Nghiên cứu các giao thức định tuyến AODV, DSR, DSDV trong mạng MANET

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - HUỲNH THỊ LIÊU NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, DSDV TRONG MẠNG MANET LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - HUỲNH THỊ LIÊU NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, DSDV TRONG MẠNG MANET Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60 48 01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Huỳnh Hữu Hƣng Đà Nẵng - Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đƣợc đồng tác giả cho phép sử dụng chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Huỳnh Thị Liêu ii LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn TS Huỳnh Hữu Hưng, người tận tình dẫn dắt tạo điều kiện tốt để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, người trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn anh chị lớp cao học Khoa học máy tính khóa K32 bạn đồng nghiệp ln bên cạnh, động viên, khuyến khích tơi suốt thời gian học tập thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Học viên Huỳnh Thị Liêu iii TRANG THÔNG TIN NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, DSDV TRONG MẠNG MANET Học viên:HUỲNH THỊ LIÊU Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01.01 Khóa:32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - MANET cho phép máy tính di động thực kết nối truyền thông với không cần dựa sở hạ tầng mạng có dây Trong MANET nút mạng thực chức router, chúng cộng tác với nhau, thực chuyển tiếp gói tin hộ nút mạng khác nút mạng truyền trực tiếp với nút nhận Định tuyến toán quan trọng việc nghiên cứu MANET Trong nghiên cứu gần giao thức AODV, DSR, DSDV cách thức truyền gói tin đến nút mạng mạng tùy biến không dây Đánh giá hiệu trình truyền tin giao thức định tuyến mạng MANET dựa phương pháp mơ Từ khóa – mạng MANET, định tuyến AODV, định tuyến DSR, định tuyến DSDV, so sánh giao thức RESEARCH THE AODV ROUTING PROTOCOL, DSR, DSDV IN MANET NETWORKS Abstract - MANET allow mobile computers try to connect and communicate with each other without relying on the infrastructure wireless network In Manet every network node can perform the functions of a router, we work together, carry forward the packets households other network nodes if the network nodes can not be transmitted directly to the receiving node Routing is the most important problem for the study of Manet In the recent study protocols AODV, DSR, DSDV indicate how the packet to the network nodes in the wireless ad hoc network Evaluate the effectiveness of the communication process of routing protocols in MANET network based on simulation methods Key words - ANET networks; AODV protocol; DSR Protocol, DSDV Protocol; comparison of the Protocol iii TRANG THÔNG TIN NGHIÊN CỨU CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, DSDV TRONG MẠNG MANET Học viên:HUỲNH THỊ LIÊU Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01.01 Khóa:32 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt - MANET cho phép máy tính di động thực kết nối truyền thông với khơng cần dựa sở hạ tầng mạng có dây Trong MANET nút mạng thực chức router, chúng cộng tác với nhau, thực chuyển tiếp gói tin hộ nút mạng khác nút mạng truyền trực tiếp với nút nhận Định tuyến toán quan trọng việc nghiên cứu MANET Trong nghiên cứu gần giao thức AODV, DSR, DSDV cách thức truyền gói tin đến nút mạng mạng tùy biến không dây Đánh giá hiệu trình truyền tin giao thức định tuyến mạng MANET dựa phương pháp mơ Từ khóa – mạng MANET, định tuyến AODV, định tuyến DSR, định tuyến DSDV, so sánh giao thức RESEARCH THE AODV ROUTING PROTOCOL, DSR, DSDV IN MANET NETWORKS Abstract - MANET allow mobile computers try to connect and communicate with each other without relying on the infrastructure wireless network In Manet every network node can perform the functions of a router, we work together, carry forward the packets households other network nodes if the network nodes can not be transmitted directly to the receiving node