Tìm hiểu và thực hiện mô phỏng mạng Mane

Các thiết bị di động như các máy tính xách tay, với đặc trưng là công suất CPU, bộ nhớ lớn, dung lượng đĩa hàng trăm gigabyte

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Khoa Khoa Học Máy Tính trường Cao Đẳng Công Nghệ Thông Tin Hữu Nghị Việt-Hàn đã tạo điều kiện thuận lợi để emđược học tập và tham gia làm đồ án.

Em xin chân thành cảm ơn cô Dương Thị Thu Hiền đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án

Mặc dù em đã nỗ lực để hoàn thành đồ án song vẫn không tránh khỏi thiếu sót kính mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

LỜI MỞ ĐẦU vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 1

1.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MANET 1

1.1.1 Khái niệm cơ bản 1

1.1.2 Lịch sử phát triển 2

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MANET 2

1.3 KIỂU KẾT NỐI VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG 4

1.3.1 Các kiểu kết nối topo mạng 4

1.1.3.1 Mạng máy chủ di động 4

1.1.3.2 Mạng có các thiết bị di động không đồng nhất 4

1.3.2 Chế độ hoạt động 4

2.1.3.1 Chế độ IEEE-ad hoc 4

2.1.3.2 Chế độ cơ sở hạ tầng 5

1.4 PHÂN LOẠI MANET 5

1.4.1 Theo giao thức 5

1.4.2 Theo chức năng 7

CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 9

2.1 NHỮNG LOẠI ĐỊNH TUYẾN 9

2.1.1 Ðịnh tuyến Bellman-Ford 9

2.1.2 Định tuyến tìm đường 9

2.1.3 Ðịnh tuyến on-demand 10

2.1.4 Định tuyến vùng 10

2.2 CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN 10

2.2.1 Phân loại giao thức định tuyến 10

2.2.2 Các giao thức định tuyến cơ bản 12

2.2.2.1 Giao thức DSDV(Destination Sequence Distance Vector) 12

2.2.2.2 Giao thức DSR (Dynamic source routing) 13

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA MANET 16

3.1 LĨNH VỰC QUÂN SỰ 16

3.2 LĨNH VỰC THƯƠNG MẠI 16

3.3 NỘI BỘ 16

3.4 PERSONAL ARE NETWORK (PAN): 17

CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠNG DÙNG NS2 18

4.1 CÔNG CỤ MÔ PHỎNG NS2 18

4.1.1 Tổng quan về NS2 18

4.1.2 Kiến trúc của NS2 18

4.1.3 Đặc điểm của NS-2 22

4.1.4 Giới thiệu phần mềm NAM dùng kết hợp với NS-2 22

4.2 SỬ DỤNG OTCL SCRIPT ĐỂ VIẾT CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG MẠNG TRONG NS-2 25

4.2.1 .Tổng quan về OTCL SCRIPT 25

4.2.2 Khởi tạo node 31

4.2.3 Khởi tạo liên kết 32

4.2.4 Khởi tạo Network Agent 32

4.2.5 Các loại traffic 33

4.2.6 Các dịch vụ cơ bản trong internet 33

4.3 TraceGraph bộ phân tích file trace 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

DARPA Defense Advanced Research Projects

routing

routing

Agency

Hình 1.1 Minh họa mạng MANET 2

Hình 1.2 Biểu đồ mạng MANET 2

Hình 1.3 Mạng máy chủ di động 4

Hình 1.4 Hình minh hoạ mạng có các thiết bị di động không đồng nhất 4

Hình 1.5 Chế độ IEEE-ad hoc 5

Hình 1.6 Chế độ cơ sở hạ tầng 5

Hình 1.7 Singal-hop 6

Hình 1.8 Multi-hop 6

Hình 1.9 Mô hình mạng phân cấp 7

Hình 1.10 Mô hình mạng Aggregate 8

Hình 2.1 Mô tả giao thức DSR 14

Hình 3.1 Ứng dụng PAN 17

Hình 4.1 Mô hình đơn giản của NS 18

Hình 4.2 Luồng các sự kiện cho file Tcl chạy trong Nam 20

Hình 4.3 Kiến trúc của NS2 20

Hình 4.4 TclCL hoạt động như liên kết giữa A và B 21

Hình 4.5 Giao diện đồ hoạ Nam 23

Hình 4.6 Cửa sổ Nam console 24

Hình 4.7 Cửa sổ minh hoạ Nam 24

Hình 4.8 Topology đơn giản và kịch bản mô phỏng 25

Hình 4.9 Minh họa NAM cho kịch bản Otcl 28

Hình 4.10 Node Unicast và node Multicast 31

