Đánh giá hiệu năng các giao thức định tuyến trong mạng manet (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN BỘ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Đà Nẵng – Năm 2015 Cơng trình hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Sơn Phản biện 1: TS Nguyễn Văn Hiệu Phản biện 2: TS Hoàng Quang Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học máy tính họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 12 tháng 12 năm 2015 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiện nay, nhu cầu truyền thông ngày lớn với dịch vụ chất lượng cao, đòi hỏi cần phải có sở hạ tầng đảm bảo cho q trình truyền thơng nhiều mơi trường khác Đặc biệt đời mạng không dây đáp ứng phần giải cho việc truyền thông địa hình di động mà mạng có dây thực tốt Đối với mạng không dây, với ưu điểm có tính linh hoạt cao, hỗ trợ thiết bị di động nên không ràng buộc cố định phân bố địa lý mạng hữu tuyến Trong mơ hình mạng MANET (Mobile Ad hoc Network) mạng tùy biến không dây với đặc tính hoạt động khơng phụ thuộc vào sở hạ tầng mạng, triển khai nhanh, linh hoạt vị trí địa hình khác nhau, ứng dụng tốt lĩnh vực quân sự, y tế, hàng không, vận tải Tuy nhiên, mạng MANET chưa ứng dụng rộng rãi phải đối mặt với số thách thức giới hạn phạm vi truyền dẫn, vấn đề trạm ẩn, gói lỗi đường truyền, chuyển động nút mạng làm thay đổi tuyến đường, ràng buộc băng thông lượng Giao thức định tuyến sử dụng để khám phá tuyến nút giúp cho việc giao tiếp mạng dễ dàng Mục đích giao thức định tuyến mạng MANET thiết lập tuyến đường xác hiệu cặp nút Vấn đề giao thức mạng khơng dây mạng MANET nói riêng quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu mạng thúc đẩy nghiên cứu nhằm cải tiến giao thức định tuyến để mạng đạt hiệu hoạt động tốt Chính tơi chọn đề tài “ Đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng MANET ” Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Khóa luận tập trung sâu nghiên cứu mạng MANET, kết hợp phân tích lý thuyết thực nghiệm mô để đánh giá hiệu số giao thức định tuyến Nội dung cụ thể gồm: - Tìm hiểu, nghiên cứu mạng không dây mạng MANET - Nghiên cứu sâu giao thức định tuyến mạng MANET Xác định độ đo hiệu cần đánh giá mạng MANET - Mô đánh giá hiệu số giao thức định tuyến mạng MANET thông qua NS2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu v Đối tượng nghiên cứu - Mạng MANET - Giao thức định tuyến v Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu giao thức định tuyến mạng MANET - Đánh giá hiệu giao thức định tuyến - Phần mềm mô NS2 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu, sử dụng hai phương pháp nghiên cứu lý thuyết nghiên cứu thực nghiệm v Phương pháp lý thuyết - Các tài liệu mạng không dây mạng MANET - Các tài liệu liên quan đến giao thức định tuyến mạng MANET - Phân tích đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng MANET - Tìm hiểu, nghiên cứu phần mềm mô NS2 v Phương pháp thực nghiệm - Mô đánh giá hiệu giao thức định tuyến NS2 - So sánh, đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng MANET Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Thực