Nghiên cứu giao thức định tuyến nguồn động DSR trong mạng AD HOC

nguyễn huy thái Xử lý thông tin truyền thông 2003 2005 Hà Nội 2005 Bộ giáo dục đào tạo Trường Đại học bách khoa Hà nội Luận Văn Thạc sỹ khoa học Nghiên cứu giao thức định tuyến nguồn động dsr mạng ad hoc nguyễn huy thái Hà nội 2005 XLTT&TT 2003 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Mạng Ad hoc vô tuyến 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Đặc điểm mạng Ad hoc 1.2.3 Các ứng dụng 1.3 Định tuyến mạng Ad hoc CHƯƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN MẠNG AD HOC 2.1 Các yêu cầu chung 2.2 Phân loại 2.2.1 Các giao thức định tuyến đơn hướng 2.2.2 Các giao thức định tuyến đa hướng CHƯƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NGUỒN ĐỘNG DSR 3.1 Tổng quan DSR 3.2 Một số giả định 3.3 Định tuyến nguồn 3.4 Khám phá tuyến 3.5 Duy trì tuyến 3.6 Bộ nhớ tuyến CHƯƠNG MỘT SỐ TỐI ƯU TRONG DSR 4.1 Tối ưu khám phá tuyến 4.1.1 Giới hạn số chặng Yêu cầu tuyến 4.1.2 Trả lời Yêu cầu tuyến dùng nhớ tuyến 4.1.3 Ngăn chặn bão Trả lời tuyến 4.1.4 Sự xếp chồng yêu cầu tuyến 4.1.5 Hỗ trợ liên kết đối xứng 4.2 Tối ưu Duy trì tuyến 4.2.1 Tận dụng lại gói 4.2.2 Tự động thu ngắn tuyến 4.2.3 Tăng trình truyền lan tin lỗi tuyến 4.3 Tối ưu kỹ thuật nhớ tuyến 4.3.1 Chức giỏm sỏt Giao thức định tuyến động mạng Adhoc 1 3 7 10 13 13 16 18 19 20 20 21 23 24 28 30 33 33 33 33 34 36 36 36 36 37 37 38 38 XLTT&TT 2003 4.3.2 Chức xen rẽ nhánh 4.4 DSR hỗ trợ mạng không đồng IP di động 4.5 DSR với định tuyến đa hướng 4.6 So sánh DSR với số giao thức khác 4.7 Điểm mạnh điểm yếu CHƯƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN AD HOC 5.1 Các hệ đo hiệu 5.1.1 Hệ số phân phát gói 5.1.2 Phần phụ trội định tuyến 5.1.3 Trễ từ đầu cuối đến đầu cuối 5.1.4 Thông lượng từ đầu cuối đến đầu cuối 5.1.5 Tính tối ưu đường truyền 5.1.6 Thơng số khác 5.2 Thông số kịch 5.2.1 Thông số di chuyển 5.2.2 Thời gian tạm dừng 5.3 Các hệ đo giá Khám phá tuyến 5.3.1 Sự ngăn chặn 5.3.2 Giá khám phá CHƯƠNG CÁC CÔNG CỤ MÔ PHỎNG MẠNG ADHOC 6.1 Lựa chọn công cụ mô mạng Adhoc 6.1.1 Yêu cầu lựa chọn công cụ mô 6.1.2 So sánh công cụ mô 6.2 Ứng dụng công cụ mô cho mạng Ad hoc 6.2.1 Công cụ mô 6.2.2 Phần di động mở rộng 6.2.3 Chia sẻ phương tiện 6.2.4 Nút mạng 6.2.5 Sử dụng công cụ NS2 CHƯƠNG 7: THIẾT LẬP ỨNG DỤNG CỦA MẠNG ADHOC 7.1 Một số yêu cầu 7.1.1 Yêu cầu phần cứng 7.1.2 Yêu cầu phần mềm 7.2 Cài đặt phần cứng 7.2.1 Cài đặt Card Wireless LAN Window XP 7.2.2 Cài đặt Card Wireless LAN Window 2000 7.2.3 Cài đặt Card Wireless LAN Window NT 7.2.4 Cài đặt Card Wireless LAN Window 98/ME 7.2.5 Cài đặt Card Wireless LAN PCMCIA Giao thức định tuyến động mạng Adhoc 38 39 43 43 44 46 47 47 47 48 49 49 50 50 50 51 52 52 52 54 54 54 54 60 60 60 61 62 63 65 66 66 67 68 68 68 69 69 69 XLTT&TT 2003 7.3 Tạo SSID đặt cấu hình cho Card 7.3.1 Tạo SSID cho mạng 7.3.2 Thiết lập thông số mạng 7.4 Một số kinh nghiệm thực tế 7.4.1 Triển khai số tính mở rộng 7.4.2 Một số kinh nghiệm thực tế thu KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIÊU BIU TRONG MNG AD HOC Giao thức định tuyến động m¹ng Adhoc 70 70 72 74 74 75 77 78 80 XLTT&TT 2003 CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ABR Associativity-Based Routing ACK ACKnowledgment AMRoute Ad hoc Multicast Routing AP Access Point AODV Ad-hoc On Demand Distance Vector ARP Address Resolution Protocol BQ Broadcast Query BS Base Station CBR Constant Bit Rate CC Computation Complexity CGSR Clusterhead Gateway Switch Routing CSMA Carrier Sense Multiple Access CTS Clear To Send DCF Distributed Coordination Function DSDV Destination Sequenced Distance Vector DBF Distributed Bellman Ford algorithm DRP Dynamic Routing Protocol DSR Dynamic Source Routing DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol ERS Expanded Ring Search FIFO First In First Out FSR Fisheye State