Đánh giá hiệu năng một số giao thức Proactive của công nghệ mạng Ad-Hoc

Các hệ thống mạng tế bào không dây đã được đưa vào sử dụng từ những th ậpkỷ 80

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC 1.1 TổNG QUAN Về MạNG AD-HOC 1.2 ĐặC ĐIểM CủA MạNG AD-HOC 10 1.3 CÁC ứNG DụNG CủA MạNG AD-HOC 13 1.3.1 Ứng dụng quân đội 13 1.3.2 Các ứng dụng sống 14 1.4 VấN Đề AN NINH .16 CHƯƠNG II : HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC GIAO THỨC PROACTIVE TRONG MẠNG AD-HOC 17 2.1 TổNG QUAN Về ĐịNH TUYếN 17 2.2 GIAO THứC ĐịNH TUYếN VECTOR KHOảNG CÁCH THEO YÊU CầU AODV 19 2.2.1 Tìm đường 19 2.2.2 Thiết lập đường đảo chiều 20 2.2.3 Thiết lập đường chuyển tiếp .20 2.2.4 Quản lý bảng định tuyến 21 2.2.5 Duy trì tuyến 22 2.2.6 Xử lý lỗi, hết hạn xóa bỏ tuyến .23 2.2.7 Quản lý kết nối nội vùng 25 2.2.8 Sửa chữa nội vùng .26 2.3 CLUSTERHEAD GATEWAY ROUTING SWITCH (CGSR) .28 2.3.1 Tổng quan giao thức CGSR 28 2.3.2 Kiến trúc giao thức CGSR 28 2.4 GIAO THứC OLSR (OPTIMIZED LINK STATE ROUTING) 30 2.4.1 Khái quát giao thức OLSR 30 2.4.2 Chuyển tiếp đa điểm 31 2.4.3 Nguyên tắc trao đổi tin 33 2.4.4 Khả áp dụng .35 2.5 GIAO THứC ĐịNH TUYếN KHÔNG DÂY ( WRP ) 35 2.6 2.7 Định tuyến nguồn động (DSR) 36 GIAO THứC ĐịNH TUYếN TUầN Tự TạM THờI TORA 38 2.7.1 Chức giao thức 40 2.7.2 Tạo đường TORA .41 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM NS2 VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG CÁC KỊCH BẢN MÔ PHỎNG GIAO THỨC MẠNG 43 3.1 3.2 TổNG QUAN 43 ĐạI CƯƠNG Về NS 44 3.2.1 3.2.2 Các chức NS .44 Các thành phần NS .45 3.2.3 Kiến trúc NS 45 3.3 Sử DụNG PHầN MềM NS-2 Để MÔ PHỏNG MạNG 50 3.3.1 Cơ Tcl 50 3.3.2 Cơ OTcl 52 3.3.3 Các bước kịch mô NS-2 53 3.3.4 Thực mô mạng không dây NS 56 CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PROACTIVE TRONG AD-HOC 62 4.1 MộT Số Độ ĐO ĐÁNH GIÁ HIệU NĂNG 62 4.1.1 Các độ đo định tính .62 4.1.2 Các độ đo định lượng 64 4.2 ĐÁNH GIÁ HIệU NĂNG DựA TRÊN CÁC THÔNG Số .66 4.3 ĐÁNH GIÁ HIệU NĂNG DựA TRÊN KếT QUả MÔ PHỏNG .70 4.3.1 Mô hình hóa kịch mơ 70 4.3.2 4.3.2.1 4.3.2.2 4.3.2.3 Khảo sát phân tích kết 71 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin 71 Khả truyền gói tin 73 Độ tối ưu đường 73 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 LỜI NÓI ĐẦU Các hệ thống mạng tế bào không dây đưa vào sử dụng từ thập kỷ 80 Các hệ thống không dây hoạt động với trợ giúp cấu trúc hỗ trợ tập trung AP( Access Point) Các AP giúp người dùng trì kết nối với hệ thống không dây họ di chuyển từ địa điểm tới địa điểm khác Sự có mặt cấu trúc hỗ trợ cố định giới hạn khả thích nghi hệ thống khơng dây Nói cách khác hệ thống làm việc hiệu nơi khơng có sở hạ tầng cố định Các hệ thống không dây tương lai yêu cầu triển khai dễ dàng nhanh chóng mạng khơng dây Sự triển khai mạng nhanh chóng thực với kiến trúc hệ thống không dây Sự cải tiến gần Bluetooth đưa loại hệ thống không dây gọi mạng Ad-Hoc (Mobile Ad-hoc Network) Ad-Hoc có số đặc trưng, lợi riêng so với mạng vơ tuyến truyền thống Trong mơ hình mạng này, tất thành phần tham gia có khả di động, chúng truyền thông tin với theo đường truyền đa bước Để thực yêu cầu truyền thông này, tất nút thạm gia mạng đóng vai trị router thực thụ Các “router” có khả đảm bảo tất chức định tuyến, quảng bá đường đi, sửa lỗi liên kết… Để có ưu tính linh động, loại mạng phải đánh đổi với nhiều khó khăn khác cần giải Khi thành phần mạng di động, việc cấp phát nguồn cho chúng trở nên khó khăn Nếu cơng suất nút mạng giảm xuống mức định nút khơng thể thực chức đầy đủ router thực Vì vậy, việc thiết kế giao thức cho phải đát ứng yêu cầu công suất tiêu tốn hoạt động để đáp ứng chất lượng dịch vụ người dùng Trong tương lai, việc triển khai