Đánh giá hiệu năng giao thức định tuyến AODV trong mạng không dây

MỤC LỤC 1.1 Khái quát mạng không dây 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Phân loại mạng không dây 1.1.3 Các chuẩn mạng không dây 10 1.1.3.1 Chuẩn IEEE 802.11 10 1.1.3.2 Một số chuẩn khác 13 1.2 Nguyên lý hoạt động mạng không dây WLAN 14 1.3 Cấu trúc giao thức sử dụng mạng không dây WLAN 15 1.4 Mạng Ad-hoc 15 1.4.1 Tổng quan mạng Ad-hoc 15 1.4.2 Đặc điểm yêu cầu mạng Ad-hoc 16 1.4.3 Ứng dụng mạng Ad-Hoc 19 1.3.4 Một số vấn đề cần quan tâm mạng Ad-hoc 20 CHƯƠNG ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG AD-HOC 21 2.1 Các thuật toán định tuyến truyền thống 22 2.1.1 Giải thuật Link state 23 2.1.2 Giải thuật Distance Vector 24 2.2 Yêu cầu giao thức định tuyến mạng Ad-hoc 24 2.3 Phân loại giao thức định tuyến .26 2.3.1 Định tuyến điều khiển theo bảng ghi 26 2.3.1.1 Giao thức DSDV 27 2.3.1.2 Giao thức OLSR 31 2.3.2 Định tuyến điều khiển theo yêu cầu 33 2.3.2.2 Giao thức DSR 34 2.3.2.1 Giao thức AODV .35 2.3.2.3 Giao thức TORA 44 2.3.3 Phương pháp định tuyến lai 45 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA GIAO THỨC AODV TRÊN PHẦN MỀM MÔ PHỎNG NS2 49 3.1 Tổng quan .49 3.2 Giới thiệu phần mềm mô NS-2 50 3.2.1 Giới thiệu chung 50 3.2.2 Kiến trúc NS-2 51 3.2.3 Một số phần mềm dùng kết hợp với NS-2 52 3.2.3.1 NAM 52 3.2.3.2 Nscript 53 3.2.3.3 Topology Generator 53 3.2.3.4 Trace Data Analyzers 53 3.3 Giới thiệu số công cụ phân tích đánh giá hiệu 55 3.4 Xây dựng kịch mô 56 3.4.1 Mô hình kịch 56 3.4.2 Thông số kịch 58 3.5 Đánh giá hiệu dựa kết mô 59 3.5.1 Các độ đo đánh giá hiệu 59 3.5.1.1 Các độ đo định tính 59 3.5.1.2 Các độ đo định lượng .60 3.5.2 Các tham số đánh giá hiệu 62 3.5.2.1 Thông lượng trung bình 62 3.5.2.2 Tỷ lệ truyền thành công 62 3.5.2.3 Độ trễ trung bình đầu cuối-đầu cuối 63 3.5.3 Kết đánh giá .63 3.5.3.1 Đánh giá thông lượng trung bình .63 3.5.3.2 Trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối 64 3.5.3.3 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin 64 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 65 DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU Hình 1.1 Phân loại mạng không dây Hình 1.2 Dải tần 5Ghz IEEE 802.11a 12 Hình 1.3 Mô hình phân lớp mạng Wlan chuẩn 802.11 15 Hình 1.4 Mô hình đơn giản mạng Ad-hoc 16 Hình 2.1 Mô hình minh họa thuật toán Bell-man-Ford 28 Hình 2.2 Sơ đồ liên kết .31 Hình 2.3 Quá trình phát tràn lan tin quảng bá 32 Hình 2.4 Bầu chọn MPR 33 Hình 2.5 Quá trình gửi yêu cầu khám phá đường 37 Hình 2.6 Cấu trúc tin RREQ 38 Hình 2.7 Định dạng gói tin RREP .39 Hình 2.8 Thiết lập tuyến đường ngược .40 Hình 2.9 Thiết lập tuyến đường thuận 41 Hình 2.10 ZRP bán kính vùng 47 47 Hình 2.11 Ví dụ khám phá đường ZRP 47 Hình Các phần mềm mô mạng 50 Hình 3.2 Kiến trúc NS-2 .51 Hình 3.3 Sự đối ngẫu C++ OTcl 52 Hình 3.4 Mô hình kịch .57 Hình 3.5 Mô hình kịch .58 Hình 3.6 Đánh giá thông lượng giao thức AODV 7node 10node 63 Hình 3.7 Trễ trung bình đầu cuối đến đầu cuối .64 Hình 3.8 Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin .65 Hình 3.9 Sử dụng ngôn ngữ Perl .65 65 Hình 3.10 Sử dụng ngôn ngữ AWK 65 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tiêu chuẩn nhóm mạng Bảng 2.1 Các loại giao thức định tuyến