Với hàng loạt các ưu điểm của công nghệ truyền thông không dây, các mạng di động không dây đã được phát triển rất mạnh trong thời gian gần đây. Mạng di động không dây có thể chia thành hai kiểu mạng: mạng hạ tầng và mạng không hạ tầng. Trong mạng hạ tầng, truyền thông giữa các phần tử mạng phụ thuộc vào sự hỗ trợ của hạ tầng mạng, các thiết bị đầu cuối di động truyền thông đơn bước không dây qua các điểm truy nhập (các trạm cơ sở) để tới hạ tầng mạng cố định. Kiểu mạng không phụ thuộc hạ tầng còn được gọi chung là các mạng tùy biến di động MANET (Mobile Adhoc Networks), MANET là một tập của các node không dây có thể tự thiết lập cấu hình động để trao đổi thông tin mà không phụ thuộc vào hạ tầng cố định, các kết nối truyền thông trong MANET được thiết lập qua các liên kết không dây đa bước.
Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 00O ** ** O00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: GVHD: GVHD: NGUYỄN NGUYỄNTHÁI THÁIHÙNG HÙNG SVTH: SVTH: NGUYỄN NGUYỄNVĂN VĂNHUỲNH HUỲNH LỚP: LỚP: DV08 DV08 MSSV : 0851040022 MSSV : 0851040022 TP HCM, Tháng 12 năm 2011 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 00O ** ** O00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI GVHD: NGUYỄN THÁI HÙNG SVTH: NGUYỄN VĂN HUỲNH LỚP: DV08 MSSV : 0851040022 TP HCM, Tháng 12 năm 2011 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .8 Giới thiệu Thuật ngữ từ viết tắt 10 2.1 Các chữ viết tắt 10 2.2 Thuật ngữ 10 Đặc điểm mạng không dây di động 13 3.1 Mạng không dây động Ad-hoc 14 3.2 Các đặc điểm mạng MANET 14 3.2.1 Cấu hình động 15 3.2.2 Các liên kết với dung lượng thay đổi-băng tần hạn chế .15 3.2.3 Hoạt động tiết kiệm lượng 16 3.2.4 Bảo mật vật lý hạn chế 16 3.3 Đặc điểm giao diện MANET .16 3.3.1 Giao diện MANET gì? .16 3.3.2 Chất lượng giao diện – vơ tuyến, di động, tính ngẫu nhiên 16 3.3.3 Những khó khăn mạng MANET 17 3.3.3.1 Giao diện bán quảng bá SBI 18 3.3.3.2 Mối liên hệ router MANET cạnh vùng lân cận mở rộng router 19 3.3.4 Các thành phần mạng MANET .20 Cấu trúc mạng MANET 22 4.1 Các thành phần mạng manet 23 4.2 Các chế độ hoạt động mạng 24 Động lực mạng MANET .27 5.1 Các mạng gói vơ tuyến 27 5.2 Mạng gói vơ tuyến mạng Internet 27 5.3 Mạng gói vơ tuyến mạng MANET .28 Phân loại giao thức định tuyến MANET .30 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học 6.1 Tìm hiểu định tuyến mạng MANET DSDV 30 6.1.1 Mô tả .30 6.1.2 6.2 AODV .31 6.2.1 Quản lý bảng định tuyến 32 6.2.1.2 Tìm kiếm đường định tuyến 32 6.2.1.3 Cập nhật đường định tuyến .33 Mô tả 34 6.3.1.2 Thủ tục tìm kiếm đường 34 6.3.1.3 Cập nhật đường định tuyến .35 6.3.2 Đặc điểm 36 ZRP 36 6.4.1 Mô tả 36 6.4.1.1 Mô tả chung 36 6.4.1.2 Vùng định tuyến 37 6.4.2 6.5 Đặc điểm 33 DSR 34 6.3.1 6.4 Mô tả chung 31 6.2.1.1 6.2.2 6.3 Đặc điểm 30 Đặc diểm 38 TORA 39 6.5.1 Mô tả 39 6.5.2 Đặc điểm 40 6.6 IMEP 40 6.6.1 Mô tả 40 6.6.2 Đặc điểm 41 6.7 CBRP 41 6.7.1 Mô tả 41 6.7.1.1 Phán đoán liên kết 42 6.7.1.2 Cluster .43 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án môn học 6.7.1.3 6.7.2 Tìm hiểu định tuyến mạng MANET Định tuyến .44 Đặc điểm 44 So sánh mạng giao thức không dây 45 7.1 So sánh giao thức định tuyến kiểu .45 7.1.1 So sánh giao thức định tuyến theo bảng 45 7.1.2 So sánh giao thức định tuyến theo yêu cầu 46 7.2 So sánh giao thức định tuyến khác kiểu 47 Định tuyến .49 8.1 Khái niệm định tuyến 49 8.2 Định tuyến MANET 49 8.3 Định tuyến động lớp IP 50 8.4 Định tuyến mạng Ad Hoc 52 8.4.1 Định tuyến Bellman-Ford 52 8.4.2 Định tuyến link State 53 8.4.3 Định tuyến tìm đường 53 8.4.4 Định tuyến On-demand 54 8.4.5 Dịnh tuyến vùng 54 Vấn đề bảo mật 56 10 Ứng dụng xu hướng phát triển .57 10.1 Ứng dụng 57 10.1.1 Lĩnh vực quân 58 10.1.2 Lĩnh vực thương mại 58 10.1.3 Nội 58 10.2 Xu hướng phát triển 58 11 Kết luận 