MẠNG WIRELESS AD-HOC NETWORK

MẠNG WIRELESS AD-HOC NETWORK Khái niệm mạng Ad-hoc Ad hoc công nghệ công nghệ thông tin vô tuyến Công nghệ cho phép nút mạng truyền trực tiếp với sử dụng thu phát không dây mà không cần sở hạ tầng cố định ( tạo liên lạc qua nhiều chặng) Ad hoc mong đợi cách mạng vô tuyến : bổ sung cho mơ hình mạng truyền thống ( Internet, mạng tế bào - cellular network, thông tin vệ tinh…) Dựa công nghệ adhoc, thiết bị cầm tay (điện thoại di động, PDA, laptop …) thiết bi cố định ( trạm sở-BS, điểm truy cập internet khơng dây …) kết nối với tạo thành mạng tồn cầu Hình 1.1: Mạng không dây Ad hoc Công nghệ Ad-hoc cho thấy lợi vượt trội: thực liên lạc thông tin vùng miền xảy thiên tai(động đất, lũ lụt…), mà trạm sở mạng tế bào hay thiết bị truyền thông tin cố định bị phá hủy thực truyền thông tin Hiện tồn hai kiểu topo mạng Ad hoc: - Mạng có thiết bị di động khơng đồng (Hình bên phải) - Mạng máy chủ di dộng (Hình bên trái) Hình 1.2:Hai kiểu topo mạng Ad hoc Đặc điểm mạng Ad Hoc Một số đặc điểm mạng Ad hoc: - Mỗi máy chủ không đóng vai trị hệ thống cuối mà hoạt động hệ thống trung gian - Mọi nút mạng có khả di động - Topo mạng thay đổi theo thời gian - Các nút di động sử dụng nguồn lượng pin có hạn - Băng thông thông tin vô tuyến hẹp - Chất lượng kênh ln thay đổi - Khơng có thực thể tập trung , nói cách khác mạng phân bố Có nhiều thiết bị khác sử dụng mạng Ad hoc, chúng có đặc điểm chung sử dụng nguồn lượng pin cung cấp Năng lượng mà pin cấp cho thiết bị có hạn, hoạt động thu phát vô tuyến , truyền lại dẫn đường đểu tiêu thụ lượng Vì mà cần phải có giao thức lượng có hiệu cao kỹ thuật điều khiển công suất tốt Điều khó làm cơng nghệ pin khơng có phát triển mạnh mẽ nhanh chóng cơng nghệ sản xuất chip… điểm coi nhược điểm mạng Ad hoc Các yêu cầu thuật tốn định tuyến cho mạng Ad hoc khơng dây Như trình bày trên, đặc điểm khác biệt mạng Ad hoc, áp dụng thuật toán định tuyến truyền thống Trạng thái đường liên kết (Link State) hay Véctơ khoảng cách (Distance Vector) cho mạng Ad Hoc Cả hai thuật tốn u cầu router quảng bá thơng tin định tuyến theo kiểu định kì, tuyến đường Router thường ổn định khơng tính đến việc tiết kiệm lượng Do khơng phù hợp với mạng Ad hoc khơng dây Với thuật tốn trạng thái đường liên kết, router gửi thông tin quảng bá định kì hàng xóm giá đường tới hàng xóm đến tất router mạng Từ đó, router biết tồn topo mạng để tính tốn đường tới đích ngắn Cịn với thuật toán véc tơ khoảng cách, router lại gửi định kì thơng tin khoảng cách từ đến router khác Bằng việc tính tốn, so sánh khoảng cách từ hàng xóm đến đích đó, router định tuyến đường ngắn đến nút mạng đích Như vậy, sử dụng thuật tốn thơng thường với mạng Ad Hoc dẫn đến loạt vấn đề sau: - Đặc điểm thuật tốn định tuyến thơng thường khơng phù hợp với mạng Ad Hoc Đó việc router liên tục gửi quảng bá định kì đến nút mạng mạng Việc gửi quảng bá định tuyến định kì gây hai vấn đề sau: Thứ nhất, gây lãng phí băng thơng cho nút mạng mạng Ad Hoc Có khơng có thay đổi mạng router tiếp tục gửi cập nhật thông tin định tuyến theo định kì làm nút mạng phải tính tốn lại tuyến đường Nếu vùng phủ sóng nút mạng có nhiều nút mạng khác nút mạng phải nhận nhiều thông tin cập nhật định tuyến Điều gây lãng phí băng thơng cách khơng cần thiết Thứ hai, việc gửi cập nhật định tuyến theo định kì gây lãng phí lượng khơng cần thiết cho nút mạng mạng Chúng ta biết lượng nút mạng mạng Ad Hoc chủ yếu pin Việc sử dụng lượng cách tiết kiệm hợp lý cần thiết Nếu nút mạng phải gửi quảng bá định tuyến theo định kì tốn nhiều lượng, lượng để gửi gói