Ad-Hoc có thành công hay không phụ thuộc vào ứng dụng internet tương lai mà hỗ trợ giao thức có khả cải thiện hiệu Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hoạt động giao thức Ad-Hoc Ví dụ di chuyển nút gây tượng đứt liên kết, tác động tiêu cực đến khả định tuyến QoS mạng Kích thước mạng, chi phí điều khiển cường độ lưu lượng xem xét khả ổn định mạng Các yếu tố kèm theo thuộc tính khơng đồng gây thay đổi khả cải thiện hiệu mạng Có thể năm yếu tố tác động đến hiệu Ad-Hoc tốc độ, thời gian tạm dừng nút, kích thước mạng, số lượng nguồn lưu lượng giao thức định tuyến Các thơng số khác sử dụng để đánh giá hiệu mạng Với kiến thức thu thập em chọn đề tài “ Đánh giá hiệu số giao thức Proactive công nghệ mạng Ad-Hoc” làm đồ án tốt nghiệp Nội dung đồ án bố cục sau: Chương 1: Tổng quan mạng Ad-Hoc Chương trình bày cách tổng quan mạng Ad-Hoc như: Khái niệm mạng Ad-Hoc, lịch sử hình thành phát triển, cơng nghệ sử dụng mạng Ad-Hoc, đặc điểm mạng Ad-Hoc, ứng dụng mạng AdHoc vấn đề an ninh mạng Ad-Hoc Chương : Hoạt động giao thức Proactive mạng Ad-Hoc Chương đề cập cách tổng quát đến vấn đề định tuyến mạng Ad-Hoc, phân loại giao thức định tuyến mạng Ad-Hoc giới thiệu số giao thức định tuyến Proactive mạng Ad-Hoc Chương 3: Giới thiệu phần mềm NS2 ứng dụng xây dựng kịch mô giao thức mạng Chương sâu nghiên cứu hoạt động phần mềm NS bước ứng dụng NS để mô hoạt động mạng Ad-Hoc Chương 4: Đánh giá hiệu giao thức định tuyến Proactive mạng Ad-Hoc Chương khảo sát ảnh hưởng giao thức định tuyến hiệu mạng thơng qua mơ hình hóa, mô đưa kết mô Trên sở phân tích đánh giá điều kiện tối ưu cấu hình mạng giao thức định tuyến Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy giáo - Ths Đỗ Đình Cường, giảng viên khoa CNTT-ĐHTN bảo tận tình giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Trong trình làm điều kiện thời gian trình độ có hạn, bên cạnh cịn cơng nghệ cịn Việt Nam nên có điều kiện tiếp xúc với thực tế khơng thể tránh khỏi sai sót Vì em mong nhận ý kiến bảo quý báu thày cô, ý kiến đóng góp bạn bè để em kịp thời bổ sung, sửa chữa thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, tháng năm 2010 Sinh viên Lê Thị Hương THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ACK Acknowledgment Báo nhận AODV Ad-hoc on-demand distance vector routing Định tuyến cự ly véc tơ theo yêu cầu tùy biến CSMA/CA Carrier sense multiple access/ Colision Avoid Đa truy nhập cảm nhận sóng mang/ tránh xung đột CTS Clear To Send Xóa để gửi DCF Distributed Coordination Function Chức phối hợp phân tán DSR Dynamic Source Routing Định tuyến nguồn động ETT Expected Transmission Time Thời gian truyền dẫn mong đợi ETX Expected Transmission Count Dự báo số truyền dẫn mong đợi FIFO First In First Out Vào trước trước FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền dẫn file HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền dẫn siêu văn ML Minimum Loss tổn thất tối thiểu ICMP Internet Control Message Protocol Giao thức điều khiển truyền tin mạng LLACKS link-layer acknowledgments Báo nhận lớp liên kết LSA Link-state advertisement Quảng bá trạng thái lien kết MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MANET Mobile Ad-hoc Network Mạng tùy biến di động MIC Metric of Interference and Tham số nhiễu chuyển mạch kênh Channel-switching MID multiple interface declaration Công bố đa giao diện MPR Multi-Point Relay Chuyển tiếp đa điểm NAV Network Allocation Vector Véc tơ định vị mạng OLSR Optimized Link State Routing Protocol Giao thức định tuyến trạng thái lien kết tối ưu QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ RD Route Discovery Khám phá tuyến RERR Route Error Lỗi tuyến RM Route Maintenance Duy