【正文】 AODV路由協(xié)議的仿真與性能分析摘 要：首先，本文簡單介紹了無線自組網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的一些知識(shí)，對(duì)其主要內(nèi)容做了概述性的講解。接著論述了AODV路由協(xié)議的工作原理。最后在上面的分析的基礎(chǔ)上，提出AODV路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方案并將其實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：AODV；無線自組網(wǎng)；路由Abstract: First of all, the paper briefly introduced the wireless network and wireless LAN knowledge of some of its main outline of the content of the lecture. Then AODV routing protocol discussed the working principle. In the final analysis of the above, on the basis of AODV routing protocol to the realization of the programme and to achieve. Keyword: AODV。 Wireless network。 Routing目錄第一章 緒論 3 3 4 5第二章 AODV路由協(xié)議 8 AODV路由協(xié)議概述 8 AODV路由算法原理 9 AODV術(shù)語 9 AODV路由協(xié)議幀格式 11 RREQ協(xié)議幀格式 11 RREP協(xié)議幀格式 12 RERR協(xié)議幀格式 13 RREPACK 13 AODV路由協(xié)議的操作 14 14 15 16 17 17 18 20 21 Hello消息 21 22 RERR消息，路由過期和路由刪除 23 24第三章 AODV路由算法模擬 26 NS2概述 26 27 28 shell腳本 28 29 29 29 31 32 RREQ廣播演示 33 33 34 35總 結(jié) 36參考文獻(xiàn) 37致 謝 38第一章 緒論，無線局域網(wǎng)得到了快速發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場?，F(xiàn)在國內(nèi)外的許多高檔寫字樓、賓館還有機(jī)場等，都已經(jīng)鋪設(shè)了或者正在鋪設(shè)無線局域網(wǎng)。，組成的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，傳輸距離近，需要鋪設(shè)較多的AP點(diǎn)。而無線自組網(wǎng)則可以彌補(bǔ)這個(gè)缺點(diǎn)。無線自組網(wǎng)其前身是分組無線網(wǎng)。自七十年代世界上第一個(gè)分組無線網(wǎng)ALOHA在美國夏威夷大學(xué)研制成功之后，分組無線網(wǎng)就受到了軍方的高度重視。國內(nèi)從八十年代起開始關(guān)注分組無線網(wǎng)的研究，經(jīng)過二十年來的努力，已經(jīng)取得了很多進(jìn)步和成果。而近幾年，由于軍用和民用需求的增加，大大促進(jìn)了無線自組網(wǎng)的研究。無線自組網(wǎng)現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于自然災(zāi)害搶險(xiǎn)、科學(xué)考察、以及在戰(zhàn)場等通信場合。無線自組網(wǎng)研究的一個(gè)重要方面就是無線自組網(wǎng)的路由。由于無線自組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化，如何在移動(dòng)中保持通信成為一個(gè)重要的研究方向?，F(xiàn)階段已經(jīng)提出許多的路由算法，各個(gè)路由算法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，適合于不同的場合。利用無線自組網(wǎng)的技術(shù)，可以擴(kuò)大無線局域網(wǎng)的使用范圍。同時(shí)，可以利用基于無線局域網(wǎng)的設(shè)備，很方便的驗(yàn)證無線自組網(wǎng)的一些技術(shù)。無線自組網(wǎng)又稱無線移動(dòng)多跳網(wǎng)、移動(dòng)ad hoc網(wǎng)，其前身是分組無線網(wǎng)。一個(gè)無線自組織網(wǎng)絡(luò)是由可以任意移動(dòng)的移動(dòng)平臺(tái)組成（每個(gè)移動(dòng)平臺(tái)邏輯上是由一個(gè)路由器和無線通信裝置構(gòu)成）的自主系統(tǒng)。無線自組網(wǎng)把移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起：一方面，用戶終端是通過無線鏈路連接起來的可以移動(dòng)的便攜式終端；另一方面，網(wǎng)絡(luò)的信息交換采用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的分組交換機(jī)制。在無線自組網(wǎng)中，所有終端不僅能自由移動(dòng)，而且身兼兩職：既是主機(jī)，又是路由器。作為一種無中心分布控制的網(wǎng)絡(luò)，無線自組網(wǎng)與有線網(wǎng)和單跳無線網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上有較大區(qū)別，它沒有基站一類的固定通信設(shè)施(Infrastructureless Networks)，可以在不能利用或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐環(huán)境，從而拓寬了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合，在軍事領(lǐng)域（如戰(zhàn)場臨時(shí)通訊）和民用領(lǐng)域（如緊急搶險(xiǎn)聯(lián)絡(luò)）都具有廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)也能作為Internet網(wǎng)的接入部分使用，在下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN:Next Generation Network）中占有重要地位。