【導(dǎo)讀】?jī)?nèi)容做了概述性的講解。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)。RERR消息，路由過(guò)期和路由刪除.....

　　

【正文】 。 收到帶有“ N”標(biāo)記 RERR 消息的節(jié)點(diǎn)，一定不能刪除 RERR 中到目的地節(jié)點(diǎn)的路由，如果 RERR 從沿著那條路由的下一跳收到，并且 到目的地節(jié)點(diǎn)的路由有一個(gè)或者多個(gè)先驅(qū)節(jié)點(diǎn)，它所需要做的只是轉(zhuǎn)發(fā)這條消息。當(dāng)發(fā)起者節(jié)點(diǎn)收到帶有“ N標(biāo)記的 RERR 消息，如果 RERR 來(lái)自沿著去往目的地路由的下一跳，那么發(fā)起者節(jié)點(diǎn)可以選擇重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)。 對(duì)路由中的鏈路中斷進(jìn)行本地修復(fù)有時(shí)候會(huì)導(dǎo)致到目的節(jié)點(diǎn)的路徑長(zhǎng)度增加。鏈路的本地修復(fù)很容易增加能夠發(fā)送到目的地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文的數(shù)目，因?yàn)楫?dāng) RERR 被傳播至發(fā)起者節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，數(shù)據(jù)報(bào)文將不會(huì)被丟棄。在對(duì)鏈路中斷進(jìn)行本地修復(fù)之后，向發(fā)起者節(jié)點(diǎn)發(fā)送 RERR 可以允許發(fā)起者節(jié)點(diǎn)基于當(dāng)前的節(jié)點(diǎn)位置，找到一條更好更新 的到目的地節(jié)點(diǎn)的路由。然而，它并不要求發(fā)起者節(jié)點(diǎn)一定要重建這條路由，因?yàn)榘l(fā)起者節(jié)點(diǎn)很可能己經(jīng)結(jié)束或者即將結(jié)束數(shù)據(jù)會(huì)話。 當(dāng)有效路由的鏈路中斷，通常有多個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)變得不可達(dá)。中斷鏈路的上一級(jí)節(jié)點(diǎn)只試圖立即對(duì)一個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地修復(fù)，到這個(gè)目的地節(jié)點(diǎn)的路由上正在進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文的傳送。其它使用同樣鏈路的路由必須被標(biāo)記為無(wú)效，但是進(jìn)行本地修復(fù)的節(jié)點(diǎn)可以將每一條新丟失的路由標(biāo)記為本地可修復(fù)。這些路由表中 的 本 地 修 復(fù) 標(biāo) 記 在 路 由 超 時(shí) 以 后 必 須 被 重 置 ( 比如 路 由 在ACTIVE_OUTE_TIMEOUT 時(shí)間一直沒(méi)有進(jìn)行活動(dòng) )。在 超時(shí)發(fā)生之前，如果有報(bào)文需要到達(dá)其它目的地節(jié)點(diǎn)，則其它路由將被修復(fù)。另外一種做法是，取決于本地?fù)砣?，?jié)點(diǎn)可以不用等待新的數(shù)據(jù)報(bào)文的到達(dá)，就開(kāi)始為其它路由建立本地修復(fù)的過(guò)程 。 第三章 AODV路由算法模擬 NS2 概述 網(wǎng)絡(luò)模擬是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的一種基本手段，在新技術(shù)的研究過(guò)程中，由于各種原因，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)往往是代價(jià)較高或是不現(xiàn)實(shí)的。在這種情況下，模擬就成了最佳可供選擇的測(cè)試、評(píng)估和驗(yàn)證手段之一。網(wǎng)絡(luò)模擬有著周期小、成本低等特點(diǎn)，而且可以使研究者更容易利用他人的研究成果，可以使研究者 更專(zhuān)注于自己所研究的部分而不必為系統(tǒng)的其他部分耗費(fèi)過(guò)多的精力。 目前得到廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)模擬工具主要有 OPNET 和 NS 這兩種。 OPNET 主要面向?qū)I(yè)人士，價(jià)錢(qián)比較昂貴 。而 NS 是用于模擬各種 IP 網(wǎng)絡(luò)為主的源代碼公開(kāi)的、免費(fèi)的模擬平臺(tái)，它有大量的協(xié)議庫(kù)支持，已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)仿真。 