tin khơng phải nhỏ Bên cạnh đó, việc nhận gói tin tốn lượng việc phải cập nhật, tính tốn tuyến đường lại cản trở việc tiết kiệm lượng nút mạng - Ở mạng vơ tuyến có sử dụng sở hạ tầng, thông thường liên kết hai nút mạng mạng nút mạng với trạm sở (base station) liên kết đối xứng Trong đó, liên kết hai nút mạng mạng Ad Hoc liên kết không đối xứng, nghĩa việc truyền thông hai nút mạng thực tốt hai hướng Lý khả truyền tín hiệu nút mạng khác nhau: nút mạng có lượng truyền tín hiệu mạnh nút mạng có liên kết tốt với nút mạng nhận tín hiệu nó, ngược lại, nút mạng có lượng truyền tín hiệu yếu khả khơng liên kết với nút mạng nhận tín hiệu khó tránh khỏi, có liên kết liên kết yếu, không ổn định Do đó, giao thức định tuyến thơng thường khơng thể hoạt động tiết kiệm lượng môi trường mạng Ad hoc không dây - Một đặc điểm mạng Ad Hoc làm áp dụng thuật tốn định tuyến thơng thường cho Đó mạng Ad Hoc tồn nhiều liên kết dư thừa Với mạng có dây truyền thống, người ta thường dùng router để nối hai mạng với Vì tuyến đường dư thừa mạng có dây khơng nhiều thuật tốn định tuyến thơng thường tính đến liên kết Nhưng với mạng Ad Hoc lại khác Mỗi nút mạng lại đóng vai trị router, mạng Ad Hoc có nút mạng có nhiêu router Điều làm cho việc truyền liệu từ nút mạng nguồn đến nút mạng đích phải qua nhiều nút mạng trung gian, tuyến đường mà liệu di chuyển Bên cạnh tuyến đường tốt tồn nhiều tuyến đường khác hoạt động bình thường Với mạng có nhiều tuyến đường dư thừa vậy, thuật tốn định tuyến tính đến chúng làm cho việc cập nhật bảng định tuyến trở lên nhiều Điều khơng cần thiết - Một vấn đề cuối quan trọng cả, thuật tốn khơng thiết kế dành cho mạng có topo động mạng Ad Hoc Với mạng có dây truyền thống, liên kết router gần không đổi, giá (chất lượng) liên kết thay đổi tắc nghẽn vị trí router cố định cấu trúc mạng Nhưng mạng Ad Hoc, điều lại khơng có Với vấn đề nêu trên, rút số yêu cầu với thuật toán định tuyến cho mạng Ad Hoc sau: - Thuật toán phải thiết kế cho phù hợp với tính động topo mạng liên kết bất đối xứng - Hoạt động phân tán: cách tiếp cận tập trung cho mạng Ad Hoc thất bại tốn nhiều thời gian để tập hợp thông tin trạng thái mạng để tính tốn lại phát tán lại cho nút mạng Trong thời gian đó, cấu hình mạng thay đổi nhiều - Tính tốn đến vấn đề lượng băng thơng mạng: Do nút mạng có nguồn lượng hạn chế lên cần phải tính tốn đến vấn đề tiết kiệm lượng Giao thức định tuyến cung cấp yêu cầu bảo tồn lượng nút mạng Băng thơng mạng cần tính đến để tránh gây lãng phí băng thơng khơng cần thiết - Khơng để xảy tượng lặp định tuyến: Hiện tượng xảy phần nhỏ gói tin di chuyển lòng vòng quanh mạng khoảng thời gian Giải pháp đưa sử dụng đếm chặng gói tin Mỗi gói tin di chuyển đến nút mạng mới, đếm chặng tăng lên một, đến giá trị gói tin bị loại bỏ - Thiết lập vùng mạng nhỏ: Nếu giao thức định tuyến xác định nút mạng gần thiết lập chúng thành vùng mạng nhỏ thuận tiện định tuyến Nếu nút mạng đơn di chuyển nhanh vùng mạng lại ổn định Do đó, định tuyến vùng mạng đơn giản nhiều Hình 3.1: Ví dụ việc phân chia vùng mạng Ad Hoc - Bảo mật: Giao thức định tuyến mạng Ad Hoc bị cơng dễ dàng số dạng đưa cập nhật định tuyến khơng xác ngăn cản việc chuyển tiếp gói tin, gián tiếp gây việc từ chối dịch vụ dẫn đến gói tin khơng đến đích Chúng thay đổi thơng tin định tuyến mạng, cho dù thông tin khơng nguy hiểm gây tốn băng thông lượng, vốn tài nguyên ”quý hiếm” mạng Ad Hoc Do cần có phương pháp bảo mật thích hợp để ngăn chặn việc sửa đổi hoạt động giao thức 3.1 Phân loại thuật tốn định tuyến cho mạng Ad Hoc Có nhiều giao thức định tuyến mạng Ad