移動(dòng)無線自組網(wǎng)是一種無線、易變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)和無線局域網(wǎng)有明顯不同。它的無線鏈路、移動(dòng)終端、多跳結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)給路由的實(shí)現(xiàn)帶來了諸多不利影響。以致于在有線網(wǎng)上表現(xiàn)良好的傳統(tǒng)的距離－矢量（DV:Distance Vector）算法和鏈路－狀態(tài)（LS:Link State）算法不能直接運(yùn)用于無線自組網(wǎng)，也使得路由的優(yōu)化不再是最重要的要求，而路由的迅速收斂、靈敏反應(yīng)拓樸變化、節(jié)省帶寬以及減少節(jié)點(diǎn)資源開銷等則成為更重要的因素。因此，對(duì)在無線自組網(wǎng)上運(yùn)行的路由協(xié)議便提出了許多具體而嚴(yán)格的要求。這些要求主要有：收斂迅速，提供無環(huán)路由，避免無窮計(jì)算，控制管理開銷小，對(duì)終端性能無過高要求，支持單向信道等。多年來人們對(duì)無線自組網(wǎng)技術(shù)持續(xù)增長的興趣導(dǎo)致了許多路由協(xié)議方案的提出。除了MANET WG(Mobile Ad hoc NETworks Working Group)發(fā)布的DSR、AODV、ZRP等路由協(xié)議草案外，研究人員還發(fā)表了許多關(guān)于無線自組網(wǎng)路由協(xié)議的學(xué)術(shù)論文，如DSDV、WRP、CGSR等。但由于無線自組網(wǎng)的復(fù)雜性和多樣性，IETF至今尚未能確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)研究及草案的征集和修改工作仍在進(jìn)行中。目前，已存在數(shù)10種無線自組網(wǎng)路由協(xié)議，可從不同的角度對(duì)它們進(jìn)行分類。從是否使用GPS（Global Positioning System）系統(tǒng)出發(fā)，可分為地理定位輔助路由與無地理定位輔助路由；從路由查找策略出發(fā)，可分為先應(yīng)式路由（又稱主動(dòng)路由）與反應(yīng)式路由（又稱被動(dòng)路由或者按需路由）；從網(wǎng)絡(luò)邏輯視圖出發(fā)，可分為平面路由與分級(jí)路由。圖11表示了無線自組網(wǎng)的主要路由協(xié)議的分類。圖11：多跳無線路由協(xié)議分類在本課題中，實(shí)現(xiàn)的是AODV路由協(xié)議。AODV是被IETF(Internet Engineering Task Force)的MANET工作組認(rèn)為是最好的候選路由協(xié)議之一，簡單且性能優(yōu)越。課題采用的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)于實(shí)現(xiàn)無線自組網(wǎng)的其它按需路由協(xié)議也具有借鑒作用。 傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)在某些場合會(huì)受到布線困難的限制，并且無法支持移動(dòng)設(shè)備。由于這些問題的出現(xiàn)，存在建立無線局域網(wǎng)的需求。由于應(yīng)用的要求，1990年7月，IEEE802委員會(huì)接受了NCR公司的“CSMA/CD無線媒體標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充”的提案，負(fù)責(zé)制定無線局域網(wǎng)物理層和MAC層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，并于1997年六月公布該標(biāo)準(zhǔn)。1999年8月，并成為IEEE/ANSI和ISO/IEC的一個(gè)聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)，稱為ISO/。IEEE802．11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)定義了MAC層和物理層的規(guī)范，它是一個(gè)協(xié)議家族，涵蓋了許多子協(xié)議，各個(gè)子協(xié)議的主要任務(wù)見表11。在這些子協(xié)議之中，，它們定義了最核心的物理層規(guī)范。， ISM頻帶中的紅外線、1~2Mbps頻率跳躍擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS）和1~2Mbps直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS）。此后，。，使通信數(shù)據(jù)速率達(dá)到10Mbps， DSSS標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。它的物理層采用高速直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（HRDSSS）,調(diào)制方式可以有兩種選擇，一種是“補(bǔ)碼鍵控”（CCK）調(diào)制方式，從而達(dá)到11Mbps的頂端數(shù)據(jù)速率；另一種是“信息包二進(jìn)制回旋式編碼”（TM PBCC），憑借其能夠提供3dB的編碼增益，延伸了通信的距離。， UNII頻帶，并被指定高達(dá)54Mbps的數(shù)據(jù)速率。它采用了正交頻率劃分多路復(fù)用（OFDM）的多載波調(diào)制技術(shù)。 WLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能進(jìn)行互操作。，在經(jīng)過多年研究以后。它采用OFDM調(diào)制方案。