đi trong gói tin cập nhập Số thứ tự này cho thấy độ mới của mỗi đường, đường nào có số thứ tự cao hơn được xem là tốt hơn [10] Phạm Văn Tứ 22 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANET Hình 8: Tô-pô mạng thay đổi Số thứ tự này sẽ tăng lên một đơn vị khi một nút phát hiện đường đi tới . giao thức định tuyến trong mạng MANET. Phạm Văn Tứ 8 K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến. K51MMT Khảo sát ảnh hưởng của sự chuyển động các nút mạng đến hiệu suất của một số giao thức định tuyến trong MANETCác mốc hình thành và phát triển của mạng
