adhoc網(wǎng)絡(luò)中aodv路由協(xié)議的研究與仿真-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】救災(zāi)等領(lǐng)域，但其介質(zhì)開放、動(dòng)態(tài)拓?fù)?、分布式協(xié)作等特征使得其面臨更大的安全挑戰(zhàn)。路由作為組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，其安全問題更受到各方的關(guān)注，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。線組網(wǎng)環(huán)境下的路由技術(shù)的研究已成為軍事通信領(lǐng)域的迫切需要。軟件對(duì)這幾種典型協(xié)議進(jìn)行仿真，在最后對(duì)AODV路由協(xié)議的仿真結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。鏈路修復(fù)方法，該方法提高了網(wǎng)絡(luò)中路由的效率。

　　

【正文】 EP一 ACK幀設(shè)為 4。 Reserved一發(fā)送時(shí)為 0，接收時(shí)忽略，保留給將來(lái)擴(kuò)展時(shí)使用 。 AODV 路由協(xié)議的操作 為了與目的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單播通信，節(jié)點(diǎn)是如何產(chǎn)生路由請(qǐng)求 (RREQ)，路由應(yīng)答 (RREP)和路由差錯(cuò) RERR)消息的 。 這些消息數(shù)據(jù)是如何處理的。為了正確處理這些 消息，某些狀態(tài)信息是如何保存在所對(duì)應(yīng)的目的地節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)中的。這一章節(jié)將對(duì)以上情況進(jìn)行詳細(xì)描述。 維護(hù)序列號(hào) 在每個(gè)節(jié)點(diǎn) 的每一個(gè)路由表項(xiàng)中，必須包含關(guān)于序列號(hào)的最新可用信息，該序 列號(hào)是路由表項(xiàng)中維護(hù)的目的節(jié)點(diǎn) IP地址的序列號(hào)。這一序列號(hào)稱為目的地序列 號(hào)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)從RREQ， RREP或 RERR消息中收到與目的節(jié)點(diǎn)相關(guān)的序列號(hào)的新 信息時(shí)，對(duì)該目的序列號(hào)進(jìn)行更新。 AODV依賴在網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)擁有并維護(hù)自 身的目的序列號(hào)來(lái)避免到該節(jié)點(diǎn)的所有路由出現(xiàn)環(huán)路。目的節(jié)點(diǎn)在下列兩種情況增加它自身的序列號(hào) ： 在節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)路由發(fā)現(xiàn)之前，立即增加它自身的序列號(hào)，這樣可以防止到 RREQ幀源節(jié)點(diǎn)的反向路由。 在目的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè) RREP對(duì) RREQ進(jìn)行應(yīng)答 之前，必須立即將自己的序列 號(hào)更新，更新值為當(dāng)前序列號(hào)與 RREQ報(bào)文序列號(hào)中的最大值 。 當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)增加它的序列號(hào)時(shí)，必須把序列號(hào)值看作無(wú)符號(hào)數(shù)。為實(shí)現(xiàn)序列號(hào) 的循環(huán)，序列號(hào)采用 32比特?zé)o符號(hào)整數(shù)，當(dāng)序列號(hào)增加到最大可能值時(shí)，再增加則值變?yōu)?0。 為了確定目的地信息沒有失效，節(jié)點(diǎn)比較它當(dāng)前的序列號(hào)值和接收到的 AODV消息的序列號(hào)值。比較必須使用有符號(hào) 32比特算法進(jìn)行，用收到 AODV消息中 的序列號(hào)的值與當(dāng)前存儲(chǔ)的序列號(hào)的值相減，所得值如果小于 0，則必須丟棄 AODV消息中該目的地的相關(guān)信息。因?yàn)檫@些信息與節(jié)點(diǎn)當(dāng)前存儲(chǔ)的 信息相比已經(jīng) 過(guò)時(shí)了。 通往目的節(jié)點(diǎn)的下一跳鏈路丟失或過(guò)期時(shí)，節(jié)點(diǎn)也可以在它的路由表項(xiàng)中改變目的地序列號(hào)。節(jié)點(diǎn)通過(guò)查詢路由表來(lái)確定哪一個(gè)目的地使用特定的下一跳 。 