无线路由协议

Ad Hoc无线网络路由 Ad Hoc无线网络由一组无线移动节点组成，是一种不需要依靠现有固定通信网络基础设施的、能够迅速展开使用的网络体系，所需人工干预最少，是没有任何中心实体、自组织、自愈的网络；各个网络节点相互协作、通过无线链路进行通信、交换信息，实现信息和服务的共享；网络节点能够动态地、随意地、频繁地进入和离开网络，而常常不需要事先示警或通知，而且不会破坏网络中其他节点的通信。移动Ad Hoc网络节点可以快速地移动，必须既作为路由器又作为主机，能够通过数据分组的发送和接收而进行无线通信。因此，网络节点在网络中的位置是快速变化的，缺少通信链路的情况也是经常发生的。 　　Ad Hoc无线网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，网络中的每个节点都兼有路由器和主机两种功能。AdHoc网络的特点主要体现在以下4方面： 　　（1)动态变化的网络拓扑结构：AdHoc网络中没有固定的通信设施和中央管理设备，网络节点可以随机地以任意速度朝任何方向移动，加上无线发射装置发送功率的变化、环境的影响以及信号之间的互相干扰等因素，都会造成网络拓扑结构的动态变化。 　　（2)有限的资源：提供给AdHoc网络中移动主机的工作能量是有限的，而且移动主机损耗能量越多，将降低AdHoc网络功能；另一方面，网络本身提供带宽有限以及信号之间的冲突和干扰，使移动主机可得到的有限的传输带宽将远远小于理论上的最大带宽。 　　（3)多跳通信：两个网络节点由于受到可用资源的限制，不能处在同一个覆盖网络内，可采用AdHoc网络多跳通信，实现不同覆盖网络之间的源主机与目的主机之间的通信。 　　（4)较低的安全性：AdHoc网络节点间通信通过无线信道，传输的信息非常容易受到监听、重发、篡改、伪造等各种攻击，如果路由协议一旦遭受到上述恶意攻击，整个自组网络将无法正常工作。这些特点对AdHoc网络路由算法提出了特殊的要求，一个合理的路由算法必须考虑有限的网络资源、动态变化的网络拓扑结构、提高网络吞吐量等方面的因素。 　　根据AdHoc无线网络路由协议的特殊性,近年来提出了多种Adhoc网络路由协议?IETF的MANET工作小组目前正专注于AdHoc网络路由协议的研究,提出了许多协议草案,如DSR,AODV,ZRP等路由协议;另外,专业研究人员也发了大量关于AdHoc网络路由协议的相关文章,提出了许多关于AdHoc的网络路由协议,如DSDV,WRP等?根据路由触发原理,目前的路由协议大致可以分为先验式路由协议?反应式路由协议和混合式路由协议3种? 　　先验式路由协议 　　先验式路由协议又称表驱动路由协议,每个节点维护一张包含到达节点的路由信息的路由表,并根据网络拓扑的变化随时更新路由表,所以路由表可以准确地反映网络的拓扑结构;源节点一旦要发送报文,可以立即获得到达目的节点的路由,这类的路由协议通常是通过修改现有的有线路由协议来适应AdHoc无线网络要求,如通过修改路由信息协议(RIP)得到的目的节点序列距离矢量协议(DSDV)?因此这种路由协议的时延较小,但是协议需要大量的路由控制报文路由,协议的开销较大?常用的先验式路由协议有DSDV,HSR,GSR,WRP等? 　　DSDV协议通过给每个路由设定序列号避免了路由环路的产生,采用时间驱动和事件驱动技术控制路由表的传送,即每个移动节点在本地都保留一张路由表,其中包括所有有效信宿点?路由跳数?信宿路由序列号等信息,信宿路由序列号用于区别新旧路由以避免环路的产生?每个节点周期性地将本地路由表传送给邻近节点,或者当其路由表发生变化时,也会将其路由信息传给邻近点,当无节点移动时使用间隔较长的大数据包(包括多个数据单元)进行路由更新;邻近节点收到包含修改的路由表信息后,先比较信源K信宿路由序列号的大小,信宿路由序列号大的路由将被采用,而信宿路由序列号小的路由则被淘汰,若相同,则采用最佳制式的路由(如最短路径)? 　　HSR(HierarchicalStateRouting)是一种用于分级网络的路由协议,高级节点保存它所有子孙节点的位置信息,沿从最高级的根节点到最低级的叶节点的路径为节点分配逻辑序列地址,可以用序列地址进行节点寻址? 　　GSR称为全局状态路由协议,其工作原理与DSDV协议类似,采用链路状态路由算法,但避免了路由报文的泛洪,它包括一个邻近节点表?网络拓扑表?下一跳路由表和距离表? 　　无线路由协议WRP是一种距离—矢量路由协议,每个节点都维持一个距离表?路由表?链路开销表和报文重传表,通过其邻近节点的最短路径生成数SST(ShortpathSpanningTree)生成自己的SST后,再向邻节点传递更新信息?当网络路由表没有任何变化时,接收节点需回传一个空闲报文以示连接,否则,修改距离表,寻找更优路径?这种算法的特点是当检测到任意相邻节点变化时,则检查所有相邻节点的坚固性以消除回路,具有较快的收敛性? 　　反应式路由协议 　　反应式路由协议又称随选路由或者按需路由,是一种当需要时才查找路由的路由选择方式?节点不需要维护及时准确的路由信息,当需要发送数据时才发起路由查找过程?与先验式路由协议相比,反应式路由协议的开销小,但是数据报传送的时延较大,不适合于实时性的应用?常用的反应式路由协议有AODV,DSR,TORA等? 　　AODV(AdhocOndemandDistanceVectorRouting)协议:源节点发送数据前先广播一个路由请求消息,附近节点收到后再次广播,直到请求消息到达目的节点或到达知道目的节点路由的中间节点,目的节点或中间节点沿原来路径返回响应消息,源节点收到响应后就知道到达目的节点的路由? 　　DSR协议称为动态源路由协议,是一种源路由协议,每个分组的分组头中包含了源—目的整条路由信息?它采用路由缓存技术,用于存储源路由信息,当学习到新的路由时则修改路由缓存,该协议包含两个方面:路由发现和路由维护? 　　TORA协议称为临时预定路由算法,是一种源初始化按需路由选择协议,它采用链路反转的分布式算法,具有高度自适应?高效率和较好的扩充性,比较适合高度动态移动?多跳的无线网络,其主要特点是控制报文定位在最靠近拓扑变化的一小部分节点处,因此节点只保留邻近点的路由信息?该算法中路由不一定是最优的,常常使用次优路由以减少发现路由的开销? 　　TORA协议包括3个基本模块:路由的创建?路由的维护和路由的删除? 　　混合式路由协议 　　Adhoc无线网络中单纯采用先验式或反应式路由协议都不能完全解决路由问题,因此,许多学者提出了结合先验式和反应式路由协议优点的混合式路由协议,如ZRP协议?ZRP协议是一个先验式和反应式路由协议的组合,网络内的所有节点都有一个以自己为中心的虚拟区,区内的节点数与设定的区半径有关,因此区是重叠的,这是与分群路由的区别;在区内使用先验式路由算法,中心节点使用区内路由协议IARP维持一个到区内其他成员的路由表,对区外节点的路由使用按需路由,利用区间路由协议IERP建立临时的路由? 　　但是,实施混合式路由也面临着很多困难,如族的选择和维护?先验式和反应式路由协议的合理选择以及网络工作的大流量等问题?