KIẾN TRÚC mở CHO THIẾT bị ĐỊNH TUYẾN KHÔNG dây AD HOC dựa TRÊN bộ PHẦN mềm ĐỊNH TUYẾN QUAGGA ZEBRA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - TRƯƠNG VĂN PHÚC KIẾN TRÚC MỞ CHO THIẾT BỊ ĐỊNH TUYẾN KHÔNG DÂY AD-HOC DỰA TRÊN BỘ PHẦN MỀM ĐỊNH TUYẾN QUAGGA/ZEBRA LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Công Nghệ Thông Tin Mã ngành: 60.48.02.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Trung Quân TP HỒ CHÍ MINH – 2017 LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn Phòng đào tạo Sau Đại học, Bộ môn Khoa học Kỹ thuật thông tin, Trường Đại học Công nghệ thông tin TP.HCM chấp nhận tạo điều kiện cho thực đề tài luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Trung Quân, Trường Đại học Công nghệ Thơng tin TP.HCM tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, định hướng cho suốt thời gian thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ tận tình giảng dạy, trang bị, bổ sung thêm nhiều kiến thức quý báu cho suốt hai năm học vừa qua Mặc dù tơi cố gắng hồn thành đề tài phạm vi khả thân thời gian cho phép nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót tồn Tơi kính mong nhận thơng cảm tận tình nhận xét bảo Q Thầy Cơ Tháng 03/2017 Học viên TRƯƠNG VĂN PHÚC LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu hướng dẫn khoa học PGS.TS Lê Trung Quân, Trường Đại học Công nghệ Thông tin TP.HCM Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực Các số liệu, hình ảnh, bảng biểu phục vụ cho phân tích, đánh giá thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh giá từ tác giả cơng trình liên quan có trích dẫn thích nguồn gốc Tháng 03/2017 Học viên TRƯƠNG VĂN PHÚC MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Tổng quan đề tài nghiên cứu 11 1.1.1 Giới thiệu đề tài .11 1.1.2 Đặt vấn đề 13 1.2 Phương pháp tiếp cận đề tài 14 1.3 Phương pháp nghiên cứu 16 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 16 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 16 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 17 1.5 Cấu trúc luận văn 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 19 2.2 Tình hình nghiên cứu nước: 21 2.3 Giao thức định tuyến mạng MANET 22 2.3.1 Giới thiệu thuật toán định tuyến 22 2.3.2 Yêu cầu thuật toán định tuyến cho mạng không dây ad-hoc 23 2.3.3 Phân loại giao thức định tuyến mạng adhoc 27 2.4 So sánh giao thức định tuyến mạng MANET 30 2.5 Cơ chế hoạt động giao thức AODV 35 2.5.1 Giới thiệu tổng quan giao thức AODV .35 2.5.2 Quá trình tìm đường giao thức AODV 38 2.5.3 Quản lý bảng định tuyến 40 2.5.4 Duy trì thơng tin định tuyến 41 2.5.5 Cấu trúc gói tin điều khiển AODV .41 2.6 Các phiên thực giao thức định tuyến 45 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH MÃ NGUỒN AODV-UU 49 3.1 Các module AODV-UU 49 3.1.1 Các thành phần không liên quan đến kernel 49 3.1.2 Các module liên quan đến kernel 53 3.2 Quá trình xử lý gói liệu 53 3.2.1 Gói tin đến .53 3.2.2 Xử lý gói tin .53 3.2.3 Xử lý gói liệu 54 3.2.4 Tiến trình AODV control message .54 3.2.5 Gửi thông điệp AODV control .54 3.3 Luồng xử lý gói tin kernel 54 CHƯƠNG 4: KIẾN TRÚC MỞ BỘ PHẦN MỀM ĐỊNH TUYẾN QUAGGA/ZEBRA 60 4.1 Bộ phần mềm định tuyến Quagga/Zebra 60 4.1.1 Khái quát Quagga 60 4.1.2 Các thư viện Quagga 61 4.1.3 Giao thức Zebra 64 4.1.4 Deamon Zebra 65 4.2 Phân tích mã nguồn AODV-UU tích hợp vào Quagga 0.99.22.1 .67 4.2.1 Xử lý gói liệu 68 4.2.2 AODV flow 70 4.2.3 Kernel route update 78 4.3 Internetworking 84 4.3.1 Giới thiệu 84 4.3.2 Quản lý tính di động mạng IP MANET 86 4.3.3 Các chức quản lý tính di động mạng IP MANET 86 4.3.4 AODV-UU tích hợp Internetworking 89 4.3.5 Phân tích mã nguồn AODV-UU internetworking .93 CHƯƠNG 5: KỊCH BẢN THỬ NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC TẾ 106 5.1 Cài đặt gói adhoc-iu 106 5.2 AODV routing test case 109 5.2.1 Mục đích 109 5.2.2 Chuẩn bị 109 5.2.3 Tình thực tế 109 5.2.4 Kết thực 110 5.3 Internet access test case 115 5.3.1 Mục đích 115 5.3.2 Kịch 115 5.3.3 Kiểm tra kết 116 5.4 Cài đặt gói AODV-UU Linux kernel 3.1.3 118 5.5 Đánh giá hiệu hai phiên bản: AODV-UU deamon AODV-UU tích hợp vào Quagga 121 5.5.1 Các trường hợp đánh giá xây dựng 121 5.5.2 Xây dựng Testcase để đánh giá hiệu 123 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 Tên viết tắt AODV AP ARP BGP BSD BT CCRS CFG CN CoA CPU CTS DAD DLL DNS DoS DSDV DSR ETT ETX FA FIB FIFO FreeBSD GNU GNU/Linux GUI HA HARP HNA HoA HTTP IEEE IGW IP IPC IPSec IPv4 IPv6 IS-IS LQ LSA MAC MANET MEWLANA-RD Thuật ngữ Ad hoc On-Demand Distance Vector Access Point Address Resolution Protocol Border Gateway Protocol Berkeley Software Distribution Backoff Time Common Cache Register Server Chuẩn văn phạm phi ngữ cảnh Correspondent Node Care of Address Central Processing Unit Clear To Send Duplicate Address Detection Dynamically Loadable Library Domain Name System Denial-of-Service Destina tion SequenceDistance Vector Dynamic Source Routing Expected Transmission Time Expected Transmission Count Foreign Agent Forwarding Information Base First In First Out Hệ điều hành FreeBSD GNU Operating System Hệ điều hành GNU/Linux Graphical User Interface Home Agent Hybrid Ad hoc Routing Protocol Host and Network Association Home of Address Hypertext Transfer Protocol Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Gateways Internet Protocol address Interprocess Communication Internet Protocol Security Internet Protocol version Internet Protocol version Intermediate System to Intermediate System Link Qualities Link-State Advertisement Media Access Control address Mobile Ad hoc Network Mobile IP Enriched Wireless Local 46 MEWLANA-TD 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 MIB MID MN MPR MPRs NAPT NAT NetBSD NIC NLQ OLSR OLSRd OLSRdq OSPF OSX PRnet PSN QoS RA RERR RFC RIP RREP RREQ RTS SB SMUX SNMP SSL TBBR TC TCP TORA TTL UDP UNIX VPN VTY WLAN WRP ZHLS ZRP Area Network Architecture- Root Driven Mobile IP Enriched Wireless Local Area Network Architecture - table driven Management Information Bases Mutiple Interface Declaration Mobile Node Multi-Point Relay Multi-Point Relay selector Network Address and Port Translation Network Address Translation Hệ điều hành Net BSD Network Interface Card Neighbor Link Qualities Optimized Link State Routing Protocol Optimized Link State Routing Daemon Optimized Link State Routing Daemon Quagga Open Shortest Path First Hệ điều hành OS X Packet Radio Networks Packet Sequence Number Quality of Service Routing Advertiser Route Error Request for Comments Routing Information Protocol Route Reply Route Request Request To Send Size Bandwidth SNMP Multiplexing Protocol Simple Network Management Protocol Secure Sockets Layer Tree Based Bidirectional Routing Topology Control Transmission Control Protocol Temporally Ordered Routing Algorithm Time To Live User Datagram Protocol Unix Operating System (OS) Virtual Private Network Thư việc giao diện thiết bị đầu cuối Wireless Local Area Network Wireless Routing Protocol Zone –based Hierarchical Link State routing Zone Routing Protocol DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ứng dụng mạng Mobile Ad-hoc Network [8] 12 Bảng 1.2 Bảng so sánh Quagga/Zebra với phần mềm định tuyến [1] 15 Bảng 2.1 So sánh đặc tính giao thức định tuyến hướng bảng [16] 30 Bảng 2.2 So sánh đặc tính giao thức định tuyến theo yêu cầu[16] 32 Bảng 2.3 So sánh đáp ứng thông số giao thức định tuyến[17] 33 Bảng 2.4 So sánh giao thức thuộc nhóm Proactive Reactive [17] 34 Bảng 4.1 Loại định tuyến giá trị khoảng