60 Tài liệu tham khảo .61 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chữ ký giáo viên hướng dẫn SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET LỜICẢM CẢMƠN ƠN LỜI Lờiđầu đầutiên tiênchúng chúngem emxin xinchân chânthành thànhcảm cảmơn ơn - -Lời thầy Nguyễn Thái Hùng quý thầy cô môn thầy Nguyễn Thái Hùng quý thầy cô môn khoaĐiện-Điện Điện-ĐiệnTử TửViễn ViễnThông ThôngTrường TrườngĐại ĐạiHọc HọcGiao Giao khoa ThôngVận VậnTải TảiThành ThànhPhố PhốHồ HồChí ChíMinh Minh Thơng Trongq qtrình trìnhthực thựchiện hiệnđồ đồán ángặp gặpnhững nhữngkhó khó - -Trong khănvàvàthiếu thiếusót sótkhi khithực thựchiện hiệnđồ đồán, án,trong trongthực thựchiện khăn việc tìm tìm hiểu hiểu vềvề định định tuyền tuyền trọng trọng mạng mạng MANET MANET việc Nhưng hướng dẫn chí dạy nhiệt tìnhcủa Nhưng hướng dẫn chí dạy nhiệt tình qthầy thầycơcơđã đãgiúp giúpchúng chúngem emkhắc khắcphục phụcđược đượcnhững quý thiếusót sótđó đóvàvàcócóthể thểhồn hồnthành thànhđược đượcđềđềtài tài thiếu Kếđó đóxin xingửi gửilời lờicảm cảmơn ơntới tớicác cácbạn bạntrong tronglớp lớp - -Kế giúpđỡ đỡhoàn hoànthành thànhđồ đồán ánnhanh nhanhnhất! nhất! giúp TPHCM, HCM,tháng tháng1111năm năm2011 2011 TP SVthực thựchiện: hiện: SV NguyễnVăn VănHuỳnh Huỳnh Nguyễn SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET I/ GIỚI THIỆU: Với hàng loạt ưu điểm công nghệ truyền thông không dây, mạng di động không dây phát triển mạnh thời gian gần Mạng di động khơng dây chia thành hai kiểu mạng: mạng hạ tầng mạng không hạ tầng Trong mạng hạ tầng, truyền thông phần tử mạng phụ thuộc vào hỗ trợ hạ tầng mạng, thiết bị đầu cuối di động truyền thông đơn bước không dây qua điểm truy nhập (các trạm sở) để tới hạ tầng mạng cố định Kiểu mạng không phụ thuộc hạ tầng gọi chung mạng tùy biến di động MANET (Mobile Adhoc Networks), MANET tập node khơng dây tự thiết lập cấu hình động để trao đổi thơng tin mà không phụ thuộc vào hạ tầng cố định, kết nối truyền thông MANET thiết lập qua liên kết không dây đa bước Do đặc tính tùy biến nên MANET cung cấp miền rộng ứng dụng dịch vụ cho vùng mạng cục đô thị như: Mạng cộng đồng, mạng hỗ trợ khẩn cấp, điểm truy nhập công cộng, ứng dụng cho quân đội, ứng dụng tính tốn nhúng phân tán, dịch vụ theo khu vực mạng cảm biến, v v Bên cạnh ưu điểm, MANET phải đối mặt với loạt thách thức cấu trúc mạng tạo ví dụ như: tính tự trị node, điều hành phân tán, định tuyến đa bước, cấu hình mạng động, công suất tiêu thụ không ổn định môi trường, liên kết không dây, v v Để vượt qua thách thức hoàn thiện giải pháp cho mạng MANET, nhiều nhà nghiên cứu đề xuất phương pháp nhằm cải thiện vấn đề tồn MANET loạt khía cạnh, ví dụ như: Điều khiển truy nhập phương tiện, định tuyến, quản lý tài nguyên, điều khiển công suất bảo mật, v v Trong hướng đó, vấn đề cải thiện kỹ thuật định tuyến ln đặt hàng đầu, kỹ thuật định tuyến coi yếu tố then chốt ảnh hưởng tới hiệu SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET mạng truyền thơng nói chung mạng MANET nói riêng Thêm vào đó, tính phức tạp đặc tính truyền thơng đa bước mơi trường truyền dẫn không dây nên hàng loạt vấn đề phức tạp liên quan tới kỹ thuật định tuyến chưa giải triệt để tiếp tục cải thiện THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮC: 2.1 Các chữ viết tắt AS Autonomous System Hệ thống tự trị BR Border Router Router biên MAC Medium Access Control Lớp điều khiển truy nhập MANET Mobile Adhoc Network Mạng adhoc di động MNR MANET Router Router MANET P2P Peer to peer Ngang cấp PR Packet Radio Mạng gói vô tuyến SBI Semi-Broadcast Interface Giao diện bán quảng bá 2.2 Thuật ngữ : Các thuật ngữ sau sử dụng tài liệu: Node (N): thiết bị (router hay host) hoạt động theo giao thức IP Router (R): nốt thực chuyển tiếp gói tin IP khơng có địa đích gửi tới Router Host (H): nốt