mạng Ad-hoc 26 Bảng 2.2 Định tuyến sử dụng thuật toán Bell-man-Ford 28 Bảng 2.3 Bảng định tuyến node A 31 Bảng 3.1 Cấu hình kịch 57 Bảng 3.2 Cấu hình kịch 57 LỜI NÓI ĐẦU Bước sang kỉ 21, kỉ khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độ nhanh chóng Đất nước ta ngày hoà nhập vào xu tiến giới Với phát triển nhanh chóng xã hội đặt vấn đề truyền thông ngày lớn để phục vụ cho ngành kinh tế nhu cầu giải trí người Mạng không dây đời khắc phục nhược điểm mạng có dây truyền thống xu mạng truyền thông đại Trong số mạng không dây, mạng Ad-hoc quan tâm cách đặc biệt Không giống mạng có dây truyền thống hay mạng không dây có sơ sở hạ tầng, với tính linh động cao, dễ dàng thiết lập nên mạng Ad-hoc ứng dụng nhiều lĩnh vực xã hội Trong đó, vấn đề định tuyến mạng Ad-hoc vấn đề quan trọng, nghiên cứu nhiều ảnh hưởng lớn đến hiệu suất mạng Với mục đích tìm hiểu, củng cố phát triển kiến thức lĩnh hội trình học tập nghiên cứu trường đại học Công Nghệ Thông Tin Và Truyền Thông em chọn đồ án tốt nghiệp là: “Đánh giá hiệu giao thức định tuyến AODV mạng không dây” Bố cục đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan mạng Ad-hoc Chương 2: Định tuyến mạng Ad-hoc Chương 3: Đánh giá hiệu giao thức AODV phần mềm mô NS2 CHƯƠNG TỔNG QUANVỀ MẠNG AD-HOC 1.1 Khái quát mạng không dây 1.1.1 Giới thiệu chung Mạng không dây (Wireless Lan) mạng sử dụng công nghệ cho phép hai hay nhiều thiết bị kết nối với cách sử dụng giao thức chuẩn mà không cần kết nối dây mạng (Cable) Trong gần 10 năm qua mạng vô tuyến (không dây) phát triển với tốc độ chóng mặt Có nhiều loại hình mạng, nhiều công nghệ, nhiều chuẩn vô tuyến chuẩn hóa Ưu điểm - Giá thành giảm nhiều nhiều thành phần người sử dụng Công nghệ không dây tích hợp rộng rãi nhiều thiết bị di động - tất người sử dụng có sẵn tính kết nối mạng không dây Tính linh động: Tạo thoải mái việc truyền tải liệu thiết bị có hỗ trợ mà ràng buộc khoảng cách không gian mạng có dây thông thường người dùng kết nối với mạng di chuyển - nơi phạm vi phủ sóng thiết bị tập trung Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại sóng radio để truyền nhận liệu thay dùng loại cáp tiết kiệm chi phí lắp đặt mạng Nhược điểm - Tốc độ mạng không dây bị phụ thuộc vào băng thông, tốc độ mạng không dây - thấp mạng có dây nhiều Độ tin cậy: Mạng không dây dễ bị ảnh hưởng thời tiết, khí hậu hay chịu ảnh hưởng vật chắn nhiễu thiết bị không dây khác ảnh hưởng trực tiếp - lên mạng Trong mạng cố định truyền thống tín hiệu truyền dây dẫn an toàn Còn mạng không dây việc “đánh rơi” dễ dàng mạng không dây sử dụng sóng radio bắt thiết bị nhận nằm phạm vi cho phép, mạng không dây có danh giới không rõ ràng nên khó quản lý 1.1.2 Phân loại mạng không dây Có nhiều cách phân loại mạng không dây thực tế người ta thường phân loại theo cách đây:  Phân loại theo phạm vi phủ sóng WPAN: Mạng vô tuyến cá nhân, nhóm bao gồm công nghệ vô tuyến có tầm phủ nhỏ từ vài mét đến hàng trục mét tối đa Các công nghệ phục vụ cho mục đích kết nối thiết bị ngoại vi máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, USB, đồng hồ với điện thoại di động, máy tính Các công nghệ nhóm bao gồm Bluetooth, Wibree, Zigbee, UWB, Wireless USB,…Đa phần công nghệ chuẩn hóa IEEE Do chuẩn biết đến với tên IEEE 802.15.3 