cách thư việc Zebra [29] 666 Bảng 5.1 Các thông số hiệu suất phục vụ cho việc đánh giá 12222 Bảng 5.2 Thống kê liệu node A aodvuu-quagga 126 Bảng 5.3 Thống kê liệu node B aodvuu-quagga 127 Bảng 5.4 Thống kê liệu node A aodvuu kernel 3.13.11 128 Bảng 5.5 Thống kê liệu node B aodvuu kernel 3.13.11 129 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1.1 Sơ đồ mạng MANET [7] 11 2.1 Ví dụ cụm mạng nhỏ mạng ad-hoc [11] 27 2.2 Phân loại giao thức định tuyến mạng MANET [10] 28 2.3 Quá trình khám phá tuyến AODV [19] 35 2.4 Quá trình truyền RREQ [19] 36 2.5 Đường gói tin RREP trở nguồn [19] 37 2.6 Quá trình xử lý tìm đường node mạng MANET [15] 39 2.7 Cấu trúc thông điệp RREQ [21] 42 2.8 Cấu trúc thông điệp RREP [21] 43 2.9 Cấu trúc thông điệp RRER [21] 44 2.10 Cấu trúc thông điệp RREP- ACK [21] 44 2.11 Kiến trúc hệ thống Quagga [18] 46 2.12 Kiến trúc hệ thống Quagga với AODV-UU [6] 47 2.13 Kiến trúc liên kết thành phần định tuyến Quagga [6] 48 3.1 Quá trình xử lý gói liệu [26] 53 3.2 Luồng gói tin kernel [26] 55 4.1 Kiến trúc hệ thống Quagga/Zebra [26] 600 4.2 Header phổ biến giao thức Zebra phiên [29] 654 4.3 Quá trình cập nhật định tuyến kernel Quagga/Zebra [29] 667 4.4 Q trình xử lý gói tin AODV-UU [6] 6868 4.5 Luồng hoạt động AODV [1] 711 4.6 Q trình xử lý gói tin kernel-space AODV-UU [6] 722 4.7 Quá trình xử lý gói tin user-space [6] 755 4.8 Sơ đồ Internetworking [31] 85 4.9 Một kịch quản lý tính di động mạng MANET [31] 86 4.10 Chồng giao thức sử dụng Internetworking[16] 90 4.11 Cấu trúc gói tin RREQ mở rộng[15] 90 4.12 Cấu trúc gói tin RREQ mở rộng [15] 91 4.13 Tiến trình giao tiếp với gateway[15] 92 4.14 Gọi hàm route request cho đích đến Internet[21] 94 4.15 Quá trình xử lý node trung gian[21] 96 4.16 Process Route Resquest cho đích đến Internet[21] 98 4.17 Hàm gọi routing table [21] 100 5.1 Tập tin zebra.conf.sample 107 5.2 Kết nối telnet đến zebra 10808 5.3 Kiểm tra thông tin card wlan0 10909 5.4 Kết máy A ping máy B 11010 5.5 Kết máy B ping máy A 11010 5.6 Khởi chạy aodvuu máy A 11010 5.7 Thông tin bảng định truyến Zebra máy A 11111 5.8 Khởi chạy aodvuu máy B 11111 5.9 Thông tin bảng định tuyến Zebra máy B 11212 5.10 Bread link gửi yêu càu để Zebra xóa đường máy A 11212 5.11 Break link gửi yêu cầu để Zebra xóa đường máy B 11212 5.12 Kết ping máy A B break link 11313 5.13 Máy C gửi yêu cầu thêm mục định tuyến máy B 11313 5.14 Máy C gửi yêu cầu thêm mục định tuyến máy A 11313 5.15 Máy C ping thành công máy A máy B 11414 5.16 Thông tin bảng định tuyến Zebra máy C 11414 Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 5.17 Máy A cập nhật tuyến đường đến máy B 11414 5.18 Kết bảng định tuyến Zebra máy A 11515 5.19 Kết ping máy A máy B 11515 5.20 Mơ hình kiểm tra Internetworking 11515 5.21 Thông tin bảng định tuyến máy A 11616 5.22 Thông tin bảng định tuyến máy B 11717 5.23 Định tuyến Static Route máy B 11818 5.24 Ping kiểm tra kết nối Internet từ máy B 11818 5.25 Kiểm tra phiên Linux kernel 3.13.11 11919 5.26 Khởi chạy aodvuu Linux kernel 3.13.11 12020 5.27 Thông tin cập nhật node láng giềng aodvuu Linux kernel 12121 5.28 Sơ đồ testcase node di chuyển 12323 5.29 So sánh bandwith node A 13030 5.30 So sánh độ delay node A 13030 5.31 So sánh tỉ lệ packet loss node A 13131 5.32 So sánh Bandwith node B 13131 5.33 So sánh độ trể node B 13232 5.34 So sánh tỉ lệ Packet loss máy B 13333 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế Đối với loại thông số, số lần thực đo ba lần - Băng thông: lấy giá trị trung bình sau ba lần đo Nếu số lần đo ba lần lựa chọn lần đo có giá trị cao sau thực việc tính tốn - Độ trễ: lựa chọn lần Ping, lần Ping có giá trị ổn định nhất, số lượng gói tin bị thấp nhất, độ dao động thời gian gói tin nhỏ Từ đó, lấy giá trị trung bình