nghiên cứu tổng quan mạng MANET, tìm hiểu chuyên sâu giao thức định tuyến mạng MANET - Nghiên cứu cách chi tiết mơi trường mạng, mơ hình chuyển động đặc trưng Thực nghiệm đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng MANET NS2 - So sánh, đánh giá thực tiễn hiệu giao thức định tuyến nhằm có cải tiến để nâng cao hiệu mạng Bố cục luận văn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG MANET CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG MANET 1.1 GIỚI THIỆU VÀ PHÂN LOẠI KHƠNG DÂY 1.1.1 Giới thiệu Mạng khơng dây đánh dấu mốc hình thành từ năm 1887 Heinrich Rudolf Hertz chứng minh thuyết điện từ Maxwell thơng qua thực nghiệm Nói chung, mạng khơng dây mạng sử dụng phương tiện truyền sóng hồng ngoại vô tuyến điện để chia sẻ thông tin tài nguyên thiết bị Nhiều kiểu thiết bị không dây sử dụng phổ biến ngày thiết bị cá nhân cầm tay, máy tính xách tay, máy điện thoại di động, cảm biến không dây (wireless sensor), thiết bị nhận vệ tinh… 1.1.2 Phân loại mạng không dây a Phân loại theo định dạng kiến trúc mạng Người ta phân thành hai loại: - Mạng dựa sở hạ tầng - Mạng khơng có sở hạ tầng (MANET) b Phân loại theo phạm vi bao phủ truyền thông: gồm loại - WWAN (Wireless Wide Area Network) - WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) - WLAN (Wireless Local Area Network) - WPAN (Wireless Personal Area Network) c Phân loại theo công nghệ truy cập đường truyền Bao gồm mạng GSM, TDMA, CDMA, vệ tinh, Wi-fi (802.11), Hyperlan2, bluetooth, hồng ngoại d Phân loại theo ứng dụng mạng: Các mạng doanh nghiệp, gia đình, quân sự, cảm biến, xe cộ tự động 1.2 MẠNG KHÔNG DÂY ĐẶC BIỆT MANET 1.2.1 Giới thiệu mạng MANET MANET chữ viết tắt cụm từ Mobile Ad hoc Network, tập hợp nút di động có trang bị giao tiếp mạng không dây thiết lập truyền thông không cần tới diện sở hạ tầng mạng quản trị trung tâm Hình 1.3 Mơ hình minh họa mạng MANET 1.2.2 Đặc điểm mạng MANET Khi nghiên cứu, đánh giá hiệu mạng MANET cần ý số đặc điểm bật mạng MANET sau: Tự trị khơng có sở hạ tầng; Định tuyến nhiều chặng; Cấu trúc mạng thay đổi động; Giới hạn băng thông chất lượng; Đảm bảo an ninh mạng khó hơn; Khó đảm bảo chất lượng dịch vụ 1.2.3 Kiểu kết nối chế hoạt động a Các kiểu nối topo mạng Ø Mạng máy chủ di động Ở topo thiết bị liên kết với máy chủ Laptop Hình 1.4 Mạng máy chủ di động Ø Mạng có thiết bị di động khơng đồng nhất: Ở topo máy liên kết trực tiếp với phạm vi phủ sóng Laptop Hình 1.5.Mạng có thiết bị di động khơng đồng b Cơ chế hoạt động Ø Chế độ IEEE-ad hoc: Chế độ node di động truyền thông trực tiếp với mà không cần tới sở hạ tầng Ø Chế độ sở hạ tầng: Chế độ mạng bao gồm điểm truy cập AP cố định node di động tham gia vào mạng, thực truyền thông qua điểm truy cập 1.2.4 Phân loại mạng MANET a Theo giao thức Ø Singal-hop Ø Multi-hop Ø Mạng MANET kết hợp (Aggregate) b Theo chức Ø Mạng MANET đẳng cấp (Flat): Trong kiến trúc tất node có vai trò ngang hàng với (peer-to-peer) node đóng vai trò router định tuyến liệu gói mạng Ø Mạng Manet phân cấp (Hierarchical): Ðây mơ hình sử dụng phổ biến Trong mơ hình mạng chia thành