【正文】 鏈路層的模型，利用這些類的實(shí)例就可以搭建起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的模型。 NS2 一直以來(lái)都在吸收全世界各地研究者的成果[3]。它也是目前網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件之一。 NS2 是一個(gè)開(kāi)放源代碼軟件，任何人可以獲得、使用和修改其源代碼。它最初的開(kāi)發(fā)目的是為了研究大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)以及當(dāng)前和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的交互行為。 路由開(kāi)銷 =發(fā)數(shù)的數(shù)據(jù)分組數(shù)發(fā)送的路由分組數(shù) （ ） (4)平均吞吐量：該參數(shù)是在接收數(shù)據(jù)時(shí)由網(wǎng)絡(luò)層的上層統(tǒng)計(jì)的，是指節(jié)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)收到的數(shù)據(jù)分組數(shù)，它是一個(gè)容量概念，表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偭?。該統(tǒng)計(jì)量反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，計(jì)算公式見(jiàn)式（ ）。丟 包率的計(jì)算公式見(jiàn)式（ ）。 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 11 路由協(xié)議性能評(píng)標(biāo)準(zhǔn) 主要包括以下幾個(gè)方面的指標(biāo) [7]： （ 1）丟包率：網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸是以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行的，理想狀態(tài)下發(fā)送了多少數(shù)據(jù)分組就能接收多少數(shù)據(jù)分組，但是由于信號(hào)衰減、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等諸多因素影響第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 13 下，可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失。在路由的建立和路由維護(hù)過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用“高度 ”Metric 來(lái)建立一個(gè)以目的節(jié)點(diǎn)為根的有向非循環(huán)圖。該算法中路由不一定是最優(yōu)的，常常使用次優(yōu)路由以減少發(fā)現(xiàn)路由的開(kāi)銷。此外，中間節(jié)點(diǎn)也可以使用路由緩存技術(shù)（ Routing Cache） 來(lái)對(duì)協(xié)議作進(jìn)一步優(yōu)化。具體過(guò)程如下：源節(jié)點(diǎn) S 將使用洪泛法發(fā)送路由請(qǐng)求消息（ RREQ）， RREQ 包含源和目的節(jié)點(diǎn)地址以及唯一的標(biāo)志號(hào)，中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā) RREQ，并附上自己的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)。 DSR 主要包括兩個(gè)過(guò)程：路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)?；顒?dòng)的意思是有數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)，如果鏈路上不再有數(shù)據(jù)包傳遞，一段時(shí)間之后，鏈路就會(huì)過(guò)期，最終路由信息將會(huì)從中間節(jié)點(diǎn)的路由表中刪除 [6]。 源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后會(huì)重新啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，中間節(jié)點(diǎn)移動(dòng)，那么其鄰居節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)鏈路失效并向上游節(jié)點(diǎn)發(fā)送鏈路失效消息（ RERR），一直傳到源節(jié)點(diǎn)，然 后源節(jié)點(diǎn)重新發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)，或者也可以由發(fā)現(xiàn)鏈路失效的節(jié)點(diǎn)自己發(fā)起路由發(fā)現(xiàn)，此稱為自修復(fù)。為避免路由循環(huán)，每一個(gè)路由分組中都包括一個(gè) sequence ID（ SID）作為唯一標(biāo)識(shí)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè) SID 比它當(dāng)前保留的 SID 小的數(shù)據(jù)包，表明該數(shù)電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 12 據(jù)包是過(guò)時(shí)的，它將不予處理，而是簡(jiǎn)單的丟棄。此過(guò)程中，會(huì)建立一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的反向路由，也就 是從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由。 按需平面距離矢量路由協(xié)議 AODV AODV(Ad hoc Ondemand Distance Vector Routing)由 DSDV 發(fā)展而來(lái)，不同的是AODV 為反應(yīng)式路由協(xié)議。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須周期性地與鄰節(jié)點(diǎn)交換路由信息，當(dāng)然也可以根據(jù)路由表的改變來(lái)觸發(fā)路由更新。標(biāo)有更大序列號(hào)的路由信息總是被接收。 使用 DSDV時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都需要維護(hù)一個(gè)路由表。 DSDV 以路由信息協(xié)議為基礎(chǔ)。文獻(xiàn) [11]提出一種基第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 11 于并行網(wǎng)絡(luò)流方式的自適應(yīng)多路徑路由協(xié)議，并通過(guò)時(shí)間限制來(lái)避免惡意 DOS 攻擊，以提高網(wǎng)絡(luò)安全性。