Routing FSPL Free Space Propagation Loss GPS Global Positioning System GSR Global State Routing HSR Hierarchical State Routing HID Hierarchical ID IARP Intrazone Routing Protocol ICMP Internet Control Message Protocol IERP Interzone Routing Protocol ILS Idealized Link-State protocol Giao thøc định tuyến động mạng Adhoc XLTT&TT 2003 IMEP Internet MANET Encapsulation Protocol IMPORTANT Impact of Mobility on Performance of RouTing protocols IN Intermediate Node LAN Local Area Network LAM Lightweight Multicast Protocol LCC Least Cluster Change LL Link Layer LQ Local Query LRU Least Recently Used LS Link State MAC Media Access Protocol MANET Mobile Ad-hoc NETworks MAODV Multicast Ad hoc On-Demand Vector routing protocol MRL Message Retransmission List RPF Reverse Path Forwarding RREQ Route Request RREP Route Reply RRC Route ReConstruction RT Routing Table RTS Request To Send SRP Static Routing Protocol SSR Signal Stability-Based Adaptive Routing protocol SST Signal Stability Table SSID Service set Identification TCP Transmission Control Protocol TORA Temporally Ordered Routing Algorithm TRGR Two Ray Ground Reflection TT Topology Table TTL Time To Live WRP Wireless Routing Protocol Giao thức định tuyến động mạng Adhoc XLTT&TT 2003 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 So sánh Giao thức định tuyến (Theo yêu cầu với Theo bảng) Bảng 3.1 Các trường tin báo Yêu cầu tuyến Bảng 4.1 So sánh DSR với số giao thức định tuyến điển hình Bảng 5.1 Các biến thông số di chuyển Bảng 6.1 Yêu cầu chức công cụ mô mạng Ad hoc Bảng 6.2 Giao thức hỗ trợ Bảng 6.3 Thông số cấu hình Bảng 6.4 Khả thống kê Bảng 7.1 Thơng số Card Wireless LAN Bảng A.1 So sánh đặc tính giao thức định tuyến Ad hoc Theo Bảng 17 25 43 51 57 58 59 59 67 88 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mạng điện thoại vơ tuyến Hình 1.2 Mạng Ad hoc di động – MANET kiến trúc mạng vô tuyến 4G Hình 1.3 Mơ hình mạng Ad hoc gồm nút mạng Hình 1.4 Mạng Ad hoc vơ tuyến Hình 1.5 Sơ đồ khối nút mạng bao gồm router host di động Hình 1.6 So sánh kiểu mạng di động (MANET Mobile IP) Hình 2.1 Hệ tọa độ mô tả môi trường mạng Ad hoc Hình 2.2 Phần phụ trội định tuyến tính di động chế định tuyến khác Hình 3.1 DSR bao gồm chế Khám phá tuyến Duy trì tuyến Hình 3.2 Lưu đồ xử lý gói nhận nút Hình 3.3 Quá trình thiết lập ghi định tuyến DSR Hình 3.4 Sử dụng ID yêu cầu để hạn chế truyền u cầu tuyến phía Hình 3.5 Duy trì tuyến, nút C khơng thể chuyển tiếp từ A đến E qua liên kết tới bước nhẩy D Hình 3.6 Một ví dụ sử dụng đệm tuyến Hình 3.7 Hạn chế nhớ đệm thông tin định tuyến nghe lỏm: Nút C chuyển tiếp gói tới E nghe lỏm gói từ X Hình 4.1 Trả lời tuyến từ Bộ nhớ đệm tuyến Hình 4.2 Một bão Trả lời tuyến xảy nhiều nút trả lời Yêu cầu tuyến từ Bộ nhớ đệm tuyến chúng Hình 4.3 Nút C thấy tuyến nguồn tới D ngắn hơn, nghe lỏm gói từ A dự định đến B trước tiên Hình 4.4 Một mạng Ad hoc bao gồm nút truyền thông với thiết bị vô tuyến phạm vi ngắn nút A, B, C có cỏc Giao thức định tuyến động mạng Adhoc 5 6 14 18 21 24 27 28 29 31 32 34 35 37 38 XLTT&TT 2003 thiết bị truyền thơng phạm vi dài Hình 4.5 Một mạng Ad hoc bao gồm nút với giao diện mạng khơng đồng Hình 5.1 Khung IMPORTANT Hình 5.2 Ví dụ di chuyển nút mạng Hình 5.3 Khám phá tuyến với chi phí khám phá , Chính sách ngăn chặn 6/11 54% Hình 6.1 Mơ hình q trình mơ NS2 Hình 6.2 Mơ hình chia sẻ phương tiện Hình 6.3 Mơ tả sơ đồ khối nút mạng Hình 6.4 Mơ tả q trình mơ NS2 Giao thức định tuyến động mạng Adhoc 40 46 51 53 60 62 63 64 XLTT&TT 2003 LỜI NÓI ĐẦU Ad Hoc phần công nghệ thông tin nay, người sử dụng trao đổi thơng tin trực tiếp với hình thành mạng tạm thời không cần đến sở hạ tần mạng sẵn có Mỗi nút mạng Ad Hoc vừa có chức máy trạm vừa định tuyến, nút sẵn sàng chuyển tiếp gói tin mạng Chính định tuyến mạng Adhoc vấn đề quan trọng quan tâm Mạng Ad Hoc có nhiều điểm khác biệt so