domain, domain bao gồm nhiều cluster, cluster chia thành nhiều node 1.2.5 Ứng dụng khó khăn a Ứng dụng Về mặt thực tiễn, mạng MANET hữu ích cho nhu cầu truyền thơng mang tính chất tạm thời họp hay hội thảo Ngoài tình trạng khẩn cấp nơi xảy thảm họa hỏa hoạn, lũ lụt, động đất, chiến tranh…các sở hạ tầng bị phá hỏng dẫn đến hệ thống mạng bị ngắt kết nối Thiết lập hệ thống mạng vùng sâu, vùng xa, nơi có địa hình hiểm trở để giảm chi phí b Khó khăn: Các vấn đề cần lưu ý như: Định tuyến/Quản lý nodes; Thêm vào mạng; Thốt khỏi mạng; Tính di động nodes; Tính bảo mật; Cơng suất tiêu thụ; Băng thơng; Mật độ nodes; Xung đột; Mô phỏng, kinh nghiệm thực tế; Sự tương tác lớp CHƯƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 2.1 CÁC THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN CƠ BẢN TRONG MẠNG 2.1.1 Distance vector Thuật tốn dùng thuật tốn Bellman-Ford, định số, gọi chi phí (hay trọng số), cho liên kết nút mạng Các nút gửi thông tin đường từ điểm A đến điểm B qua đường truyền (kết nối) mang lại tổng chi phí thấp (là tổng chi phí kết nối nút dùng) 2.1.2 Link State Khi áp dụng thuật toán trạng thái kết nối, nút sử dụng liệu sở đồ mạng với dạng đồ thị Để làm điều này, nút phát tới toàn mạng thơng tin nút khác mà kết nối được, nút góp thơng tin cách độc lập vào đồ Sử dụng đồ này, nút sau xác định tuyến đường tốt từ đến nút khác 2.1.3 Source routing Source routing nghĩa gói tin phải mang theo đường dẫn đầy đủ mà gói tin nên mạng tiêu đề nó, nút trung gian việc chuyển tiếp gói tin theo đường dẫn 2.1.4 Kỹ thuật Flowding Nút nguồn gửi thơng tin cho nút hàng xóm Những nút hàng xóm chuyển tiếp cho hàng xóm chúng tiếp tục vậy, gói tin đến tất nút mạng Một nút chuyển tiếp gói lần để đảm bảo điều 10 Các bảng định tuyến truyền phát bao gồm: địa phần cứng địa mạng (nếu thích hợp) máy di động truyền dẫn tiêu đề gói Các tuyến với số thứ tuyến có giá trị bước nhỏ sử dụng Bảng định tuyến bao gồm số tạo truyền phát Các tuyến với số ưu tiên, sở để định, không cần thiết phải quảng bá Bằng cách tự nhiên mà theo bảng định tuyến phân phát, số gửi tới tất máy di động, số định trì phần lưu trữ định tuyến cho máy di động khởi tạo Ø Cơ chế hoạt động Giao thức DSDV yêu cầu trạm di động quảng cáo bảng định tuyến tới trạm lân cận Phần lưu trữ bảng thay đổi động theo thời gian Nút di động gây gián đoạn kết nối chúng di chuyển từ nơi đến nơi khác Kết nối bị gián đoạn mô tả giá trị bước ∞ Khi kết nối đến bước bị gián đoạn, tuyến qua bước đánh dấu giá trị bước ∞ số cập nhật Số đưa nút mạng khởi tạo, định nghĩa số số tạo để giá trị vô hạn số lẻ Theo cách này, số “thực” thay giá trị bước ∞ Khi nút mạng nhận giá trị bước ∞ có số sau với giá trị hữu hạn, tạo tin quảng bá cập nhật tuyến để thông báo tin tức quan trọng đích Trong số lớn trạm di động, điều chỉnh giống thực thời gian lần quảng bá gói 11 tin định tuyến Để làm giảm bớt lượng thông tin mang gói này, người ta định nghĩa hai loại thơng tin - Một loại mang tồn thông tin định tuyến, gọi “Full dump” cập nhật đầy đủ - Kiểu thứ hai mang thông tin thay đổi kể từ “Full dump” cuối cùng, gọi “Incremental