圖12表示了一種非常通用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：圖12：WLAN的一種常用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中所示的兩個(gè)WLAN網(wǎng)，通過A（PAcess Point）點(diǎn)與D（SDistribution System）網(wǎng)絡(luò)相連接，從而互通。其中，DS可以是任意的網(wǎng)絡(luò)。第二章 AODV路由協(xié)議 AODV路由協(xié)議概述 現(xiàn)有的移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)路由協(xié)議大致可以分為先驗(yàn)式(proactive)和反應(yīng)式(reactive)兩種。先驗(yàn)式路由協(xié)議又被稱為表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議(Tabledriven Routing Protocol)，是基于路由表項(xiàng)的路由協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)通過周期性地交互路由信息得到所有其它主機(jī)的路由，而不管需不需要該路由進(jìn)行通信。節(jié)點(diǎn)必須維護(hù)去往全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)的路由，每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張或多張路由表，這些路由表包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由信息。先驗(yàn)式路由的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，只要去往目的節(jié)點(diǎn)的路由存在，所需的延時(shí)就很小。缺點(diǎn)是先驗(yàn)式路由需要花費(fèi)較大的開銷，盡可能使得路由更新能夠緊隨當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。然而，快速動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能使得這些路由更新變成過時(shí)信息，導(dǎo)致路由協(xié)議始終處于不收斂狀態(tài)。典型的先驗(yàn)式路由協(xié)議有:DSDV, WRP和STARA。 反應(yīng)式路由協(xié)議，又稱為按需路由協(xié)議(Ondemand Routing Protocol)，是當(dāng)需要時(shí)才查找路由的路由選擇方式。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在需要進(jìn)行通信時(shí)才發(fā)送路由分組，以減少路由開銷。一般分成兩個(gè)階段:路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)。 路由發(fā)現(xiàn):當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要向某個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先查詢其路由表，如果不存在所需路由，就啟動(dòng)一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)過程，通常是廣播一個(gè)路由請(qǐng)求(RREQ)分組，當(dāng)合適的路由被找到，返回一個(gè)請(qǐng)求響應(yīng)(RREP)，該過程就終止?；蛩锌赡艿穆酚膳帕卸家褭z查過，該過程也終止。 路由維護(hù):路由建立后，它就由某種路由維護(hù)程序進(jìn)行維護(hù)，直到該路由不再需要，或通過任何路徑都無法訪問目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)是不需要周期性地廣播路由信息，節(jié)省了一定的網(wǎng)絡(luò)資源。缺點(diǎn)是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)，如果沒有去往目的節(jié)點(diǎn)的路由，數(shù)據(jù)分組需要等待因路由發(fā)現(xiàn)而引起的延時(shí)。典型的反應(yīng)式無線移動(dòng)路由協(xié)議有:AODV, DSR和TORA 。根據(jù)國際上目前研究的結(jié)果可知，在各種不同的情況下比較時(shí)，如數(shù)據(jù)源數(shù)、節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、自組織網(wǎng)絡(luò)模型以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等，按需方式的路由算法要比先驗(yàn)式的路由算法在性能上有著明顯的優(yōu)勢。另外，在負(fù)載較重的情況下，反應(yīng)式的路由協(xié)議中AODV協(xié)議的性能最為理想。 AODV路由算法原理 AODV路由協(xié)議是一種按需的改進(jìn)的距離向量路由協(xié)議，具有按需路由協(xié)議的特點(diǎn)即在AODV路由協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在需要進(jìn)行通信時(shí)才發(fā)送路由分組，而不會(huì)周期性地交互路由信息以得到所有其它主機(jī)的路由。同時(shí)具有距離向量路由協(xié)議的一些特點(diǎn)，即各節(jié)點(diǎn)路由表只維護(hù)本節(jié)點(diǎn)到其他節(jié)點(diǎn)的路由，而無須掌握全網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 AODV路由協(xié)議中有三種類型的消息控制幀:路由請(qǐng)求RR五Q，路由應(yīng)答RREP和路由錯(cuò)誤RERR消息。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)而又沒