độ trễ - Tỉ lệ gói tin: cộng tất phần trăm gói tin bị ba lần đo, sau chia cho ba để tỉ lệ gói tin trung bình 5.5.2 Xây dựng Testcase để đánh giá hiệu Ngữ cảnh đưa trường hợp nhằm mục đích đánh giá khả hoạt động giao thức AODV nội node mạng ad-hoc Xây dựng ngữ cảnh 2-hop chain có máy tính tham gia vào mơ hình mạng ba máy tính xếp thẳng hàng với Trong đó, máy tính A muốn gửi gói tin tới máy tính B gói tin phải chuyển tiếp qua máy C tới máy tính B giao thức định tuyến AODV Ngữ cảnh nhằm mục đích đánh giá khả định tuyến chuyển tiếp gói tin giao thức AODV với quãng đường 2-hop  Mơ hình testcase Hình 5.28 Sơ đồ testcase node di chuyển 123 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế  Thông tin chi tiết máy tham gia mơ hình test: Node A: Laptop IBM H61: - Card wireless: chuẩn 802.11n (tốc độ truyền liệu >100 Mbps) Địa IP: 192.168.1.11/24 - CPU: Dual Core Node B: HP Presario CQ42: - Card wireless: chuẩn 802.11n (tốc độ truyền liệu >100 Mbps) Địa IP: 192.168.1.22 - Chipset: Dual Core Node C: IBM T60 : - Card wireless: chuẩn 802.11n (tốc độ truyền liệu >100 Mbps) Địa IP: 192.168.1.33 - Chipset: Core Duo  Giải thích mơ hình Test: Các bước tiến hành test: - Đặt node A node B vùng phủ sóng cho máy nhìn thấy thơng qua lệnh ping - Cố định vị trí node B, di chuyển node A khỏi vùng phủ sóng node B cho node A ping tới node B - Đăt cố định node C nẳm node A node B cho node A node B nhìn thấy node C lệnh ping - Di chuyển node A xa node B node C theo khoảng cách định, với lần di chuyển cố định node A tiến hành đo thông số Node A di chuyển cho node thẳng hàng với mơ hình Khoảng cách node trình đo: - Node B node C đặt cố định Khoảng cách node vào khoảng 90m 124 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế - Node A di chuyển cách node C với khoảng cách 10m, 20m  Với lần di chuyển node A theo khoảng cách định tính trường hợp đo  Các kết đo thu được: - Bandwidth: sử dụng chương trình iperf để đo băng thơng Trong node A đóng vai trò server node B đóng vai trò client - Delay: node A thực lệnh ping với gói ICMP có kích thước khác tới node B Số lượng gói tin ICMP lần đo 10 Sau node A thực xong phía bên node B bắt đầu thực lệnh ping với gói ICMP có kích thước khác tới node A Lưa chọn lần ping có giá trị ổn định để tính Delay - Packet lost: xác định thông qua lần ping Lấy tổng số packet lost lần ping với kích thước gói ICMP sau chia cho số lần ping với gói ICMP kích thước để tính packet lost trung bình 5.5.3 Thu thập sở liệu, phân tích đánh giá hiệu 5.5.3.1 Thống kê kết đo AODVUU- Quagga 125 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế  Node A: 192.168.1.11/24 Bảng 5.2: Thống kê liệu node A aodvuu-quagga Khoảng cách (m) 90m – 10m 90m – 20m Bandwidth Delay (ms) TCP: ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 479 Kbits/s Lớn nhất: 3.90 Nhỏ nhất: 223 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.42 Trung bình: 351 Kbits/s Trung bình: 3.16 ICMP – 128 bytes: UDP: Lớn nhất: 6.18 Lớn nhất: 692 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.87 Nhỏ nhất: 41.8 Kbits/s Trung bình: 4.5 Trung bình: 367 Kbit/s ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 16.6 Nhỏ nhất: 6.24 Trung bình: ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 75.5 Nhỏ nhất: 10.4 Trung bình: 42.9 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói TCP: ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 152 Kbits/s Lớn nhất: 11.3 Nhỏ nhất: 32 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.34 Trung bình: 92 Kbits/s Trung bình: 6.82 ICMP – 128 bytes: UDP: Lớn nhất: 11.3 Lớn nhất: 325 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.86 Nhỏ nhất: 256 Kbits/s Trung bình: 7.08 Trung bình: 290 Kbit/s ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 