Hình 4.11 Biểu diễn link giữa 2 node 32

Hình 4.12 Giao diện đồ hoạ người dùng TraceGraph 35

Hình 4.13 Chèn đối tượng Trace 35

Hình 4.14 Định dạng file Trace 36

Ngày nay, mạng máy tính đang ngày càng phát triển không ngừng và trở nêntiện dùng kèm theo đó là tính phức tạp cồng kềnh không kém Các dự án nghiên cứu,xây dựng và phát triển các môi trường giả lập mạng chỉ mới đề cập và quan tâm đúngmức trong thời gian gần đây Muốn xây dựng các công cụ mạnh đáp ứng được nhu cầuphát triển của mạng thì cần có các công cụ hỗ trợ mạnh mẽ (như C++, Java ).

Đề tài “Tìm hiểu và thực hiện mô phỏng mạng Manet” không nằm ngoài xuhướng phát triển chung đặc biệt khi ngày nay mạng không dây di động đang ngày càng

tổ rõ đặc tính nổi bật của mình đó là khả năng cơ động cao, có thể di chuyển một cáchtuỳ ý mà vẫn có thể truy cập mạng và trao đổi dữ liệu với nhau…

Đề tài có ý nghĩa thiết thực trong việc nghiên cứu và phát triển các môi trường giả lậpmạng, đồng thời xây dựng nên một cơ sở nền tảng lý thuyết về xây dựng môi trường

và các công cụ giả lập mạng.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET1.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG MANET

1.1.1 Khái niệm cơ bản

- Các thiết bị di động như các máy tính xách tay, với đặc trưng là công suất CPU,

bộ nhớ lớn, dung lượng đĩa hàng trăm gigabyte, khả năng âm thanh đa phương tiện vàmàn hình màu đã trở nên phổ biến trong đời sống hàng ngày và trong công việc Ðồngthời, các yêu cầu kết nối mạng để sử dụng các thiết bị di động gia tăng đáng kể, baogồm việc hỗ trợ các sản phẩm mạng vô tuyến dựa trên vô tuyến hoặc hồng ngoại ngàycàng nhiều Với kiểu thiết bị điện toán di động này thì giữa những người sử dụng diđộng luôn mong muốn có sự chia sẽ thông tin

- Một mạng tuỳ biến là một tập hợp các thiết bị di động hình thành nên một mạngtạm thời mà không cần sự trợ giúp của bất kỳ sự quản lý tập trung hoặc các dịch vụ hỗtrợ chuẩn nào thường có trên mạng diện rộng mà ở đó các thiết bị di động có thể kếtnối được Các node được tự do di chuyển và thiết lập nó tuỳ ý Do đó, topo mạngkhông dây có thể thay đổi một cách nhanh chóng và không thể dự báo Nó có thể hoạtđộng một mình hoặc có thể được kết nối tới Internet

- Vậy MANET (mobile ad hoc network) là một tập hợp của những node mạngkhông dây, những node này có thể được thiết lập tại bất kỳ thời điểm và tại bất cứ nơinào Mạng MANET không dùng bất kỳ cơ sở hạ tầng nào Nó là một hệ thống tự trị

mà máy chủ di động được kết nối bằng đường vô tuyến và có thể di chuyển tự do,thường hoạt động như một router

Hình 1.1 Minh họa mạng MANET

- Mobile Ad-hoc Network đã được định nghĩa bởi IETF

1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA MANET

- Thiết bị tự trị đầu cuối (Autonomous terminal): Trong Manet, mỗi thiết bị

di động đầu cuối là một node tự trị Nó có thể mang chức năng của host và router Bêncạnh khả năng xử lý cơ bản của một host, các node di động này có thể chuyển đổi chức

năng như một router Vì vậy, thiết bị đầu cuối và chuyển mạch là không thể phân biệtđược trong mạng Manet

- Phân chia hoạt động (Distributed operation): Vì không có hệ thống mạng

nền tảng cho trung tâm kiểm soát hoạt động của mạng nên việc kiểm soát và quản lýhoạt động của mạng được chia cho các thiết bị đầu cuối Các node trong MANET đòihỏi phải có sự phối hợp với nhau Khi cần thiết các node hoạt động như một relay đểthực hiện chức năng của mình Vd: như bảo mật và định tuyến