hay IEEE 802.15.4 số loại khác WLAN: Mạng vô tuyến cục bộ, nhóm bao gồm công nghệ có vùng phủ sóng tầm vài trăm mét Nổi bật công nghệ WIFI với nhiều chuẩn mở rộng khác thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i… Công nghệ WIFI gặt hái nhiều thành công năm qua, bên cạnh số công nghệ HIPERLAN, HIPERLAN2, đối thủ cạnh tranh WIFI chuẩn hóa ETSI WMAN: Mạng vô tuyên đô thị, đại diện tiêu biểu nhóm WIMAX Băng tần sử dụng từ 2Ghz tới 11 Ghz Băng thông 40Mbps cho kết nối tầm nhìn thẳng (line of sight) cố định 15 Mbps cho kết nối không theo tầm nhìn thẳng, di động Mạng WMAN thích hợp cho vùng địa lý hiểm trở, hoang vắng, triển khai hạ tầng cáp tốn kém.Ngoài ra, hệ thống băng rộng BWMA 802.20 Vùng phủ sóng khoảng vài kilomet WWAN: Mạng vô tuyến diện rộng, nhóm bao gồm công nghệ thông tin di động GSM, UMTS, CDMA, HSPA, LTE Mạng vô tuyến diện rộng WWAN có vùng phủ sóng tầm vài đến vài chục kilomet Ngoài ra, ta kể đến nhóm mạng WRAN mạng vô tuyến khu vực Chúng sử dụng công nghệ mạng UMTS/GSM/CDMA2000 có vùng phủ sóng rộng lớn từ 40-100km mục đích mang công nghệ truyền thông đến vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai công nghệ khác Hình 1.1 Phân loại mạng không dây Bảng 1.1 Tiêu chuẩn nhóm mạng Tiêu chí WPAN Tiêu chuẩn 802.15 WLAN 802.11a/b/g Tốc độ bit 1-500Mbps 1-54Mpbs Phạm vi Trên 30 feet phủ sóng (công nghệ Ứng dụng WMAN WWAN 802.16,802.20 GSM, GPRS, 3G 5-34Mbps 0.17-2Mbps Trên 300 feet Phạm vi nhỏ 4-5 dặm (đối với (WiFi) khu GSM/EDGE/RPR) UWB/Bluetooth) Peer-to-peer, Public, Soho, vực Last mile Mobile device-to-device Home access  Phân loại dựa giao thức báo hiệu - Mạng có sử dụng giao thức báo hiệu cung cấp người quản lý mạng - viễn thông cho hệ thống thông tin di động mạng 3G Mạng không sử dụng giao thức báo hiệu Internet, Ethernet  Phân loại dựa sở hạ tầng - Kiểu Ad-hoc: Mỗi máy tính mạng giao tiếp trực tiếp với thông qua thiết bị card mạng không dây mà không dùng đến thiết bị định tuyến hay - thu phát không dây Kiểu Infrastructure: Các máy tính hệ thống mạng sử dụng nhiều thiết bị định tuyến  Ngoài có số cách phân loại khác như: Phân loại dựa chức mạng ta chia thành mạng dùng quân sự, dân sự… Trong phần sau đồ án tìm hiểu 802.11 WLAN, chuẩn phổ biến sử dụng lĩnh vực truyền thông không dây gồm nhiều phiên khác 1.1.3 Các chuẩn mạng không dây 1.1.3.1 Chuẩn IEEE 802.11 IEEE 802.11 Ra đời vào năm 1997 Đây chuẩn sơ khai mạng không dây, mô tả cách truyền thông mạng không dây sử dụng phương thức như: DSSS, FHSS, infrared (hồng ngoại) Tốc độ tối đa 2Mbps, hoạt động băng tần 2.4Ghz ISM Hiện nay, chuẩn sử dụng sản phầm thương mại IEEE 802.11b Kiến trúc, đặc trưng dịch vụ cung cấp 802.11b giống với chuẩn ban đầu 802.11 Nó khác so với chuẩn ban đầu tầng vật lý Tiêu chuẩn 802.11b cung cấp khả trao đổi liệu cao kết nối hiệu Sự khác biệt 801.11b đạt đến hai tốc độ truyền liệu 5.5 Mbps 11MBps so với Mbps chuẩn đầu tiên.Một nhược điểm IEEE 802.11b tần 10 3.2.3.2 Nscript Nscript giao diện đồ hoạ người dùng để tạo kịch mô phỏng, phát triển ngôn ngữ Java Với Nscript ta - Tạo topology cấu hình node, link Thêm cấu hình transport agent (agent truyền tải), UDP, TCP… Lập lịch kiện mô Các biến lần vết Nscript mở rộng được, cho phép tạo thư viện riêng (thư viện đối