在這 種情況下，對(duì)于使用該下一跳的每一個(gè)目的地，節(jié)點(diǎn)增加它的序列號(hào)并將路由標(biāo)記為無(wú)效 。 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到任何關(guān)于受影響目的地的足夠新的路由信息時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)該按照更新報(bào)文中的信息來(lái)更新路由表信息。 節(jié)點(diǎn)在下列情況下可以改變路由表項(xiàng)中的目的地序列號(hào) ； Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中 AODV 路由協(xié)議的研究與仿真 13 節(jié)點(diǎn)本身是目的地節(jié)點(diǎn)，并為自己提供了一條新的路由 ； 節(jié)點(diǎn)收到 AODV控制消息，消息中具有關(guān)于目的節(jié)點(diǎn)序列號(hào)的較新信息 ； 通往目的地節(jié)點(diǎn)的路徑過(guò)期或中斷。 路由表項(xiàng)和先驅(qū)表 節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自鄰居的 AODV控制報(bào)文，或者為特定目的地建立或更新了一條路由的時(shí)候，它會(huì)檢測(cè)路由表中對(duì)應(yīng)該目的地的表項(xiàng)。在沒有該目的地的對(duì)應(yīng)表項(xiàng)的情況下，則建立表項(xiàng)，并利用控制報(bào)文記錄的源 IP地址和前一跳節(jié)點(diǎn) IP地址建立到源節(jié)點(diǎn)的反向路由表項(xiàng)。序列號(hào)或者由包含在控制報(bào)文中的信息確定，或者將 有效序列號(hào)字段設(shè)置為假。路由僅在下列情況下進(jìn)行更新 ： 新序列號(hào)高于路由表中的目的地序列號(hào) ； 新序列號(hào)與路由表中序列號(hào)相等，但是跳數(shù) +1小于路由表中存在的跳數(shù) ； 路 由表序列號(hào)未知。 路由表項(xiàng)中的生存期字段或者由控制報(bào)文確定，或者初始化為ACTIVE_ROUTE_TMIEOUT。 這一路由現(xiàn)在可以用來(lái)發(fā)送任何排隊(duì)等待數(shù)據(jù)報(bào)文， 完成任何沒有完成的路由請(qǐng)求。 使用路由進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，它到源 目的地和通往目的地路徑的下一跳的有 效路由生存期更新為大于等于當(dāng)前時(shí)間加上 ACTIVE_ROUTE_TMIEOUT。 由于我 們認(rèn)為源和目的地址之間的路由是對(duì)稱的，那么沿著逆向路徑返回源節(jié)點(diǎn)的前一跳 的有效路由生存期也同樣更新為大于等于當(dāng)前時(shí)間加上 ACTIVE_ROUTE_TMIEOUT。 對(duì)于節(jié) 點(diǎn)作為路由表項(xiàng)維持的每一條有效路由，節(jié)點(diǎn)同樣維護(hù)了一個(gè)可能用來(lái) 轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的先驅(qū)列表。路由表項(xiàng)中的先驅(qū)列表就是使用了這條路由的所有鄰居節(jié)點(diǎn) (一個(gè)或多個(gè) )，在節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到下一跳鏈路丟失的情況下，將會(huì)向先驅(qū)列表中的所有 節(jié)點(diǎn)發(fā)出通知 。 幻產(chǎn)生路由請(qǐng)求 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。 這種情況可能是 ： 目的節(jié)點(diǎn)之前對(duì)于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是未知的，或者曾經(jīng)有效的到目的節(jié)點(diǎn)的路由已經(jīng)過(guò)期或標(biāo)記為無(wú)效。在 RREQ消息中的目的序列號(hào)字段是 最近知道的目的節(jié)點(diǎn)的目的序列號(hào)，從路由表中的 目的序列號(hào)復(fù)制。如果源節(jié)點(diǎn)不 知道目的節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)，必須設(shè)置未知序列號(hào)標(biāo)記。 RREQ消息中的發(fā)起者序列號(hào) 是節(jié)點(diǎn)自身的序列號(hào)，在填入RREQ之前加 1。 RREQ ID字段為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上一次使 用的 RREQ ID號(hào)加 1。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只維護(hù)一個(gè) RREQ ID。