以上多路徑協(xié)議主要集中于如何提高網(wǎng)絡(luò)傳輸率，降低網(wǎng)絡(luò)延遲以及提高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡，但多路徑協(xié)議在 QoS、能源、安全等方面也有自身的優(yōu)勢(shì)。 AMR[223]使用網(wǎng)絡(luò)最大流獲取多條節(jié)點(diǎn)不相交路徑，并利用多條路徑并行或者并發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)流通量和負(fù)載平衡。 MSR 是在 DSR 基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，利用中間節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)反饋多條路徑，并使用路徑探測(cè)來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)擁塞和網(wǎng)絡(luò)延遲； AODV． BR 在 AODV 基礎(chǔ)上建立多條路徑來(lái)為路由出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包提供替換路徑支持；通過(guò)在路由響應(yīng)階段重定向響應(yīng)路徑實(shí)現(xiàn)多條節(jié)點(diǎn)不相交路徑； ARP 通過(guò)路徑拆分來(lái)實(shí)現(xiàn)多路徑；提出一種基于多樣性編碼的方法來(lái)建立多條路徑，并把數(shù)據(jù)包分發(fā)到多條路徑發(fā)送，藉此來(lái)提高可靠性和發(fā)送率。 RDER 消息的數(shù)量會(huì)受到限制，以避免該數(shù)據(jù)包的大量產(chǎn)生和交換。當(dāng)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)接收到 RREP 消息而無(wú)法繼續(xù)往前傳輸 (其 RREQ 表所有下跳地址的路徑都失效時(shí) )，便產(chǎn)生一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤消息 (RDER： RouteDiscoveryError)，并把該消息發(fā)送到將 RREP消息發(fā)送給其鄰居節(jié)點(diǎn)。為了確保一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有被多條路徑共享，即保證路徑的節(jié)點(diǎn)不相關(guān)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)任一其他節(jié)點(diǎn)廣播 RREP 消息時(shí)，它們便從 RREQ 表中刪除對(duì)應(yīng)該傳輸節(jié)點(diǎn)的條目。當(dāng)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)從它的鄰居處接收到一個(gè) RREP 包時(shí)，它便從它的 RREQ 表中刪除掉對(duì)應(yīng)該鄰居的表目，同 時(shí)在路由表中增加一個(gè)路由表目，以 顯示到己經(jīng)發(fā)現(xiàn)的 RREP 包發(fā)起者 (即信宿 )的路由；然后該節(jié)點(diǎn)通過(guò) RREQ 表，識(shí)別一條到信源最近的路徑，將該 RREP 消息傳輸?shù)较鄳?yīng)的鄰居。當(dāng)信宿從其他鄰居處接收到該 RREQ 包的拷貝時(shí)，每次都更新其序列號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè) RREP 包。 RREP 包包含一個(gè)額外的域“ LasthopID”，用來(lái)說(shuō)明該 RREQ 的拷貝來(lái)自哪個(gè)鄰居。 電子 科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 10 路由發(fā)現(xiàn)。 AODVM(AdHocOn． demandDistanceVectorMulti— path)多路路由協(xié)議也是在 AODV 的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展的，與 AODV 協(xié)議中直接丟棄 RREQ 包的拷貝不同，中間節(jié)點(diǎn)會(huì)將包含在這些包中的信息記錄在一個(gè)表 (RREQ 表 )中。 SMR 試驗(yàn)表明，使用第 2 種路由，發(fā)現(xiàn)策略性能較好。 路由維護(hù)。對(duì)于隨后到達(dá)的路由請(qǐng)求包，如果其中的路徑和所記錄的所有路徑都是獨(dú)立路徑，目的節(jié)點(diǎn)就發(fā)送相應(yīng)的路由應(yīng)答包，同時(shí)記錄下這條路徑；否則，直接丟掉該路由請(qǐng)求包。 路由發(fā)現(xiàn)。協(xié) 議的 主要 思想 是為 源節(jié) 點(diǎn)和 中間 節(jié)點(diǎn) 提供 一條 以上 的替 換路徑(AlternateRoute)。 SRM 協(xié)議。 多路徑計(jì)算。 DSDVM 每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表中都包含如下的路由信息：目的節(jié)點(diǎn)地址，下跳地址 (主路徑的下跳地址 )，主路徑到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，目的序列號(hào)，前置節(jié)點(diǎn)地址和一個(gè)包含 Quasi 冗余路徑下跳地址的集合。 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 9 內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。最短路徑僅是 Quasi 最短路徑的特例，稱之為主路徑，其他的 Quasi 最短路徑稱之為冗余路徑， DSDVM通過(guò)在源節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)分布在 Quasi多條路徑上來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。該協(xié)議通過(guò)獲取和維護(hù)多條 Quasi 最短路徑實(shí)現(xiàn)多路徑路由協(xié)議。如基于被動(dòng)路由 DSDV 基礎(chǔ)上擴(kuò)展 DSDVM 通過(guò)修改內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等方法獲取多路徑支持；基于主動(dòng)路由 DSR 擴(kuò)展的 SMR，通過(guò)修改 DSR 路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制，并通過(guò)目的節(jié)點(diǎn)獲取最大不相交路徑；出了基于 AODV 協(xié)議的多路徑協(xié)議 AOMDV。從理論上證明了按需多路徑擁有較長(zhǎng)的路徑存活時(shí)間和更可靠路由信息，而且擁有良好的性能，并能減少部分擁塞。