DSpace at VNU: Nghiên cứu nâng cao hiệu năng giao thức định tuyến AODV cho mạng Manet luận văn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội, tháng 12 năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: 60.48.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Tiến sĩ Lê Anh Ngọc Hà Nội, tháng 12 năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn thu thập trình nghiên cứu trung thực chưa công bố trước Hà Nội, tháng 12 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thanh Tâm MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng, lưu đồ Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 1.1 Giới thiệu chung mạng MANET 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Lịch sử phát triển 1.2 Đặc điểm mạng MANET 1.3 Kiểu kết nối chế độ hoạt động 1.3.1 Các kiểu kết nối topo mạng 1.3.2 Chế độ hoạt động 1.4 Phân loại mạng MANET 1.4.1 Theo giao thức 1.4.2 Theo chức 1.5 Ứng dụng mạng MANET 1.5.1 Lĩnh vực quân 1.5.2 Nội 10 1.5.3 Personal Area Network (PAN) 10 1.5.4 Ứng dụng lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe 11 1.5.5 Ứng dụng tìm kiếm, cứu trợ 11 1.6 Kết luận chƣơng 11 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV CHO MẠNG MANET 13 2.1 Một số thuật toán định tuyến mạng MANET 13 2.1.1 Thuật toán Vectơ khoảng cách (Distance Vector) 13 2.1.2 Thuật toán trạng thái liên kết (Link State) 14 2.2 Phân loại giao thức định tuyến mạng MANET 15 2.2.1 Giao thức định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol) 16 2.2.2 Giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu (On-Demand Routing Protocol) 16 2.2.3 Giao thức định tuyến kết hợp (Hybrid Routing Protocol) 17 2.3 Một số giao thức định tuyến mạng MANET 17 2.3.1 Giao thức DSDV (Destination Sequence Distance Vector) 17 2.3.2 Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) 18 2.4 Giao thức định tuyến AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector) 25 2.4.1 Cơ chế khám phá tuyến (Route Discovery) 25 2.4.2 Cơ chế trì thơng tin định tuyến (Route Maintenance) 28 2.5 Giao thức cải tiến N-AODV 29 2.5.1 Giới thiệu N-AODV 30 2.5.2 Cơ chế hoạt động N-AODV 31 2.5.3 Chi phí cho tồn gói tin điều khiển 34 2.6 Kết luận chƣơng 35 CHƢƠNG MÔ PHỎNG, ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV CẢI TIẾN CHO MẠNG MANET 36 3.1 Thiết lập mô mạng MANET NS-2 36 3.1.1 Tạo node mạng MANET 36 3.1.2 Hoạt động node di động 38 3.1.3 Cấu hình node di động NS-2 39 3.1.4 Tạo di chuyển node NS-2 40 3.1.5 Tạo đường truyền không dây (air interface) MANET 41 3.1.6 Tạo ngữ cảnh chuyển động 42 3.1.7 Tạo diện tích mơ 42 3.1.8 Tạo thực thể giao thức nguồn sinh lưu lượng 43 3.1.9 Tạo dạng chuyển động theo mẫu 44 3.2 Cài đặt giao thức N-AODV NS-2 46 3.2.1 Cài đặt giao thức N-AODV 46 3.2.2 Tích hợp N-AODV vào NS-2 46 3.3 Tiến hành mô phỏng, đánh giá kết 47 3.3.1 Thiết lập thông số mô 47 3.3.2 Kịch mô 50 3.3.3 Các độ đo dùng đánh giá hiệu 53 3.3.4 Kết mô phỏng, đánh giá 54 3.4 Kết luận chƣơng 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 Kịch TCL thực mô cho mạng MANET 67 Kịch AWK phân tích kết mơ 69 Mã nguồn N-AODV 71 BẢNG KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Ý nghĩa MANET Mobile Ad-hoc NETwork DSDV Destination Sequenced Distance Vector TORA Temporally Ordered Routing Algorihm DSR Dynamic Source Routing OLSR Optimized Link State Routing AODV Ad hoc On-Demand Distance Vector SUSAN Adaptive Survivable Network DARPA Defense Advanced Research Projects Agency IETF Internet Engineering Task Force IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers LSA Link State Advertisment LSDB Link State Database WRP Wireless Routing Protocol GSR Global State Routing CBRP Cluster Based Routing Protocol ZPR Zone Routing Protocol ZHLS Zone-based Hierarchical Link State Routing Protocol RREQ Route Request RREP Route Reply RRER Route Error DCF Distributed Coordination Function DANH MỤC CÁC BẢNG, LƢU ĐỒ Bảng 2.1 Thông tin lưu trữ Route Cache thời điểm 22 Bảng 2.2 Thông tin lưu trữ Route Cache thời điểm 22 Bảng 2.3 Thông tin lưu trữ Route Cache thời điểm 23 Bảng 2.4 Thông tin lưu trữ Route Cache thời điểm 23 Bảng 3.1 Các tham số mơ hình Random Waypoint 45 Bảng 3.2 Các tham số cố định mô 49 Bảng 3.3 Các tham số mô vận tốc chuyển động chậm 49 Bảng 3.4 Các tham số mô vận tốc chuyển động nhanh 49 Bảng 3.5 Các tham số mô vận tốc thay đổi 50 Lưu đồ 2.1 Cơ chế xử lí khám phá tuyến node DSR 20 Lưu đồ 2.2 Cơ chế xử lí khám phá tuyến node AODV 27 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Minh họa mạng MANET Hình 1.2 Biểu đồ mạng MANET Hình 1.3 Mạng máy chủ di động Hình 1.4 Hình minh hoạ mạng có thiết bị di động khơng đồng Hình 1.5 Chế độ IEEE-ad hoc Hình 1.6 Chế độ sở hạ tầng Hình 1.7 Single-hop Hình 1.8 Multi-hop