khơng phải router, tức nốt không thực chuyển tiếp gói tin tới nốt khác Liên kết (link): phương tiện truyền thơng node giao tiếp lớp liên kết, tức lớp lớp IP Ví dụ điển hình mạng Ethernet, liên kết điểm-điểm PPP, X.25, Frame Relay hay mạng ATM đường xuyên hầm lớp Internet đường hầm qua IPv4 hay IPv6 Khả tiếp cận không đối xứng: mô tả hai đặc điểm tính giao tiếp loại giao diện định Thứ nhất, truyền thông ngoại động nghĩa gói tin từ X tới Y, gói SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET tin từ Y đến Z gói từ X khơng thể tới Z Thứ hai, truyền thơng bất song hướng (non-bidirectional) nghĩa gói tin từ X tới Y gói từ Y tới X Nhiều giao diện vô tuyến/không dây thể hai đặc điểm Nốt lân cận (neighbor): Trong trường hợp định tuyến, hai router hai nốt lân cận nốt gửi/nhận gói tin IP giao thức định tuyến tới nốt mà không cần chuyển qua nốt trung gian lớp Giao diện (interface): điểm gắn kết nốt tới liên kết truyền thông Giao diện bán quảng bá SBI (Semi-Broadcast Interface): giao diện có khả quảng bá có “khả tiếp cận không đối xứng” Các giao diện vô tuyến đa truy nhập thường giao diện SBI Lưu ý giao diện SBI có khả tiếp cận khơng đối xứng khơng có đặc tính Vùng định tuyến (Routing Domain): vùng định tuyến mạng liên kết với sách định tuyến chặt chẽ cấu tổ chức thống Router biên BR (Border Router): router biên tham gia vào nhiều vùng định tuyến thường thực nhiều giao thức định tuyến Router biên xác định biên giới nhiều vùng định tuyến Router biên chịu trách nhiệm thể nhóm nốt tiếp cận qua nốt tới vùng định tuyến Router biên xác định thông tin định tuyến để truyền vùng định tuyến khác Giao diện mạng MANET(MANET Interface): phân biệt khả tiếp cận không đối xứng theo đổi theo thời gian (ví dụ: SBI) số router lân cận Router MANET (MNR): phân biệt hay nhiều giao diện MANET Một router MANET khơng có có nhiều giao diện non-MANET Router MANET chị trách nhiệm che dấu đặc điểm SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 10 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET đề định tuyến, cập nhật thông tin lỗi đường dẫn, chống lặp vòng hiệu định tuyến Lượng thông tin tiêu đề định tuyến: DSR thực phương pháp định tuyến nguồn lưu trữ tạm thời thông tin định tuyến, sử dụng kỹ thuật tràn lụt gói để tìm tuyến AODV sử dụng kỹ thuật tìm kiếm tuyến tương tự DSR lưu trữ thông tin định tuyến cho bước nhảy node tuyến hoạt động Vì vậy, AODV có lượng tiêu đề thơng tin định tuyến nhỏ đem lại khả mở rộng tốt kích thước ghi tuyến bị giới hạn Cập nhật thông tin lỗi đường dẫn: Trong hai giao thức định tuyến AODV DSR, node thông báo tới nguồn để khởi tạo lại hoạt động tìm tuyến lỗi đường dẫn xảy TORA sử dụng thuật toán đảo ngược liên kết để tái cấu trúc bảng định tuyến node phát lỗi liên kết hướng Cả AODV DSR sử dụng phương pháp tràn lụt để thông tin tới tất node khác lỗi liên kết, TORA tràn lụt thơng tin tới node lân cận liên kết lỗi Kỹ thuật chống lặp vòng: Giao thức định tuyến AODV sử dụng số thứ tự để tránh lặp vòng, DSR sử dụng địa trường ghi tuyến gói tin liệu TORA sử dụng trọng số đơn node tuyến hoạt động để chống vòng lặp Tuy nhiên, TORA yêu cầu thêm đồng node liên quan, tượng dao động xảy phối hợp node để thực tác vụ Hiệu giao thức: Hiệu giao thức DSR AODV so sánh [5] dựa mơ hình mơ Kết mô trường hợp kịch có số lượng node lớn, hiệu giao thức DSR tốt AODV tiêu đề định tuyến tốn tài ngun Đối với mơ hình có số lượng node nhỏ, tải tốc độ di chuyển thấp, DSR có hiệu tốt AODV Nhưng lượng tải tăng lên, hiệu DSR suy giảm rõ rệt thấp so với giao thức AODV SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 43 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET 7.2 So sánh giao thức định tuyến khác kiểu: Các khía cạnh đưa để so sánh giao thức khác kiểu khảo sát gần gồm: chất lượng dịch vụ, hiệu định tuyến khả mở rộng giao thức định tuyến Chất lượng dịch vụ: Các giao thức khảo sát gồm giao thức định tuyến AODV, OLSR TORA thực mơi trường mơ có mức độ tắc nghẽn thấp số lượng node cố định [6] Để đảm bảo số đặc tính chất lượng dịch vụ, kết mô cho thấy hai giao thức OLSR AODV thích hợp TORA có hiệu tốt môi trường giả định đề xuất Khả mở rộng: Đặc tính di động node ảnh hưởng tới khả mở rộng giao thức định tuyến mạng MANET đánh giá [7] Với mơ hình lưu lượng tải cao, giao thức AODV có hiệu tốt OLSR TORA Thêm vào đó, số lượng node tăng mức độ nghẽn mạng lớn tỷ lệ chuyển phát thành cơng gói tin AODV tốt OLSR TORA Khía cạnh hiệu năng: Trên khía cạnh phân tích hiệu giao thức định tuyến MANET, báo [8] so sánh giao thức OLSR, DSR AODV môi trường lưu lượng tự tương đồng gồm: tốc độ bit cố định CBR (Constant Bit Rate), theo phân bố Pareto hàm mũ Kết mô cho thấy hiệu DSR tăng lên tỷ số chuyển phát gói tin, hiệu OLSR giảm xuống tải cao tính động node tăng Nói cách khác, giao thức AODV cung cấp giá trị hiệu trung bình tốt ba giao thức kết mô cho thấy AODV có hiệu tốt so với DSR TORA hệ thống có lượng tải cao SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 44 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET ĐỊNH TUYẾN: 8.1 Khái niệm định tuyến: Định tuyến cách thức mà Router (bộ định tuyến) hay PC (hoặc thiết bị mạng khác) sử dụng để truyền phát gói tin tới địa đích mạng Các giao thức định tuyến thơng thường dựa thuật tốn vectơ khoảng cách (distance vector) thuật toán trạng thái liên kết (link state) 8.2 Định tuyến MANET: Một số yêu cầu định tuyến: • Định tuyến theo kiểu phân bố • Tiết kiệm cơng suất • Định tuyến đa đường • Giảm vịng lặp • Bảo mật PROACTIVE: -Các node trì bảng đường đến tất node mạng -Các node phải định kì trao đổi thông tin đường - Ưu điểm: thời điểm dường sẵn sàng nên đỗ trễ bắt đầu gửi gói nhỏ - Khuyết điểm: lãng phí tài ngun băng thơng thích hợp cho mạng có dự di động nhỏ - REACTIVE: - Các thông tin đường xác định có yêu cầu SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 45 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET - Ưu điểm: không gây tổn hại tới băng thông - Khuyết điểm: độ trễ cao thời gian thiết lập đường - thích hợp mạng cần di động cao ZRP-hybrid: (định tuyến theo miền) Là giao thức lai giao thức , phân chia mạng thành miền định tuyến sử dụng giao thức để hoạt động bên miền IARP IERP - IARP: Là dạng PROACTIVE có miền giới hạn - IERP: Là dạng REACTIVE 8.3 Định tuyến động lớp IP: Khả định tuyến di động tăng cường lớp IP đem lại lợi ích tương tự mạng internet, tức “khả làm việc liên mạng internet tảng mạng hỗn tạp” Trong trường hợp này, hạ tầng mạng vô tuyến, bao gồm công nghệ vô tuyến, giao thức truy nhập kênh, v.v… Định tuyến IP tăng cường dịch vụ mạng liên quan cung cấp khả trì tính tồn vẹn cho phần liên mạng di động mơi trường mạng động, thay đổi liên tục Nói cách khác, lợi ích thực tế sử dụng định tuyến mức IP mạng MANET để cung cấp ổn định lớp mạng cho mạng nhiều chặng (multi-hop) bao gồm nốt sử dụng phương tiện lớp vật lý hỗn hợp; nghĩa hỗn hợp công nghệ mạng (subnet) Về bản, nốt MANET bao gồm router có liên kết vật lý với nhiều host IP (hoặc thiết bị có địa IP) có nhiều Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET giao diện vô tuyến – giao diện sử dụng công nghệ vô tuyến khác Vì vậy, nốt MANET với diện sử dụng công nghệ vô tuyến A B liên lạc với nốt MANET có giao diện với cơng nghệ A B Kết nối multi-hop công nghệ A tạo cấu hình nhiều chặng lớp vật lý, kết nối nhiều chặng cơng nghệ B tạo cấu hình nhiều chặng lớp vật lý khác (có thể khác so với cấu hình nhiều chặng lớp vật lý cơng nghệ A), kết hợp công SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 46 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET nghệ tạo