tượng) để dùng thêm đối tượng vào môi trường đồ hoạ 3.2.3.3 Topology Generator Topology Generator (Bộ tạo mô hình mạng) sử dụng kết hợp với NS-2 để tạo topology mạng nhằm mô mô hình mạng định Mỗi tạo topology cung cấp giao diện đồ họa người dùng Kế đến, user chọn cấu trúc topology số node Khi hoàn tất thao tác trên, tạo mô hình mạng chạy để sinh mã Tcl mô tả topology dùng NS-2 Có bốn tạo mô hình mạng hay dùng là: GT-ITMS, TIERS, BRITE, INET 3.2.3.4 Trace Data Analyzers Xgraph XGRAPH phần mềm ứng dụng để vẽ đồ thị, kèm NS Input file dạng văn bản, dòng cặp số liệu có dạng “x y” cho điểm đồ thị Tracegraph TraceGraph phân tích file trace Tracegraph chạy hệ điều hành Windows, Linux, Unix yêu cầu hệ thống có cài đặt Matlab 6.0 (hoặc phiên cao hơn)  Tracegraph hỗ trợ định dạng file trace sau: - Wired (có dây) Satellite (vệ tinh) 53  - Wireless (không dây) Tracegraph phiên 2.02 có tính sau: 238 đồ thị 2D (hai chiều) 12 đồ thị 3D (ba chiều) Các đồ thị thống kê Delay (trì hoãn), jitter (độ rung pha), processing times (số lần xử lý), Round Trip Times (số lần khứ hồi), intermediate nodes (số - node trung gian) throughput (thông lượng) Các đồ thị thống kê cho toàn network (mạng), link (liên kết) node Tất kết lưu vào file dạng text (dạng văn bản), đồ thị - lưu dạng file jpeg hay tiff Thông tin trục “x,y,z”: Minimum (giá trị nhỏ nhất), mean (giá trị trung bình), maximum (giá trị lớn nhất), standard deviation (độ lệch tiêu chuẩn) - median (số trung bình) Nếu đồ thị lưu file text file dựa vào thông tin - hay cột để vẽ lại đồ thị Xử lý file kịch để phân tích cách tự động Các bước việc tiến hành mô mạng Dưới liệt kê thao tác việc lập trình mô NS, thao tác nói chung biểu diễn dòng lệnh chương trình mô phỏng, sử dụng “ngôn ngữ” NS Các hướng dẫn chi tiết tra cứu tài liệu ns-Manual • • • - Tạo lập lịch kiện (Creating Event Scheduler) Ghi lại vết kiện mạng mô (vào file “*.tr” và/hoặc “*.nam”) Thiết lập mạng mô Thiết lập tô-pô Đưa mô hình lỗi vào đường truyền Chọn thuật toán routing Tạo kết nối tầng giao vận (giao thức TCP, UDP ) • Tạo kết nối TCP • Tạo kết nối UDP • • - Tạo nguồn sinh lưu lượng Lưu lượng TCP vận chuyển Lưu lượng UDP vận chuyển Thiết lập thời gian mô cần thiết 54 3.3 Giới thiệu số công cụ phân tích đánh giá hiệu Grep Grep lệnh Unix|Linux, thuật ngữ viết tắt của: “Global Regular Expression Parser” Grep lọc, tìm hiển thị (hoặc kết xuất kiểu pipling) dòng input có chứa mẫu ký tự (pattern) mà người sử dụng  Có cách để sử dụng grep: Cách 1: Lọc output chương trình khác Cú pháp sau: | grep Thí dụ, để biết có tiến trình chạy (trong môi trường Unix|Linux), đánh câu lệnh: ps –a | grep “ R “ (R nghĩa “Running”) Cách 2: Lọc file Cú pháp sau: grep AWK AWK (xuất phát từ chữ ghép tên người tạo ra) ngôn ngữ lập trình nhằm mục đích xử lý file chữ (text file) theo nguyên lý khớp mẫu (pattern matching), đồng thời tên gọi chương trình hệ điều hành UNIX Awk thiết kế để xử lý thông tin chứa file thông tin chương trình khác đưa truyền cho theo kiểu đường ống (pipe)  Các khả sau làm nên sức mạnh Awk - Có thể phân tích văn để tính tần suất word v.v - Chuẩn bị báo cáo đưa có định dạng, dựa thông tin file - Lọc văn theo cách thức mạnh - Thực tính toán thông tin số file - Hiển thị phần toàn file, trích