- Ðịnh tuyến đa đường: Thuật toán định tuyến không dây cơ bản có thể định

tuyến một chặng và nhiều chặng dựa vào các thuộc tính liên kết khác nhau và giaothức định tuyến Singalhop Manet đơn giản hơn multihop ở vấn đề cấu trúc và thựchiện với chi phí thấp và ít ứng dụng Khi truyền các gói dữ liệu từ một nguồn của nóđến điểm trong phạm vi truyền tải trực tiếp không dây, các gói dữ liệu sẽ được chuyểntiếp qua một hoặc nhiều trung gian các nút

- Cấu hình động (dynamic network topology): Vì các node là di động, nên

cấu trúc mạng có thể thay đổi nhanh và không thể biết trước, các kết nối giữa các thiết

bị đầu cuối có thể thay đổi theo thời gian MANET sẽ thích ứng tuyến và điều kiện lantruyền giống như mẫu di động và các node mạng di động Các node di động trongmạng thiết lập định tuyến động với nhau khi chúng di chuyển, hình thành mạng riêngcủa chúng trong không trung Hơn nữa, một User trong Manet có thể không chỉ hoạtđộng trong mạng lưới di động đặc biệt, mà còn có thể yêu cầu truy cập vào một mạng

cố định công cộng (Ví dụ: Internet)

- Dao động về dung lượng liên kết (Fluctuating link capacity): Bản chất tỉ lệ

bit lỗi cao của kết nối không dây cần quan tâm trong mạng MANET Từ đầu cuối nàyđến đầu cuối kia có thể được chia sẽ qua một vài chặng Kênh giao tiếp ở đầu cuốichịu ảnh hưởng của nhiễu, hiệu ứng đa đường, sự giao thoa và băng thông của nó íthơn so với mạng có dây Trong một vài tình huống, truy cập của hai người dùng có thểqua nhiều liên kết không dây và các liên kết này có thể không đồng nhất

- Tối ưu hoá cho thiết bị đầu cuối (light-weight terminals): Trong hầu hết

các trường hợp các node trong mạng MANET là thiết bị với tốc độ xử lý của CPUthấp, bộ nhớ ít và lưu trữ điện năng ít Vì vậy cần phải tối ưu hoá các thuật toán và cơchế

1.3 KIỂU KẾT NỐI VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG

1.3.1 Các kiểu kết nối topo mạng

Hình 1.5 Chế độ IEEE-ad hoc

1.3.2.2 Chế độ cơ sở hạ tầng

- Chế độ này thì mạng bao gồm các điểm truy cập AP cố định và các node diđộng tham gia vào mạng, thực hiện truyền thông qua các điểm truy cập Trong chế độnày thì các liên kết có thể thực hiện qua nhiều chặng

+ Mô hình này các node có thể di chuyển tự do nhưng chỉ trong một phạm vinhất định đủ để các node liên kết trực tiếp với các node khác trong mạng

Hình 1.7 Singal-hop

- Multi-hop

+ Ðây là mô hình phổ biến nhất trong mạng MANET, nó khác với mô hìnhtrước là các node có thể kết nối với các node khác trong mạng mà có thể không cần kếtnối trực tiếp với nhau Các node có thể định tuyến với các node khác thông qua cácnode trung gian trong mạng Ðể mô hình này hoạt động một cách hoàn hảo thì cầnphải có giao thức định tuyến phù hợp với mô hình mạng MANET

Hình 1.8 Multi-hop

- Mobile multi-hop

+ Mô hình này cũng tương tự với mô hình thứ hai nhưng sự khác biệt ở đây là

mô hình này tập trung vào các ứng dụng có tính chất thời gian thực: audio, video

1.4.2 Theo chức năng

- Mạng MANET đẳng cấp (Flat)

+ Trong kiến trúc này tất cả các node có vai trò ngang hàng với nhau peer) và các node đóng vai trò như các router định tuyến dữ liệu gói trên mạng Trongnhững mạng lớn thì cấu trúc Flat không tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên băng thôngcủa mạng vì những thông tin điều khiển phải truyền trên toàn bộ mạng Tuy nhiên nóthích hợp trong những topo có các node di chuyển nhiều

(peer-to Mạng Manet phân cấp (Hierarchical)

+ Ðây là mô hình sử dụng phổ biến nhất Trong mô hình này thì mạng chiathành các domain, trong mỗi domain bao gồm một hoặc nhiều cluster, mỗi cluster chiathành nhiều node Có hai loại node là master node và nomal node