cấu hình khác (vì mặt đồ thị gọi đa đồ thị multigraph), gọi “cấu trúc định tuyến IP” mạng MANET Các nốt MANET đưa định định tuyến sử dụng cấu trúc định tuyến IP giao tiếp với sử dụng hai hai cấu hình lớp vật lý Khi cơng nghệ lớp vật lý phát triển, điều khiển thiết bị viết cấu hình multihop lớp vật lý bổ sung thêm vào cấu trúc định tuyến IP Tương tự vậy, công nghệ cũ dễ dàng gỡ bỏ Đây chức linh hoạt cấu trúc mang định tuyến lớp IP hỗ trợ, có ưu điểm tiết kiệm kinh tế thay đổi quy mô phần cứng Khái niệm “nhận dạng nốt” (khác với khái niệm “nhận dạng giao diện”) quan trọng việc hỗ trợ cấu hình multigraph cấu trúc định tuyến Đây yếu tố hợp giao diện vô tuyến nhận dạng chúng theo hạ tầng di động Vấn đề cho phép linh hoạt tối đa cấp phát địa Nhận dạng nốt sử dụng lớp IP để tính tốn định tuyến Phối hợp với định tuyến IP chuẩn: Có thể thấy mạng MANET hoạt động mạng “gốc”, nghĩa lưu lượng truyền qua nốt MANET nguồn đích mạng Do giới hạn công suất băng tần, mạng MANET không hoạt động mạng chuyển tiếp (transit) chuyên chở lưu lượng đến qua mạng MANET (mặc dù giới hạn khắc phục cơng nghệ sau này) Đặc điểm thực làm giảm số lượng tin quảng cáo định tuyến cần thiết việc phối hợp hoạt động với mạng Internet cố định có Đối với hoạt động mạng gốc, khả phối hợp hoạt động định tuyến đạt cách kết hợp chế anycast dựa MANET IP di động Khả phối hợp hoạt động tương lai đạt cách sử dụng chế khác IP di động Sự tương tác với định tuyến IP SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 47 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET chuẩn thực cách sử dụng mơ hình địa MANET chung cho tất giao thức định tuyến MANET Giải pháp xem xét, cho phép định tuyến qua cấu trúc đa công nghệ, cho phép nhiều host router đảm bảo phối hợp hoạt động thời gian dài gắn kết với kiến trúc địa IP Việc cung cấp đặc điểm yêu cầu xác định giao diện host router với địa IP, xác định router với nhận dạng router (router ID) riêng biệt, cho phép router có nhiều giao diện vô tuyến hữu tuyến 8.4 Định tuyến mạng Ad Hoc: Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung mạng Ad hoc nói riêng nút mạng có khả di chuyển nên topo mạng thay đổi theo thời gian Đặc điểm gây khó khăn việc truyền tải gói tin Mạng Ad hoc riêng gói tin muốn đến đích phải truyền qua nhiều trạm nút mạng để gói tin đến đích nút mạng phải sử dụng phương pháp định tuyến Giao thức định tuyến có hai chức :tìm, chọn đường tốt chuyển gói tin đến đích Dễ thấy chức thứ hai đơn giản sử dụng nhiều giao thức cấu trúc liệu có sẵn ví dụ bảng định tuyến Do ta đề cập sâu việc tìm, chọn đường nút 8.4.1 Định tuyến Bellman-Ford: Nhiều lược đồ định tuyến trước xây dựng cho mạng khơng dây Ad hoc dựa thuật tốn Bellman-Ford Các lược đồ nghiên cứu giải vấn đề lược đồ Distance Vector (DV) Trong thuật tốn Bellman-Ford, nút i trì bảng định tuyến hay ma trận chứa thông tin khoảng cách thông tin nút với i đường ngắn tới đích j bất kỳ, khoảng cách chiều dài ngắn từ i tới j Để cập nhật thông tin đường ngắn nút thường xuyên trao đổi bảng định tuyến với nút bên cạnh Dựa bảng định tuyến từ nút lân cận , nút i biết SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 48 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET khoảng cách ngắn từ lân cận tới nút bất đích Do , với nút đích j, i chọn nút k cho chặng cho khoảng cách từ i qua k tới j nhỏ Các thơng tin tính tốn lưu trữ vào bảng định tuyến i trao đổi vòng cập nhật định tuyến Định tuyến có ưu điểm đơn giản tính tốn hiệu đặc điểm phân bố Tuy nhiên nhược điểm hội tụ chậm topo mạng thay đổi có xu hướng tạo vòng lặp định tuyến đặc biệt điều kiện liên kết không ổn định 8.4.2 Định tuyến link State: Định tuyến Link State gọi định tuyến trạng thái liên kết Định tuyến thuật toán sử dụng rộng rãi nhiều giao thức, chẳng hạn OSPF Mặc dù định