dump” cập nhật bổ sung Ø Tiêu chuẩn để lựa chọn tuyến Khi nút di động nhận thông tin định tuyến (thường gói “Incremental”), thơng tin so sánh với thơng tin sẵn có từ gói thơng tin định tuyến trước Bất kỳ tuyến với số sử dụng Các tuyến với số cũ bị vứt bỏ Một tuyến với số với tuyến tồn lựa chọn có giá trị bước tốt Ø Kết luận Ưu điểm: Thời gian trả lời định tuyến nhanh Nhược điểm: Sẽ phải thực nhiều điều khiển lưu lượng có nhiều thay đổi mạng 2.3.2 Giao thức định tuyến DSR Giao thức DSR giao thức định tuyến phản ứng (Reactive) sử dụng chế định tuyến nguồn (source routing), nghĩa bên gửi biết toàn thơng tin đường đến đích Phần Header gói liệu lưu trữ thứ tự nút mà gói tin cần phải qua để đạt tới đích Do vậy, nút trung gian cần giữ liên lạc với nút hàng xóm để chuyển tiếp gói tin Tại nút mạng ln trì nhớ đệm (Router Cache), cấu trúc liệu lưu trữ đường biết Khi có đường tồn Router Cache, gói tin nhận thơng tin đường thực 12 việc truyền tin đường chọn Ngược lại, không tồn đường Router Cache có tồn đường khơng hiệu lực, DSR thực chế phát đường (Route Discovery) cách gởi gói tin quảng bá Route Request đến nút lân cận toàn mạng Các nút trung gian nhận gói tin quảng bá kiểm tra đường Route Cache Khi đường tìm thấy, gói tin Route Reply chứa thứ tự chặng tới đích truyền trở lại nguồn.[5] Nguồn N4 N3 Nguồn N1 N8 N5 N1 N2 N1+N2+N5 N1+N2 N2 N1+N3 N1+N2+N5+ N8 N1+N3+ N4 N6 N5 N7 N4 N1+N3+N 4+N7 (a) Xây dựng ghi tuyến suốt N1+N3+N trình phát tuyến N1+N2+N5+ N8 N1+N2+N5+ N8 N3 N7 Đích 4+N6 N8 Đích (b) Việc truyền phản hồi tuyến với ghi tuyến N6 Hình 2.3 Tạo bảng ghi tuyến DSR Ø Cơ chế tạo thông tin định tuyến Route Discovery cho phép node mạng Ad Hoc tìm kiếm đường đến đích cách tự động thơng qua node trung gian Tiến trình tạo thơng tin định tuyến phát gói tin Route Request (RREQ) đến node lân cận mạng Ngồi trường bình thường như: địa nguồn, địa đích, đường dẫn…, thơng tin gói RREQ chứa số request ID số 13 tạo node nguồn số không trùng Khi node nhận gói RREQ tiến hành kiểm tra thơng tin RREQ sau: - Bước 1: Thông qua trường request ID, kiểm tra xem nhận gói tin hay chưa? Nếu tồn loại bỏ gói tin phản hồi RREP nguồn Ngược lại qua bước - Bước 2: Nó kiểm tra Route Cache có đường đến node đích mà hiệu lực hay khơng? Nếu có đường đến đích phản hồi lại cho node nguồn gói Route Reply (RREP) chứa thơng tin đường đến đích kết thúc tiến trình Ngược lại qua bước - Bước 3: Nó kiểm tra địa đích cần tìm có trùng với điạ hay khơng? Nếu trùng gởi lại cho node nguồn gói Route Reply (RREP) chứa thông tin đường đến đích kết thúc tiến trình Ngược lại phát broadcast gói tin RREQ đến node láng giềng Các nút láng giềng sau nhận gói tin RREQ thực việc kiểm tra thơng tin (quay bước 1) Quá trình tiếp tục node nguồn nhận thông tin đường đến đích thơng tin khơng thể định tuyến đến đích Gói RREP gởi đến nguồn chế phát Unicast với Source Route đảo ngược Source Route gói RREQ Ø Cơ chế trì thơng tin định tuyến Route Maintanance cho phép nút hệ thống mạng tự động bảo trì thơng tin định tuyến Route Cache Trong giao thức định tuyến DSR, node chuyển gói tin mạng