chọn để hiển thị dòng, cột trường theo tiêu chuẩn rõ  Để chạy chương trình awk ta sử dụng cú pháp - Awk “nội dung mã lệnh awk” tên_file_chữ Awk –f tên_file_mã_lệnh.awk tên_file_chữ 55 Perl Perl (Practical Extraction and Report Language) Perl chương trình ứng dụng mạnh, kết hợp đặc điểm awk, grep, sed C Chương trình viết cho perl thực tương tự shell script gọi script Phần mềm soạn thảo GNU Emacs có “perl mode” để soạn thảo perl script Gnuplot Gnuplot chạy Windows Unix|Linux Gnuplot nhận input file văn có nhiều cột, cần cột để lấy số liệu vẽ đồ thị Gnuplot nhận input từ nhiều file vẽ đồ thị, điều thuận lợi cho việc so sánh kết cần nghiên cứu Trace graph Tác giả Trace graph Jaroslaw Malek (Copyright (c) 2001-2003 by Wroclaw University of Technology, Poland) Đây phần mềm mã nguồn mở tự (đã thương mại hoá phiên đời từ khoảng năm 2004), có khả phân tích hiển thị kết mô tốt (input tệp vết) 3.4 Xây dựng kịch mô 3.4.1 Mô hình kịch Kịch 1: Mô hình AODV node Để đánh giá hiệu giao thức AODV kịch mô thời gian chạy kịch 10 giây (simulation time) Các kịch mô thực lặp lại nhiều lần với mục đích xác thực độ tin cậy kết Mỗi loại kịch mô giao thức AODV Việc phân loại kịch mô nhằm mục đích kiểm tra tác động tải tốc độ di chuyển tới kết cuối Quá trình thu thập thông số thống kê kiện riêng lẻ cho phép kiểm tra thông số đánh giá hiệu cần thiết thông lượng, độ trễ, tỷ lệ truyền thành công, … Môi trường sử dụng để đánh giá hiệu giao thức công cụ NS-2, phiên allinone 2.34, chạy hệ điều hành UNIX Trong mô sử dụng mô hình di chuyển Random Waypoint, thay đổi vận tốc di chuyển nút, thời gian dừng pause time, tổng số nút mạng, thời gian thực mô Quá 56 trình đánh giá thực nhiều cách khác song nội dung đồ án sử dụng ngôn ngữ để đánh giá Perl Awk Bảng 3.1 Cấu hình kịch Tham số mô Giá trị Giao thức định tuyến AODV Số nút tham gia mô Diện tích mô phỏng(m) 1800x840 Thời gian mô phỏng(s) 10 Tốc độ di chuyển nút(m/s) 150 Dạng truyền thông CBR Thời gian dừng(s) 10 Vị trí nút Ngẫu nhiên (Mô hình Random Waypoint) Mô hình kịch gồm có node có node nguồn node đích thực truyền thông cho suốt thời gian mô Dưới file nam kịch AODV node thực thời gian 10s có step 2ms, node truyền thông cho theo chế TCP UDP Hình 3.4 Mô hình kịch Kịch 2: Mô hình AODV 10 node Bảng 3.2 Cấu hình kịch Tham số mô Giá trị Giao thức định tuyến AODV 57 Số nút tham gia mô 10 Diện tích mô phỏng(m) 1800x840 Thời gian mô 10s Tốc độ di chuyển nút 150 Dạng truyền thông CBR Thời gian dừng (s) 10 Vị trí nút Ngẫu nhiên (Mô hình Random Waypoint) Hình 3.5 Mô hình kịch 3.4.2 Thông số kịch Các thông số kịch tính toán từ liệu đầu vào kịch mô phỏng, biến đầu vào Nó không phụ thuộc vào giao thức định tuyến trình mô Thông số di chuyển Đánh giá chuyển động mạng cách tính toán di chuyển nút mạng liên quan cặp nút mạng mạng Thông số tương ứng với số thay đổi liên kết mô hình mà nút mạng di chuyển theo mô hình định trước Chuyển động bao gồm vận tốc hướng di chuyển, đồng thời tính với tốc độ mẫu 58 Thời gian tạm dừng Mỗi node bắt đầu di chuyển từ vị trí ngẫu nhiên tới vị trí đích ngẫu nhiên với tốc độ lựa chọn ngẫu nhiên khoảng đến 200m/s Khi đến đích đích ngẫu nhiên khác mục tiêu sau khoảng thời gian Thời gian tạm dừng tất nút mô sử dụng để đánh giá, đo kiểm tương tự