跳數(shù)字段設(shè)置為 0。 在廣播 RREQ以前，發(fā)起節(jié)點(diǎn)在 PATH_DIECOVERY_TIME時(shí)間內(nèi)緩存 RREQ ID和RREQ發(fā)起者的 IP地址 (它自身的地址 )。以這種方式，如果節(jié)點(diǎn)再?gòu)乃泥?居收到同樣的RREQ報(bào)文，它將不對(duì)此進(jìn)行重新處理和轉(zhuǎn)發(fā) RREQ ID和發(fā)起者的 企地址 聯(lián)合起來(lái)標(biāo)志一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的 RREQ報(bào)文。 發(fā)起者節(jié)點(diǎn)通常期望和目的節(jié)點(diǎn)之間的通信是雙向的，在這樣的情況下，就不 能僅僅只是發(fā)起節(jié)點(diǎn)擁有到目的節(jié)點(diǎn)的路由，同時(shí)目的節(jié)點(diǎn)也必須擁有返回發(fā)起節(jié) 點(diǎn)的一條路Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中 AODV 路由協(xié)議的研究與仿真 14 由。為了使之盡可能有效地發(fā)生，中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生發(fā)往發(fā)起者節(jié)點(diǎn)的 RREP的同時(shí)，應(yīng)該附帶通知目的節(jié)點(diǎn)，告知目的節(jié)點(diǎn)返回發(fā)起節(jié)點(diǎn)的反向路由。通過(guò)設(shè) 定 “G”標(biāo)記，發(fā)起者節(jié)點(diǎn)可以在中間節(jié)點(diǎn)選擇這種工作模式。 節(jié)點(diǎn)每秒鐘不應(yīng)該產(chǎn)生多于 RREQ RATELIMIT次的 RREQ消息。廣播出一個(gè) RREQ以后，節(jié)點(diǎn)等待 RREP(或者具有關(guān)于 正確目的地路由當(dāng)前信息的其它控制信 息 )。如果在NET_TRAVERSAL_TIME微秒的時(shí)間內(nèi)沒有獲得路由，則節(jié)點(diǎn)廣播另 一個(gè) RREQ試圖重新進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程，直到在最大 TTL值時(shí)達(dá)到了 RREQ_RETRIES的最大次數(shù)。每一次新的嘗試都必須增加并更新 RREQ ID。 對(duì)于每一次新的嘗試，護(hù)頭中的 TTL字段根據(jù) 描述的機(jī)制進(jìn)行設(shè)置，以對(duì) RREQ每次發(fā)送的距離進(jìn)行控制。 等待路由的報(bào)文應(yīng)該進(jìn)行緩存 (例如在 RREQ發(fā)送后等待 RREP)。這個(gè)緩存應(yīng)該是先進(jìn)先出的 (FIFO)。如果路由發(fā)現(xiàn)在最大 TTL值時(shí)已 經(jīng)嘗試了 RREQ_RETRIES次，卻沒有收到任何 RREP，則所有要發(fā)往對(duì)應(yīng)目的地的數(shù)據(jù)報(bào)文應(yīng)該從緩存中丟棄，并發(fā)送一個(gè)目的地不可達(dá)信息給應(yīng)用層 。 路由請(qǐng)求消息的控制傳播 為了防止不必要的網(wǎng)絡(luò)范圍的 RREQ傳播，發(fā)起者節(jié)點(diǎn)應(yīng)該使用擴(kuò)展環(huán)搜索技 術(shù)。在擴(kuò)展環(huán)搜索中，發(fā)起者節(jié)點(diǎn)在 RREQ報(bào)文的 IP頭中最初使用的了 TTL值為 TTL_START，并將接收 RREP的超時(shí)時(shí)間設(shè)置為 NET_TRAVERSAL_TIME毫秒。 如果 RREQ超時(shí)而沒有一個(gè)對(duì)應(yīng)的 RREP，發(fā)起者再一次廣播 RREQ，此時(shí) TTL值 增加 TTL_INCREMENT。如此反復(fù)，直到 RREQ 中 TTL的值到達(dá)了 TTL_THRESHOLD，超過(guò)這個(gè)值之后的每一次嘗試 TTL值都使用 NETDIAMETER。 當(dāng)希望所有的重試經(jīng)過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以通過(guò)將 TTL_START和TTL_INCREMENT都配置成同樣的值 NETDIAMETER來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 存儲(chǔ)在無(wú)效路由表項(xiàng)中的跳數(shù)指出路由表中到目的地節(jié)點(diǎn)的最后知道的跳數(shù)。 如果一段時(shí)間后需要到同一目的節(jié)點(diǎn)的新路由 (比如路由丟失的情況發(fā)生 )， RREQ的 IP頭中的 TTL初始化設(shè)置為跳數(shù)加上 TTL_INCREMENT。 