NS2 采用面向?qū)ο?、離散事件驅(qū)動(dòng)的模擬方法，易于對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建模，模擬效率高，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。 NS2 使用 OTcI 和 C++兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，這兩種語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮摹?C++程序模塊的運(yùn)行速度非?？?， 是強(qiáng)制類(lèi)型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，容易實(shí)現(xiàn)精確的、復(fù)雜的算法，但是修改和實(shí)現(xiàn)、修正 bug 所花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng) 。 Otcl 是腳本程序編寫(xiě)語(yǔ)言，是無(wú)強(qiáng)制類(lèi)型的，比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)和修改，容易發(fā)現(xiàn)和修正 bug，只是運(yùn)行速度比 C++模塊要慢得多。所以為了兼顧網(wǎng)絡(luò)模擬效率和系統(tǒng)建模的靈活性，編程者可以使用面向?qū)ο蟆⒔忉寛?zhí)行的腳本程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 Otcl 進(jìn)行模擬配置，并通過(guò)編寫(xiě) C++構(gòu)件擴(kuò)充系統(tǒng)的模擬能力。 NS2 支持 TCP、 UDP、 IP、 RTP/RTCP、 MAC、 MAC 等協(xié)議 。支持算法路由、分級(jí)路 由、廣播路由、多播路由、靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由協(xié)議 ?？缮芍付ǖ臉I(yè)務(wù)流，如 Tel 業(yè)務(wù)流、 FTP 業(yè)務(wù)流、 Web 業(yè)務(wù)流、 VBR 業(yè)務(wù)流、CBR 業(yè)務(wù)流等 。支持 Drop Tail、 RED、 CBQ、 WRR、 DRR 和 SFQ 等隊(duì)列管理和包調(diào)度機(jī)制 。支持鏈路失效、鏈路出錯(cuò)處理。 NS2 利用 NAM (Network Animator)和 Xgraph 軟件，可以將仿真結(jié)果文件*.nam39。，和， 39。*.tr39。，以 Nam和 Xgraph 2 種方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。 在使用 NS2 進(jìn)行模擬前，首先要分析模擬涉及哪個(gè)層次 [3].NS2 模擬 分兩個(gè)層次 :一個(gè)是基于 Otcl 編程的層次，利用 NS2 己有的網(wǎng)絡(luò)元素實(shí)現(xiàn)模擬，無(wú)需對(duì) NS2 本身進(jìn)行任何修改，只要編寫(xiě) Otcl 腳本 。另一個(gè)是基于 C++和 Otcl 編程的層次，如果 NS2 中沒(méi)有所需的網(wǎng)絡(luò)元素，就需要首先對(duì) NS2 擴(kuò)展，添加所需要的網(wǎng)絡(luò)元素。這就需要利用到分裂對(duì)象模型，添加新的 C++類(lèi)和 Otcl 類(lèi)，然后再編寫(xiě) Otcl 腳本。 模擬步驟 NS2 支持 AODV 路由協(xié)議，因此在 NS2 中模擬 AODV 路由協(xié)議的性能還是比較方便的，本次模擬是基于 Otcl 編程的層次，這時(shí)進(jìn)行模擬的步驟大致如下 ： Otcl 腳本。首先配置模擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此時(shí)可以確定鏈路的一 些基本特性，如帶寬、延遲和丟失策略等。 ，包括端設(shè)備的協(xié)議綁定和通信業(yè)務(wù)量模型的建立。 ，從而確定網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)量分布。 Trace 對(duì)象。 Trace 對(duì)象能夠把模擬過(guò)程中發(fā)生的特定類(lèi)型的時(shí)間記錄 在 trace 文件中。 NS 一通過(guò) trace 文件來(lái)保存整個(gè)模擬過(guò)程。仿真完成后，可以對(duì) trace 文件進(jìn)行分析研究。 ，設(shè)定模擬結(jié)束時(shí)間，至 此 Otcl 腳本編寫(xiě)完成。 NS2 解釋執(zhí)行剛才編寫(xiě)的 Otcl 腳本。 trace 文件進(jìn)行分析，得出有用的數(shù)據(jù)，也可以用 Nam等工具觀看網(wǎng)絡(luò)模擬運(yùn)行過(guò)程。 ，重新進(jìn)行上述模擬過(guò)程。 本章將在 NS2 環(huán)境下模擬無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的幾個(gè)重要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，包括網(wǎng)絡(luò)吞吐量，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)間延遲，跳數(shù)，路由負(fù)載等，然后用 nam 工具演示了 RREQ 廣播，數(shù)據(jù)傳輸，掉包等過(guò)程。 網(wǎng)絡(luò)吞吐量模擬 shell 腳本 一次計(jì)算多個(gè)連接的吞吐量并且畫(huà)圖顯示的 shell 腳本如下 : !/bin/csh grep AGT $$ srcl=1 dstl=2 src2=4 dst2=5 src3=4 dst3=6 src4=6 dst4=7 src5=7 dst5=8 src6=7 dst6=9 src7=8 dst7=9 i=$src 1 j=$dstl dd=plot \$1 一 $i$\title\$i$j\with linespoints gawk v outfile=$1 一 $i$39。， v src=$i v dst=$j f $ echo $dd for k in2 3 4 5 6 7 do i=src$k i=$ [$i] j=dst$k j=$[$jJ gawk v outfile=$1 一 $i$39。， v src=$i v dst=$j f $ dd=$dd,\ $1 一 $i$\title\$i$j\with linespoints done echo set term png medium 。$1 echo set output \$1 \ 。$1 echo set ylabel \Transmission Speed(KB/s)\。$ echo set xlabel \Time(s)\。$ echo set key left top box。$1 echo set title 1AODV Analysis\。$1 echo $dd。$ gnuplot $1 模擬結(jié)果 圖 是 shell 腳本的執(zhí)行結(jié)果，橫坐標(biāo)是整個(gè)模擬場(chǎng)景持續(xù)的時(shí)間，縱坐標(biāo)是節(jié)點(diǎn)間的傳輸速率，從圖中我們可以看到共有 7 條曲線，表示不同的連接速率，如 I2,45 等。 圖 AODV 協(xié)議吞吐量 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)間延遲 計(jì)算延遲的 awk 腳本 BEGIN{ recvdSize=0。 startTime=1 e6。 st 叩 Time=0。 } $2!}/^t/{ event=$1。 t 加 e=$2。 node id=$3。 plotid=$6。 pkt size=$8。 level=$4。 } $0}/^s.*AGT/amp。amp。sendTime[pktid]=0{ if($3=(_src_ )){ if (timestartTime){ startT 而 e=time。 } sendTime[pkt id]=time。 } } $0}/^r.*AGT/{ if($3=(dst_ )){ if (timestopTime){ stopTime=time } Recv Time[pkt_id]=time。 } } END{ delay=avgse delay=recvd Num=0。 for (i in recvTime){ if (sendTime[i]=0){ printf }nError in :receiving a packet that wasnot sent %g}n,i。 } delay+=(recvTime[i)sendTime[i))。 recvdNum++。 } if (recvdNum!=0) {avgee delay=delay/recvdNum。} else {avg delay=0。} if (recvdNum=0){ printf }nWarning:no packets were received,simulation may be too shortln。 } printf %15s:%d}n,startTime,startTime。 printf %ISs:%d}n,stopTime,stopTime。 printf %15s:%gin,avgDelay[ms],avg_delay*1000。 模擬結(jié)果 圖 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)間延遲 圖中橫坐標(biāo) 是不同的連接，比如 12， 45 等，縱坐標(biāo)表示的延遲量， pause time是暫停的時(shí)間，值越大，表示整個(gè)場(chǎng)景的移動(dòng)性越小，由圖可以看出， pause time越大網(wǎng)絡(luò)的延遲就越小，這說(shuō)明傳感網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的延遲影響很大。 