với mạng di động tế bào truyền thống giao thức định tuyến mạng phải đáp ứng thêm nhiều yêu cầu kỹ thuật Điều quan trọng giao thức định tuyến phải có khả thích nghi với cấu trúc mạng thay đổi Tiếp theo phải kể đến giới hạn lực thiết bị, khả lưu trữ, CPU, băng thông,…Giao thức định tuyến phải làm giảm lưu lượng điều khiển, đơn giản hoá việc tính tốn đường định tuyến Có thể nói giao thức định tuyến đóng vai trị xương sống trong hoạt động mạng Ad Hoc Luận văn trình bày tổng quan mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến mạng Ad Hoc, đặc biệt luận văn sâu nghiên cứu vấn đề liên quan đến giao thức định tuyến nguồn động DSR, môt số công cụ mô mạng Ad Hoc thiết lập ứng dụng cụ thể mạng Ad Hoc Do thời gian có hạn nên luận văn chắn khơng thể đề cập hết khía cạnh liên quan đến mạng Ad Hoc Để luận văn ngày hoàn thiện mong nhận nhiều ý kiến đóng góp quý báu từ Thày, Cô bạn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lê Đăng Hưng tận tình hướng dẫn em hồn thành luận văn Qua xin gửi lời cám ơn tới gia đình bạn bè động viên giúp sức cho suốt thời gian học hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày thỏng 11 nm 2005 Nguyễn Huy Thái Giao thức định tuyến động mạng Adhoc XLTT&TT 2003 -1- CHNG TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD HOC 1 GIỚI THIỆU CHUNG Kể từ năm 1970, trao đổi thông tin vô tuyến người sử dụng đầu cuối di động trở nên phổ biến hết Công nghệ truyền thông ngày thu hút nhiều người sử dụng Số lượng thiết bị kết nối với gia tăng nhanh; việc truy nhập dịch vụ trực tuyến trở nên quen thuộc phổ cập với dịch vụ email, từ điển trực tuyến, thông tin du lịch, thể thao, thông tin thị trường chứng khốn v.v Lý nhờ tiến vượt bậc công nghệ điện tử gần thiết bị máy tính xách tay, thiết bị thông tin liệu vô tuyến, modem không dây, mạng Wireless LAN Giá thành thiết bị tương đối hợp lý cho khả kết nối truyền liệu với tốc độ cao Hiện nay, có hai xu hướng việc trao đổi thơng tin vơ tuyến hai nút mạng với nhau: • Xu hướng I: Sử dụng mạng tế bào truyền thống tồn để truyền liệu thoại Vấn đề gặp phải xu hướng trình chuyển giao mạng tức mạng điều khiển vị trí thiết bị di chuyển từ BS BS khác khơng gây trễ gói tin Một vấn đề khác nữa: hình thức mạng phụ thuộc nhiều vào vùng phủ sóng mạng tế bào có sẵn Thơng thường mạng điện thoại di động đáp ứng tốt nhu cầu nơi có mật độ dân cư đơng đúc, nới có nhiều dịch vụ cung cấp ví dụ thành phố lớn, khách sạn, sân bay, nhà ga xe lửa,…và nhiều khu vực khác Công nghệ sử dụng thông tin vô tuyến phụ thuộc vào trạm gốc BS Những trạm kết nối với sở hạ tầng mạng viễn thơng sẵn có chuyển giao lưu lượng đến trạm khác Do việc mở rộng dịch vụ vùng phủ sóng Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003  -76- Băng thông kết nối trường hợp dùng Card WLAN chuẩn 802.11 g/b hạn chế ( 9.6 đến 54 MB/s) Khi thay đổi công suất thu phát Card WLAN tức thay đổi bán kính phủ sóng máy đó, băng thơng mạng (tốc độ kết nối) thay đổi  Các máy tính PDA đặt xa nhau, độ di động lớn tốc độ truyền (băng thơng kết nối) giảm  Các máy tính khơng thể kết nối với Card Wireless LAN không hoạt động kênh vật lý  Việc thiết lập mạng WLAN hoạt động theo mode Ad Hoc đơn giản dễ thực Trong trường hợp cần tổ chức hội họp, đào tạo trao đổi liệu máy tính cách tạm thời nhanh chóng việc thiết lập mạng hoạt động kiểu Ad Hoc hữu hiệu  Khi mạng Ad Hoc hình thành, việc sử dụng chung tài nguyên phần cứng phần mềm mạng tương đối thuận tiện Thao tác để chia sẻ tài nguyên mạng đơn giản thao tác “ Sharing” phần mềm phần cứng tồn mạng  Tính bảo mật vấn đề cần phải quan tâm xem xét Do máy tính kết nối với qua giao diện vô tuyến nên khả bị công qua giao diện vô tuyến lớn Cho dù phương pháp bảo mật WEP nhà sản xuất thiết bị phần cứng Card WLAN đưa phương thức chưa đảm bảo tính an tồn tuyệt đối liệu mạng Đây lý mà nhiều nhóm nghiên cứu phải nhiều cơng