tuyến Link State sử dụng cho mạng khơng dây, song lại chứa nhiều tiềm cung cấp giải pháp định tuyến theo yêu cầu cho tiêu chuẩn định tuyến khác Trong định tuyến Link State, có nút phát có thay đổi vùng kết nối với nó, nút làm tràn trạng thái kết nối gói chứa thơng tin kết nối cục cập nhập Các nút khác thơng báo thay đổi gói trạng thái liên kết tới, thơng tin topo mạng thay đổi theo Định tuyến Link State đáp lại thay đổi mạng nhanh DBF tương tự với định tuyến on-demand Nó tính tốn đường theo kiểu tập trung để dễ dàng chống lại vòng lặp định tuyến Tuy nhiên định tuyến Link State dựa vào chế flooding để quảng bá thông tin thay đổi kết nối nút, phụ trội điều khiển làm cho định tuyến Link State có chất lượng DBF ondemand mơi trường khơng dây bất chấp độ xác mà cung cấp Vấn đề khác định tuyến Link State nút khơng tìm biến đổi topo mạng xác tồn mạng chia thành hai phần sau khơi phục lại SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 49 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET 8.4.3 Định tuyến tìm đường: Các giao thức DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) WRP (Wireless Routing Protocol) dựa DBF để cung cấp định tuyến lặp tự Cho dù vấn đề giải cịn tồn vấn đề độ thiếu xác định tuyến DBF, vấn đề gây suy giảm hiệu suất mạng Nguyên nhân dẫn đến thiếu xác nút mạng khơng có cac thơng tin trạng thái tồn mạng dẫn đến định đưa tối ưu phạm vi cục bộ, khơng đảm bảo giải pháp tối ưu môi trường di động Thêm vào DBF trì đường tới đích, thiếu khả thích nghi với lỗi liên kết yêu cầu nghiên cứu mở rộng cho hỗ trợ multicasting 8.4.4 Định tuyến On-demand: Định tuyến On-demand biết đến DC (Diffusion Computation) sử dụng mạng không dây Trong lược đồ định tuyến Ondemand, nút xây dựng đường cách chất vấn tất nút mạng Gói chất vất tìm ID nút trung gian lưu giữ trường Path Khi dị tìm chất vấn, nút đích hay nút biết đường tới đích trả lời chất vấn cách phúc đáp “source routed” cho nơi gửi Do nhiều phúc đáp nên có nhiều đường tính tốn trì Sau khí tính tốn đường nút liên kết bắt đầu chất vấn , phúc đáp khác nên cập nhật định tuyến Mặc dù tiếp cận dựa sở DC có độ xác cao phản ứng nhanh với thay đổi mạng phụ trộ điều khiển mức thường xuyên yêu cầu flooding đặc biệt tính di động cao lưu lượng dày đặc phân bố Kết giao thức định tuyến On-demand phù hợp với mạng khơng dây băng thơng rộng trễ truyền gói nhỏ lưu lượng mỏng 8.4.5 Định tuyến vùng: SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 50 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET Định tuyến vùng giao thức định tuyến khác thiết kế môi trường Ad hoc Đây giao thức lai định tuyến On-demand với giao thức tồn Trong định tuyến vùng nút xác định vùng riêng nút khoảng cách định Hai lược đồ định tuyến khác yêu cầu cho định tuyến vùng Để định tuyến vùng sử dụng lược đồ giao thức DBF LS Mục đích vùng để trì thông tin đầy đủ khả nút đạt tới đích nút vùng xét Định tuyến vùng trung gian sử dụng định tuyến Ondemand để tìm đường đi.Định tuyến vùng kết hợp hai lược đồ định tuyến nêu hoạt động sau: có lưu lượng cần định tuyến, kiểm tra xem đích có vùng hay khơng Nếu nút đích vùng trung gian trì thơng tin cần thiết Khi nút gửi lưu lượng tới đích phạm vi vùng nút, định tuyến vùng gửi gói yêu cầu theo kỹ thuật multicasting tới nút đường biên để tìm đường đi, giao thức định tuyến vùng cung cấp đường ngắn Nếu số nút đường biên có thơng tin đích gói phúc đáp gửi trở lại cho nguồn Ngược lại, nút đường biên yêu cầu nút đường biên khác cho đường tới đích Ưu điểm định tuyến vùng khả mở rộng cấp độ nhu cần lưu trữ cho bảng định tuyến giảm xuống Tuy nhiên gần giống với định tuyến On-demand nên định tuyến vùng gặp phải vấn đề trễ kết nối điểm kết thúc gói yêu cầu SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 51 