多路路由算法為節(jié)點(diǎn)間提供多條路徑，并確保發(fā)往其中一條路徑的數(shù)據(jù)經(jīng)由該路徑到達(dá)目的地。 多路徑協(xié)議介紹。 在 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中使用單路路由協(xié)議，如果目的節(jié)點(diǎn)相同的數(shù)據(jù)包全部都在同一條路徑上發(fā)送，當(dāng)某條鏈路擁塞或者斷開(kāi)時(shí)，通過(guò)該鏈路發(fā)送的所有數(shù)據(jù)就都必須由新的路徑發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)不能在輕載時(shí)充分利用資源，不能當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞或者鏈路斷開(kāi)時(shí)也較好地重新選擇合適路徑。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中的帶寬、節(jié)點(diǎn)能量等資源是相當(dāng)有限的。單路協(xié)議的優(yōu)勢(shì) 在于它的簡(jiǎn)單性。 AODV 協(xié)議由路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程和路由維護(hù)過(guò)程組成。另外 AODV 還支持組播路由和支持 QoS，其缺點(diǎn)是不支持單向信道，原因是路由回答報(bào)文。 AODV 采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 8 AODV 協(xié)議。DSR 不使用任何定期路由 廣告、鏈路狀態(tài)感應(yīng)、或者是鄰居檢測(cè)數(shù)據(jù)包，也不會(huì)依賴網(wǎng)絡(luò)的下一層得到這些功能。 DSR 協(xié)議通過(guò) MAC 層檢測(cè)到鏈路斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)將“路由錯(cuò)誤分組” RREQ 到發(fā)送信源，信源節(jié)點(diǎn)將刪除該路由，重新進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，稱為“逐跳 MAC確認(rèn)”的網(wǎng)絡(luò)。 路由維護(hù)。只有當(dāng)源節(jié)點(diǎn)s試圖向目的節(jié)點(diǎn) D發(fā)送數(shù)據(jù)，并且尚不知道 S和 D之間的路由時(shí)，啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。 路由發(fā)現(xiàn)。使用 DSR 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是自組織和自配置的，要求無(wú)既定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和管理。每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性的將自己的路由表廣播給其鄰節(jié)點(diǎn)，其鄰節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的路由表來(lái)更改自己的路由表。最早的路由協(xié)議之一。主動(dòng)路由一般都基于按需路由方式，通過(guò)泛洪廣播實(shí)現(xiàn)，主要分為路由發(fā)現(xiàn) (RD： RouteDiscovery)和路由維護(hù) (RM： RouteMaintenance)兩個(gè)階段。 ( 如DSR(DynamicSourceRouting)J， AODV(AdHocOnDemandDistanceVectorRouting))兩種。其中， RREQ 包含的主要信息有源節(jié)點(diǎn) IP 地址、源節(jié)點(diǎn)序列號(hào)、廣 播 D、目的節(jié)點(diǎn)正地址、目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)和源節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前接收到 RREQ 的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù) :RREP 包含的主要信息有源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的跳 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 7 單路徑和多路徑 傳統(tǒng) Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)單路徑路由 Ad Hoc 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中單路徑路由主要分成基于表驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)路由168。 AODV 包括 3 種基本的路由控制分組 :路由請(qǐng)求分組 (RREQ)、路由應(yīng)答分組 RREP)、路由出錯(cuò)分組 (RERR)。 AODV 也是一種典型的按需路由協(xié)議。RERR 包含的主要信息有不可達(dá)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、不可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)正地址、不可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)。另外， AODV 還包括鄰節(jié)點(diǎn)探測(cè)分組 (HELLO)。 AODV 實(shí)質(zhì)上就是 DSR和 DSDV 的綜合，它借用了DSR 中路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)的基礎(chǔ)程序，及 DSDV 的逐跳 (H 叩一 byHoP)路由、順序編號(hào)和路由維護(hù)階段的周期更新機(jī)制，以 DSDV 為基礎(chǔ)，結(jié)合 DSR 中的按需路由思想并加以改進(jìn)。它被認(rèn)為是最早的 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。下面將介紹幾種典型的表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議。 在早期的自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究中，主要思路是修改有線網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議用以適應(yīng)在自組網(wǎng)環(huán)境中運(yùn)行。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)必須維護(hù)到達(dá)網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的路由。