14 Nhỏ nhất: 6.88 Trung bình: 10.4 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 58.5 Nhỏ nhất: 10.3 Trung bình: 34.4 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói 126 Packet Lost (%) ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 0% ICMP – 1024 bytes: 0% ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 10% ICMP – 1024 bytes: 0% Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế  Node B: 192.168.1.22/24 Bảng 5.3: Thống kê liệu node B aodvuu-quagga Khoảng cách (m) 90m – 10m 90m – 20m Bandwidth Delay (ms) TCP: ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 512 Kbits/s Lớn nhất: 6.35 Nhỏ nhất: 230 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.56 Trung bình: 371 Kbits/s Trung bình: 4.45 ICMP – 128 bytes: UDP: Lớn nhất: 18.8 Lớn nhất: 732 Kbits/s Nhỏ nhất: 3.29 Nhỏ nhất: 641 Kbits/s Trung bình: 11.04 Trung bình: 686 Kbit/s ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 33.0 Nhỏ nhất: 6.3 Trung bình: 19.65 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 28.7 Nhỏ nhất: 11.9 Trung bình: 20.3 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói TCP: ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 263 Kbits/s Lớn nhất: 13.9 Nhỏ nhất: 156 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.81 Trung bình: 209 Kbits/s Trung bình: 8.34 ICMP – 128 bytes: UDP: Lớn nhất: 7.3 Lớn nhất: 325 Kbits/s Nhỏ nhất: 2.87 Nhỏ nhất: 256 Kbits/s Trung bình: 5.08 Trung bình: 290 Kbit/s ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 21.8 Nhỏ nhất: 6.14 Trung bình: 13.97 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 34.5 Nhỏ nhất: 10.3 Trung bình: 22.4 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói 127 Packet Lost (%) ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 20% ICMP – 1024 bytes: 0% ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 10% ICMP – 512 bytes: 10% ICMP – 1024 bytes: 10% Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế 5.5.3.2 Thống kê kết đo AODVUU kernel 3.13.11  Node A: 192.168.1.11/24 Bảng 5.4: Thống kê liệu node A kernel 3.13.11 Khoảng cách (m) 90m – 10m Bandwidth Delay (ms) Packet Lost (%) TCP: Lớn nhất: 231.7 Kbits/s Nhỏ nhất: 203.4 Kbits/s Trung bình: 217.6 Kbits/s ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 5.4 Nhỏ nhất: 4.33 Trung bình: 4.8 ICMP – 128 bytes: Lớn nhất: 18.8 Nhỏ nhất: 3.29 Trung bình: 11.04 ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 33.0 Nhỏ nhất: 6.3 Trung bình: 19.65 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 28.7 Nhỏ nhất: 11.9 Trung bình: 20.3 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 12.8 Nhỏ nhất: 10.54 Trung bình: 11.7 ICMP – 128 bytes: Lớn nhất: 7.3 Nhỏ nhất: 2.87 Trung bình: 5.08 ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 21.8 Nhỏ nhất: 6.14 Trung bình: 13.97 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 34.5 Nhỏ nhất: 10.3 Trung bình: 22.4 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói ICMP – 64 bytes: 0% UDP: Lớn nhất: 732 Kbits/s Nhỏ nhất: 641 Kbits/s Trung bình: 686 Kbit/s 90m – 20m TCP: Lớn nhất: 197 Kbits/s Nhỏ nhất: 118 Kbits/s Trung bình: 207.5 Kbits/s UDP: Lớn nhất: 325 Kbits/s Nhỏ nhất: 256 Kbits/s Trung bình: 290 Kbit/s 128 ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 20% ICMP – 1024 bytes: 0% ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 10% ICMP – 512 bytes: 10% ICMP – 1024 bytes: 10% Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế  Node B: 192.168.1.22/24 Bảng 5.5: Thống kê liệu node B aodvuu kernel 3.13.11 Khoảng cách (m) 90m – 10m Bandwidth TCP: Lớn nhất: 231.7 Kbits/s Nhỏ nhất: 203.4 Kbits/s Trung bình: 217.6 Kbits/s Packet Lost (%) ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 9.8 Nhỏ nhất: 3.09 Trung bình: 4.78 ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: Lớn nhất: 26.9 Nhỏ nhất: 3.96 Trung bình: 8.19 UDP: Lớn nhất: 254 Kbits/s Nhỏ nhất: 97 Kbits/s Trung bình: 187.3 Kbit/s 90m – 20m Delay (ms) ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 20% ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 70.5 ICMP – 1024 Nhỏ nhất: 12.4 bytes: Trung bình: 41.45 0% TCP: Lớn nhất: 280 Kbits/s Nhỏ nhất: 76 Kbits/s Trung bình: 206.3 Kbits/s UDP: Lớn nhất: 217 Kbits/s Nhỏ nhất: 88.6 Kbits/s Trung bình: 136.2 Kbit/s 129 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 33.3 Nhỏ nhất: 12.2 Trung bình: 16.79 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói ICMP – 64 bytes: Lớn nhất: 33.2 Nhỏ nhất: 3.86 Trung bình: 10.5 ICMP – 128 bytes: Lớn nhất: 110 Nhỏ nhất: 5.61 Trung bình: 31.5 ICMP – 512 bytes: Lớn nhất: 157 Nhỏ nhất: 18.4 Trung bình: 91.8 ICMP – 1024 bytes: Lớn nhất: 272 Nhỏ nhất: 38.4 Trung bình: 176.6 Tổng số lượng gói ICMP dung để đo: 10 gói ICMP – 64 bytes: 0% ICMP – 128 bytes: 0% ICMP – 512 bytes: 10% ICMP – 1024 bytes: 10% Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế 5.5.3.3 So sánh hiệu phiên Sau biểu đổ so sánh hiệu phiên aodvuu kernel 3.13.11, aodvuu-quagga, olsrd kernel 2.6, olsrd-quagga  Biểu đồ liệu node A Bandwidth (Kbps) 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL TCP-OLSR KERNEL Node A - 10m TCP OLSRD-QUAGGA Node A - 20m Hình 5.29: So sánh bandwith node A Dựa vào biểu đổ bandwitdh node A, nhận thấy băng thông AODVUUQUAGGA trường hợp 10m cao AODVUU kernel (xấp xỉ gấp đôi) OLSRD kernel thấp băng thông OLSRD-QUAGGA Tuy nhiên trường hợp node A di chuyển xa 20m băng thơng AODVUUQUAGGA cao so với thực khác Delay (ms) TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL Node A - 10m TCP-OLSR KERNEL OLSRD-QUAGGA Node A - 20m Hình 5.30 So sánh độ delay node A 130 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế Dựa vào biểu đồ so sánh độ trễ node A, phiên thực AODVUU có độ trễ thấp (xấp xỉ thấp gấp đơi) so vo phiên AODVUU kernel, OLSRD kernel, OLSRD-QUAGGA Tuy nhiên di chuyển sang khoảng cách xa 20m độ trễ AODVUU lại cao đạt gần 7ms so với phiên thực khác xấp xỉ 6ms Packet loss (%) 12 10 TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL TCP-OLSR KERNEL Node A - 10m OLSRD-QUAGGA Node A - 20m Hình 5.31 So sánh tỉ lệ packet loss node A Dựa vào biểu đồ so sánh tỉ lệ gói node A, nhận thấy tỉ lệ gói trường hợp 10m, 20m AODVUU 0% thấp so với tỉ lệ gói AODVUU kernel 5% (10m), OLSR kernel (20m) OLSRD-QUAGGA (10m)  Biểu đồ liệu node B Bandwidth (Kbps) 600 500 400 300 200 100 TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL TCP-OLSR KERNEL Node B - 10m OLSRD-QUAGGA Node B - 20m Hình 5.32 So sánh Bandwith node B 131 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế Dựa vào biểu đổ bandwitd node B, nhận thấy băng thông AODVUUQUAGGA trường hợp 10m cao AODVUU kernel (xấp xỉ gấp đôi) OLSRD kernel thấp băng thông OLSRD-QUAGGA Tuy nhiên trường hợp node B di chuyển xa 20m băng thơng AODVUUQUAGGA cao so với thực khác Delay (ms) 14 12 10 TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL TCP-OLSR KERNEL Node B - 10m OLSRD-QUAGGA Node B - 20m Hình 5.33 So sánh độ trể node B Dựa vào biểu đồ so sánh độ trễ node B, phiên thực AODVUU có độ trễ thấp (xấp xỉ thấp gấp đôi) so vo phiên AODVUU kernel, OLSRD kernel, OLSRD-QUAGGA Trong trường hợp di chuyển node B 20m độ trễ AODVUU-QUAGGA (8.34ms) thấp so với AODVUU kernel (11.7ms), OLSRD kernel (10.5ms), cao so với thực OLSRDQUAGGA 132 Chương 5: Kịch thử nghiệm kết thực tế Packet loss (%) 12 10 TCP-AODVUU QUAGGA TCP-AODVUU KERNEL TCP-OLSR KERNEL Node B - 10m OLSRD-QUAGGA Node B - 20m Hình 5.34 So sánh tỉ lệ Packet loss máy B Dựa vào biểu đồ so sánh tỉ lệ gói node B, nhận thấy