hoc không dây Ứng với cách tiếp cận khác lại có kiểu phân loại khác Song nhìn chung phân thành ba loại giao thức định tuyến điều khiển theo bảng ghi (Table-Driven Routing Protocols), giao thức định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn (Source Initiated On-demand Routing) phương pháp lai ghép(Hybird) chúng - Định tuyến điều khiển theo bảng ghi: Tư tưởng phương pháp cố gắng trì thơng tin định tuyến cập nhật liên tục từ nút mạng đến nút mạng khác mạng nhờ sử dụng nhiều bảng ghi để lưu trữ thông tin định tuyến, chúng đáp ứng thay đổi topo mạng cách phát quảng bá rộng rãi thông tin cập nhật tuyến qua mạng để trì tầm kiểm sốt mạng cách liên tục, trì nhìn quán mạng Các vùng khác số bảng ghi liên quan đến định tuyến cần thiết phương thức thay đổi cấu trúc mạng phát quảng bá tất nút mạng biết - Định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn: Phương pháp tạo ra, khám phá tuyến nút mạng nguồn cần đến Khi nút mạng yêu cầu tuyến đến đích, phải khởi đầu q trình khám phá tuyến (chạy thủ tục khám phá tuyến) Quá trình hồn tất tìm tuyến sẵn sàng tất tuyến khả thi kiểm tra Khi tuyến khám phá thiết lập, từ gói liệu gửi theo tuyến vừa khám phá trì số dạng thủ tục tuyến khơng thể truy nhập từ nút mạng nguồn khơng cịn cần thiết đến Hình 3.2: Phân loại giao thức định tuyến mạng Ad hoc - Hai phương pháp có ưu điểm, nhược điểm riêng Phương pháp lai ghép kết hợp hai phương pháp để tạo giao thức định tuyến tối ưu Tư tưởng phương pháp thực phân chia mạng thành vùng, vùng quan tâm nút trung tâm nút biên (nút ngoại vi) Mỗi vùng đánh số theo bán kính vùng, việc định tuyến chia làm hai phương pháp Định tuyến vùng sử dụng phương pháp định tuyến theo bảng ghi, định tuyến vùng sử dụng phương pháp định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn Nhờ giảm tối đa thời gian khám phá tuyến thuận lợi tôpô mạng thay đổi 3.2 Các giao thức định tuyến mạng Ad hoc 3.2.1 Định tuyến theo vecter khoảng cách đích (DSDV - Destination Sequenced Distance Vector) Giao thức định tuyến theo vecter khoảng cách đích (DSDV) giao thức dựa theo vecter khoảng cách nhằm thực yêu cầu để thao tác dễ dàng cho mạng di động Ad hoc DSDV sử dụng số trình tự nút để tránh cố đếm đến vơ hay lặp vịng giao thức vecter khoảng cách mạng có dây Một nút tăng giá trị số có thay đổi nút bên cạnh Ví dụ thêm xóa liên kết mạng, có lựa chọn hai tuyến tới đích ln có nút lựa chọn đường truyền với chuỗi số nhanh tới đích Điều đảm bảo cho thông tin sử dụng tối đa Do DSDV giao thức dựa theo véc tơ khoảng cách lên nút có thơng tin đường tới nút khác mạng dựa vào bảng định tuyến Bảng định tuyến bao gồm thông tin như: Địa IP đích, số trình tự đích, địa bước truyền kế tiếp, số bước truyền, thời gian thiết lập DSDV sử dụng bảng cập nhật định kỳ theo kiện Ứng với khoảng thời gian định, nút gửi quảng bá cho nút hàng xóm số để nút khác cập nhật định tuyến Sau nhận liệu cập nhật, nút hàng xóm sử dụng thơng tin để tính tốn tuyến cập nhật vào bảng định tuyến nhờ phương pháp lặp vecter khoảng cách Hơn cập nhật định kỳ, DSDV sử dụng cập nhật kiện cho tất liên kết thay đổi liên kết bị hỏng, nút di chuyển, Cập nhật kiện đảm bảo cho việc phát thay đổi đường truyền hay tôpô mạng Nếu nút có nhiều tuyến tới đích nút lựa chọn đường dẫn hợp lý tới đích, điều đảm bảo cho sử dụng hiệu thông tin định tuyến bảng định tuyến (chọn tuyến có đường truyền ngắn nhất) DSDV sử dụng hai loại thơng điệp cập nhật để nâng cao hiệu suất hoạt động cho mạng thông điệp cập nhật đầy đủ (Full Update) cập nhật định kỳ (Incremental Update) Thông điệp cập nhật đầy đủ chuyển