接下 來(lái)的每次超時(shí)， TTL都增加TTL_INCREMENT，直到 TTL等于 TTL_THRESHOLD。超過(guò) TTL_THRESHOLD則 TTL的值設(shè)為 NETDIAMETER。 到期的路由表項(xiàng)在當(dāng)前時(shí)間加上 DELETE_PERIOD之前不應(yīng)該刪除，否則，相 應(yīng)路由的軟狀態(tài) (比如最后知道的跳數(shù) )將會(huì)丟失 。 而且可以根據(jù)需要配置更長(zhǎng)的路 由表項(xiàng)刪除間。任何等待 RREP的路由表項(xiàng)在當(dāng)前時(shí)間加上 2? NET_TRAVERSAL_TIME之前都不應(yīng)該被刪除。 處理和轉(zhuǎn)發(fā)路由請(qǐng)求 當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到 RREQ，它首先建立或更新到上一跳的無(wú)有效序列號(hào)的反向路由， 然后檢查確定在至少腳訂 HweDiscovery TIME時(shí)間內(nèi)，它是否收到帶有同樣發(fā)起 者 IP地址和 RREQ ID的 RREQ報(bào)文。如果收到過(guò)同樣的 RREQ，則節(jié)點(diǎn)丟棄新收到的 RREQ。 這一節(jié)的剩余部分描述沒有丟棄的 RREQ報(bào)文的處理。 首先 ， RREQ中的跳數(shù)值增加 1，以加入通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的新一跳。然后，節(jié)點(diǎn)使用 RREQAd Hoc 網(wǎng)絡(luò)中 AODV 路由協(xié)議的研究與仿真 15 中的發(fā)起者序列號(hào) (作為路由表項(xiàng)中的目的地序列號(hào) )，在路由表中建立或更新到發(fā)起者 IP地址的反向路由。如果節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)要返回發(fā)起 RREQ節(jié)點(diǎn) (由發(fā)起者 IP地址標(biāo)識(shí) )的斑誣 P，就需要這條反向路由，反向路由建立或更新的時(shí)候， 路由需要進(jìn)行下列操作 ： 從 RREQ中拷貝發(fā)起者序列號(hào)至路由表項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的目的地序列號(hào)，有效序列號(hào) 字段設(shè)置為真 ； 路由表中的下一跳設(shè)置為向它發(fā)出 RREQ的節(jié)點(diǎn) ； 跳數(shù)從 RREQ消息的跳數(shù)字段中拷貝 。 (增加了 1以后的值 ) 任何時(shí)候收到 RREQ消息，到發(fā)起者 IP地址的反向路由表項(xiàng)的生存期設(shè)置為 {現(xiàn)有生存期，最小生存期 }的最大值。 最小生存期 =(當(dāng)前時(shí)間 +2? NET_TRAVERSAL_TIME一 Zx跳數(shù) ? NODE_TRAVERSAL_TIME) 當(dāng)前節(jié)點(diǎn)現(xiàn)在可以開始使用反向路由來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文了。 節(jié)點(diǎn)在下列兩種情況下才產(chǎn)生 RREP： 節(jié)點(diǎn)本身是目的地節(jié)點(diǎn) ； 節(jié)點(diǎn)具有到目的地的有效路由，節(jié)點(diǎn)現(xiàn)有的到目的地節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)的目的地 序列號(hào)有效，并且大于或者等于 RREQ消息中的目的地序列號(hào) 。 如果上述任何一種情況滿足，則節(jié)點(diǎn)不再?gòu)V播 RREQ。 否則，如果收到 RREQ消息的 IP報(bào)文頭的 TTL值大于 1，節(jié)點(diǎn)更新 RREQ，并向它的所有配置接口廣播 RREQ至 地址。為了更新 RREQ，發(fā)出 IP報(bào)文的 TTL字段減去 1， 并且 RREQ消息中的跳數(shù)字段增加 1，以加入通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)后的新一跳 。 最后，設(shè) 置請(qǐng)求目的地的目的地序列號(hào)，值為 {收到 RREQ消息中的相應(yīng)值，節(jié)點(diǎn)當(dāng)前維護(hù) 的請(qǐng)求目的地節(jié)點(diǎn)的目的地序列號(hào)值 }的最大值。然而，即使收到的 RREQ消息的 目的地序列號(hào)值大于節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的當(dāng)前值，該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)也不能修改自己維護(hù)的相應(yīng) 路由表項(xiàng)的目的序列號(hào)值。 