trì tuyến RREP Route Reply Hồi đáp tuyến RREP- ACK Route Reply Acknowledgment Báo nhận hồi đáp tuyến RREQ Route Request Yêu cầu tuyến RREQ ID Route Request Identification Nhận dạng yêu cầu tuyến RTS Request To Send Yêu cầu để gửi SYN Synchronization Đồng TC Topology Control Điều khiển cấu hình mạng TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền vận TORA Temporally-Ordered Routing Thuật toán định tuyến tạm Algorithm thời TTL Time to live Thời gian sống UDP User Datagram Protocol Giao thức liệu người dùng WCETT Weighted Cumulative ETT Thời gian truyền dẫn mong đợi tích lũy tải WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục không dây WMAN Wireless Metropolitan Area Network Mạng không dây đô thị WMN Wireless Mesh Network Mạng mắt lưới không dây WPAN Wireless Personnal Area Network Mạng không dây cá nhân WWAN Wireless Wide Area Network Mạng không dây diện rộng CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC Chương đề cập đến vấn đề : + Tổng quan mạng Ad-Hoc + Đặc điểm mạng Ad-Hoc + Các ứng dụng mạng Ad-Hoc + Vấn đề an ninh mạng Ad-Hoc 1.1 Tổng quan mạng Ad-Hoc Vào năm 1970, mạng không dây trở nên ngày phổ biến ngành cơng nghiệp máy tính Điều đặc biệt thập kỷ vừa qua thấy mạng khơng dây thích nghi phép di động Hiện có hai dạng mạng di động khơng dây Mạng biết đến mạng sở hạ tầng, mạng cố định có cổng dây Cầu cho mạng gọi trạm sở Đơn vị di động mạng kết nối giao tiếp với trạm sở gần giao tiếp bán kính Khi di động phạm vi trạm sở vào phạm vi khác, chuyển giao xảy từ trạm sở cũ đến trạm sở điện thoại di động tiếp tục liên lạc liên tục suốt mạng Ứng dụng điển hình kiểu mạng bao gồm mạng không dây cục WLAN (Wireless Local Area Network ) Loại thứ hai mạng di động khơng dây mạng di động khơng có sở hạ tầng, thường gọi mạng tùy biến Mạng khơng có sở hạ tầng mạng khơng định tuyến; tất nút có khả chuyển động kết nối cách ngẫu nhiên Các nút mạng có chức router mà phát trì router đến nút khác mạng Với tiến gần lĩnh vực máy tính cơng nghệ truyền thông, ứng dụng công nghệ di động không dây ngày sử dụng rộng rãi, nhiều số liên quan đến việc sủ dụng giao thức mạng ( IP ) Khả mạng di động tùy biến không dây để hỗ trợ mạnh mẽ hoạt động có hiệu mạng di động không dây cách kết hợp chức định tuyến vào nút di động Mạng nhận định có nhiều khả phát triển, đơi thay đổi nhanh chóng, ngẫu nhiên Trong Internet, giao thức định tuyến hỗ trợ cho máy chủ trở thành công nghệ “IP di động ” Đây công nghệ hỗ trợ máy chủ lưu động, nơi máy chủ di chuyển có thê kết nối tới Internet thông qua phương tiện khác ngồi địa cố đinh tên miền khơng gian Máy chủ kết nối trực tiếp với mạng cố định subnet ngồi kết nối thơng qua đường dẫn khơng dây, dịng địa v.v…Hỗ trợ hình thức máy chủ di động ( di chuyển ) yêu cầu quản lý địa Giao thức cải tiến khả tương tác thích nghi, chương trình cốt lõi mạng định tuyến hop-by-hop dựa vào giao thức định tuyến hoạt động mạng cố định Ngược lại, mục tiêu Ad-Hoc mở rộng tính di động vào lĩnh vực độc lập, di động, lĩnh vực không dây, nơi cài đặt nút - nơi kêt hợp routers máy chủ tự tạo thành mạng lưới sở hạ tầng mạng tùy biến không dây Trong hệ hệ thống truyền thông không dây ,sự triển khai nhanh chóng độc lập với người dùng di động thực cần thiết Những ví dụ quan trọng bao gồm thiết lập tồn ,hiệu quả, truyền thông linh động đói với hoạt động khẩn cấp ,các nỗ lực cứu nguy thảm họa mạng quân đội Hầu hết kịch mạng dựa kết nối xếp kiểm soát điều tưởng tượng ứng dụng mạng Ad-Hoc Các mạng Ad-Hoc (Mobile ad-hoc network) hay mạng “tồn ngắn ” hoạt động mà không cần sở hạ tầng cố định Chúng cung cấp triển khai nhanh chóng dễ dàng cho mạng tình khơng thể thực theo cách khác Ad-Hoc từ latinh có nghĩa “dành cho” “chỉ dành cho” Ad-Hoc hệ tự quản bao gồm tập người dùng di động truyền thông với qua băng thông ràng buộc liên kết không dây Khi nút (máy tính thiết bị tham gia vào mạng) mạng di chuyển, hình trạng mạng (topo) thay đổi cách nhanh chóng khơng thể đốn trước Mạng bị phân chuyển tất phạm vi hoạt động bao gồm việc tìm hình trạng mạng nhận thơng điệp phải thực nút mạng Chức định tuyến kết hợp chặt chẽ với nút di động Hình 1-1 Một mạng AD-HOC gồm nút Hình trịn biểu diễn phạm vi hoạt động nút Các nút mạng Ad-Hoc tự di chuyển tự tổ chức theo cách tùy tiện.Mỗi người dùng tự di chuyển truyền thông với người khác Đường truyền cặp sử dụng có nhiều liên kết song radio chúng không đồng ,điều cho phép kết hợp nhiều liên kết khác Các mạng Ad-Hoc hoạt động cách độc lập kết nối với mạng lớn Internet 1.2 Đặc điểm mạng Ad-Hoc Mạng Ad-Hoc gồm tảng di động ( ví dụ router với nhiều máy chủ thiết bị liên lạc không dây) gọi nút mà chúng tự di chuyển Các nút máy bay, tàu, xe tải, xe hơi, chí người thiết bị nhỏ, có nhiều máy chủ router Mạng Ad-Hoc hệ thống tự động nút di động Hệ thống hoạt động độc lập có cổng vào giao diện với mạng cố định Trong chế độ hoạt động sau, hình dung mạng gốc kết nối với mạng cố định 10 liệu mạng Nói cách gián tiếp, cung cấp số chặng trung bình mà gói liệu phải vượt qua  Giá trị trung bình số bit điều khiển phải truyền chia cho số bit liệu cần truyền Độ đo độ đo tính hiệu giao thức khả sử dụng dung lượng đường truyền liệu để truyền thông tin điều khiển Thông tin điều khiển khơng bit gói tin điều khiển định tuyến bit phần header gói tin liệu Nói cách khác, khơng phải liệu gói tin thơng tin điều khiển tính phần điều khiển giao thức  Giá trị trung bình số lượng gói tin liệu gói tin điều khiển chia truyền chia cho số lượng gói tin liệu cần truyền Thay việc đo độ hiệu thuật tốn theo dạng tính bit, độ đo đo độ hiệu việc truy nhập kênh truyền giao thức Một số tham số sau cần phải quan tâm tới “ngữ cảnh” mạng ta thực việc đánh giá hiệu giao thức:  Kích thước mạng – đo số lượng nút  Kết nối mạng – số lượng nút hàng xóm trung bình quanh nút  Tốc độ thay đổi hình trạng mạng  Dung lượng liên kết – tốc độ liên kết có thật đo số bit/giây  Phần liên kết chiều – liên quan đến tính hiệu giao thức thực có mặt liên kết chiều  Dạng truyền – liên quan đến tính hiệu giao thức việc thích nghi với dạng thức truyền khác  Tính di động – hình trạng mạng biến đổi theo thời gian không gian ảnh hưởng đến hiệu giao thức định tuyến 65  Số lượng tần số xuất nút không hoạt động - liên quan đến cách thực giao thức có nút hoạt động nút không hoạt động Một giao thức mạng Ad-Hoc hoạt động cách có hiệu qua nhiều hồn cảnh mạng khác – từ mạng nhỏ, mạng phịng thí nghiệm, nhóm mạng ad hoc đến mạng di động lớn nhiều chặng Các đặc tính độ đo đánh giá hiệu mạng Ad-Hoc khác biệt so với mạng có dây đa chặng truyền thống Môi trường mạng không dây môi trường khan băng thông lượng nút mạng Tóm lại, việc đưa mạng Ad-Hoc vào thị trường thương mại nhiều thách thức hội nghiên cứu mạng Ad-Hoc nhiều Một thiết lập khác hiệu đưa yêu cầu giao thức định tuyến để điều khiển mạng Một câu hỏi nảy sinh “độ ‘tốt’ giao thức đo thể nào” Các độ đo hiệu giao thức định tuyến giúp ta trả lời câu hỏi chúng có ý nghĩa so sánh đánh giá hiệu giao thức Có thể nhận giao thức định tuyến có khuynh hướng phù hợp với dạng mạng đặc biệt lại khơng thích hợp với dạng mạng khác Các đặc tính giao thức ưu điểm lẫn hạn chế cần phải ý đến để xem chúng có phù hợp với ngữ cảnh mạng định áp dụng hay khơng Các thuộc tính giao thức thường tính tốn cách ‘định tính’, ví dụ giao thức hỗ trợ hay khơng thể hỗ trợ chế định tuyến theo đường ngắn Các mô tả định lượng cho phép đánh giá định