sức để cải thiện tính bảo mt ny Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -77- KẾT LUẬN Luận văn trình bày cách hệ thống vấn đề liên quan đến định tuyến mạng Ad Hoc, hệ đo đánh giá hiệu giao thức định tuyến mạng Ad Hoc, cơng cụ dùng để mô mạng Ad Hoc thiết lập ứng dụng mạng Ad Hoc Vì thời gian có hạn nên nhiều vấn đề kỹ thuật luận văn chưa đề cập đến lý thuyết thực nghiệm như: - Cơ chế quản lý lượng nút mạng cho hiệu - Thêm thơng số đánh giá tổng quan (Ví dụ 802.11 khơng hỗ trợ liên kết chiều, cần có cải tiến để mơ liên kết chiều) - Nâng cao tính bảo mật: giao thức định tuyến mục tiêu vụ cơng, Ad Hoc hình thành khơng có điều khiển tập trung nên tính bảo mật phải theo mơ hình phân tán, áp dụng giao thức IPsec - Chất lượng mạng (QoS): phụ thuộc vào mục đích sử dụng mạng Ad Hoc - Chuyển giao lưu lượng nút mạng - Kết nối Internet, Mobile IP - Cách đánh địa - Các tối ưu với DSR để loại bỏ tuyến cũ nhớ đệm tuyến Hy vọng tương lai vấn đề kỹ thuật liên quan đến công nghệ mạng Ad Hoc đề cập nhiều nhóm nghiên cứu tiếp tục phát triển làm cho chúng hoàn thin hn Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -78- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] SCOTT CORSON, JOSEPH MACKER, “Mobile Ad Hoc networking (MANET): routing protocol performance issues and evaluation considerations”, MANET [2] STEPHEN KENT, RANDALL ATKINSON, “Security Architecture for Internet Protocol”, IETF, www.ietf.org [3] Mobile Ad Hoc Network (MANET), IETF: www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html [4] CHARLES E PERKIN, “Ad Hoc on demand distance vector (AODV) routing”, RFC3561, IETF 2003 [5] ZYGMUNT J HAAS, MARC R PEARLMAN, “The Zone Routing Protocol (ZRP) for Ad Hoc Networks”, MANET [6] M.SCOTT CORSON, S PAPADEMETRIOU, PHILIP PAPADOPOLOUS, VINCENT D PARK and AMIR QAYYUM, “An Internet MANET Encapsulation Protocol (IMEP) Specification”, MANET [7] VINCENT D PARK AND M SCOTT CORSON, “Temporally-Ordered Routing Algorithm (TORA) Version 1: Functional specification” [8] DAVID B JOHNSON, DAVID A MALTZ, “Protocols for adaptive wireless and mobile computing” IEEE Personal Communications, February 1996 [9] PHILIPPE JACQUET, PAUL MUHLETHALER, AMIR QAYYUM, “Optimized Link State Routing Protocol” MANET [10] MINGLIANG JIANG, JINYANG LI, YONG CHIANG TAY, “Cluster Based Routing Protocol (CBRP) Functional specification” MANET [11] BOMMAIAH, MCAULEY AND TALPADE AMRoute, “Ad Hoc Multicast Routing Protocol”, MANET [12] PHILIPPE JACQUET, PAUL MUHLETHALER and AMIR QAYYUM, “Optimized Link State Routing Protocol”, MANET [13] ZYGMUNT J HAAS AND MARC R PEARLMAN, “The Zone Routing Protocol (ZRP) for Ad Hoc Networks”, MANET [14] M.SCOTT CORSON, S PAPADEMETRIOU, PHILIP PAPADOPOLOUS, VINCENT D PARK and AMIR QAYYUM, “An Internet MANET Encapsulation Protocol (IMEP) specification”, MANET Giao thøc định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -79- [15] JABSON ANDRES, “Metrics in Ad Hoc networks”, Master thesis, 2000 [16] X.HONG,… “A group mobility models for Ad Hoc network”, ACM international workshop on modeling and simulation of wireless and mobile systems (MSWiW), 1999 [17] Z HAAS “A New Routing Protocol for the Reconfigurable Wireless Networks.” IEEE 6th International Conference on Universal Personal Communications (ICUPC ’97), [18] D.B JOHNSON, D A MALTZ and J BROCH "DSR: The dynamic source routing protocol for multi-hop wireless Ad Hoc networks" in Ad Hoc Networking C Perkins Ed Addison-Wesley 2001, pp 139-172 Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -80- PHỤ LỤC A MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TIÊU BIỂU TRONG MẠNG AD HOC A.1 VECTƠ KHOẢNG CÁCH THEO THỨ TỰ TỚI ĐÍCH DSDV DSDV bắt nguồn từ thuật toán vectơ khoảng cách cổ điển, thuật toán phân bố Bellman-Ford DBF Các mở rộng tạo theo u cầu để tránh hình thành vịng DBF 1.1 Tổng quan Trong