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET VẤN ĐỀ VỀ BẢO MẬT: Mỗi router MANET khơng biết trước router lân cận nó, phải xác định quần thể router lân cận theo dõi thay đổi router thay đổi mạng Tương tự thành viên khác mạng MANET router MANET rời mạng gia nhập vào mạng MANET, mạng MANET chia nhỏ hịa nhập vào mạng khác Ngồi vấn đề này, nhiều router MANET sử dụng để truyền thông qua giao diện vô tuyến chất mở giao diện vơ tuyến có nghĩa nốt gần thường có khả gửi nhận gói tin giao thức MANET Nếu khơng có biện pháp bảo mật, router MANET hoạt động với đặc điểm thể thông tin giao thức nhận thông tin giao thức từ nốt bên cạnh Việc bảo vệ router MANET khỏi nốt xung quanh thực cách sử dụng phương thức bảo mật bao gồm: mật chữ kí, đảm bảo nguyên vẹn liệu nhận thực thực thể ngang cấp Các tình triển khai mạng MANET khác có yêu cầu bảo mật khác Ví dụ, mạng MANET triển khai cho quân đội việc để lộ cấu hình mạng cho tổ chức khơng thể chấp nhận mạng triển khai cho khu vực dân thơng tin cấu hình mạng quan trọng Ngồi ra, tình triển khai khác yêu cầu chế khác để giải vấn đề bảo mật (ví dụ dùng mã khóa chứng thực chia sẻ trước), router MANET có u cầu thêm (ví dụ, cơng suất tính tốn cho SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 52 Đồ án môn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET việc tạo kiểm tra mật mã) Vì vậy, đa dạng router MANET tình triển khai, giao thức MANET cần cho phép nhiều chế bảo mật thích hợp khác 10 ỨNG DỤNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 10.1 Ứng dụng: Công nghệ mạng adhoc di động tương tự mạng vô tuyến gói di động (Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, Multihop, Wireless Networking) Vấn đề trội kết nối mạng di động với nhấn mạnh hoạt động giao thức IP di động mở rộng dần yêu cầu công nghệ kết nối di động có khả tương thích cao để quản lý hiệu nhóm mạng ad hoc nhiều chặng, nhóm mạng hoạt động độc lập kêt nối với số điểm Internet cố định Các ứng dụng cơng nghệ MANET bao gồm ứng dụng công nghiệp thương mại liên quan đến trao đổi liệu di động có tính chất cộng tác lẫn máy Ngoài ra, mạng di động cấu hình lưới vận hành cách hiệu dạng mạng thay mạng mở rộng mạng di động tổ ong Việc kết nối mạng quân đội yêu cầu dịch vụ liệu IP mạng truyền thông di động vô tuyến, nhiều mạng số bao gồm phần với cấu hình mạng tự trị với tính động cao Bên cạnh đó, phát triển cơng nghệ tính tốn truyền thơng cung cấp ứng dụng cho mạng MANET Khi kết hợp cách hợp lý với truyền thông vệ tinh, mạng MANET cung cấp phương thức linh hoạt việc thiết lập truyền thông cho hoạt động cứu hỏa, cứu thương, SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 53 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET khắc phục cố tai nạn trường hợp cần triển khai mạng thật nhanh chóng để phục vụ tức Với gia tăng thiết bị cầm tay tiến thông tin không dây Mạng di động gia tăng thêm tầm quan trọng với gia tăng ứng dụng rộng rãi Mạng di động ap dụng nơi có sơ hạ tầng khơng có trước sở hạ tầng, nơi có sẵn sở hạ tầng đắt tiền, không tiện cho sử dụng Mạng manet cho phép trì kết nối thêm vào hay dở bỏ cách dễ dàng Những ứng dụng cho mạng manet đa dạng, khoảng lệch lớn, di động, mạng có tính động cao, mạng tĩnh thường bị hạn chế công suất nguồn Bên cạnh ứng dụng cũ trước môi trường truyền thống, ứng dụng tạo mơi trường Những ứng dụng điển hình bao gồm: 10.1.1 Lĩnh vực quân sự: Trang thiết bị quân thường chứa số loại thiết bị máy tính Manet mạng lưới cho phép quân đội để tận dụng lợi công nghệ mạng phổ biến để trì thơng tin mạng lưới người lính, xe cộ, thơng tin từ huy Các kỹ thuật mạng ad hoc đến từ lĩnh vực 10.1.2 Lĩnh vực thương mại: MANET sử dụng cứu hộ nhằm nỗ lưc cứu trợ thiên tai Vd: hỏa hoạn, lũ lụt, động đất… Lĩnh vực cứu hộ làm việc môi trường khắc nhiệt nguy hiểm cho hạ tầng thông