 Master node: là node quản trị một router có nhiệm vụ chuyển dữ liệu của

các node trong cluster đến các node trong cluster khác và ngược lại Nói cách khác nó

có nhiệm vụ như một gateway

 Normal node: là các node nằm trong cùng một cluster Nó có thể kết nối

với các node trong cluster hoặc kết nối với các cluster khác thông qua master node

Hình 1.9 Mô hình mạng phân cấp+ Với các cơ chế trên mạng sử dụng tài nguyên băng thông hiệu quả hơn vì cáctin nhắn chỉ phải truyền trong 1 cluster Tuy nhiên việc quản lý tính chuyển động củacác node trở nên phức tạp hơn Kiến trúc mạng phân cấp thích hợp cho các mạng cótính chuyển động thấp

- Mạng MANET kết hợp (Aggregate)

+ Mạng = Zones, Zone = nodes

+ Mỗi node bao gồm hai mức topo : Topo mức thấp ( node level ), và topomức cao (zone level )

+ Mỗi node đặc trưng bởi: node ID và zone ID Trong một Zone có thể ápdụng kiến trúc đẳng cấp hoặc kiến trúc phân cấp

Hình 1.10 Mô hình mạng Aggregate

CHƯƠNG 2 ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET2.1 NHỮNG LOẠI ĐỊNH TUYẾN

- Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng do mỗinút mạng đều có khả năng di chuyển nên topo mạng cũng thay đổi theo thời gian Ðặcđiểm này gây ra khó khăn trong việc truyền tải gói tin Riêng mạng Ad hoc gói tinmuốn đến được đích thì phải truyền qua nhiều trạm và nút mạng do đó để gói tin đếnđược đích thì nút mạng phải sử dụng phương pháp định tuyến Giao thức định tuyến

có hai chức năng: Tìm, chọn đường đi tốt nhất và chuyển gói tin đến đúng đích Ta sẽ

đề cập sâu hơn về việc tìm, chọn đường của các nút

2.1.1 Ðịnh tuyến Bellman-Ford

- Nhiều lược đồ định tuyến trước đây được xây dựng cho mạng không dây Adhoc dựa trên thuật toán Bellman-Ford Các lược đồ này cũng được nghiên cứu giảiquyết các vấn đề của lược đồ Distance Vector (DV) Trong thuật toán Bellman-Ford,mỗi nút duy trì một bảng định tuyến hay ma trận chứa thông tin khoảng cách và thôngtin về nút kế tiếp của mình trên đường đi ngắn nhất tới đích bất kỳ, trong đó khoảngcách chính là chiều dài ngắn nhất từ nút tới đích

- Ðể cập nhật thông tin về đường đi ngắn nhất mỗi nút sẽ thường xuyên trao đổibảng định tuyến với các nút bên cạnh nó Dựa trên bảng định tuyến từ các nút lân cận

đó, nút nào đó biết được khoảng cách ngắn nhất từ các lân cận của nó tới nút đích bất

kỳ Do đó, với mỗi nút đích, nút xuất phát sẽ chọn một nút trung gian cho chặng kếtiếp sao cho khoảng cách từ nó qua nút trung gian tới nút đích là nhỏ nhất Các thôngtin tính toán mới này sẽ được lưu trữ vào bảng định tuyến của nút này và được trao đổi

ở vòng cập nhật định tuyến tiếp theo

- Ðịnh tuyến này có ưu điểm là đơn giản và tính toán hiệu quả do đặc điểmphân bố Tuy nhiên nhược điểm của nó là hội tụ chậm khi topo mạng thay đổi và có xuhướng tạo các vòng lặp định tuyến đặc biệt là khi các điều kiện liên kết không ổn định

2.1.2 Định tuyến tìm đường

- Các giao thức mới như DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) vàWRP (Wireless Routing Protocol) dựa trên DBF để cung cấp định tuyến lặp tự do.Cho dù là vấn đề đã được giải quyết thì vẫn còn tồn tại vấn đề về độ thiếu chính xáctrong định tuyến DBF, vấn đề này có thể gây ra suy giảm hiệu suất mạng Nguyên

nhân dẩn đến sự thiếu chính xác là do nút mạng không có được các thông tin trạng tháitoàn mạng dẩn đến các quyết định đưa ra chỉ tối ưu trong phạm vi cục bộ, nó khôngđảm bảo một giải pháp tối ưu trong môi trường di động Thêm vào đó khi DBF chỉ duytrì một đường đi duy nhất tới đích, nó thiếu khả năng thích nghi với các lỗi liên kết vàyêu cầu nghiên cứu mở rộng cho các hỗ trợ multicasting