DSDV gói tin định tuyến nút mạng sử dụng bảng định tuyến Bảng định tuyến nút liệt kê tồn đích số chặng tới chúng Để trì tính qn bảng định tuyến, DSDV sử dụng hai phương pháp cập nhật tuyến tuần hồn kích hoạt Cập nhật tuyến kích hoạt thường sử dụng với cập nhật tuần hồn u cầu để truyền thơng tin định tuyến có thay đổi tơpơ mạng 1.2 Các quảng cáo tuyến DSDV yêu cầu nút di động phải quảng bá bảng định tuyến tới nút lân cận Sự quảng bá thường xuyên để đảm bảo nút di động định vị nút di động khác đầu vào danh sách bảng định tuyến thay đổi động theo thời gian Ngoài ra, nút di động sẵn sàng chuyển tiếp gói liệu tới nút khác theo yêu cầu Do nút di động trao đổi liệu với nút di động khác nhóm cho dù đích liệu không nằm phạm vi truyền thông trực tiếp Tất nút trao đổi thông tin qua lại để tạo đường truyền liệu chúng với 1.3 Đầu vào bảng định tuyến tiêu chuẩn lựa chọn tuyến Dữ liệu nút phát quảng bá bao gồm số thứ tự thơng tin tuyến sau: - a ch ớch Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -81- - Số chặng yêu cầu để tới đích - Số thứ tự thơng tin liên quan đến đích Khi nút X đến gần, phát quảng bá tin báo cảnh báo (beacon) gán nhãn số thứ tự trì cục Các nút lân cận nghe thấy tin báo cập nhập thông tin cho nút Nếu nút khơng có đầu vào trước nút X: chúng đơn giản nhập địa X vào bảng định tuyến chúng đếm số chặng (trong trường hợp 1) số thứ tự X quảng bá Nếu nút có đầu vào trước nút X, số thứ tự thông tin quảng bá so sánh với số thứ tự lưu trữ nút đích X Nếu tin nhận có số thứ tự cao nghĩa nút X truyền thơng tin vị trí để đầu vào cập nhật thông tin Thông tin với số thứ tự xác định với số thứ tự nút X 1.4 Đáp ứng thay đổi tôpô Các nút di động phá vỡ liên kết chúng di chuyển từ chỗ tới chỗ khác Khi liên kết bị phá vỡ chặng tiếp theo,chặng gán hệ đo vô hạn gán số thứ tự cập nhật Điều trường hợp số thứ tự gán nút khác với đích Khi nút nhận hệ đo vơ hạn, có số thứ tự chậm với hệ đo vô hạn, quảng bá cập nhật tuyến kích hoạt Do tuyến với hệ đo vơ hạn nhanh chóng thay tuyến truyền từ đích có vị trí Các số thứ tự gán bới nút gốc số chẵn, số thứ tự gán nút có hệ đo vơ hạn số lẻ Để giảm phần phụ trội mạng, nút chọn loại gói: kết xuất đầy đủ (full dump) gia số (incremental) Các tin báo mang toàn thông tin định tuyến từ bảng định tuyến nút gửi Khi nút di chuyển không thường xuyên phụ trội định tuyến nhỏ Khi nút di chuyển thường xuyên, phụ trội định tuyến tăng theo 1.5 Thuộc tính giao thức DSDV DSDV có cỏc thuc tớnh sau: Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -82- - Khơng lặp vịng - Động, đa chặng, tự khởi tạo - Yêu cầu nhớ thấp - Nhanh chóng hội tụ qua cập nhật kích hoạt - Các tuyến khả dụng cho tồn đích - Thời gian xử lý nhanh chóng - Tải mạng vừa phải - Tuyến loại bỏ tối thiểu - Dự kiến hoạt động lên đến 100 nút di động, phụ thuộc vào "yếu tố di động" 1.6 Đánh giá Điểm mạnh: DSDV cung cấp tuyến khơng lặp vịng Bộ nhớ tuyến tương đối nhỏ Điểm yếu: - Các giá trị tối ưu thời gian thiết lập cực đại đích khó xác định Điều dẫn tới thay đổi bất thường tuyến quảng bá kết tiêu tốn băng thông mạng - DSDV sử dụng cập nhật tuyến định kỳ kích hoạt gây nhiều phụ trội định tuyến - Trong DSDV, nút phải đợi nhận cập nhật tuyến khởi tạo từ nút đích, trước cập nhật đầu vào bảng định tuyến cho đích - DSDV khơng hỗ trợ định tuyến đa hướng A.2 GIAO THỨC VECTƠ KHOẢNG CÁCH THEO YÊU CẦU AD HOC AODV Thuật toán định tuyến vectơ khoảng cách theo yêu cầu Ad Hoc (AODV) đưa khả thích ứng nhanh với điều kiện liên kết động Nó sử dụng số thứ tự đích để đảm bảo khơng có vịng lặp thời điểm, giải vấn đề liên quan với giao thức vectơ khong cỏch c bn Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -83- 2.1 Các thuộc tính AODV Thuật toán định tuyến vectơ khoảng cách theo yêu cầu Ad Hoc thuật toán theo yêu cầu, có nghĩa việc xây dựng trì tuyến nút cần thiết AODV khơng lặp vịng thời điểm, chí sửa