tin tốc độ triên khai hệ thống nhanh cần thiết Thơng tin chuyển tiếp với thành viên nhóm cứu hộ với thiết bị nhỏ cầm tay 10.1.3 Nội bộ: Mạng manet chủ động liên kết mạng lưới đa phương tiện tức thời tạm thời nhờ sử dụng máy tính xách tay để truyền bá chia sẻ thông tin đại biểu tham dự hội nghị, lớp học Một cách sử dụng khác loại mạng sử dụng gia đình để trao đổi trực tiếp thơng tin với Tương tự SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 54 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET lĩnh vực khác taxi dân sự, thể thao, sân vận động, thuyền máy bay nhỏ… 10.2 Xu hướng phát triển: Personal area network (PAN): MANET tầm ngắn đơn giản hóa việc truyền thông thiết bị di động ( PDA, laptop, cellphone) Những dây cáp thay việc kết nối vơ tuyến Mang manet mở rộng chức truy cập Internet mạng khác vd WLAN, GPRS, USTM PAN lĩnh vực có tiềm ứng dụng đầy hứa hẹn Manet phổ biến tương lai SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 55 Đồ án mơn học 11 Tìm hiểu định tuyến mạng MANET KẾT LUẬN: Các giao thức định tuyến MANET tiếp tục nghiên cứu cải thiện Trên sở giao thức định tuyến đề xuất, loạt khía cạnh liên quan tới vấn đề định tuyến như: chất lượng dịch vụ, hiệu mạng, kịch ứng dụng vấn đề mở Vì vậy, để xác định tính tương thích khả triển khai giao thức định tuyến, việc so sánh đánh giá giao thức cần có thêm mơ hình kịch ứng dụng tiếp cận điều kiện thực tiễn.Mặc dù Manet nghiên cứu diễn thời gian, có tương đối kinh nghiệm với thực tế quảng cáo mạng hoc Việc thiếu độ xác hầu hết nghiên cứu mơ Manet nhiều điểm trước làm giảm đáng kể độ tin cậy nghiên cứu Manet Dưới vấn đề phổ biến Manet mơ dẫn đến thiếu tính thực nghiên cứu mơ Mơ mơ hình hóa Giải pháp mơ hình mơ Phân tích đầu mô SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 56 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Frodigh, P Johansson, and P Larsson, Wireless ad hoc networking: the art of networking without a network, Ericsson Review, No.4, pp 248-263, 2000 [2] IETF Working Group: Mobile Adhoc Networks (manet) http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html [3] S Dhar, MANET: Applications, Issues and Challenges for the Future, International Journal of Business Data Communications and Networking, Vol 1, No 2, pp 66-92, 2005 [4] Shakeel Ahmed, A K Ramani, Exploring the Requirements for QoS in Mobile Ad hoc Networks, Journal of Information & Communication Technology,Vol 1, No 2, 2007 [5] S R Das, C E Perkins, E M Royer, Performance comparison of two on-demand routing protocols for ad hoc networks,” Proceedings of the IEEE InfoCom, March 2000 [6] Qasim Nadia, Said Fatin & Aghvami Hamid, Mobile Ad Hoc Networking Protocol’s Evaluation through Simulation for Quality of service, IAENG International Journal of Computer Science, 36:1, JCS_36_1_10, 17 February, 2009 [7] Shrirang Ambaji Kulkarni, G Raghavendra Rao, Mobility Model Perspectives for Scalability and Routing Protocol Performances in Wireless Ad-Hoc Network, icetet, pp.176-181, 2008 [8] Al-Maashri, Ahmed and Mohamed Ould-Khaoua, Performance analysis of MANET Routing Protocols In Presence Of Self-Similar Traffic, In: Proceedings of the 31st IEEE Conference on Local Computer Networks, Florida, 2006 SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 57 ... 22 4.1 Các thành phần mạng manet 23 4 .2 Các chế độ hoạt động mạng 24 Động lực mạng MANET .27 5.1 Các mạng gói vơ tuyến 27 5 .2 Mạng gói vơ tuyến mạng Internet 27 .. .Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG 00O ** ** O00 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI... diện non -MANET Router MANET chị trách nhiệm che dấu đặc điểm SVTH: Nguyễn Văn Huỳnh Trang 10 Đồ án mơn học Tìm hiểu định tuyến mạng MANET mạng MANET khỏi nốt khả nhận mạng MANET Router MANET với