此外，國(guó)內(nèi)外研究人和機(jī)構(gòu)也發(fā)表了許多關(guān)于 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的學(xué)術(shù)論文，比如 DSDV、 WRP、 QAODV、 FSR、 LANMAR、 EAODV 等。 目前， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用場(chǎng)合包括： ●軍事應(yīng)用 ●緊急和突發(fā)場(chǎng)合 ●偏遠(yuǎn)野外山區(qū) ●移動(dòng)會(huì)議和臨時(shí)場(chǎng)合 ●個(gè)人通信和網(wǎng)絡(luò) ●商業(yè)應(yīng)用 第 2章 Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 5 第 2 章 Adhoc 網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類 由于 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線多跳轉(zhuǎn)發(fā)、移動(dòng)、帶寬以及能量受限等特點(diǎn)，如何設(shè)計(jì)良好的路由策略是建立 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題。從無(wú)線信道共享的角度來(lái)看， Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)降低了信號(hào)沖突的概率，提高了信道利用率。首先網(wǎng)絡(luò)的自組性為網(wǎng)絡(luò)快速部署提供了可能。在實(shí)際實(shí)施的時(shí)候，可以采用各種各樣的應(yīng)用層 協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，比如 WAP(無(wú)線應(yīng)用協(xié)議 )協(xié)議等。然而，由于無(wú)線鏈路的不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)傳輸層協(xié)議，在無(wú)線環(huán)境下性能下降明顯，所以必須改進(jìn)。無(wú)線自組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)重要問(wèn)題是路由協(xié)議。 （ 3）網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)分組的路由，建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型以及在傳輸與鏈路層之間傳輸分組。其分為邏輯鏈路控制子層 (LLC)和媒介訪問(wèn)子層 (MAC)。 、藍(lán)牙 (Bluetooth)和超寬帶 (LJwB:ultrawideband)等規(guī)范都是具體的物理層協(xié)議。 無(wú)線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 參照 OSI/RM，無(wú)線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖 所示 [2]。 （ 5）其他應(yīng)用：可應(yīng)用于緊急和突發(fā)場(chǎng)合，如在發(fā)生了地震、水災(zāi)、火災(zāi)或遭受其它災(zāi)難后，固定的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施無(wú)法正常工作的情況下組建無(wú)線自組網(wǎng)。 （ 4）移動(dòng)會(huì)議：在室外臨時(shí)環(huán)境中，工作團(tuán)體的所有成員可以通過(guò)無(wú)線自組網(wǎng)方式 組成一個(gè)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)協(xié)同完成一項(xiàng)大的任務(wù)，或協(xié)同完成某個(gè)計(jì)算任務(wù)。分散的傳感器通過(guò)無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)傳感器之間和與控制中心之間的通信。采用傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠跟蹤從天氣到企業(yè)商品庫(kù)存等各種動(dòng)態(tài)事物，極大的擴(kuò)充互聯(lián)網(wǎng) 的功能。因其特有的無(wú)需架設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、可快速展開(kāi)、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，無(wú)線自組網(wǎng)是數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)通信的首選技術(shù)。 無(wú)線自組網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域 由于無(wú)線自組網(wǎng)的特殊性，它適合用于無(wú)法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場(chǎng)合，以及其他需要快速自動(dòng)組網(wǎng)的場(chǎng)合等。 電子科技大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計(jì)論文 2 （ 4）無(wú)中心且所有節(jié)點(diǎn)地位平等：節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任意節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，是一個(gè)無(wú)中心結(jié)構(gòu)的對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)，抗毀性強(qiáng)。 （ 3）多跳路由：由于節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的限制，節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍是有限的。 （ 2）動(dòng)態(tài)拓?fù)洌杭淳W(wǎng) 絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，并且可以隨時(shí)關(guān)閉電臺(tái)。 無(wú)線自組網(wǎng)的特征 無(wú)線自組網(wǎng)由一組帶有無(wú)線通信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)終端可以自由移動(dòng)且地位相等，是一個(gè)多跳、臨時(shí)、無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)，因此它具有以下主要特征： （ 1）自組織：即網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)無(wú)需依賴于任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。 1991