tỉ lệ gói trường hợp 10m, 20m AODVUU 10% thấp so với tỉ lệ gói AODVUU kernel 10% (10m), OLSR kernel (20m) OLSRD-QUAGGA (10m)  Dựa vào biểu đồ so sánh hiệu băng thông, độ trể, tỉ lệ gói phiên thực, thấy hiệu phiên thực AODVUU-QUAGGA chiếm ưu hiệu so với phiên thực khác 133 Chương 6: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Luận văn giới thiệu mạng MANET, thông tin cấu trúc hoạt động MANET, từ đưa dẫn chứng lợi ích MANET đời sống Từ lợi ích sẵn có mang lại tạo tiền đề để phát triển thêm từ hệ thống mạng Tuy nhiên để có lợi ích đòi hỏi MANET phải hoạt động thật hiểu điều kiện môi trường topo mạng khác Luận văn trình bày thơng tin cụ thể giao thức định tuyến AODV, giao thức hiệu MANET góp phần nên phát triển hệ thống mạng Giao thức định tuyến AODV thuộc nhóm giao thức định tuyến phản ứng giao thức định tuyến theo yêu cầu Vì thích hợp với topo mạng thiết lặp nhanh chóng với yêu cầu định tuyến nhanh chóng, tìm thơng tin đường đến đích tức thời giúp giảm chi phí tìm đường định tuyến Luận văn trình bày phân tích cấu trúc phần mềm định tuyến Quagga/Zebra Phân tích mạnh việc tích hợp phiên thực giao thức định tuyến mạng ad-hoc vào phần mềm định tuyến mở Quagga/Zebra Từ sở lý thuyết, luận văn sâu vào tìm hiểu hai phiên thực giao thức định tuyến AODVUU kernel AODVUU-QUAGGA Việc sâu bao gồm hai phần Phân tích mã nguồn hai phiên thực giao thức phản ứng AODV môi trường Linux kernel phần mềm định tuyến Quagga/Zebra Xây dựng testcase so sánh hiệu mạng phiên thực, đóng góp sở liệu cho mạng MANETs Phân tích mã nguồn AODV-UU cho phép thực thi kernel linux 3.13.11 Phân tích hoạt động phần mềm Quagga/Zebra Đưa mơ hình liệu q trình xử lý hàm tích hợp AODV-UU vào Quagga/Zebra Đồng thời phân tích hàm xử lý tích hợp AODV-UU vào Quagga/Zebra Trong có cấu trúc gọi hàm để thực việc cập nhật định tuyến, giao tiếp với nhân hệ điều hành, thực thuật tốn tính tốn định tuyến, khả Internetworking Dựa vào thơng tin sở lý thuyết tìm hiểu, luận văn thực xây dựng test cases để thu thập sở liệu, đánh giá so sánh hiệu suất hoạt động, phí 134 Chương 6: Kết luận hướng phát triển tổn băng thông, độ trể, tỉ lệ gói khả vận hành hai phiên thực giao thức định tuyến AODV-UU AODVUU-Quagga Phân tích kỹ thuật Internetworking phân tích mã nguồn thực thi Internetworking mạng MANET Từ kết đo đạt thực tế, luận văn so sánh đánh giá hiệu phiên thực giao thức định tuyến mạng MANET: aodvuu kernel 3.13.11, aodvuu-quagga, olsrd kernel 2.6, olsrd-quagga Do hạn chế mặt thời gian khả tìm hiểu tác giả hạn chế nên luận văn nên dừng lại việc tìm hiểu phân tích mã nguồn, cài đặt thực thi, so sánh đánh giá hoạt động hai phiên thực AODV AODVUU kernel AODVU-QUAGGA Hiện giao thức định tuyến AODV mã nguồn mở, việc phát triển nâng cao hiệu giao thức phổ biến rộng hướng nghiên cứu hiệu nhà nhà phát triện mạng AODV giao thức định tuyến sử dụng mã nguồn mở thời điểm hổ trợ nhiều chức định tuyến nội Internet, hỗ trợ tích hợp vào phần mềm định tuyến Quagga/Zebra Tuy nhiên số vấn đề xem xét Một vấn đề tìm thấy luận văn khả truy cập Internet giao thức HTTP/HTTPS node mạng MANET thông qua gateway cập nhật tuyến đường Internet tự động Phân tích mã nguồn giao thức phục vụ cho việc phát triển giao thức sử dụng cho phiên kernel linux Hướng phát triển đề tài cải tiến thêm chức Internetworking cho phiên thực AODVUU kernel 3.13.11 AODVUU-QUAGGA Nghiên cứu việc ứng dụng phiên thực mạng MANET vào node sử dụng phiên OS khác nhau, phát triển giải pháp tích hợp aodv-iu phần mềm định tuyến Quagga/Zebra Linux kernel 135 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hồng Vương Anh (2013), Development of A Wireless Ad-Hoc Router, Trường Đại học quốc tế Tp.HCM Trần Danh Hưng (2016), Phát triển tiện ích APE Testbed hỗ trợ kiểm thử mạng di