phải có nhiệm vụ xác nhận gói tin chuyển đến node hay chưa (thông qua phản hồi thông tin node nhận)? Trong trường hợp mà node phát gói tin khơng thể truyền đến node Nó gởi gói Route Error 14 (RERR) cho node nguồn để thơng báo tình trạng thời liên kết điạ node mà khơng thể chuyển Khi node nguồn nhận gói RERR, xóa đường mà liên kết bị hỏng Route cache tìm đường khác mà biết route cache khởi động tiến trình route discovery khơng tồn đường thích hợp Route cache Ø Kết luận Ưu điểm: Thông tin định tuyến lưu trữ tất nút trung gian Trong trình khám phá tuyến đường, node trung gian có khả học đường đích ngược nguồn Nhược điểm:Tại nút ln trì thơng tin tồn đường đích, dể nảy sinh lỗi đường tắt nghẽn cục Giảm sút hiệu suất mạng có nhiều nguồn phát mức độ di chuyển cao 2.3.3 Giao thức định tuyến AODV AODV giao thức định tuyến theo chế phản ứng (theo yêu cầu) hệ thống mạng MANET [6] AODV cho phép định tuyến nhiều bước nút mạng để thiết lập trì mạng Ad Hoc AODV dựa thuật toán vector khoảng cách thuộc loại định tuyến theo yêu cầu, yêu cầu đường định tuyến cần thiết Thuật toán định tuyến AODV phù hợp cho cấu hình mạng động AODV sử dụng chế khám phá tuyến với cải biến thuật tốn DSR Thay định tuyến nguồn, AODV tin tưởng vào thiết lập động entry bảng định tuyến nút trung gian để phát gói tin RREP node nguồn node nguồn dùng thông tin để gởi liệu đến đích 15 N2 Nguồn N1 (a) Việc truyền RREQ N6 N2 N8 N5 N1 Đích N7 N4 N3 Nguồn N8 N5 N7 N4 N3 Đích (b) Đường RREP tới nguồn N6 Hình 2.12 Phát tuyến AODV Ø Cơ chế tạo thông tin định tuyến (Route Discovery) Trong hệ thống mạng MANET hoạt động theo giao thức AODV, nút hệ thống mạng ln trì đếm: Bộ đếm Sequence Number Bộ đếm broadcast_id Cặp thông tin định danh cho gói tin RREQ.[9] RREQ chứa trường sau: Tiến trình Route Discovery khởi động node muốn trao đổi liệu với node khác mà bảng định tuyến khơng có thơng tin định tuyến đến node đích Khi tiến trình phát broadcast gói RREQ cho node láng giềng Khi node láng giềng nhận gói RREQ, kiểm tra theo bước: - Bước 1: Xem gói RREQ xử lý chưa? Nếu 16 xử lý loại bỏ gói tin phản hồi RREP nguồn Ngược lại chuyển qua bước - Bước 2: Nếu bảng định tuyến chứa đường đến đích, kiểm tra giá trị Destination sequence number entry chứa thông tin đường với số Destination sequence number gói RREQ, số Destination sequence number RREQ lớn số Destination squence number entry khơng sử dụng thơng tin entry bảng định tuyến để trả lời cho node nguồn mà tiếp tục phát Broadcast gói RREQ đến cho node láng giềng Ngược lại phát Unicast cho gói RREP ngược trở lại cho node láng giềng để báo nhận gói RREQ Gói RREP ngồi thơng tin như: địa nguồn, địa đích…còn chứa thơng tin: destination sequence number, hopcount, TTL Ngược lại qua bước - Bước 3: Nếu bảng định tuyến khơng có đường đến đích tăng số Hop-count lên 1, đồng thời tự động thiết lập đường ngược (Reverse path ) từ đến node nguồn cách ghi nhận lại địa node láng giềng mà nhận gói RREQ lần Entry chứa đường ngược tồn khoảng thời gian đủ để gói RREQ tìm đường đến đích gói RREP phản hồi cho node nguồn, sau entry xóa Một RREP gồm thơng