無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)中一種多路徑路由協(xié)議仿真研究（終稿）

1、摘要移動(dòng)ad hoc網(wǎng)絡(luò)由一組由無線收發(fā)裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)多跳的、不需更固定 中心接入點(diǎn)的口治系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)搭建方便，不需要基礎(chǔ)設(shè)施，并且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地位對等，可以 自由移動(dòng)。ad hoc網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代社會(huì)越來越多的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，如軍事、醫(yī)學(xué)、空間探測 等。無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)作為一種典型的自組織網(wǎng)絡(luò)，其路由協(xié)議一直是研究的重點(diǎn)。ad hoc 網(wǎng)絡(luò)的特殊性使得傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)無法在ad hoc網(wǎng)絡(luò)使用，因此需要設(shè)計(jì)新的協(xié)議 和技術(shù)，如mac協(xié)議，路由技術(shù)，qos體系，安全技術(shù)，信道接入技術(shù)等。本文通過網(wǎng)絡(luò)仿真軟件ns-2以仿真a0mdv協(xié)議為例介紹了 ns-2仿真路由協(xié)議的詳細(xì) 步驟，并給出了

2、dsr、dsdv、a0dv三種路由協(xié)議的仿真結(jié)果圖和一些性能分析。關(guān)鍵詞： ad hoc網(wǎng)絡(luò),ns-2仿真,dsdv協(xié)議,dsr協(xié)議,a0mdv協(xié)議abstractthe mobile ad hoc network is an autonomous system, which is multi-hopped and with no fixed center access points, consisting of a set of mobile nodes of wireless transceiver. network established without any aid of infra

3、structure is convenient and also has equivalent node status which are free to move. the ad hoc is widely used in many fields such as military, medicine and space exploration etc. the routing protocol is always the focus of ad hoc as a typical self-organized network. the reason designing new agreemen

4、t and specification such as mac protocol, routing protocol, qos system, security technology, channel access technology etc is the particularity which makes the traditional wired network not availablein this paper, ns-2 network simulation software to simulate aomdv agreement as an example of the ns-2

5、 simulation routing protocol detailed steps, and gives the dsr, dsdv,aodv simulation results of three routing protocols and some performance analysis chart.key words- ad hoc network simulation,ns-2,dsdv,aomdv,dsr,agreement目錄摘要1abstractii第1章弓丨言一 1一1.1無線口組網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展-1-12無線口組網(wǎng)的特征-1-1.3無線口組網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域-2-1.4無線自組網(wǎng)

6、體系結(jié)構(gòu)-2-1.5文章研究內(nèi)容一316本文研究的應(yīng)用-4-第2章ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類-5-2. 1表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議-5-2.2單路徑和多路徑-7-2.3兒種典型的無線口組網(wǎng)路出協(xié)議-11-2. 3. 1 h的序列距離矢量路曲協(xié)議dsdv-11-23. 2按需平面距離矢量路由協(xié)議aodv-11-2. 3. 3臨時(shí)排序路由算法tora-12-2.4路由協(xié)議性能評標(biāo)準(zhǔn)-12-第3章網(wǎng)絡(luò)模擬器ns2- 2 -3. 1 ns2 簡介-2 -3. 2 ns2紐.成部分-2 -3. 3 ns2模擬基本流程-2 -第4章ad hoc網(wǎng)絡(luò)多路徑仿真研究-2 -4. 1多路徑協(xié)議介紹-2-4. 1. 1

7、 aomdv 協(xié)議-2-4. 12移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建-1-4. 1.3多路徑計(jì)算-1-4.2無線口組網(wǎng)路由模擬的實(shí)現(xiàn)-2-4.2. 1無線口組網(wǎng)路由協(xié)議場景的構(gòu)建-2-4.2.2 tcp代理的創(chuàng)建和設(shè)置-2-4.2.3仿真參數(shù)的設(shè)直-3-4. 3仿真結(jié)果分析-1-4. 3. 1 動(dòng)畫演力工具 nam一1一4. 3. 2 無線 trace 文件格式一2-4. 3. 3數(shù)據(jù)分析工貝辭wk-1-4. 3. 4 繪圖工具 gnuplot-1-4. 3. 5仿真結(jié)果分析-2-第5章結(jié)論-2-參考文獻(xiàn)一2一第1章引言1.1無線自組網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展“ad hoc” 一詞來源于拉丁語，意思是“專用的、特定的”。無線