thông số chuyển động Khi giá trị trung bình lớn nút mạng di chuyển mạng Trong đồ án sử dụng giá trị pause time khác là: 5, 6,7,8,9,10s 3.5 Đánh giá hiệu dựa kết mô 3.5.1 Các độ đo đánh giá hiệu 3.5.1.1 Các độ đo định tính Để đánh giá chất lượng giao thức định tuyến, cần độ đo mặt định tính lẫn định lượng để đo độ phù hợp hiệu giao thức Các độ đo độc lập với giao thức Các độ đo định tính giao thức định tuyến mạng Ad-hoc Hoạt động phân bố: Đây tính chất thiết yếu nhiên trạng thái Tránh tượng lặp vòng: Không yêu cầu phải định lượng thường đưa để tránh khỏi vấn đề xảy trường hợp tồi Ví dụ phần nhỏ gói tin chạy vòng tròn mạng với thời gian tùy ý Các giải pháp mạng Ad-hoc chẳng hạn giá trị TTL giới hạn vấn đề này, việc tiếp cận cách chuẩn hóa có cấu trúc việc làm cần thiết để đạt hiệu tổng thể hệ thống tốt Hoạt động sở yêu cầu: Thay việc giả định phân bố lưu lượng đồng mạng trì thông tin định tuyến nút mạng thời điểm, thuật toán định tuyến hoạt động để phù hợp với dạng lưu lượng mạng theo nhu cầu yêu cầu Nếu điều thực cách thông minh, nguồn tài nguyên lượng băng thông mạng sử dụng cách hiệu với việc tăng giá thời gian trễ tìm đường 59 Hoạt động thường xuyên: Đây hoạt động ngược lại với kiểu hoạt động sở yêu cầu Trong vài hoàn cảnh đó, thời gian trễ hoạt động sở yêu cầu có khả chấp nhận Nếu nguồn tài nguyên băng thông lượng cho phép, hoạt động theo kiểu thường xuyên phù hợp với hoàn cảnh Bảo mật: Một giao thức định tuyến cho mạng Ad-hoc giao thức dễ bị công theo số dạng bảo mật tầng mạng tầng liên kết liệu Các kiểu công thực cách đơn giản để đọc trộm liệu mạng, truyền lại liệu, sửa đổi phần header gói liệu định hướng sai lệch thông điệp định tuyến Trong mối quan tâm tồn sở hạ tầng mạng có dây với giao thức định tuyến, vấn đề bảo mật môi trường truyền vật lý mạng Ad-hoc trở nên khó khăn nhiều so với vấn đề mạng có dây Các giao thức định tuyến có đủ bảo mật cần thiết để ngăn chặn thay đổi không hợp lệ giao thức định tuyến yêu cầu Hoạt động “ngủ” theo chu kỳ: Với mục tiêu bảo tồn lượng cần thi ết phải đưa nút vào tình trạng không hoạt động, nút mạng Ad-hoc ngừng truyền ngừng nhận khoảng thời gian tùy ý Một giao thức định tuyến phải có khả phù hợp với chu kỳ “ngủ” nút mà không làm kết đảo ngược lại hoàn toàn Tính chất yêu cầu đóng kêt nối với giao thức tầng liên kết liệu qua giao tiếp chuẩn hóa Khả hỗ trợ liên kết chiều: Khi thiết kế thuật toán định tuyến, người ta thường giả sử có liên kết hai chiều nhiều thuật toán khả hoạt động cách hoàn hảo qua liên kết chiều Tuy nhiên, liên kết chiều hoàn toàn tồn mạng không dây Thông thường số lượng liên kết song công tồn đủ để việc sử dụng liên kết chiều ý nghĩa nhiều Tuy nhiên tình cặp liên kết chiều (ở hai chiều ngược nhau) hình thành liên kết hai chiều hai vùng mạng ad hoc khả giao thức định tuyến hoạt động tốt lại có giá trị lớn 3.5.1.2 Các độ đo định lượng Các độ đo định lượng sử dụng đánh giá hiệu giao thức định tuyến bao gồm: 60 Thông lượng liệu đầu cuối độ trễ: Các độ đo thống kê hiệu định tuyến liệu chẳng hạn giá trị trung bình, phương sai, khả phân bố quan trọng Đây độ đo tính hiệu phương pháp định tuyến Nói cách khác, độ đo đo xem giao thức định tuyến thực công việc tốt đến mức Thời gian tìm đường: Đây dạng độ đo thời gian trễ đầu cuối áp dụng đánh giá hiệu giao thức định tuyến hoạt động theo yêu cầu Thời gian tìm đường thời gian cần thiết để thiết lập đường có yêu cầu Phần trăm truyền không theo thứ tự: Một độ đo đánh giá hiệu giao thức định tuyến dạng không kết nối liên quan đến toàn giao thức tầng chuyển vận chẳng hạn TCP (yêu cầu truyền theo thứ tự) Độ hiệu quả: Nếu tính hiệu định tuyến liệu độ đo hiệu sách định tuyến độ hiệu độ đo tính hiệu sách định tuyến Để đạt cấp độ hiệu định tuyến liệu cho trước đó, hai sách định tuyến khác sử dụng lượng thông tin điều khiển khác phụ thuộc vào độ hiệu chúng Độ hiệu giao thức không ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu định tuyến liệu Nếu việc truyền liệu thông tin điều khiển phải chia sẻ chung kênh truyền dung lượng kênh truyền bị giới hạn việc đòi hỏi truyền thông tin điều khiển nhiều làm giảm hiệu định tuyến liệu Để làm rõ độ hiệu giao thức, có số thông số sau đưa ra: Giá trị trung bình số lượng bit liệu phải truyền chia cho số lượng bit cần truyền Đây độ đo độ hiệu việc truyềndữ 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 không bit gói tin điều khiển định tuyến bit phần header gói tin liệu Nói cách khác, liệu gói tin thông tin điều khiển tính phần điều khiển giao thức 61 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 toán 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 Số lượng tần số xuất nút không hoạt động - liên quan đến cách thực giao thức có nút hoạt động nút không hoạt động 3.5.2 Các tham số đánh giá hiệu 3.5.2.1 Thông lượng trung bình Khái niệm Thông lượng trung bình (Average Throughput): số lượng byte nhận thành công tính công thức: Công thức tính thông lượng trung bình Thông lượng trung bình = (số lượng byte nhận * 8) / (thời gian mô * 1000) (đơn vị: kbps) 3.5.2.2 Tỷ lệ truyền thành công Khái niệm Tỷ lệ truyền thành công (PDF – Packet Delivery Fraction) tỷ lệ gói tin liệu gửi tới đích phát nguồn tính toán lại 62 Công thức tính tỷ lệ thành công PDF= ((số lượng gói tin nhận được) / (số lượng gói tin gửi)) * 100 3.5.2.3 Độ trễ trung bình đầu cuối-đầu cuối Khái niệm Độ trễ trung bình từ cuối – cuối (Average End – to – End Delay) thời gian trung bình gói liệu truyền thành công thông qua mạng MANET từ nguồn tới đích Nó bao gồm độ trễ đệm, hàng đợi, độ trễ trình truyền, thời gian chuyển giao Độ trễ trung bình tính công thức n Độ trễ trung bình = ∑ ( Ri − Si) i =1 ms n 3.5.3 Kết đánh giá 3.5.3.1 Đánh giá thông lượng trung bình Hình 3.6 Đánh giá thông lượng giao thức AODV 7node 10node Nhận xét Ta hiểu thông lượng lượng thông tin hữu ích (gói tin) truyền đơn vị thời gian Nhìn vào biểu đồ ta thấy hai kịch mô thông lượng có xu hướng giảm nhẹ theo thời gian mô Thông lượng mô hình mạng nút có xu hướng giảm mạnh theo thời gian so với mô hình nhiều nút 63 điều chứng tỏ với số nút mạng lượng băng thông thay đổi theo thời gian nhỏ 3.5.3.2 Trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối Trễ trung bình từ đầu cuối đến đầu cuối thời gian trung bình mà gói tin truyền mạng từ nút mạng nguồn đến nút mạng đích Nhìn vào đồ thị ta thấy trễ trung bình đầu cuối- đầu cuối kịch không giống Kịch 10 node có lượng trễ giảm nhẹ kịch node không thay đổi.Giá trị trễ bị ảnh hưởng tốc độ gói CBR cao Bộ đệm bị đầy nhanh chóng