tin sau: Quá trình kiểm tra lặp gặp node đích node trung gian mà có kiện thỏa bước Trong trình trả gói RREP, node nhận lúc nhiều gói RREP, xử lý gói RREP có số Destination 17 Sequence number lớn nhất, số Destination sequence number chọn gói RREP có số Hop-count nhỏ Sau cập nhật thông tin cần thiết vào bảng định tuyến chuyển gói RREP Ø Cơ chế trì thơng tin định tuyến: Khi node nhận thấy Next hop (chặng kế tiếp) khơng thể tìm thấy, phát gói RRER (Route Error) khẩn cấp với số Sequence number số Sequence number trước cộng thêm 1, Hop count ∞ gởi đến tất node láng giềng trạng thái active, node tiếp tục chuyển gói tin đến node láng giềng nó, tất node mạng trạng thái active nhận gói tin này.[8][9]Sau nhận thơng báo này, node xóa tất đường có chứa node hỏng, đồng thời khởi động lại tiến trình Route discovery (với số Sequence number cộng thêm 1) Ø Kết luận Ưu điểm: Thành lập tuyến đường theo yêu cầu sử dụng đếm destination sequence numbers để tìm đường đến đích Việc quảng bá tối thiểu, nút mạng lưu trữ tuyến mà thấy cần thiết Khơng cần cập nhật định kỳ, thích nghi với thay đổi động mạng Nhược điểm: Các nút trung gian dẫn đến tuyến đường không phù hợp số thứ tự nguồn cũ số thứ tự điểm đến Độ trễ gây trình xử lý phát tuyến lớn 18 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CỦA MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG MANET 3.1 GIỚI THIỆU MÔI TRƯỜNG MÔ PHỎNG TRONG NS-2 NS (Network Simulation) phần mềm mô mạng điều khiển kiện riêng lẻ hướng đối tượng, phát triển UC Berkely, viết ngôn ngữ C++ Otcl 3.2 XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐO HIỆU NĂNG VÀ CÁCH THỨC PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 3.2.1 Xác định độ đo hiệu - Tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng: Là tỷ lệ số gói tin phân phát thành cơng tới đích so với số gói tin gửi từ nguồn phát - Độ trễ đầu cuối trung bình gói tin: Là độ trễ tồn phần tính từ gói tin phát từ ứng dụng phát nhận ứng dụng nhận bao gồm trễ trễ trình phát đường, xếp hàng hàng đợi, trễ phát lại tầng MAC thời gian truyền trễ 3.2.2 Cách thức phân tích biểu diễn kết mô a Cấu trúc tệp vết chứa kết mô Tệp vết file dạng văn tr dòng ghi lại kiện mạng thông tin liên quan đến kiện b Cơng cụ phân tích biểu diển kết mơ Ø Perl Ø Gnuplot 19 3.3 THIẾT LẬP MÔ PHỎNG MẠNG MANET TRÊN NS2 3.3.1 Sơ đồ thực mô Kịch chuyển động Các file kịch File.nam Mơ Nam File.tr Tách, bóc, phân tích liệu NS2 (File.tcl) Kịch truyền liệu Hình 3.3 Sơ đồ thực mô 3.3.2 Thiết lập tô-pô mạng mơ hình chuyển động nút mạng Bảng 3.3 Cấu hình mạng mơ Thơng số Khu vực địa lý Tổng số nút mạng Vùng thu phát sóng Tốc độ di chuyển nút mạng Thời gian tạm dừng nút Thời gian mô Giá trị 600m x 600m 50 nút 60 m m/s - 20 m/s 5s 300s 3.3.3 Thiết lập nguồn sinh lưu lượng Bảng 3.4 Bảng cấu hình truyền liệu Thơng số Giao thức truyền thông Số nguồn phát Số nút thực thể nhận Kích thước gói tin Băng thơng Kiểu kích thước hàng đợi Giá trị TCP 10 nguồn, nằm nút mạng 4, 5, 7, 12, 15, 16, 18, 19 nút mạng: 5, 6, 8, 13, 16, 17, 19, 20 512 bytes Mb Drop Tail – 50 20 3.3.4 Thực mô phân tích kết a Thực mơ phỏng: Chạy chương trình mơ nb-lvch-aodv.tcl, nb-lvch-dsdv.tcl, nb-lvch-dsr.tcl Mã lệnh : ns nb-lvch-aodv.tcl b Phân tích kết mơ phỏng: Để phân tích kết mơ ta dùng hai chương trình viết ngơn ngử perl : - tylephanphatgoitin.pl: Tính tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng -tredaucuoi.pl: Tính độ trễ đầu cuối trung bình 3.