Routing is the most important problem for the study of Manet In the recent study protocols AODV, DSR, DSDV indicate how the packet to the network nodes in the wireless ad hoc network Evaluate the effectiveness of the communication process of routing protocols in MANET network based on simulation methods Key words - ANET networks; AODV protocol; DSR Protocol, DSDV Protocol; comparison of the Protocol iv MỤC LỤC L I M O N i L I ẢM ƠN .ii TRANG THÔNG TIN iii MỤ LỤ iv NH MỤ K HI U, H VI T T T vi NH MỤ BẢNG BIỂU vii NH MỤ HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 Mục tiêu nội dung ối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Bố cục luận văn CHƢƠNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRONG MANET 1.1 Giao thức định tuyến cổ điển 1.1.1 ịnh tuyến dựa trạng thái liên kết 1.1.2 ịnh tuyến dựa vector khoảng cách 1.2 Giao thức định tuyến cho mạng MANET 1.2.1 ác yêu cầu chung 1.2.2 Phân loại 1.3 So sánh giao thức định tuyển MANET 10 1.3.1 So sánh giao thức định tuyến kiểu 11 1.3.2 So sánh giao thức định tuyến khác kiểu 13 TIỂU K T HƢƠNG 14 CHƢƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AODV, DSR, DSDV 15 2.1 Giao thức định tuyến AODV 15 2.1.1 Khám phá đƣờng 16 2.1.2 Thiết lập đƣờng đảo chiều 17 2.1.3 Thiết lập đƣờng chuyển tiếp 17 2.1.4 Quản lý định tuyến 18 2.1.5 uy trì đƣờng 19 v 2.1.6 Xử lý lỗi, hết hạn xóa bỏ tuyến 21 2.1.7 Quản lý kết nối nội vùng 23 2.2 Giao thức định tuyến DSR 23 2.2.1 chế tạo thông tin định tuyến (Route iscovery) 25 2.2.2 chế trì thơng tin định tuyến (Route Maintanance): 31 2.3 GI O THỨ 2.4 SO S NH S V 31 GI O THỨ ỊNH TUY N 34 TIỂU K T HƢƠNG 36 CHƢƠNG MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIAO THỨC AODV, DSR VÀ DSDV 37 3.1 MÔI TRƢ NG MÔ PHỎNG NS-2 37 3.1.1 Giới thiệu môi trƣờng NS-2 37 3.1.2 ài đặt NS-2 Window 39 3.2 MÔ PHỎNG MẠNG KHÔNG ÂY TRONG MÔI TRƢ NG NS-2 40 3.2.1 Tạo MobileNode NS 41 3.2.2 Tạo hoạt động cho Node 42 3.2.3 ác thành phần cấu thành mạng MobileNode 42 3.3.MÔ PHỎNG HO GI O THỨ ỊNH TUY N THEO YÊU ẦU TRÊN MẠNG M NET 46 3.3.1 Kết mô 46 3.3.2 Mô di chuyển mạng 48 TIỂU K T HƢƠNG 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 vi DANH MỤC CÁC K HIỆU, CÁC CH VIẾT TẮT AODV MANET On-Demand Distance Vector Routing AP Access Point BSS Basic Service Set DSR Dynamic Source Routing ESS Extended Service sets IBSS Independent Basic Service sets IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers LAN Local Area Network MANET Mobile MANET Network RREP Route Reply RREQ Route Request RRER Route Error UWB Ultra-WideBand WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network WPAN Wireless Persional Area Network WUSB Wireless Universal Serial Bus WWAN Wireless Wide Area Network NAM Network Animator vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1 Thông tin lƣu tr Route ache thời điểm 28 Bảng 2.2 Thông tin lƣu tr Route ache thời điểm 29 Bảng 2.3 Thông tin lƣu tr Route ache thời điểm 29 Bảng 2.4 Thông tin lƣu tr Route ache thời điểm 30 Bảng 2.5 So sánh giao thức định tuyến 34 Bảng 2.6 So sánh giao thức định tuyến 35 Bảng 3.1 Thông số mô di chuyển mạng 49 Bảng 3.2 Thông số mô tải mạng 51 54 thông lƣợng giảm thông số di chuyển tăng, thể tốc độ BR=10 packet/s, nhiên giảm nh , tốc độ đạt 15 packet/s 20 packet/s Thơng lượng trung bình (p) kết số lƣợng gói tin bị rơi nhiều AODV (10p/s) AODV(15p/s) AODV(20p/s) Thời gian tạm dừng (s) Hình 3.14a Thơng lƣợng trung bình giao thức O V Thơng lượng trung bình (p) DSR(10p/s) DSR(15p/s) DSR(20p/s) 1 Thời gian tạm dừng (s) Thơng lượng trung bình (p) Hình 3.14b Thơng lƣợng trung bình giao thức SR DSDV(10p/s) DSDV(15p/s) DSDV(20p/s) Thời gian tạm dừng (s) Hình 3.14c Thơng lƣợng trung bình giao thức S V ây 55 TIỂU KẾT CHƢƠNG Chƣơng trình bày tóm lƣợc mơ NS2 cơng cụ phân tích kết Tracegraph Từ tác giả thực chƣơng trình mơ đánh giá hiệu ba giao thức định tuyến tiêu biểu S V, O V, SR đồ hình 50 nút mạng tham gia kết nối liên lạc với nút khác, với môi trƣờng mô 800x800m ác giao thức mô thực đồ hình mạng giống với kịch