động ad-hoc, Học việc bưu viễn thơng Phạm Văn Trung (2009), Nghiên cứu giao thức định tuyến theo yêu cầu mạng MANET, Trường Đại học Khoa học Huế Đồn Cao Thanh (2011), Đánh giá chi phí tìm đường số giao thức định tuyến mạng MANET, Trường Đại học Quốc gia Hà Nội Cung Trọng Cường (2014), Một thuật toán cải tiến sử dụng tác tử di động nâng cao hiệu giao thức định tuyến AODV, Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng CNTT, tập V-1, Số 11 (31), tháng 6/2014 Tiếng Anh Quan Le-Trung, Van-Hau Pham (2014), Integration of Re-active Ad-hoc Routing Daemon into Quagga Routing Suite for Wireless Ad-Hoc Routers Strefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic, Mobile Ad hoc Network, IEEE Jereon Hoebeke, Ingrid Moerman, Bart Dhoedt and Piet Demeester, An Overview of Mobile Ad Hoc Networks: Application and Challenges Tao Lin (2004), Mobile Ad Hoc Network Routing Protocols: Methodologies and Applications, Blacksburg, Virginia 10 Yu-Chee Tseng, Wen-Hua Liao, Shih-Lin Wu, 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 11 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 12 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 13 Kavita Pandey, Abhishek Swaroop, A Comprehensive Performance Analysis of Proactive, Reactive and Hybrid MANETs Routing Protocols 14 T Clausen, P Jacquet, “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR)”, IEFT Network Working Group RFC 3626, October 2003 15 C Perkins, E Belding-Royer, S Das, “Ad-hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”, IEFT Network Working Group RFC 3561, July 2003 16 Elizabeth M.Royer, Chai-Keong Toh, A Review of Current Routing Protocols for Ad Hoc Mobile Wireless Networks, IEEE Personal Communications, Apr 136 1999 17 Polley Bhunia, Surajit Laik, Anidya Sen, Functional Comparision of Routing Protocols of MANET uder Different Constraints 18 Kunihiro Ishiguro, et al , “Quagga - a routing software package for TCP/IP networks”, Jan 2013, 19 Ian D.Chakeres, , AODV Routing Protocol Implementation Design 20 Elizabeth M.Royer, An Implementation Stydy of the AODV Routing Protocol 21 The AODV-UU project, http://aodvuu.sourceforge.net 22 The olsrd Routing Daemon, http://www.olsr.org 23 OLSRdq – OLSR Daemon for Quagga, http://olsrdq.sourceforge.net/ 24 Kwan-Wu Chin, John Judge, Implementation Experience with MANET Routing Protocols 25 Bjorn Wiberg, Porting AODV-UU Implementation to ns-2 and Enabling Tracebased Simulation, Master‟s Thesis at Uppsala University, Sweden, 2002 26 Kunihiro Ishiguro, et al , “Quagga - a routing software package for TCP/IP networks”, Jan 2013, 27 Vamshi R Kasula, Implementation of AODV-UU on Linux Kernel version 3.8, (2014) 28 The Extensible Open Router Platform XORP, http://www.xorp.org 29 The Linux distribution for embedded devices OpenWrt, http://www.openwrt.org 30 Klaus Wehrle, Frank Pählke, Hartmut Ritter, Daniel Müller, Marc Bechler, “The Linux® Networking Architecture: Design and Implementation of Network Protocols in the Linux Kernel”, Prentice Hall, August 2004 31 Q Le-Trung, P E Engelstad, T Skeie, F Eliassen and A Taherkordi, "Mobility Management for All-IP Mobile" University of Oslo, Norway 137 ... thức định tuyến mạng MANET, bật lên giao thức định tuyến theo yêu cầu AODV Do luận văn này, chọn đề tài về: Kiến trúc mở cho thiết bị định tuyến không dây ad- hoc dựa phần mềm định tuyến Quagga/ Zebra. .. AODV AODVUU -QUAGGA [re-active] vấn đề mở Đề tài luận văn với chủ đề để Kiến trúc mở cho thiết bị định tuyến không dây ad- hoc dựa phần mềm định tuyến Quagga/ Zebra Nội dung Luận Văn dự định tiếp... 54 CHƯƠNG 4: KIẾN TRÚC MỞ BỘ PHẦN MỀM ĐỊNH TUYẾN QUAGGA/ ZEBRA 60 4.1 Bộ phần mềm định tuyến Quagga/ Zebra 60 4.1.1 Khái quát Quagga 60 4.1.2 Các thư viện Quagga