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.4.1 Kết tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng Bảng 3.6 Thống kê tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng Tốc độ m/s m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s Giao thức AODV (%) 99.69 98.36 95.25 95.50 93.26 DSDV (%) 99.64 98.85 87.11 88.98 88.06 DSR (%) 99.63 97.18 86.14 78.46 69.70 Kết minh họa qua đồ thị hình 3.11 Hình 3.11 Đồ thị phân phát gói tin thành công giao thức 21 3.4.2 Kết độ trễ đầu cuối trung bình giao thức Bảng 3.8 Trễ đầu cuối trung bình giao thức định tuyến Tốc độ m/s m/s 10 m/s 15 m/s 20 m/s Giao thức AODV (s) 0.0414 0.0743 0.1688 0.2617 0.9846 DSDV (s) 0.0426 0.0605 0.0970 0.0490 0.0522 DSR (s) 0.0605 0.3786 0.7355 0.8561 1.7344 Kết minh họa qua đồ thị hình 3.12 Hình 3.12 Đồ thị độ trễ đầu cuối trung bình giao thức 3.5 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TỪ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thông qua cấu hình mơ mạng xây dựng trên, tơi tiến hành đánh giá hiệu giao thức định tuyến AODV, DSDV, DSR cách mơ phỏng, phân tích để đánh giá chi tiết hai thông số tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng độ trễ đầu cuối trung bình giao thức định tuyến theo tốc độ di chuyển nút mạng 22 Từ hình 3.11 bảng 3.6, coi tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng độ đo quan trọng ta đánh giá giao thức AODV hoạt động ổn định, đạt hiệu tốt với tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng trung bình 95%, tỷ lệ rớt gói tin trung bình thấp 0-5% Còn lại, hai giao thức DSDV DSR tỷ lệ phân phát gói tin thành công xuống thấp vận tốc nút mạng tăng lên Chi tiết hơn, với mơ hình tơ-pơ mạng cố định khơng có thay đổi nào, ba giao thức cho phép truyền liệu tin cậy với tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng 99.6 %, tỷ lệ rớt gói tin thấp khoảng 0.4 % Tuy nhiên tốc độ di chuyển nút mạng bắt đầu dần tăng lên, với tốc độ 5m/s chưa cho thấy ảnh hưởng nhiều với tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng 97%, tỷ lệ rớt gói tin thấp, tốc độ di chuyển nút tăng mạnh lên 10 m/s, 15 m/s, 20m/s bắt đầu có phân hóa rõ rệt ba giao thức, tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng bắt đầu giảm đáng kể, số lượng gói tin tạo gửi giảm dần (xem bảng 3.5) Với việc cải tiến từ giao thức DSR giúp AODV hoạt động tốt hơn, cụ thể AODV dựa vào thiết lập động bảng định tuyến nút trung gian, điều làm giảm nhiều tải định tuyến chuẩn hóa so với việc truyền gói tin liệu chứa tuyến đường nguồn tiêu đề DSR giao thức AODV cho thấy thích nghi tốt vận tốc nút mạng tăng lên, với vận tốc cao 20 m/s đạt 93%, giao thức DSDV 88%, giao thức DSR cho thấy thích nghi tệ với tốc cao 69,7%, tỷ lệ rớt gói tin