chữa liên kết bị đứt quãng Việc khơng có vịng thực thơng qua việc sử dụng số thứ tự Mọi nút trì số thứ tự tăng lên cách đơn điệu, mà tăng lên thời điểm học thay đổi tôpô lân cận Số thứ tự đảm bảo hầu hết tuyến gần chọn khám phá tuyến thực AODV cung cấp khả truyền thông đơn hướng, đa hướng, quảng bá Ngoài AODV tạo cây, mà kết nối phát đa hướng nhóm thành viên Các bao gồm nhóm thành viên nút cần kết nối với thành viên AODV thực liên kết đối xứng nút lân cận AODV sử dụng bảng định tuyến để lưu trữ thơng tin định tuyến thích hợp thực bảng tuyến đơn hướng, bảng tuyến đa hướng Nó trì tuyến đơn hướng đa hướng, chí nút chuyển động Nó xố bỏ nhanh chóng tuyến hiệu lực thông qua việc sử dụng tin báo lỗi tuyến đặc biệt AODV đáp lại thay đổi tôpô mà ảnh hưởng đến tuyến chủ động cách nhanh chóng kịp thời Nó xây dựng tuyến với tổng nhỏ phụ trội từ tin báo điều khiển định tuyến không thêm vào phụ trội mạng Cuối AODV không đặt phần phụ trội vào gói liệu khơng thực định tuyến nguồn 2.2 Thiết lập tuyến đơn hướng Khám phá tuyến với AODV hoàn toàn theo yêu cầu theo chu trình khám phá tuyến yêu cầu/trả lời tuyến Các yêu cầu gửi sử dụng tin báo u cầu tuyến RREQ Thơng tin tạo tuyến gửi trở lại tin báo Trả lời tuyến RREP 2.3 Khám phá tuyến Khi nút nguồn mong muốn gửi gói tới nút đích khơng sẵn có tuyến hợp lệ tới đích đó, bắt đầu xử lý khám phá tuyến Đầu tiên gói Giao thøc định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -84- Yêu cầu tuyến RREQ Ngoài địa IP nút nguồn, số thứ tự nhận dạng (ID) quảng bá, RREQ bao gồm số thứ tự gần cho đích, đích mà nút nguồn biết Sau tạo RREQ, nút nguồn quảng bá gói tới lân cận nó, mà lân cận lúc chuyển tiếp yêu cầu tới lân cận chúng, tiếp tục, đến đích nút trung gian với tuyến "đủ mới" tới đích xác định thiết lập thời gian đợi để trả lời Các nút giữ vết địa IP nguồn RREQ nhận dạng quảng bá Nếu chúng nhận RREQ, mà chúng xử lý, chúng loại bỏ RREQ khơng chuyển tiếp Để xử lý RREQ này, nút thiết lập đầu vào tuyến ngược cho nút nguồn bảng tuyến mà bao gồm địa IP nút nguồn số thứ tự số bước nhẩy tới nút nguồn địa IP lân cận từ RREQ nhận Kết hợp với đầu vào tuyến thời hạn tuyến, để xóa bỏ đầu vào khơng sử dụng khoảng thời gian trì Một nút nhận RREQ gửi Trả lời tuyến RREP đích có tuyến tới nguồn với số thứ tự tương ứng lớn số thứ tự có RREQ Nếu trường hợp này, phát đơn hướng RREP ngược tới nút nguồn Nếu khơng phát quảng bá lại RREQ 2.4 Thiết lập đường chuyển tiếp Cuối cùng, RREQ với tới nút (có thể đích nó) mà có tuyến tới đích Nút nhận kiểm tra RREQ vừa nhận liên kết chiều Nếu nút trung gian có đầu vào tuyến đích mong muốn, định tuyến cách so sánh số thứ tự đích đầu vào tuyến với số thứ tự đích RREQ Nếu số thứ tự RREQ cho đích lớn số thứ tự ghi nút trung gian, nút trung gian không sử dụng tuyến ghi để đáp ứng RREQ Thay vào quảng bá lại RREQ Nút trung gian trả lời có tuyến với số thứ tự số thứ tự RREQ Nếu khơng có tuyến tới đích RREQ khơng xử lý trước đây, nút phát đơn hướng gói trả lời tuyến RREP ngược lân cận nó, từ lân cận mà ó nhn RREQ Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -85- 2.5 Duy trì tuyến Một tuyến khám phá với cặp nút nguồn/nút đích cho, trì theo nhu cầu nút nguồn Sự di chuyển nút mạng Ad Hoc tác động tuyến bao gồm nút này; đường truyền gọi đường truyền tích cực Sự chuyển động khơng theo đường truyền tích cực khơng kích hoạt hành động định tuyến Nếu nút nguồn di chuyển phiên tích cực, khởi đầu lại khám phá tuyến để thiết lập tuyến tới đích Tuy nhiên, mà đích nút trung gian di chuyển, tin báo lỗi tuyến RERR gửi tới nút nguồn bị ảnh hưởng RERR bắt đầu nút luồng lên ngắt (nghĩa gần với nút nguồn hơn) Nó liệt kê đích mà khơng với tới liên kết Nếu nút luồng lên ngắt có nhiều nút, phát quảng bá RERR tới lân cận Khi lân cận nhận RERR, chúng đánh dấu tuyến tới đích chúng khơng có hiệu lực cách thiết lập khoảng cách tới đích vơ truyền