lượng cách chi tiết hiệu giao thức 4.2 Đánh giá hiệu dựa thông số Bảng 4-1 đưa so sánh hiệu suất giao thức AODV, DSR, TORA, ABR SSR Giao thức AODV triển khai thủ tục tìm đường tương tự DSR nhiên hai giao thức có số điểm khác biệt Điều ý phần thông tin điều khiển DSR thường có khả lớn 66 phần thơng tin điều khiển AODV gói tin DSR phải phải chứa đầy đủ thơng tin định tuyến gói tin AODV yêu cầu chứa địa đích Tương tự vậy, thông điệp trả lời đường DSR chứa phần thông tin điều khiển lớn AODV gói tin trả lời DSR phải chứa đầy đủ địa nút đường quay ngược lại mà qua gói tin AODV chứa địa IP đích số thứ tự Bộ nhớ yêu cầu xử lý thông điệp DSR lớn so với nhớ yêu cầu thơng điệp AODV DSR u cầu phải nhớ toàn đường AODV yêu cầu nhớ thông tin chặng Một ưu điểm AODV hỗ trợ kiểu truyền multicast [18] giao thức đưa hỗ trợ kiểu truyền thông Mặt khác, AODV lại yêu cầu liên kết đồng nút sử dụng đường có liên kết khơng đồng Theo khía cạnh DSR ưu việt không yêu cầu liên kết đồng Các tham số hiệu AODV DSR TORA ABR SSR Độ phức tạp thời gian khởi tạo O(2d) O(2d) O(2d) O(d+z) O(d+z) Độ phức tạp thời gian có thay đổi O(2d) O(2d) O(2d) O(l+z) O(l+z) O(2N) O(2N) O(2N) O(N+y) O(N+y) Độ phức tạp truyền thông lỗi xảy O(2N) O(2N) O(2x) O(x+y) O(x+y) Dạng địa định tuyến Phẳng Phẳng Phẳng Phẳng Phẳng Tránh định tuyến lặp Có Có Có Có Có Khả truyền multicast Có Không Không Không Không Thông điệp Hello Không Không Không Có Có Khả đa đường Khơng Có Có Khơng Không Nơi lưu trữ đường Bảng định tuyến Bộ nhớ đường Bảng định tuyến Bảng định tuyến Bảng định tuyến Thời gian timeout lưu trữ đường Có Khơng Không Không Không Độ phức tạp truyền thông khởi tạo 67 Cấu hình lại đường Xóa thơng báo Xóa thơng báo Sửa chữa Quảng bá nội Xóa thơng báo Độ đo đường Mới ngắn Ngắn Ngắn Độ liên kết ngắn Độ liên kết tính bền vững Ghi chú: d=Đường kính mạng; N=Số nút mạng; l=Bán kính đoạn bị ảnh hưởng; x=Số nút trực tiếp nhận gói REPLY; y=Bán kính truyền trực tiếp gói REPLY Bảng 4-1: So sánh hiệu giao thức định tuyến dạng on-demand Thuật tốn DSR thuật tốn thích hợp để ứng dụng vào mạng có nút di chuyển với tốc độ trung bình theo khía cạnh độ trễ truyền gói tin [10] Các giả thiết đưa thực thuật tốn đường kính mạng tương đối nhỏ nút mạng hoạt động chế độ nhận hỗn hợp, gói tin nhận được truyền tới driver mạng mà khơng có chế lọc địa Ưu điểm lớn DSR tiết kiệm băng thơng mạng lượng nút mạng kiểu giao thức hoạt động theo yêu cầu nghĩa khơng truyền gói tin định tuyến theo chu kỳ quảng bá Do khơng có thay đổi hình trạng mạng, giao thức DSR khơng phải chịu tải việc truyền thông tin điều khiển Thêm vào đó, DSR cho phép nút lưu trữ đồng thời nhiều đường đến đích nhớ đường Do đó, liên kết đường bị phá vỡ, nút nguồn sử dụng đường khác đường có nhớ đường khơng phải khởi tạo thủ tục tìm đường Trong trường hợp này, thời gian tìm đường nhanh giao thức định tuyến dạng on-demand khác Tuy nhiên, nhớ đường khơng có đường khác đến đích, DSR phải khởi tạo lại thủ tục tìm đường giống AODV Mặt khác, đường kính mạng giả định nhỏ yêu cầu định tuyến nguồn, DSR giao thức có khả co giãn mạng lớn TORA giao thức định tuyến phù hợp với mạng lớn có mật độ nút lớn [16] Tính chất lạ TORA bắt nguồn từ việc tạo gói tin DAG để thành lập đường Một ưu điểm TORA hỗ trợ nhiều đường TORA DSR giao thức định tuyến theo yêu cầu có trì nhiều đường đến nút đích Việc xây dựng lại đường không 68 cần thiết tất đường biết rơi vào tình trạng khơng hợp lệ tiết kiệm băng thơng mạng giao thức khác không hỗ trợ vấn đề Một ưu điểm khác TORA hỗ trợ multicast kiểu multicast khác với AODV Giao thức ABR giao thức kết hợp giao thức định tuyến kiểu broadcast định tuyến kiểu điểm-điểm sử dụng cách tiếp cận chuyển tiếp gói tin