2.1.3 Ðịnh tuyến on-demand

- Ðịnh tuyến On-demand được biết đến như DC (Diffusion Computation) cũngđược sử dụng trong mạng không dây Trong lược đồ định tuyến On-demand, một nútxây dựng đường đi bằng cách chất vấn tất cả các nút trong mạng Gói chất vấn tìmđược ID của các nút trung gian và lưu giữ ở phần Path Khi dò tìm các chất vấn, nútđích hay các nút đã biết đường đi tới đích trả lại chất vấn bằng cách phúc đáp “sourcerouted” cho nơi gửi Do nhiều phúc đáp nên có nhiều đường đi được tính toán và duytrì Sau khí tính toán đường đi nút liên kết bất kỳ bắt đầu các chất vấn , phúc đáp khácnên luôn cập nhật định tuyến Mặc dù các tiếp cận dựa trên cơ sở DC có độ chính xáccao hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi mạng nhưng phụ trợ điều khiển quámức do thường xuyên yêu cầu flooding đặc biệt khi tính di động cao hơn và lưu lượngdày đặc phân bố đều nhau Kết quả là các giao thức định tuyến On-demand chỉ phùhợp với mạng không dây băng thông rộng trễ truyền gói nhỏ và lưu lượng rất nhỏ

2.1.4 Định tuyến vùng

- Ðịnh tuyến vùng là một giao thức định tuyến khác thiết kế trong môi trường

Ad hoc Ðây là giao thức lai giữa định tuyến On-demand với một giao thức bất kỳ đãtồn tại Trong định tuyến vùng mỗi nút xác định vùng riêng khi nút ở khoảng cách nhấtđịnh Ðịnh tuyến vùng trung gian sẽ dùng định tuyến On-demand để tìm đường đi Ưuđiểm của định tuyến vùng là khả năng mở rộng cấp độ khi nhu cầu lưu trữ cho bảngđịnh tuyến giảm xuống Tuy nhiên do gần giống với định tuyến On-demand nên địnhtuyến vùng cũng gặp phải vấn đề về trễ kết nối và điểm kết thúc của các gói yêu cầu

2.2 CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN

2.2.1 Phân loại giao thức định tuyến

- Ðịnh tuyến theo bảng (proactive)

Trong phương pháp định tuyến theo bảng, các node trong mạng MANET liêntục đánh giá các tuyến tới các node để duy trì tính tương thích, cập nhật của thông tinđịnh tuyến Vì vậy, một node nguồn có thể đưa ra một đường dẫn định tuyến ngay lập

tức khi cần Trong các giao thức định tuyến theo bảng, tất cả các node cần duy trìthông tin về cấu hình mạng Khi cấu hình mạng thay đổi, các cập nhật được truyền lantrong mạng nhằm thông báo sự thay đổi Hầu hết các giao thức định tuyến theo bảngđều kế thừa và sửa đổi đặc tính tương thích từ các thuật toán chọn đường dẫn ngắnnhất trong các mạng hữu tuyến truyền thống Các thuật toán định tuyến theo bảngđược sử dụng cho các node cập nhật trạng thái mạng và duy trì tuyến bất kỳ có lưulượng hay không Vì vậy, tiêu đề thông tin để duy trì cấu hình mạng đối với các giaothức này thường là lớn Một số giao thức định tuyến điển hình theo bảng trongMANET gồm:

+ Giao thức định tuyến không dây WRP (Wireless Routing Protocol)

+ Ðịnh tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Destination SequenceDistance Vector)

+ Ðịnh tuyến trạng thái tối ưu liên kết OLSR (Optimized Link State Routing) + …

- Ðịnh tuyến theo yêu cầu (reactive)