giao toàn bảng định tuyến nút có cho nút hàng xóm, thơng điệp gửi tơpơ mạng có thay đổi Ngược lại thơng tin cập nhật định kỳ gửi thường xuyên (timeout) tới nút mạng để xác nhận lẫn Nếu nút khơng có thơng tin định kỳ tăng số đích nút lên đặt số chặng để tới đích (metric) = f Khi thơng tin cập nhật tuyến gửi đi, nút chọn tuyến có số đích cao để cập nhật vào bảng định tuyến (để đảm bảo thơng tin dùng nhất) có nhiều tuyến có số chọn tuyến có số chặng tốt để cập nhật Để tránh lặp tuyến, DSDV sử dụng số thứ tự gắn với đường, số thứ tự xác định độ tuyến đường, để nút mạng di động phân biệt tuyến đường tuyến đường cũ số thứ tự tuyến đường tăng lên có tuyến đường phát quảng bá Đường có số thứ tự cao xem tốt hơn, hai đường có số thứ tự đường có số chặng sử dụng có liên kết bị hỏng, (nút mạng khơng nhận quảng bá định kì) lần quảng bá sau, nút mạng phát liên kết hỏng phát quảng bá đường tới đích có số chặng vô tăng thứ tự đường 3.2.2 Định tuyến theo trạng thái đường liên kết tối ưu (OLSR - Optimized Link State Routing) Giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết tối ưu(OLSR) biến đổi định tuyến trạng thái đường liên kết truyền thống, giúp cho q trình thao tác mạng Ad Hoc cải thiện Đặc tính bật OLSR sử dụng chuyển tiếp đa điểm MPRs để hạn chế tràn ngập dung lượng mạng dung lượng cập nhật trạng thái đường liên kết Mỗi nút tính lượng MPRs từ thiết lập hàng xóm Bộ MPR lựa chọn nút có nhu cầu gửi quảng bá tin nhắn, truyền tin nhắn việc thiết lập MPR đảm bảo tin nhắn nhận nút có số chặng Kể từ trở đi, có nút truyền quảng bá thơng điệp nút lân cận MPR truyền lại thơng điệp Các nút lân cận khác không nằm MPR xử lý thơng điệp mà khơng truyền quảng bá lại Hơn nữa, thông tin định tuyến trạng thái đường liên kết thay đổi, nút liệt kê kết nối có nút hàng xóm nó, liên kết MPR Điều thiết lập nút hàng xóm giới hạn chọn lọc MPR MPR thiết lập cho nút tập hợp nút hàng xóm bao gồm nút có số chặng truyền hai bước nút Hình 3.4: Bộ chuyển tiếp đa điểm (Multipoint relays) Các nút biết hàng xóm hai chặng thơng qua việc trao đổi định kỳ tin nhắn Hello, tin nhắn Hello chứa đựng hàng xóm Kết hợp với nút hàng xóm dấu hiệu định hướng liên kết đến lân cận Nút gán nhãn đối xứng liên kết tới nút bên cạnh hai chiều, gán nhãn không đối xứng nhận tin nhắn Hello từ nút có liên kết không xác nhận hai chiều Khi nút nhận tin nhắn Hello từ nút hàng xóm nó, biết thơng tn nút hàng xóm cách hai chặng thời điểm Thêm vào địa nút liệt kê tin nhắn Hello biết đường liên kết với nút lân cận hai chiều Sau cập nhật trạng thái nút lân cận để đối xứng Bộ chuyển tiếp đa điểm MPR tính theo thuật toán chọn MPR Mỗi nút bắt đầu MPR trống Tập N định nghĩa tập hợp nút hàng xóm chặng mà tồn liên kết hai chiều, tập N2 tập hợp nút hàng xóm hai chặng hai chiều Các nút lựa chọn cho tập MPR nút chứa N, chúng nút lân cận số nút N2 Thêm cấp nút n N tính tốn khơng nằm MPR, cấp số nút N2 mà n chứa không thuộc MPR Miễn có nút N2 mà khơng bao gồm tồn nút thuộc MPR, nút N mức cao chứa MPR Nếu tất nút N2 thuộc MPR hết tồn mạng có đủ MPRs thuật toán dừng Khi MPR nút lựa chọn, đường định tuyến mạng xác định Do OLSR giao thức định tuyến theo bảng lên nút trì đường truyền tới nút khác mạng Với thơng tin đồ hình truyền quảng bá, nút định kỳ trao đổi tin nhắn điều khiển đồ hình TC với nút hành xóm Tin nhắn TC nút ghi nhận liệt kê tập hợp nút hàng xóm lựa chọn để gửi MPR Điều gọi chọn lọc chuyển tiếp đa điểm MPRs nút Chỉ có tập nút truyền thơng báo mạng Khi nút nhận tin nhắn TC từ nút khác mạng, tạo thay đổi toàn tuyến đường đến nút mạng cách sử dụng thuật