dạng hướng kết nối Việc chọn đường thao tác dựa kết hợp nút nằm đường Do đó, đường kết không cần thiết phải chứa số lượng nhỏ nút đường kết ABR thường có thời gian sống dài đường kết giao thức khác Một đường có thời gian sống dài yêu cầu số lần xây dựng lại đường thơng lượng mạng có thẻ cao Một ưu điểm khác ABR đảm bảo khơng có tượng lặp gói liệu có đường tốt đánh dấu đường hợp lệ đường khác dạng bị động Tuy nhiên giao thức ABR lại yêu cầu nút phải định kỳ gửi thông tin báo hiệu Khoảng thời gian hai lần gửi thông tin báo hiệu định kỳ phải đủ ngắn để đảm bảo độ xác theo khơng gian, thời gian hình trạng mạng Việc gửi thông tin báo hiệu định kỳ yêu cầu tăng thêm khả lượng chiếm thêm băng thông mạng Không giống DSR, giao thức ABR khơng thực việc lưu trữ đường Thuật tốn SSR thuật toán phát triển từ thuật toán ABR Nó thực kỹ thuật chọn đường sở độ mạnh tín hiệu tính ổn định theo khu vực nút dọc theo đường Trong ABR, đường lựa chọn không cần phải đường ngắn tính theo số chặng nên đường có độ ổn định thời gian sống cao Một nhược điểm SSR khơng giống AODV DSR, nút trung gian trả lời yêu cầu đường tới nút nguồn Thêm vào đó, liên kết đường bị phá vỡ, thuật tốn tìm đường phải kích hoạt lại từ nút nguồn để tìm đường tới nút đích Trong SSR, 69 khơng có chế cho phép nút trung gian tự xây dựng lại đường chúng 4.3 Đánh giá hiệu dựa kết mô 4.3.1 Mơ hình hóa kịch mơ Hình 4.1 mô tả số kịch mô phỏng, gồm nút di chuyển với vận tốc 20 m/s Tám kịch mô thời gian chạy kịch 900 giây (simulation time) Các kịch mô thực lặp lại nhiều lần với mục đích xác thực độ tin cậy kết Mỗi loại kịch mô bốn giao thức AODV, DSR, TORA, DSDV Việc phân loại kịch mơ nhằm mục đích kiểm tra tác động tải tốc độ di chuyển tới kết cuối Q trình thu thập thơng số thống kê kiện riêng lẻ cho phép kiểm tra thông số đánh giá hiệu cần thiết khả truyền, tỉ lệ chuyển tiếp gói tin độ tối ưu đường Hình 4-1 : Một mơ hình kịch mơ 70 Các kịch xây dụng quy mô mạng trường học trải rộng diện tích 1000m x 500m Các nút mạng đầu cuối vô tuyến server phân bố ngẫu nhiên vùng địa lý Trong kịch bản, nút di động trao đổi lưu lượng liệu với server Di chuyển nút cấu hình với mobility config với chế độ di chuyển ngẫu nhiên nhằm mô tả di chuyển giống thực tế nút di chuyển với vận tốc tối đa 20m/s tùy theo kịch khác Di chuyển nút thực dựa chế giả ngẫu nhiên Với chế này, nút chọn cho đích để bám theo, đến đích, tạm dừng 30 giây để tính tốn trạng thái tương quan sau chọn cho nút đích ngẫu nhiên khác tiếp tục di chuyển Cơ chế cấu hình với mục đích so sánh thơng số thống kê khoảng thời gian dừng di chuyển kịch 4.3.2 Khảo sát phân tích kết Trong mục thực phân tích kết mô thu đồng thời đánh giá hiệu giao thức AODV, DSDV, TORA, DSR thông qua thông số đầu vào – Mạng gồm nút di động – Phạm vi trường học, diện tích 1000m x 500m – Thời gian mô 900 giây – Thời gian không di chuyển (Pause Time) gồm mức: 0,30,60,120,300,600, 900 – Tốc độ di chuyển tối đa 20 m/s 4.3.2.1 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin (PDR - Packet Delivery Ratio) tỷ số số gói tin phát số gói tin nhận mạng Thơng số đánh giá tỷ lệ mát liệu độ xác hiệu giao thức định tuyến Hình 4-2 biểu diễn tỷ lệ chuyển tiếp gói tin giao thức AODV, DSDV, TORA, DSR vận tốc 20m/s 71 Hình 4-2 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin giao thức Tỷ lệ cao với giao thức DSR, AODV, TORA ngoại trừ giao thức DSDV thời điểm 300 giây đầu tiên, sau tỷ lệ lại tăng lên cao Do chất, DSDV giao thức định tuyến sửa đổi từ thuật tốn định tuyến Bellman-Ford Nó thời gian cho việc tạo cập nhật bảng định tuyến nút Tuy nhiên DSDV giao thức khơng hiệu u cầu truyền gói tin cập nhật cách định kỳ mà không cần để ý đến số lần thay