Trong phương pháp định tuyến theo yêu cầu, các đường dẫn được tìm kiếm chỉkhi cần thiết, hoạt động tìm tuyến bao gồm cả thủ tục xác định tuyến Thủ tục tìmtuyến kết thúc khi một tuyến được tìm thấy hoặc không có tuyến khả dụng sau khi xácminh toàn bộ tập hoán vị tuyến Trong mạng MANET, các tuyến hoạt động có thểngừng do tính di động của node Vì vậy, thông tin duy trì tuyến là tối quan trọng đốivới các giao thức định tuyến theo yêu cầu So với các giao thức định tuyến theo bảng,các giao thức định tuyến theo yêu cầu thường có tiêu đề trao đổi thông tin định tuyếnnhỏ hơn Vì vậy, về mặt nguyên tắc, các giao thức này có khả năng mở rộng tốt hơn sovới các giao thức định tuyến theo bảng Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của các giao thứcđịnh tuyến theo yêu cầu là trễ do tìm kiếm tuyến trước khi chuyển tiếp thông tin dữliệu Ví dụ về một số giao thức định tuyến theo yêu cầu gồm:

+ Giao thức định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing)

+ Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV (Ad hoc demand Distance Vector routing)

On-+ Giao thức định tuyến theo thứ tự tạm thời TORA (Temporally OrderedRouting Algorithm)

- Giao thức định tuyến lai ghép

+ Các giao thức định tuyến lai ghép được đề xuất để kết hợp các đặc tính ưuđiểm của các giao thức định tuyến theo bảng và theo yêu cầu Thông thường, các giaothức định tuyến lai ghép Manet được sử dụng trong kiến trúc phân cấp Các giao thứcđịnh tuyến theo bảng và theo yêu cầu được triển khai trong các cấp thích hợp

+ Một số ví dụ về giao thức định tuyến lai ghép:

 Giao thức định tuyến vùng ZRP (Zone Routing Protocol)

 Giao thức định tuyến trạng thái liên kết dựa trên vùng ZHLS (Zone-basedHierarchical Link State routing)

 Giao thức định tuyến mạng tuỳ biến lai HARP (Hybrid Ad hoc RoutingProtocol), v.v

Ngoài ra, chúng cũng được phân loại theo cách khác:

- Link state protocol : Trong các giao thức loại này, các router sẽ trao đổi LSA

(Link state advertisement) với các router khác để xây dựng và duy trì cơ sở dữ liệu vềtrạng thái của toàn mạng (Network topology database) Các thông tin này được traođổi dưới dạng multicast (Một router đến nhiều router khác) Như vậy mỗi router sẽ cómột cái nhìn đầy đủ và độc lập về toàn mạng (Routing table chung) và từ đó sẽ tìmcách xây dựng đường đi ngắn nhất đến đích

- Distance vector protocol : Trong giao thức loại này, các router sẽ chỉ trao đổi

bảng định tuyến (Routing table) riêng của mình đến các router lân cận được kết nốitrực tiếp với mình Như vậy, các router này không tự biết được đường đi đến đích,không biết các router trung gian mà phải dựa vào bảng định tuyến của router lân cận(Bị chi phối bởi các router lân cận)

2.2.2 Các giao thức định tuyến cơ bản

2.2.2.1 Giao thức DSDV(Destination Sequence Distance Vector)

- Mô tả

+ DSDV là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo kiểu từng bước:Trong mỗi nút mạng duy trì bảng định tuyến lưu trữ đích có thể đến ở bước tiếp theocủa định tuyến và số bước để đến đích DSDV yêu cầu nút mạng phải gửi đều đặnthông tin định tuyến quảng bá trên mạng

+ Ưu điểm của DSDV là đảm bảo không có đường định tuyến kín bằng cách sửdụng số thứ tự để đánh dấu mỗi đường Số thứ tự cho biết mức độ “mới” của đường

định tuyến, số càng lớn thì mức độ đảm bảo càng cao (đường R được coi là tốt hơn R’nếu số thứ tự của R lớn hơn, trong trường hợp có cùng số thứ tự thì R phải có số bướcnhỏ hơn) Số thứ tự sẽ tăng khi nút A phát hiện ra đường đến đích D bị phá vỡ, sau đónút A quảng bá đường định tuyến của nó tới nút D với số bước không giới hạn và sốthứ tự sẽ tăng lên

- Ðặc điểm

+ DSDV phụ thuộc vào thông tin quảng bá định kỳ nên nó sẽ tiêu tốn thời gian

để tổng hợp thông tin trước khi đường định tuyến được đưa vào sử dụng Thời giannày là không đáng kể đối với mạng có cấu trúc cố định nói chung (bao gồm cả mạng

có dây), nhưng với mạng Ad hoc thời gian này là đáng kể, có thể gây ra mất gói tintrước khi tìm ra được định tuyến hợp lý Ngoài ra, bản tin quảng cáo định kỳ cũng lànguyên nhân gây ra lãng phí tài nguyên mạng