Hình 1.9 Mơ hình mạng phân cấp Hình 1.10 Mơ hình mạng Aggregate Hình 1.11 Minh họa mạng di động tùy biến quân 10 Hình 1.12 Ứng dụng PAN 11 Hình 2.1 Phân loại giao thức định tuyến mạng MANET 16 Hình 2.2 Mơ hình mạng MANET gồm 12 node 21 Hình 2.3 Node S phát gói tin RREQ đến node lân cận A, E, F 22 Hình 2.4 Node A, F phát gói tin RREQ đến node F, B, A, K, G 22 Hình 2.5 Node B, K, G phát gói tin RREQ đến node C, G, H, K 23 Hình 2.6 Node H, C phát gói tin RREQ đến node lân cận I, D, J 23 Hình 2.7 Node D phát gói tin RREP node S theo đường khám phá 24 Hình 2.8 Minh họa chế trì thơng tin định tuyến 25 Hình 2.9 Các trường gói tin RREQ 26 Hình 2.10 Các trường gói tin RREP 28 Hình 2.11 Lỗi chuyển phát RREP 30 Hình 2.12 Định dạng gói tin RREQ 32 Hình 2.13 Định dạng gói tin R-RREQ 32 Hình 2.14 Chuyển gói tin R-RREQ từ node đích tới node nguồn 33 Hình 3.1 Cấu trúc NS-2 36 Hình 3.2 Cấu tạo node di động mô NS-2 37 Hình 3.3 Các mơ hình truyền thơng NS-2 43 Hình 3.4 Di chuyển node theo mơ hình Random Waypoint 45 Hình 3.5 Giao diện chạy lệnh “make” tạo file đối tượng 46 Hình 3.6 Dịch N-AODV file đối tượng mô 47 Hình 3.7 Một phần nội dung file kịch di chuyển sinh tự động 48 Hình 3.8 Một phần nội dung file lưu lượng mạng sinh tự động 48 Hình 3.9 Giao diện mô NS-2 với Nam 53 Hình 3.10 Thực thi awk script để phân tích kết file trace 54 Hình 3.11 Kết phân tích file trace 55 Hình 3.12 Biểu đồ phần trăm gói tin phân phát thành công 56 Hình 3.13 Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình gói liệu 56 Hình 3.14 Biểu đồ thơng lượng liệu trung bình 57 Hình 3.15 Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa 57 Hình 3.16 Biểu đồ phần trăm gói tin phân phát thành cơng 58 Hình 3.17 Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình gói liệu 59 Hình 3.18 Biểu đồ thơng lượng liệu trung bình 59 Hình 3.19 Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa 60 Hình 3.20 Biểu đồ phần trăm gói tin phân phát thành cơng 61 Hình 3.21 Biểu đồ trễ đầu cuối trung bình gói liệu 61 Hình 3.22 Biểu đồ thơng lượng liệu trung bình 62 Hình 3.23 Biểu đồ tải định tuyến chuẩn hóa 62 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Arun Kumar B R, Lokanatha C Reddy, Prakash S Hiremath (2008), Performance Comparison of Wireless Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols, International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.8 No.6 [2] Geetha Jayakumar, Gopinath Ganapathy (2007), Performance Comparison of Mobile Ad Hoc Network Routing Protocol, International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.7 No.11 [3] Georgy Sklyarenko (2005), AODV Routing Protocol, Seminar Technische Informatik, Takustr 9, D-14195 Berlin, Germany [4] Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic (2004), Mobile Ad Hoc Networking, Copyright © 2004 by the Institute of Electrical and Electronics Engineers [5] Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa (2008), Ad Hoc Mobile Wireless Network, Copyright © 2008 by Taylor & Francis Group, LLC [6] Tao Lin (2004), Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols: Methodologies and Applications, Blacksburg, Virginia [7] Yinfei Pan, Suny Binghamton (2006), Design Routing Protocol Performance Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example [8] Yu-Chee Tseng, Wen-Hua Liao, Shih-Lin Wu (2002), Mobile Ad Hoc Networks and Routing Protocols, Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing, Edited by Ivan Stojmenovic´Copyright© 2002 John Wiley & Sons, Inc, Chapter 17 [9] G Jose Moses, D Sunil Kumar, Prof.P.Suresh Varma and N.Supriya (2012), “A Simulation Based Study of AODV, DSR, DSDV Routing Protocols in MANET Using NS2” International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, Volume 2, Issue [10] Neerja Khatri, Arvind Kumar (2012), “”Analysing Performance of AODV routing protocol in MANET – A survey”, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), ISSN: 2278-0181, Vol Issue [11] NS, The UCB/LBNL/VINT Network Simulator (NS), http://www.isi.edu/nsnam/ns/, 2004  ... tìm kiếm, cứu trợ 11 1.6 Kết luận chƣơng 11 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC AODV CHO MẠNG MANET 13 2.1 Một số thuật toán định tuyến mạng MANET 13... NGUYỄN THỊ THANH TÂM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU NĂNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV CHO MẠNG MANET Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Truyền liệu Mạng máy tính Mã số: 60.48.15 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG... liên kết (Link State) 14 2.2 Phân loại giao thức định tuyến mạng MANET 15 2.2.1 Giao thức định tuyến theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocol) 16 2.2.2 Giao thức định tuyến điều khiển