đổi hình trạng mạng Sau tỷ lệ cao nhiều vào giai đoạn sau DSR có tỷ lệ chuyển tiếp gói tin cao tồn thời gian hoạt động ổn định, thấp AODV Hầu hết giao thức có tỷ lệ không ổn định ba chặng trình TORA giống thấp cao DSDV Nhìn chung giao thức DSR AODV thực thi việc truyền nhận gói tin tốt hai giao thức lại DSDV hoạt động hiệu Tuy nhiên hình trạng mạng ổn định giao thức hoạt động tốt 72 4.3.2.2 Khả truyền gói tin Hình 4-2 biểu diễn khả truyền gói tin giao thức Hình 4-3: Khả truyền gói tin giao thức Có khác biệt rõ ràng khả truyền gói tin giao thức Nhận thấy giao thức TORA có khả truyền gói tin đạt hiệu cao nhất, có suy giảm đáng kể giao đoạn cuối giao thức đạt hiệu cao Điều chứng tỏ TORA hoạt động tốt có vận tốc di chuyển lớn Đỉnh cao lưu lượng thời điểm bắt đầu mơ cho thấy có nhiều lưu lượng định tuyến đưa vào mạng thời điểm thiết lập ban đầu Tiếp sau AODV, giao thức chứng tở khả truyền tin ổn định môi trường khác DSDV đạt hiểu không cao lại ổn định Khả truyền gói tin thấp giao thức DSR, vận tốc di chuyển cao làm tăng khả gãy liên kết dẫn đến DSR phải phản ứng với tần số cao hơn, tác động thể rõ rệt 4.3.2.3 Độ tối ưu đường 73 Hình 4-4: Độ tối ưu đường Dễ dàng nhận thấy thời điểm ban đầu, số lượng gói tin gửi cao, sau số lượng giảm dần theo chặng đường Ổn định giao thức AODV, sau TORA Giao thức định tuyến AODV điều chỉnh thay đổi thời gian tạm dừng khởi động vận tốc thấp di chuyển với vận tốc cao nút thời gian để điều chỉnh dần tối ưu Đỉnh cao lưu lượng thời điểm bắt đầu mô cho thấy có nhiều lưu lượng định tuyến đưa vào mạng thời điểm thiết lập ban đầu Độ tối ưu TORA tăng theo số lượng nút mạng Lúc đầu số lượng gói tin gửi DSR cao sau giảm mạnh, đứt gãy liên kết nên ảnh hưởng rõ rệt Vận tốc di chuyển cao làm tăng khả gãy liên kết dẫn đến DSR phải phản ứng với tần số cao hơn; tác động thể rõ rệt nút bắt đầu dừng di chuyển trờ lại sau chu kỳ đầu ổn định tương đối DSDV giao thức ổn định nhất, giao thức khơng hiệu u cầu truyền gói tin cập nhật cách định kỳ mà không cần để ý đến số lần thay đổi hình trạng mạng Điều giới hạn cách có hiệu số lượng nút kết nối vào mạng thông tin điều khiển tăng 74 KẾT LUẬN Để đánh giá hiệu suất giao thức định tuyến cần phải có tiêu chí độ đo đánh giá Các độ đo đánh giá chia thành hai nhóm độ đo định tính độ đo định lượng Đồ án đưa tiêu chí để đánh giá hiệu giao thức mạng Ad-Hoc Cụ thể tỷ lệ chuyển tiếp gói tin, khả truyền gói tin độ tối ưu đường Trong tỷ lệ chuyển tiếp gói tin khả truyền gói tin tác động trực tiếp đến độ tin cậy giao thức, độ tối ưu đường thể hiệu sử dụng tài nguyên giao thức Hoạt động hiệu tin cậy điều mong muốn giao thức định tuyến mạng Trong trình nghiên cứu ứng dụng TCP (truyền file FTP) sử dụng với tất nguồn tới đích Do chế hoạt động TCP, tỉ lệ chuyển tiếp gói tin cho tất giao thức kịch đạt chưa 50% Điều chứng minh TCP không phù hợp với giao thức định tuyến tùy biến Sử dụng lưu lương UDP cho kết tỉ lệ chuyển tiếp gói tin cao Giao thức DSR thích hợp để ứng dụng vào mạng có nút di chuyển với tốc độ trung bình Các giả thiết đưa thực thuật tốn đường kính mạng tương đối nhỏ nút mạng hoạt động chế độ nhận hỗn hợp, gói tin nhận được truyền tới driver mạng mà khơng có chế lọc địa Ưu điểm lớn DSR tiết kiệm băng thơng mạng lượng nút mạng kiểu giao thức hoạt động theo yêu cầu nghĩa khơng truyền gói tin định tuyến theo chu kỳ quảng bá Do khơng có thay đổi hình trạng mạng, giao thức DSR khơng phải chịu tải việc truyền thông tin điều khiển TORA giao thức định tuyến phù hợp với mạng lớn có mật độ nút lớn Tính chất lạ TORA bắt nguồn từ việc tạo gói tin DAG để thành lập đường 75 AODV hoạt động tốt DSR DSDV mạng tải trung bình thấp với tốc độ di chuyển nút thấp Nó hoạt