2.2.2.2 Giao thức DSR (Dynamic source routing)

- Mô tả

+ Ðây là một giao thức thuộc dạng Distance Vector được dùng trong Manet.Khi một node mạng cần chuyển dữ liệu nhưng chưa biết được đường dẫn đến một địachỉ nào đó, node mạng này bắt đầu quá trình tìm kiếm đường dẫn (Route discovery)

Vì vậy, DSR là giao thức bị động (Chỉ cập nhật trạng thái mạng và tìm đường dẫn khi

có yêu cầu) Một ưu điểm của DSR là không có gói tìm đường nào được phát đi định

kỳ (vì không cần phải cập nhật trạng thái mạng thường xuyên – trái ngược với giaothức Link state) DSR còn có khả năng điều hành đường dẫn một chiều Vì DSR tìmđường theo yêu cầu nên nó không thích hợp cho các mạng dung lượng lớn và có tính

di động cao Giao thức DSR cũng có hai hoạt động chính: Tìm đường và bảo trì đườngdẫn (Router maintenance) Hình dưới đây cho ta thấy một ví dụ đơn giản của DSR.Router A, B và C lập thành một mạng Manet Router A và C không kết nối với nhautrong khi cả hai cùng kết nối với router B

Hình 2.11 Mô tả giao thức DSR

- Thủ tục tìm kiếm đường

+ Giả định rằng ban đầu bộ nhớ đệm trong tất cả các router đều trống (nhữngrouter này chưa biết gì về sự có mặt của nhau và những đường dẫn có thể có giữachúng) Khi router A muốn gửi dữ liệu đến router C, nó phát ra tín hiệu yêu cầu tìmđường dẫn, và quá trình tìm đường dẫn lúc này mới được kích hoạt Router B nhậnđược yêu cầu của A vì nó nằm trong vùng phủ sóng của A Router C là địa chỉ của yêucầu đó và B chưa có thông tin nào về địa chỉ của C lúc này, vì vậy router B gắn ID của

nó vào trong danh sách các router trung gian được đính kèm trong yêu cầu của A vàchuyển tiếp yêu cầu đó đến những router khác Khi C nhận được yêu cầu được gửi đến

từ B, nó nhận biết rằng địa chỉ của nó trùng với địa chỉ đích đến Vì vậy một đườngdẫn từ A đến C được tìm thấy Ðể giúp cho router nguồn (A) và những router trunggian (B) thiết lập đúng đường dẫn, router C gửi một thông điệp trả lời về A trongtrường hợp đây là đường dẫn hai chiều Quá trình này được thực hiện dễ dàng vì IDcủa những router trung gian đều nằm trong gói yêu cầu được gửi đến C Những routertrung gian này sẽ xây dựng cho mình bảng định tuyến ngay khi chúng nhận được trảlời từ router C Vì vậy, một đường dẫn từ A đến C được thiết lập

- Ðặc điểm

+ Trong quá trình tìm đường, các router duy trì danh sách ID của những routertrung gian trong các yêu cầu tìm kiếm gần thời điểm đó để tránh phải xử lý cùng mộtyêu cầu tìm kiếm (lặp) Yêu cầu tìm kiếm bị bỏ qua trong trường hợp chúng đã được

xử lý gần thời điểm đó và được xác định là một yêu cầu lặp Khi một router nhận đượcyêu cầu và nhận ra rằng ID của nó đã nằm sẵn trong danh sách router trung gian củayêu cầu đó thì yêu cầu này sẽ bị bỏ qua

+ Quá trình bảo trì đường dẫn diển ra khi đường dẫn trở nên không thể sử dụngđược vì sự di chuyển không đoán trước của các router (đặc trưng của MANET) Mỗirouter quản lý tất cả đường dẫn để chuyển tiếp các gói, khi một đường dẫn hỏng, mộtgói báo cáo lỗi đường dẫn (Route error) lập tức được gửi về router nguồn và đườngdẫn tương ứng Vì vậy, đường dẫn bị hỏng sẽ bị bỏ qua