toán định tuyến đường ngắn nhất, biến đổi thuật toán Dijkstra 3.2.3 Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Giao thức định tuyến AODV cung cấp tuyến đường dựa theo yêu cầu khám phá tuyến mạng Ad Hoc di động Việc tìm tuyến đường dựa vào trình khám phá đường với việc gửi quảng bá tín hiệu truyền di gửi unicast thơng tin trả lời tìm đường tìm thấy Giống DSDV, AODV sử dụng số tin nhắn để tránh lặp vịng vơ tận đảm bảo lựa chọn đường định tuyến Các nút AODV trì bảng định tuyến trong, bảng chứa thông tin định tuyến nút chặng cho nút đích lưu trữ Mỗi điểm vào bảng bảng định tuyến có giá trị thời gian sống cụ thể Nếu tuyến đường khơng cịn nằm khoảng thời gian sống tuyến đường bị xóa bỏ Tuy nhiên tuyến đường cịn giai đoạn sử dụng cập nhật định kỳ để tuyến đường khơng bị xóa sớm Khi nút nguồn có vài gói liệu muốn gửi đến đích, kiểm tra bảng định tuyến để xem có tuyến đường tới đích hay khơng Nếu có tuyến đường sử dụng tuyến đường để truyền liệu Ngược lại, phải khởi tạo thủ tục khám phá tuyến đường Để bắt đầu trình khám phá tuyến đường mới, nút nguồn tạo gói tin yêu cầu định tuyến (RREQ) Trong gói (RREQ) có chứa địa IP nút đích, số cuối nút đích, địa IP nút nguồn số trình tự RREQ chứa số bước truyền giá trị khởi tạo ban đầu định danh RREQ Định danh RREQ nút, số đếm tăng dần nút bắt đầu RREQ Theo cách địa IP nguồn với định danh RREQ nhận RREQ sử dụng để phát trùng lặp Sau tạo tin nhắn nút nguồn gửi quảng bá RREQ tới nút hàng xóm Khi nút hàng xóm nhận RREQ, tạo tuyến đường đảo ngược tới nút nguồn tính từ nút nhận RREQ nút nút nguồn đếm bước nhẩy RREQ tăng lên để ghi nhận bước nhẩy tới nút nguồn Các nút sau kiểm tra xem có hay khơng tuyến đường tới đích Nếu khơng tồn tuyến đường truyền tới đích, truyền lại quảng bá RREQ, cách tăng giá trị bước nhẩy cho nút Theo cách này, RREP tiếp tục tìm kiếm phát tràn mạng để tới nút đích (Hình 3.5 thể quy trình phát tràn này) Khi nút nhận RREQ kiểm tra xem có tồn đường truyền cịn hiệu lực tới đích khơng Nếu khơng cịn tuyến đường đường truyền khác phải giữ cho nút tạo liệu phản hồi định đường truyền Điểm vào bảng định tuyến nút định cho nút đích phải có số phù hợp, phải số đích tuyến yêu cầu, là: dseqrt >= dseqRREQ Khi điều kiện giữ, điểm vào bảng định tuyến nút tới đích gần tuyến đường cuối nút nguồn tới đích Điều kiện đảm bảo đường truyền lựa chọn, đảm bảo khơng bị lặp vịng Khi điều kiện đáp ứng nút tạo tin nhắn trả lời (RREP) RREP có chứa địa IP nút nguồn, địa IP nút đích số nút đích ghi nhận điểm vào bảng định tuyến cho nút đích Thêm trường đếm bước nhẩy RREP đặt ngang với khoảng cách từ nút tới đích Nếu thân nút đích tạo RREP đếm bước truyền thiết lập Sau tạo hồi đáp nút truyền liệu tới bước truyền ngược tới nút nguồn Do đường truyền đảo ngược tạo RREQ gửi tiếp sử dụng để truyền RREP ngược lại nút nguồn Khi bước truyền nhận RREP, tạo điểm vào tuyến đường truyển tiếp tới cho nút đích Nó sử dụng nút nhận RREP có bước truyền đích Bộ đếm bước truyền cho đường truyền đếm bước truyền RREP tăng lên Điểm vào tuyến đường tới cho nút đích sử dụng nguồn lựa chọn đường cho việc chuyển gói liệu tới đích Khi mà nút tạo điểm vào tuyến chuyển tiếp, gửi RREP tới nút đích, theo cách RREP gửi theo chặng tới nút nguồn, Hình 3.5(b) Hình 3.5: AODV Khám phá trì tuyến Ngay nút nguồn nhận RREP sử dụng tuyến đường để truyền gói liệu Nếu nút nguồn nhận nhiều RREP lựa chọn tuyến đường truyền có số trình tự lớn số chặng nhỏ Khi tuyến đường truyền thiết lập phải bảo trì chừng cịn sử dụng Một tuyến đường sử dụng cho truyền gói liệu gọi tuyến đường truyền hoạt động, chủ động Tại di động nút, lên liên kết theo tuyến đường truyền qua nút bị gẫy Những liên kết hỏng không sử dụng để truyền gói liệu khơng cần phải sửa chữa, nhiên đứt gãy đường hoạt động phải sửa chữa nhanh chóng cốt để gói liệu khơng bị Khi xảy liên kết hỏng dọc theo tuyến truyền liệu (tuyến đường truyền hoạt động) nút ngược với nút liên kết bị gãy hiệu lực tới bảng định tuyến nút đích Sau tạo gói liệu định tuyến lỗi (RERR) Trong gói liệu liệt kê tất đích mà khơng thể tới liên kết Sau tạo tin nhắn RERR gửi tin nhắn tới nút ngược hướng mà có sử dụng đường liên kết Lần lượt nút làm hiệu lực đường bị gẫy liên kết gửi liệu báo lỗi RERR tới nút hàng xóm ngược chiều mà sử dụng liên kết Do tin nhắn RERR ngang qua đường truyền đảo ngược tới nút nguồn minh họa hình 3.5c Ngay nút nguồn nhận liệu báo lỗi RERR sửa đường truyền đường tuyền cịn hữu dụng AODV bao gồm đặc điểm tối ưu tùy chọn để nâng cao hiệu hoạt động giảm tràn ngậm mạng, nút nguồn sử dụng tìm kiếm mở rộng khoanh vùng tuyến tới đích Tin nhắn truyền RREQ điều khiển cách thay đổi trường TTL gói Các vùng rộng lớn mạng tìm kiếm phát đường truyền tới đích Nếu tìm đường truyền tới đích phạm vi mạng tránh việc phát tràn liệu mạng Một khả khác sửa chữa liên kết hỏng tuyến đường hoạt động, xảy liên kết hỏng, thay gửi RERR tới nút nguồn nút nút ngược chiều tự sửa chữa liên kết Nếu thành cơng gói liệu bị đường truyền sửa nhanh chóng Nếu khơng thành cơng gửi tin nhắn RERR tới nút nguồn mô tả Thêm tính tối ưu này, AODV cịn có tính tùy chọn làm tăng khả thao tác kịch rộng lớn Ví dụ, suốt trình khám phá tuyến đường nút trung gian đáp lại mà nút đích khơng nhận RREQ đích khơng cần có tuyến đường truyền tới nguồn Nếu trình trao đổi nút đích với nguồn viêc thiếu tuyến đường từ đích tới nguồn khó giải Kể từ AODV định nghĩa RREP vu vơ mà gửi tới nút đích RREP tạo nút trung gian RREP ngẫu nhiên thơng báo cho đích biết tuyến đường truyền tới nguồn nút đích thực khám phá tuyến Một đặ tính khác tin bảo mật RREP (RREP – ACK) Khi nghi ngờ liên kết chiều RREP – ACK sử dụng để đảm bảo bước truyền nhận RREP Nếu khơng nhận đươc RREP – ACK danh sách sử dụng để liên kết chiều để liên kết không sử dụng tuyến khám phá Thêm vào đó, AODV cho phép gửi định kỳ tin nhắn Hello để điều khiển kết nối tới nút hàng xóm 3.2.5 Định tuyến nguồn động (DSR - Dynamic Source Routing) Giao thức định tuyến nguồn động(DSR) tương tự AODV giao thức định tuyến theo nhu cầu với việc khám phá tìm tuyến đường Tuy nhiên có vài chỗ khác Một điểm tiêu biểu DSR giao thức định tuyến nguồn, thay truyền theo chặng, gói liệu chứa đựng tuyến nguồn định mà nút dọc theo đường truyền tới đích Gói u cầu tuyến (RREQ) tín hiệu truyền phản hồi (RREP) gom lại tuyến nguồn để tuyến đường khám phá, nút nguồn nhận biết tồn tuyến nguồn tồn tuyến đường gói liệu Hình 3.6 trình khám phá tuyến Nút nguồn đặt địa IP đích địa IP vào gói tin RREQ sau truyền quảng bá tới nút hàng xóm Khi nút hàng xóm nhận tin nhắn chúng cập nhật tuyến đường chúng tới nguồn sau nối thêm địa IP chúng vào RREQ Do thông lượng RREQ truyền mạng, đường truyền ngang gom lại tin nhắn Khi nút trung gian nhận RREQ chúng tạo cập nhật bảng định tuyến cho nút nút nguồn, không riêng nút nguồn Khi nút đường định tuyến tới đích nhận RREQ trả lời việc tạo RREP Nếu nút đích đặt nút nguồn gom RREQ vào RREP Ngược lại nút nút trung gian nối đường định tuyến nguồn tới đích để gom tuyến RREQ với tuyến RREP Kể từ kịch tin nhắn có chứa đựng đầy đủ tuyến nguồn đích Tuyến nguồn RREP đảo ngược RREP gửi tới nút nguồn Khi nút trung gian nhận xử lý RREP chúng tạo