RERR tới nút báo trước chúng, nút liệt kê cho đích bảng tuyến chúng Khi nút nguồn nhận RERR khởi đầu lại khám phá tuyến, tuyến cần thiết 2.6 Quảng bá Khi nút mong muốn tạo quảng bá, AODV gửi gói quảng bá tới địa quảng bá biết 255.255.255.255 Khi nút nhận gói quảng bá với địa 255.255.255.255, ghi nhớ địa IP nguồn, giá trị nhận dạng IP hiệu ứng phân mảnh mào đầu IP gói Nó kiểm tra đầu vào danh sách quảng bá để xác định gói nhận khơng truyền lại khơng Nếu khơng có đầu vào thích ứng vậy, nút xử lý truyền lại gói quảng bá Nếu khơng, loại bỏ gói 2.7 Các điểm mạnh điểm yếu Điểm mạnh: Sử dụng hiệu băng thông, đáp ứng thay đổi tơpơ, có khả mở rộng đảm bảo định tuyến khơng lặp vịng AODV l Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -86- giao thức tới có khả khám phá tuyến đơn hướng đa hướng Điểm yếu: Khi gói dài hơn, dẫn đến nhiều xung đột độ dài hàng đợi dài nút trung gian, mà làm trễ tin báo RREQ RREP tăng thời gian trễ thu tuyến A.3 THUẬT TOÁN ĐỊNH TUYẾN THEO YÊU CẦU TẠM THỜI TORA Thuật toán định tuyến theo yêu cầu tạm thời TORA giao thức định tuyến phân tán có khả mở rộng, tương thích cao, khơng lặp vịng vịng, dựa thuật tốn "liên kết ngược" nhằm mục đích để xây dựng lược đồ vịng có gốc đích TORA khám phá tuyến theo yêu cầu, cung cấp đa tuyến tới đích, thiết lập tuyến nhanh chóng, cực tiểu phần phụ trội truyền tin cách hạn chế tác động tới thay đổi tôpô Tuyến tối ưu (định tuyến đường ngắn nhất) xem xét quan trọng thứ 2, tuyến dài thường sử dụng để tránh phần phụ trội khám phá tuyến Giao thức thực chức bản: tạo tuyến; trì tuyến; xóa tuyến tối ưu tuyến TORA hồn thành chức qua việc sử dụng gói điều khiển riêng biệt: thẩm vấn (QRY), cập nhật (UPD) xóa (CLR) Mỗi nút có kết hợp bội với nó: , , , , Ba giá trị xác định mức tham chiếu, hai phần lại xác định delta mối quan hệ tới mức tham chiếu, tồn giá trị xác định "độ cao" nút Đối với liên kết (i,j), nút i nói "luồng lên" i "luồng xuống" "độ cao" nút i cao nút j Mỗi nút trì độ cao thơng tin trạng thái liên kết lân cận Ban đầu, độ cao nút gán rỗng (NULL), trừ nút đích, mà gán độ cao mức thấp "luồng" Nếu độ cao nút rỗng, độ cao lân cận khơng rỗng (NULL) c xem l "thp hn" Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -87- 3.1 Tạo tuyến Khi nút cần tuyến tới đích, quảng bá gói Thẩm vấn tuyến QRY bao gồm địa đích Gói truyền qua mạng tới đích, nút trung gian có tuyến tới đích Nút nhận gói thẩm vấn quảng bá gói Cập nhật UPD liệt kê độ cao với mối quan hệ với đích (nếu nút nhận đích, độ cao 0) Khi gói truyền ngược qua mạng, nút mà nhận cập nhật thiết lập độ cao với giá trị lớn độ cao lân cận từ cập nhật nhận 3.2 Duy trì tuyến Duy trì tuyến thực nút mà có độ cao khác rỗng Khi nút phát thấy tuyến tới đích khơng dài hợp lệ, điều chỉnh độ cao nó cực đại cục liên quan với lân cận truyền gói cập nhật Nếu nút khơng có lân cận với độ cao hạn chế liên quan với đích đó, nút cố gắng thay để khám phá tuyến mơ tả 3.3 Xố tuyến Khi nút phát phân đoạn mạng, đó, phần mạng bị tách rời vật lý từ đích, nút tạo gói xố để thiết lập lại trạng thái định tuyến loại bỏ tuyến không hợp lệ từ mạng 3.4 Các điểm mạnh điểm yếu Điểm mạnh: TORA cung cấp đường không lặp vịng lúc Nó thiết lập tuyến nhanh chóng, chúng sử dụng trước tơpơ thay đổi Nó phát phân đoạn mạng nhanh chóng Điểm yếu: Sự tin cậy TORA dựa đồng đồng hồ giới hạn cố hữu cho việc sử dụng Phần phụ trội định tuyến TORA cao bi chỳng s dng IMEP Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -88- A.4 SO SÁNH CÁC GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN MẠNG AD HOC Bảng A.1 So sánh đặc tính giao thức định tuyến Ad Hoc Theo Bảng Các tham số DSDV CGS GSR FSR HSR WRP R Độ phức tạp thời gian (liên kết thêm O(d) O(d) O(N2) O(N2) O(N2) O(h) O(N2) O(N2) O(N2) O(x=N) Phẳng Phẳng Phân cấp Phẳng * vào/lỗi) Độ phức tạp truyền thông (liên kết thêm O(x= O(x=N) N) vào/lỗi) Triết lý định