động tốt DSR DSDV mạng tải lớn tốc độ di chuyển cao DSDV giao thức hoạt động hiệu nhất, tốn nhiều thời gian lượng hoạt động nút phải cập nhật bẳng định tuyến DSDV phù hợp với mạng có kích thước nhỏ Trong giao thức nghiên cứu khơng có giao thức có hiệu vượt trội hoàn toàn tất điều kiện mạng Việc lựa chọn giao thức phụ thuộc vào hoàn cảnh cụ thể mạng Mỗi chiến lược định tuyến có ưu điểm nhược điểm khác Trong mạng không dây kiểu không cấu trúc, tùy theo hồn cảnh, u cầu đặc tính mạng cụ thể mà giao thức định tuyến thể ưu, nhược điểm theo cấp độ khác Trong tương lai thực dánh giá hiệu giao thức định tuyến tùy biến giao thức thiết kế đặc biệt theo chuẩn IEEE 802.16 cho WiMAX di động Hướng nghiên cứu cung cấp thông tin tán thành phản đối chuẩn phát triển lĩnh vực Trong nghiên cứu thực đánh giá hiệu giao thức định tuyến Ad-Hoc 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa, Ad Hoc Mobile Wireless Networks: Principles, Protocols, and Applications, Taylor & Francis Group, LLC, 2008 [2] Bained Nyirenda, Jason Mwanza, Performance Evaluation of Routing Protocols in Mobile Ad hoc Networks (MANETs), Blekinge Institute of Technology, January 2009 [3] Dmitri D Perkins, Herman D Hughes, and Charles B Owen, Factors Affecting the Performance of Ad Hoc Networks, Department of Computer Science and Engineering Michigan State University, East Lansing, MI 488241226 [4] Anipakala Suresh, Bremen Institute of Technology, Performance Analysis of Ad hoc On-demand Distance Vector routing (AODV) using OPNET Simulator, 11th April 2005 [5] RFC4728 - The Dynamic Source Routing Protocol (DSR), IETF [6] RFC3561 - Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, IETF [7] RFC3626 - Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), IETF [8] Temporally-Ordered Routing Algorithm (TORA) Version Functional Specification, IETF [9] Edit by Mohammad Ilyas, florida Atlantic University, Boca Raton, Florida, The Handbook of Ad hoc Wireless Networks, CRC Press LLC, 2003 [10] Farooq Anjum and Petros Mouchtaris, Security for Wireless Ad Hoc Networks, John Wiley and Sons, Feb 2007 [11] Amitabh Míhra, Security and Quality of Service in Ad Hoc Wireless Networks, Cambridge Press, Mar 2008 [12] Uyen Trang Nguyen and Xing Xiong, “Rate-adaptive Multicast in Mobile Ad hoc Networks,” IEEE International Conference on Ad hoc and Mobile Computing, Networking and Communications, WiMob, Montreal, Canada, 2005 [13] Mohammad Naserian, Kemal E Tepe and Mohammed Tarique, “Routing overhead analysis for reactive routing protocols in wireless ad hoc networks,” IEEE Conference on Wireless And Mobile Computing, Networking And Communications, WiMob, 2005, pp 87 – 92 77 [14] Ad Hoc Networks Technologies And Protocols, Springer Science + Business Media, 2005 [15] Nguyễn Quang Huy, D04VT2, đồ án tốt nghiệp: “Định tuyến mạng Mesh” [16] Phạm Đức Hịa, Lị Văn Duy, Nguyễn Hồng Cương, Sand Sakda, D05VT2, chuyên đề kỹ thuật chuyển mạch: “Bảo mật định tuyến MANETs” [17] http://www.vntelecom.org/ 78 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Chữ ký giáo viên hướng dẫn 79 ... nguồn lưu lượng giao thức định tuyến Các thông số khác sử dụng để đánh giá hiệu mạng Với kiến thức thu thập em chọn đề tài “ Đánh giá hiệu số giao thức Proactive công nghệ mạng Ad-Hoc? ?? làm đồ... ninh mạng Ad-Hoc Chương : Hoạt động giao thức Proactive mạng Ad-Hoc Chương đề cập cách tổng quát đến vấn đề định tuyến mạng Ad-Hoc, phân loại giao thức định tuyến mạng Ad-Hoc giới thiệu số giao thức. .. Chương 4: Đánh giá hiệu giao thức định tuyến Proactive mạng Ad-Hoc Chương khảo sát ảnh hưởng giao thức định tuyến hiệu mạng thông qua mơ hình hóa, mơ đưa kết mơ Trên sở phân tích đánh giá điều