cập nhật bảng liệu định tuyến cho nút dọc theo tuyến nguồn Hình 3.6b trình truyền hai RREP trở lại nguồn Khi đường truyền thiết lập xảy liên kết hỏng nút ngược chiều với liên kết hỏng tạo tin nhắn định tuyến lỗi (RERR) gửi nút nguồn Thay bảo trì bảng định tuyến để theo dõi thông tin định tuyến, DSR sử dụng (route cache) nhớ tuyến Bộ nhớ tuyến cho phép lưu trữ nhiều đường liệu định tuyến tới đích, theo cách tạo nhiều tuyến đường khác Khi tuyến đường tới đích bị hỏng nguồn sử dụng tuyến đường thay từ nhớ tuyến, có tuyến đường khơng phải tìm đường truyền Tương tự xảy liên kết hỏng tuyến nút ngược chiều với liên kết hỏng tiến hành cứu vớt tuyến đường, theo cách sử dụng tuyến khác từ nhớ tuyến nó, có sửa tuyến Tuy nhiên tuyến đường cứu vớt tin nhắn RERR gửi nguồn để thông báo kết nối hỏng Những đặc điểm để phân biệt DSR với giao thức định tuyến theo yêu cầu khác nhược điểm nhớ lưu trữ tuyến mà DSR khơng có thời gian sống Khi tuyến đường thay nhớ tuyến, bị hỏng Tuy nhiên, mạng, dung lượng hạn chế, sách thay đổi nhớ tuyến để cải thiện hiệu DSR Hình 3.6: DSR trình khám phá tuyến Thêm nút DSR có lựa chọn lắng nghe ngẫu nhiên lên nút nhận, xử lý liệu điều khiển gói mà khơng có địa tầng MAC chúng Qua chế lắng nghe ngẫu nhiên, nút sử dụng tuyến nguồn mang theo tin nhắn điều khiển DSR gói liệu để nhận thơng tin định tuyến cho đích khác mạng Cuối cùng, để giảm tràn ngập mạng phải truyền gói liệu định tuyến nguồn, DSR cho phép trạng thái chảy tràn để thiết lập nút trung gian Các trạng thái chảy tràn cho phép gửi theo chặng với tuyến điều khiển nguồn cung cấp theo đường truyền nguồn giống theo dõi miễn thuộc định tuyến nguồn Để nghiên cứu sâu trình thực AODV DSR giải thích khác giao thức kết đánh giá hiệu năng, độc giả xem chương 3.2.6 Giao thức định tuyến vùng (ZRP - Zone Routing Protocol) Giao thức định tuyến vùng (ZRP) tích hợp tất thành phần định tuyến theo bảng định tuyến theo yêu cầu Ở xung quanh nút, ZRP định nghĩa vùng mà phạm vi tính bán kính bước truyền Mỗi nút sử dụng định tuyến theo bảng vùng định tuyến theo u cầu bên ngồi vùng Do nút tất nút khác vùng nhận biết Khi nút có gói liệu để gửi tới đích cụ thể, kiểm tra bảng định tuyến để xác định tuyến đường truyền Nếu nút đích nằm vùng tồn tuyến đường truyền bảng định tuyến Ngược lại, nút đích khơng lằm vùng, tìm kiếm tuyến đường cần đến Hình 3.7 mơ tả khái niệm vùng Trong hình bán kính vùng hai bước truyền Định tuyến vùng, ZRP định nghĩa giao thức định tuyến vùng IARP IARP giao thức trạng thái đường liên kết cập nhật thơng tin tất nút vùng Các nút X, nút ngoại vi nút X định nghĩa nút có khoảng cách ngắn tới X nằm phạm vi bán kính vùng Trong hình 3.7 nút ngoại vi S A, B, C D Những nút ngoại vi quan trọng cho việc khám phá tuyến định tuyến theo yêu cầu ZRP sử dụng giao thức định tuyến IERP để khám phá tuyến tới nút đích lằm bên vùng Để khám phá tuyến ý tưởng (bordercasting: ném biên) đưa là: nút nguồn xác định nút đích khơng lằm trong vùng, nút nguồn gửi tin nhắn truy vấn tới nút ngoại vi Trong ném biên, tin nhắn truy vấn chuyển tiếp đến nút ngoại vi sử dụng cấu trúc bên đồ hình Sau nhận tin nhắn, nút ngoại vi kiểm tra xem nút đích có nằm vùng chúng khơng Nếu nút đích khơng thuộc vùng chúng nút tiến hành truyền ngoại vi tin nhắn truy vấn tới nút ngoại vi chúng Quá trình tiếp diễn có nút ngoại vi tìm thấy nút đích nằm vùng sau tìm hết tồn mạng Nếu nút phát nút đích, truyền tin nhắn trả lời tới nút nguồn Hình 3.7 minh họa thủ tục khám phá tuyến truyền ngoại vi Trong hình nút S truyền truy vấn yêu cầu tới nút đích X Bằng sử dụng giao thức