+ Ðể quản lý việc truyền gói dữ liệu điều khiển vốn không đảm bảo (topomạng luôn thay đổi), DSR phải dựa vào giao thức ngầm định MAC (XX) để đảm bảonơi nhận luôn nhận được dữ liệu hoặc nó sẽ gửi gói dữ liệu điều khiển một số lần nhấtđịnh Vì DSR là một giao thức bị động, nó không thể biết được router đích bị ngắt kếtnối hay yêu cầu tìm đường bị mất Vì vậy, chi phí vận hành sẽ lớn trong trường hợpgiao thức MAC không đảm bảo dữ liệu luôn tới được đích Ðây là một vấn đề phổ biếncủa các giao thức bị động, bởi vì khi không nhận được trả lời từ router đích, router cógiao thức bị động sẽ không thể phân biệt được hai trường hợp lỗi xảy ra trong quátrình truyền dẫn hoặc một hoặc nhiều node mạng trở nên không thể sử dụng được.Giao thức bị động thường sử dụng nhiều gói xác nhận (Acknowledgement) hoặc gửi

dữ liệu đi nhiều lần để khắc phục vấn đề này, tuy nhiên phương pháp này lại làm tăngchi phí hoạt động Giao thức chủ động phát đi các gói điều khiển định kỳ và bỏ quacác node mạng khi chúng không trả lời sau một số lần phát nhất định, vì vậy giao thứcnày không mắc phải vấn đề trên, tuy nhiên việc phát các gói điều khiển một cách định

kỳ như vậy cũng làm tăng chi phí

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG CỦA MANET

Với sự gia tăng của thiết bị cầm tay cũng như sự tiến bộ trong thông tin khôngdây Mạng di động gia tăng thêm tầm quan trọng với sự gia tăng các ứng dụng rộngrãi Mạng di động nay có thể áp dụng ở những nơi có ít cơ sở hạ tầng hoặc không cótrước cơ sở hạ tầng, hoặc những nơi có sẵn cơ sở hạ tầng đắt tiền, không tiện cho sửdụng Mạng manet cho phép duy trì những kết nối hoặc thêm vào hay dở bỏ đi mộtcách dễ dàng Những bộ ứng dụng cho các mạng manet là rất đa dạng, khoảng lệchlớn, di động, mạng có tính động cao, mạng tĩnh thường bị hạn chế bởi công suấtnguồn Bên cạnh những ứng dụng cũ trước đây trong những môi trường truyền thẳng,những ứng dụng mới sẽ được tạo ra trong những môi trường mới Những ứng dụngđiển hình bao gồm

3.1 LĨNH VỰC QUÂN SỰ

- Trang thiết bị quân sự hiện nay thường chứa một số loại thiết bị máy tính.Mạng lưới manet sẽ cho phép quân đội để tận dụng lợi thế của công nghệ mạng phổbiến để duy trì một thông tin mạng lưới giữa những người lính, xe cộ, và thông tin từ

bộ chỉ huy Các kỹ thuật cơ bản của mạng ad hoc đến từ lĩnh vực này

3.2 LĨNH VỰC THƯƠNG MẠI

- MANET có thể sử dụng trong cứu hộ nhằm nỗ lực cứu trợ những thiên tai.Vd: hoả hoạn, lũ lụt, động đất… Lĩnh vực cứu hộ làm việc trong môi trường khắcnhiệt và nguy hiểm cho hạ tầng thông tin và tốc độ triển khai hệ thống nhanh thì cầnthiết Thông tin được chuyển tiếp với các thành viên trong nhóm cứu hộ với nhau bằngmột thiết bị nhỏ cầm tay

3.3 NỘI BỘ

- Mạng manet có thể chủ động liên kết một mạng lưới đa phương tiện tức thời

và tạm thời nhờ sử dụng máy tính xách tay để truyền bá và chia sẽ thông tin giữa cácđại biểu tham dự như một hội nghị, lớp học Một cách sử dụng khác của loại mạng này

là sử dụng trong gia đình để trao đổi trực tiếp thông tin với nhau Tương tự như vậytrong các lĩnh vực khác như taxi dân sự, thể thao, sân vận động, thuyền và máy baynhỏ…

3.4 PERSONAL ARE NETWORK (PAN):

- MANET tầm ngắn có thể đơn giản hoá việc truyền thông giữa các thiết bị diđộng ( PDA, laptop, cellphone) Những dây cáp được thay thế bằng việc kết nối vôtuyến Mạng manet cũng có thể mở rộng chức năng truy cập Internet như các mạngkhác ví dụ như WLAN, GPRS, và USTM PAN là một lĩnh vực có tiềm năng ứngdụng đầy hứa hẹn của Manet phổ biến trong tương lai

Hình 3.12 Ứng dụng PAN