產(chǎn)生路由應(yīng)答 如果節(jié)點(diǎn)收到對(duì)于某個(gè)目的地的路由請(qǐng)求，當(dāng)節(jié)點(diǎn)具有一條足夠新的路由來(lái)滿 足該路由請(qǐng)求 ，或者它本身就是目的地節(jié)點(diǎn)，那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè) RREP消息， 節(jié)點(diǎn)拷貝 RREQ消息中的目的地 IP地址和發(fā)起者序列號(hào) RREP的對(duì)應(yīng)字段 .根 據(jù)節(jié)點(diǎn)本身是請(qǐng)求目的地或者是具有足夠新路由的中間節(jié)點(diǎn)，處理過(guò)程略有不同，在下面的章節(jié)進(jìn)行描述。 一旦建立了 RREP，就把 RREP單播至通往 RREQ請(qǐng)求發(fā)起者的下一跳，該下 一跳在到發(fā)起者的路由表項(xiàng)中指出 。 隨著 RREP被轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)起 RREQ消息的節(jié)點(diǎn)，跳數(shù)字段也在每一跳加 1。這樣，當(dāng) RREP到達(dá)發(fā)起 RREQ的節(jié)點(diǎn)，跳數(shù)就代表從 目的節(jié)點(diǎn)到發(fā)起節(jié)點(diǎn)的距離。 如果產(chǎn)生 RREP的節(jié)點(diǎn)是目 的節(jié)點(diǎn)本身，假如 RREQ報(bào)文中的序列號(hào)等于目的地節(jié)點(diǎn)本身的序列號(hào)加 1，則節(jié)點(diǎn)必須把自己的序列號(hào)再加 1(RREQ報(bào)文中的序列 號(hào)大于目的地節(jié)點(diǎn)維護(hù)的自身序列號(hào)的情況 ： 某節(jié)點(diǎn)因?yàn)闄z測(cè)到通往目的地的鏈路 中斷，將目的地序列號(hào)加1，然后重發(fā)路由請(qǐng)求 )。否則，目的節(jié)點(diǎn)在產(chǎn)生 RREP消 息之前不改變它的序列號(hào) 。 目的節(jié)點(diǎn)將它的序列號(hào)何能是新增加的 )放入 RREP的 目的地序列號(hào)字段當(dāng)中，并把跳數(shù)字段值設(shè)置為 0。 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)中 AODV 路由協(xié)議的研究與仿真 16 目的節(jié)點(diǎn)拷貝 MY_ROUTE_TIMEOUT的值到 RREP的生存期字段，每個(gè)節(jié)點(diǎn) 可以在適度限制的情況下重新配置 MY_ROUTE_TIMEOUT的值。 如果產(chǎn)生 RREP的節(jié)點(diǎn)不是目的地節(jié)點(diǎn)，而是發(fā)起節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)路徑上的一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，它將拷貝已知的目的地序列號(hào) RREP消息中的目的地序列號(hào)字段。 中間節(jié)點(diǎn)通過(guò)把上一跳節(jié)點(diǎn)放入轉(zhuǎn)發(fā)路由表項(xiàng) (即到目的地 IP地址的表項(xiàng) )的先驅(qū)表中來(lái)更新轉(zhuǎn)發(fā)路由表項(xiàng) (上一跳節(jié)點(diǎn)指的是向它發(fā)送 RREQ的節(jié)點(diǎn) )。 中間節(jié)點(diǎn) 同時(shí)更新到RREQ發(fā)起者節(jié)點(diǎn)的路由表項(xiàng)，這一操作通過(guò)將通往目的地的下一跳放 入反向路由表項(xiàng) (即RREQ消息中發(fā)起者 IP地址字段的表項(xiàng) )的先驅(qū)表中實(shí)現(xiàn)。 中間節(jié)點(diǎn)將目的地節(jié)點(diǎn)到它的跳數(shù)距離 (由 路由表中的跳數(shù)給出 )放入 RREP中 的跳數(shù)字段。 RREP的生存期字段由路由表項(xiàng)的過(guò)期時(shí)間減去當(dāng)前時(shí)間計(jì)算得出。 節(jié)點(diǎn)收到 RREQ并以 RREP進(jìn)行響應(yīng)以后，丟棄 RREQ。如果中間節(jié)點(diǎn)對(duì)每一個(gè)發(fā)出的RREQ進(jìn)行應(yīng)答，目的節(jié)點(diǎn)就不能收到任何 RREQ的拷貝，也就不可能知道到發(fā)起者節(jié)點(diǎn)的路由 .這可能導(dǎo)致目的節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由發(fā)現(xiàn) (比如，如果發(fā)起者節(jié)點(diǎn) 試圖建立 TCP會(huì)話 )。 目的地節(jié)點(diǎn)很可能需要到發(fā)起者節(jié)點(diǎn)的路由，為了使目的節(jié) 點(diǎn)能夠