tuyến Phẳng Phân cấp Có, Khơng lặp vịng Có Có Có Có Có khơng tức thời Phát đa hướng Số bảng yêu cầu Tần số truyền cập nhật Cập nhật Không Không 2 Định kỳ, tự Sử dụng tin báo Hello Các nút tới hạn Hệ đo định tuyến Kiểu liên kết Duy trì cơng suất Kích cỡ mạng Khơng Khơng Không 4 cần thiết Khi cần Định kỳ, thiết cần thiết Các lân cận Các lân cận Các lân cận (bộ phận) & CH Định kỳ Định kỳ Định kỳ Các lân Các lân cận Các lân cận cận & truyền tới Sử dụng số thứ Khơng ** CH Có Có Khơn Có g Khơng Có Có Có Khơng Có Khơng Khơng Khơng Có Khơng Khơng Có Khơng Đường ngắn Đường Đường ngắn Đường ngắn ngắn nhất Đối xứng Đối xứng Đối xứng Đối xứng Không Khôn Không Không HID Đối xứng Không Đường ngắn Đối xứng Không g Nhỏ Nh Trung Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc Lớn Lớn Lớn Nhỏ XLTT&TT 2003 -89bình Yêu cầu tin cậy Không Không Không Không Không Không Bảo mật Không Không Không Không Không Không Chất lượng dịch vụ Không Không Không Không Không Không liệu thứ tự N = Số nút mạng d = Đường kính mạng h = Độ cao định tuyến x = Số nút bị ảnh hưởng thay đổi tôpô * Khi WRP sử dụng định địa phẳng, CH = Đầu chùm sử dụng phân cấp ** Một giao thức riêng biệt chạy đỉnh CGSR cung cấp khả phát đa hướng Bảng A.2 So sánh đặc tính giao thức định tuyến Ad Hoc Theo Yêu cầu Các tham số Độ phức tạp thời gian (khởi tạo) Độ phức tạp thời gian (gửi thông báo lỗi) Độ phức tạp truyền thông AODV O(2d) O(2d) DSR O(2d) O(2d) 0* TORA ABR SSR O(2d) O(d+z) O(d+z) O(2d) O(l+z) O(l+z) O(2N) O(2N) O(2N) O(N+y) O(N+y) O(2N) O(2N) O(2x) O(x+y) O(x+y) Triết lý định tuyến Phẳng Phẳng Phẳng Phẳng Phẳng Không lặp vịng Có Có Có Có Có Khả đa hướng Có Khơng Khơng** Khơng Khơng u cầu báo hiệu (beacon) Khơng Khơng Khơng Có Có Có thể đa tuyến Khơng Có Có Khơng Khơng Bảng định Bảng định Bảng định Bảng định tuyến tuyến tuyến tuyến Có Khơng Khơng Khơng Khơng Xóa tuyến, Xóa tuyến, Đảo liên kết, Thẩm vấn Xóa tuyến, thơng (khởi tạo) Độ phức tạp truyền thơng (gửi thơng báo lỗi) Tuyến trì Sử dụng nhớ tuyến/bảng thời gian tới hạn Phương pháp cu hỡnh li Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc Bảng định tuyến XLTT&TT 2003 -90- định tuyến thông báo thông báo nguồn nguồn Tươi Hệ đo định tuyến đường ngắn Kiểu liên kết đảm bảo Đối xứng sửa tuyến quảng bá báo nguồn định vị Kết hợp, Đường Đường đường ngắn Kết hợp ổn ngắn ngắn nhất & khác định *** Không đối Không đối xứng xứng Đối xứng Đối xứng Có Khơng mơ tả Nhỏ - Nhỏ - Trung bình Duy trì cơng suất Khơng Khơng Khơng Kích cỡ mang Nhỏ - Trung Nhỏ - Trung Lớn bình bình Khơng Khơng Có Khơng Khơng Bảo mật Khơng Khơng Khơng Không Không Chất lượng dịch vụ Khônga Khônga Không Yêu cầu tin cậy liệu Trung bình thứ tự l = Đường kính ảnh hưởng đoạn mạng y = Tổng nút tạo thành đường trực tiếp gói REPLY truyền * Sự so khớp nhớ đệm truy nhập nhanh (Cache hit) ** LNM chạy đỉnh TORA cung cấp khả đa hướng Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc Khụng Khơng z = Đường kính đường trực tiếp gói REPLY truyền a = Hỗ trợ tham số chất lượng dịch vụ đó; cụ thể Trễ cực đại Băng thông cục tiểu * Sự so khớp nhớ đệm truy nhập nhanh (Cache hit) *** ABR sử dụng tải chuyển tiếp tuyến tích lũy trễ chuyển tiếp hệ đo định tuyến ... cn Giao thức định tuyến động m¹ng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -20- CHƯƠNG GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN NGUỒN ĐỘNG DSR 3.1 TỔNG QUAN Giao thức định tuyến nguồn động DSR giao thức định tuyến đơn giản hiệu Giao thức. .. bày tổng quan mạng Ad Hoc, giao thức định tuyến mạng Ad Hoc, đặc biệt luận văn sâu nghiên cứu vấn đề liên quan đến giao thức định tuyến nguồn động DSR, môt số công cụ mô mạng Ad Hoc thiết lập... tác mạng Ad Hoc Di ng MANET Giao thức định tuyến động mạng Ad Hoc XLTT&TT 2003 -16- MANET tổ chức nghiên cứu mạng Ad Hoc, phát triển đặc tính định tuyến cho mạng Ad Hoc dựa IP Tổ chức đưa kết nghiên