cao gần 30% Nhìn chung giao thức hoạt động tốt nút mạng đứng n khơng có thay đổi đáng kể tốc độ, tỷ lệ rớt gói tin nhỏ 1-3% tốc độ di chuyển nút mạng tăng lên đáng kể giao thức AODV thích 23 nghi tốt nhất, hoạt động hiệu nhất, tiếp đến giao thức DSDV tệ DSR Từ hình 3.12 ta thấy với ưu điểm trả lời tuyến nhanh DSDV cho thấy vượt trội với độ trễ gói tin thấp, khơng có thay đổi đáng kể tốc độ di chuyển nút mạng tăng lên Còn lại, hai giao thức AODV DSR độ trễ trung bình gói tin tăng lên tốc độ di chuyển nút mạng tăng lên Chi tiết tơ-pơ mạng cố định, khơng có thay đổi độ trễ trung bình gói tin giao thức gần nhau, thấp với khoảng 0.04s - 0.06s Tuy nhiên tốc độ di chuyển tăng nhanh phân hóa giao thức rõ ràng hơn, độ trễ trung bình gói tin lớn giao thức DSR, thích ứng khơng tốt dẫn đến độ trễ trung bình gói tin cao lên đến 1.7s So với giao thức DSR AODV có thích ứng tốt có chuyển biến nút mạng thay đổi tích cực tốc độ di chuyển đạt đến 20m/s Tóm lại với thể thông qua đánh giá ta thấy AODV giao thức hoạt động ổn định, đạt hiệu tốt với tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng cao nhất, độ trễ trung bình gói tin tương đối thấp tốc độ di chuyển nút mạng thay đổi Với DSDV dù tỷ lệ phân phát gói tin thành cơng có giảm tương đối đạt mức tốt, mặt khác độ trễ trung bình gói tin nhỏ nên nối hiệu hoạt động tốt có thay đổi tốc độ di chuyển nút mạng Còn với DSR, qua thể giao thức có hiệu hoạt động thấp nhất, khơng thích ứng tốt hai giao thức AODV DSDV tốc độ di chuyển nút mạng thay đổi 24 KẾT LUẬN Luận văn trình bày tổng quát kiến thức mạng không dây mạng MANET với trọng tâm đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng Luận văn nghiên cứu cách chi tiết giao thức định tuyến, môi trường mô mạng, mơ hình chuyển động đặc trưng mạng MANET Thực nghiệm mơ phỏng, phân tích dựa sở lý thuyết đánh giá hiệu ba giao thức định tuyến chủ yếu mạng MANET DSDV, AODV, DSR dựa hai thông số phần trăm gói tin phân phát thành cơng độ trễ đầu cuối trung bình giao thức định tuyến theo tốc độ di chuyển nút mạng Trong q trình thực đề tài, có nhiều hạn chế nên kết đạt chưa tốt lắm, chưa mở rộng luận văn Trong thời gian tới cố gắng phát triển thêm nội dung: Xây dựng hồn thiện chương trình hơn, đánh giá hiệu theo tiêu chí khác, đánh giá hiệu giao thức định tuyến khác OLSR, TORA, ZRP , vấn đề giảm phụ tải truyền thông mạng MANET, nghiên cứu xây dựng triển khai vấn đề an ninh cho mạng MANET ... hiểu, nghiên cứu mạng không dây mạng MANET - Nghiên cứu sâu giao thức định tuyến mạng MANET Xác định độ đo hiệu cần đánh giá mạng MANET - Mô đánh giá hiệu số giao thức định tuyến mạng MANET thông... Phương pháp lý thuyết - Các tài liệu mạng không dây mạng MANET - Các tài liệu liên quan đến giao thức định tuyến mạng MANET - Phân tích đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng MANET - Tìm hiểu, nghiên... bình giao thức 3.5 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TỪ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Thơng qua cấu hình mơ mạng xây dựng trên, tiến hành đánh giá hiệu giao thức định tuyến AODV, DSDV, DSR cách