跳數(shù)模擬 跳數(shù) :消息成功傳輸?shù)钠骄鴶?shù)二每個(gè)成功消息的跳數(shù)之和 /消息總成功數(shù)目 圖 跳數(shù)模擬 由圖 可以看出， pause time 較小時(shí)，各節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性比較大，所以跳數(shù)就會(huì)比較均衡，而 pause time 比較大時(shí)，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性比較小，那跳數(shù)很大程度 上取決于初始的拓?fù)?，這樣就會(huì)造成不同的連接之間跳數(shù)差別比較大。 路由負(fù)載模擬 圖 34 路由負(fù)載模擬 由圖 可以很明顯的看出，隨著 pause time 的增大，路由負(fù)載呈遞減趨勢(shì)，這說(shuō)明移動(dòng)性小的傳感網(wǎng)絡(luò)的路由負(fù)載要比移動(dòng)性大的好。 RREQ 廣播演示 如果節(jié)點(diǎn)確定它需要一條到目的節(jié)點(diǎn)的路由而該路由并不可用，則節(jié)點(diǎn)發(fā)起一個(gè) RREQ 廣播請(qǐng)求幀?？梢杂?NS2 下的 nam 工具來(lái)演示 RREQ 廣播情形，圖 是在某一時(shí)刻截取到的運(yùn)行場(chǎng)景圖。從圖中可以看出， RREQ 請(qǐng)求幀是以某個(gè)節(jié)點(diǎn)為中心向四周 擴(kuò)散開(kāi)，這與 AODV 路由協(xié)議的運(yùn)行是一致的。 圖 用 nam演示 RREQ 廣播 數(shù)據(jù)傳輸演示 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中存在大量的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間需要相互通信，可以用 nam 來(lái)演示這一過(guò)程，圖 是其中某個(gè)時(shí)刻的一個(gè)截圖，圖中的小黑點(diǎn)表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，當(dāng)前正在從 1 號(hào)節(jié)點(diǎn)傳往 38 號(hào)節(jié)點(diǎn)。 圖 用 nam演示數(shù)據(jù)傳播 掉包演示 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中，會(huì)發(fā)生掉包現(xiàn)象，可以用 nam 來(lái)演示掉包現(xiàn)象，圖 正是網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生掉包現(xiàn)象時(shí)的一個(gè)截圖，圖中的帶數(shù)字的小圓圈表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，黑色小方塊就是掉的包。 圖 用 nam演示掉包 本章小節(jié) NS 是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊內(nèi)容只是他其中很小的一部分，本章首先概要得介紹了 NS 系統(tǒng)，然后在 NS 環(huán)境下構(gòu)建了一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并在該網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行 AODV 路由協(xié)議。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)有很多，本章對(duì)其中的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包時(shí)間延遲，跳數(shù)，路由負(fù)載等指標(biāo)進(jìn)行了模擬，然后又用 NS下的 nam工具演示了 RREQ 廣播，數(shù)據(jù)傳輸，掉包等過(guò)程。 通過(guò)本章的 NS 模擬，對(duì) AODV 路由協(xié)議的性能及運(yùn)行原理有了直觀的了解。 總 結(jié) 通過(guò)編寫(xiě)這個(gè) 程序，我體會(huì)最為深刻的一點(diǎn)是系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計(jì)模式的重要性。即使是對(duì)于一個(gè)并不大的程序，代碼的組織都是非常重要的，因?yàn)檫@關(guān)系到日后的維護(hù) 以及擴(kuò)展。但是對(duì)于系統(tǒng)的架構(gòu)，卻完全是自己的事情，幾千上萬(wàn)行的代碼需要通過(guò)合適的方法組織起來(lái)，使程序員編寫(xiě)代碼更加有條理，更加符合軟件工程的