đƣợc xây dựng Giao thức S V thực chuyển tiếp gói d liệu tƣơng đối tốt tỷ lệ chuyển động tốc độ di node thấp Tuy nhiên chuyển động node tăng lên tỷ lệ gói rớt cao Hiệu suất giao thức SR tốt toàn node dịch chuyển, giao thức yêu cầu số byte mào đầu định tuyến tăng uối hiệu suất giao thức O V tốt nhƣ SR tốc độ node di chuyển giảm đƣợc số byte mào đầu định tuyến Tuy nhiên yêu cầu truyền dẫn nhiều gói mào đầu định tuyến tốc độ di chuyển node cao thực tốn so với giao thức SR 56 KẾT LUẬN Mạng MANET thách thức nhà nghiên cứu việc tìm nh ng giao thức mạng, chuẩn mạng với mục đích cuối đạt đƣợc hệ thống mạng ổn định hiệu suất khai thác cao dịch vụ truyền thông đa phƣơng tiện Qua thời gian tháng nghiên cứu số giao thức định tuyến điều khiển theo yêu cầu mạng MANET Luận văn đạt đƣợc số kết quả: Kết đạt đƣợc: - Nghiên cứu hoạt động giao thức định tuyến mạng MANET Trên sở chúng tơi phân tích chế hoạt động giao thức định tuyến theo yêu cầu thông qua giao thức O V, SR S V ánh giá hiệu suất làm việc giao thức để có sở đề xuất việc áp dụng hợp lý giao thức mơ hình mạng cụ thể - Thiết kế số mơ hình mạng MANET phần mềm NS-2 ài đặt mô giao thức O V, SR S V để minh họa q trình hoạt động Từ đó, đánh giá hiệu kịch khác theo tỉ lệ gói mất, độ trễ trung bình khả đáp ứng topo mạng thay đổi Hƣớng phát triển: - Nghiên cứu cải tiến độ đo hiệu để nâng cao chất lƣợng truyền thơng mơ hình mạng không dây 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn ình Việt (2008), Bài giảng đánh giá hiệu mạng máy tính, Trƣờng ại học Cơng nghệ - ại học quốc gia Hà Nội [2] Nguyễn Thị Minh Nguyệt ánh giá hiệu suất mô thuật toán định tuyến mạng đặc biệt di động MANET Luận văn cao học Hà Nội, 2005 Tiếng Anh [3] Arun Kumar B R, Lokanatha C Reddy, Prakash S Hiremath (2008), Performance Comparison of Wireless Mobile MANET Network Routing Protocols, International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.8 No.6 [4] Geetha Jayakumar, Gopinath Ganapathy (2007), Performance Comparison of Mobile MANET Network Routing Protocol, International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.7 No.11 [5] Georgy Sklyarenko (2005), AODV Routing Protocol, Seminar Technische Informatik, Takustr 9, D-14195 Berlin, Germany [6] McGraw-Hill/Osborne, Certified Wireless Network Administrator Official Study Guide, Copyright © by Planet3 Wireless, Inc [7] Stefano Basagni, Marco Conti, Silvia Giordano, Ivan Stojmenovic, Mobile MANET Networking, Copyright © 2004 by the Institute of Electrical and Electronics Engineers [8] Subir Kumar Sarkar, T G Basavaraju, C Puttamadappa, MANET Mobile Wireless Network, Copyright © 2008 by Taylor & Francis Group, LLC [9] Tao Lin (2004), Mobile MANET Network Routing Protocols: Methodologies and Applications, Blacksburg, Virginia [10] Yinfei Pan, Suny Binghamton (2006), Design Routing Protocol Performance Comparison in NS2: AODV comparing to DSR as Example [11] Yu-Chee Tseng, Wen-Hua Liao, Shih-Lin Wu, Mobile MANET Networks and Routing Protocols, Handbook of Wireless Networks and Mobile Computing, Edited by Ivan Stojmenovic´Copyright© 2002 John Wiley & Sons, Inc, Chapter 17 58 Địa ch Internet [12] http://vi.wikipedia.org [13] http://www.isi.edu/nsnam/ns/tutorial/index.html [14] http://www.geocities.com/tracegraph/ [15] The network simulator - ns-2 http:// www isi.edu/nsnam/ns/ [16] The ns Manual http://www.isi.edu/nsnam/ns/doc/index.html ... giao thức định tuyến mạng MANET dựa phương pháp mơ Từ khóa – mạng MANET, định tuyến AODV, định tuyến DSR, định tuyến DSDV, so sánh giao thức RESEARCH THE AODV ROUTING PROTOCOL, DSR, DSDV IN MANET. .. nghiên cứu MANET Trong nghiên cứu gần giao thức AODV, DSR, DSDV cách thức truyền gói tin đến nút mạng mạng tùy biến không dây Đánh giá hiệu trình truyền tin giao thức định tuyến mạng MANET dựa... M) giao thức định tuyến theo vị trí cho mạng MANET 1.3 SO SÁNH CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYỂN MANET o tính phức tạp quan trọng giao thức định tuyến mạng MANET nên vấn đề so sánh đánh giá giao thức định