IARP biết nút X khơng nằm vùng phạm vi Nó gửi tin nhắn truy vấn tới nút ngoại vi Hình 3.7: ZRP bán kính vùng Hình 3.8: Ví dụ khám phá đường ZRP Trong sơ đồ hình trịn có chấm thể phạm vi vùng S Các nút ngoại vi kiểm tra vùng chúng sau khơng tìm thấy nút đích chúng gửi tin nhắn truy vấn tới nút ngoại vi chúng Các hình trịn đặc hình thể trình truyền yêu cầu, tin nhắn truy vấn tới nút ngoại vi ( ví dụ đường tròn đứt quãng nút nhận truy vấn yêu cầu) Do vậy, có vùng thuộc vùng phạm vi nút trước chưa có liệu yêu cầu truyền đến thể Cuối nút G tìm nút X nằm vùng phạm vi nó, sau truyền hồi đáp nút S Để tăng hiệu truy vấn yêu cầu, độ trễ xử lý truy vấn ngẫu nhiên sử dụng thiết bị điều khiển truy vấn hiệu Trong khoảng thời gian chờ đợi bên gửi nhận, hội xảy xung đột truyền giảm hiệu giao thức nâng cao Thên vào đó, ZRP định nghĩa tối ưu khác để giảm tin nhắn xử lý tràn ngập Đặc biệt, cịn bao gồm kết thúc sớm truy vấn cách ngăn chặn truy vấn lan truyền bên vùng sẵn sàng đến đích Gần xuất phiên ZRP ZRPv2 ZRPv2 khác với nguyên gốc ZRP chủ yếu cách truyền ngoại vi Trong hai phiên này, tuyến đường khám phá bắt đầu với cấu trúc truyền ngoại vi nút nguồn tới nút ngoại vi bao phủ kín chúng Một nút ngoại vi mở nút khơng thuộc phạm vi, vùng định tuyến nút nhận truy vấn Nút sau gửi tin nhắn truy vấn tới ngoại vi Khi nhận tin nhắn truy vấn, thay gửi truy vấn yêu cầu xuôi theo nút ngoại vi nút nguồn (như nguyên ZRP) chúng lại tạo truyền ngoại vi tới nút ngoại vi mở riêng chúng gửi truy vấn định tuyến tới ngoại vi Mỗi nút nhận truy vấn tuyến, tiếp tục trình đích nút thực làm tươi đường tới đích Ở điểm tuyến trả lời nút truyền đơn hướng hồi đáp nguồn Quá trình truyền ngoại vi dựa tảng truyền lan theo chặng mà đơn giản, dễ triển khai Ứng dụng Đáp ứng nhu cầu truyền thơng mang tính chất tạm thời: Tại địa điểm thời gian định, giống lớp học hay họp, việc thiết lập mạng mang tính chất tạm thời để truyền thông với diễn khoảng thời gian ngắn Nếu thiết lập mạng có sở hạ tầng, dù mạng không dây tốn tiền bạc nhân lực, vật lực, thời gian Do đó, mạng adhoc coi giải pháp tốt cho tình Hỗ trợ xảy thiên tai, hỏa hoạn địch họa: Khi xảy thiên tai, hỏa hoạn nơi đó, sở hạ tầng đường dây, máy trạm, máy chủ, bị phá hủy dẫn đến hệ thống mạng bị tê liệt hồn tồn khó tránh khỏi Vì , việc thiết lập nhanh chóng mạng có tính tin cậy mà khơng cần sở hạ tầng để đáp ứng truyền thông, nhằm giúp khắc phục, giảm tổn thất sau thiên tai, hỏa hoạn cần thiết Mạng adhoc lại lựa chọn cho tình Đáp ứng truyền thơng nơi xa trung tâm, vùng sâu, vùng xa: Tại nơi xa trung tâm, dân cư thưa thớt hay vùng sâu, vùng xa, việc thiết lập hệ thống mạng có sở hạ tầng khó khăn tốn Vậy nên, nơi này, giải pháp đưa sử dụng mạng vệ tinh mạng adhoc Tính hiệu quả: Trong số ứng dụng đó, sử dụng dịch vụ mạng có sở hạ tầng khơng có hiệu cao việc dùng mạng adhoc Ví dụ với mạng có sở hạ tầng, điều khiển base station nên nút mạng muốn truyền thông với phải thông qua Ngay hai nút mạng gần nhau, chúng trực tiếp truyền thông với mà phải chuyển tiếp qua base station xa Điều gây lãng phí thời gian băng thơng mạng Trong đó, sử dụng mạng adhoc việc truyền thông hai nút mạng lại trở lên vơ dễ dàng nhanh chóng Hai nút mạng gần truyền thơng trực tiếp với mà không cần phải thông qua thiết bị trung gian khác 5 Hướng phát triển: Với phát triển nhanh chóng mạng adhoc đời sống, nhu cầu nâng cao hiệu suất mạng cần quan tâm nhiều Các giao thức mạng cần phải nghiên cứu phát triển để nâng cao hiệu suất sử dụng mạng tương lai Việc tìm giao thức định tuyến cho mạng adhoc hướng phát triển đề tài