nên gói tin đệm lâu Quá trình đánh giá thực ngôn ngữ Awk truy xuất file vết nhằm tìm thời gian trung bình mà gói tin truyền Hình 3.7 Trễ trung bình đầu cuối đến đầu cuối 3.5.3.3 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin thể phần trăm số lượng gói tin nhận nút đích so với số gói tin truyền nút nguồn Tỷ lệ dùng để đánh giá khả hoạt động mạng, thể mức độ tin cậy truyền tin mạng Nhìn vào đồ thị ta thấy tỉ lệ truyền tin hai kịch mô có xu hướng tăng theo thời gian mô phỏng, kịch có xu hướng tăng mạnh thể chất lượng truyền tin tốt so với kịch Có nhiều cách để tăng tỉ lệ chuyển tiếp gói tin tăng chất lượng mạng sử dụng chế truyền thông đảm bảo, tăng dải tần số hoạt động mạng… Chất lượng mạng viễn thông dần tăng lên nhờ việc áp 64 dụng công nghệ cao ứng dụng hệ thống mạng Tuy nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố điều kiện kinh tế xã hội, điều kiện để xây dựng mạng Hình 3.8 Tỉ lệ chuyển tiếp gói tin Dưới kết việc sử dụng ngôn ngữ Perl Awk truy xuất lệnh terminal kịch 10 node, thời gian mô 10s Các kết giúp ta tính toán tham số đánh giá hiệu mạng Hình 3.9 Sử dụng ngôn ngữ Perl Hình 3.10 Sử dụng ngôn ngữ AWK KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận Đề tài kết nỗ lực thân trình nghiên cứu tài liệu áp dụng kiến thức học suốt thời gian học trường Tuy nhiên, 65 trình thực đề tài gặp không khó khăn việc tìm hiểu đánh giá Vì thời gian có hạn nên đồ án không tránh khỏi sai sót, mong góp ý thầy cô bạn Đồ án đem đến cho người đọc nhìn tổng quát mạng không dây Adhoc giao thức định tuyến nó, đồng thời đánh giá hiệu giao thức AODV thông qua thông số giao thức, độ đo định tính, độ đo định lượng Đồ án đưa cá tiêu chí đánh giá hiệu giao thức AODV là: Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin, thông lượng trung bình độ trễ Trong tỷ lệ chuyển tiếp gói tin khả truyền gói tin tác động trực tiếp đến độ tin cậy giao thức Các thông số đánh giá thông qua công cụ perl, awk việc phân tích file trace theo lăng kính tác giả Hướng phát triển đề tài Cùng với phát triển nhanh chóng kinh tế nói chung ngành viễn thông nói riêng, mạng không dây đóng vai trò lớn xã hội, nhu cầu chia sẻ tài nguyên tăng cao đòi hỏi việc thiết lập mạng truyền thông cách nhanh chóng Do đó, mạng Ad-hoc ngày trở lên thông dụng với người Tuy nhiên, có nhiều vấn đề mạng Ad-hoc vấn đề lượng, vấn đề định tuyến… đòi hỏi khắc phục tốt từ phía nhà cung cấp dịch vụ Vấn đề cải thiện hiệu giao thức việc tìm giao thức mẻ tương lai xu hướng phát triển đề tài 66 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] Nguyễn Thị Thu Hằng, Bài giảng thực hành mạng viễn thông, Đại học Công nghệ Thông tin & Truyền thông - ĐH Thái Nguyên, 2012 [3] Lê Thị Hương, Đánh giá hiệu số giao thức Proactive công nghệ mạng Ad-Hoc, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông, Đại Học Thái Nguyên, 2010 [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] http://www.mannasim.dcc.ufmg.br/howto.htm [6] http://yeukhampha.blogspot.com/2010/11/ngon-ngu-perl-chuong-1.html [7] http://vntelecom.org/diendan/showthread.php?t=2261&page=4 [8] http://vocit.blogspot.com/2013/01/awk-trong-bash-scripting-shell-gi.html [9] http://www.wirelessvn.com [10] http://sinhvienit.net [11] http://www.quantrimang.com.vn 67