8、自組網(wǎng)通常也可稱 為“無固定設(shè)施網(wǎng)”或“自組織網(wǎng)”。由于組網(wǎng)快速、靈活、使用方便，目前無線口組網(wǎng) 已經(jīng)得到了國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，其應(yīng)用也越來越廣泛，已經(jīng)成為移動(dòng)通信技 術(shù)向前發(fā)展的一個(gè)垂要方向，將在未來的通信技術(shù)中占據(jù)覓要地位。無線自組網(wǎng)的前身是分組無線網(wǎng)(packet radio network, prnet),對分組無線網(wǎng)的研 究源于軍事通信的需要。早在1972年，美國的darpa就啟動(dòng)了分組無線網(wǎng)項(xiàng)目prnet, 研究戰(zhàn)場環(huán)境下利用分組無線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在此z后，darpa于1983年啟動(dòng)了高殘 存性自適應(yīng)網(wǎng)(survivable adaptive network, sura

9、n)項(xiàng)目,研究如何將prnet的研究成 果加以擴(kuò)展，以支持更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，1994年，darpa又啟動(dòng)了全球移動(dòng)信息系統(tǒng)(global mobile information systems, glomo)項(xiàng)日，旨在對能夠滿足軍事應(yīng)用需要的、高抗毀性 的移動(dòng)信息系統(tǒng)進(jìn)行全面深入的研究。1991年成立的tree 802. 11標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)采用了 “ad hoc" 一詞來描述這種特殊的自組織對等式多跳移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，無線自組網(wǎng)就此誕生。ietf專 門成立了 (mobile ad hoc network, manet)小組來研究無線自組網(wǎng)的相關(guān)問題1。1.2無線自組網(wǎng)的特征無線自組網(wǎng)由一組帶有無線通

10、信收發(fā)裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)屮每個(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)無需依賴于任何預(yù)先架設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。節(jié)點(diǎn)開機(jī)后就可以 快速、自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。(2) 動(dòng)態(tài)拓?fù)洌杭淳W(wǎng)絡(luò)屮的節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng)，并且可以隨時(shí)關(guān)閉電臺。發(fā)送裝置的 天線類型多種多樣，發(fā)送功率的變化，無線信道間的相互干擾，地形和天氣等綜合因索的 彩響，造成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化難測。(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。當(dāng)要與其覆蓋 范圍之外的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，需要中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，即要經(jīng)過多跳才能到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。(4) 無中心且

11、所有節(jié)點(diǎn)地位平等：節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任意節(jié)點(diǎn)故障不會(huì) 彩響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，是一個(gè)無中心結(jié)構(gòu)的對等式網(wǎng)絡(luò)，抗毀性強(qiáng)。(5) 靈活性好：無線自組網(wǎng)屮的工作站可以隨時(shí)加入或離開，這對于一些根據(jù)需求而 需要隨時(shí)組建網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用非常適合。1.3無線自組網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域由于無線口組網(wǎng)的特殊性，它適合用于無法或不便預(yù)先鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的場合，以及其 他需耍快速口動(dòng)組網(wǎng)的場合等。目前為止，其主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：(1) 軍事應(yīng)用：軍事應(yīng)用是無線自組網(wǎng)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。因其特有的無需架設(shè)網(wǎng) 絡(luò)設(shè)施、可快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，無線自組網(wǎng)是數(shù)字化戰(zhàn)場通信的首選技術(shù)。(2) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：傳感器網(wǎng)絡(luò)是無線自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

12、的另一大領(lǐng)域。采用傳感器 網(wǎng)絡(luò)能夠跟蹤從天氣到企業(yè)商品庫存等各種動(dòng)態(tài)事物，極大的擴(kuò)充互聯(lián)網(wǎng)的功能。對于很 多應(yīng)用場合來說傳感器網(wǎng)絡(luò)只能使用無線通信技術(shù)，并且傳感器的發(fā)射功率很小。分散的 傳感器通過無線口組網(wǎng)技術(shù)紐成一個(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(3) 個(gè)人通信：個(gè)人局域網(wǎng)(personal area network, pan)是無線自組網(wǎng)技術(shù)的又一 應(yīng)用領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)pda、手機(jī)、掌上電腦等個(gè)人電子通信設(shè)備z間的通信，并可以構(gòu)建 虛擬教室和討論組等嶄新的移動(dòng)對等(mobile peer-to-peer)應(yīng)用。(4) 移動(dòng)會(huì)議：在室外臨時(shí)環(huán)境屮，工作團(tuán)體的所有成員可以通過無線自

13、組網(wǎng)方式組 成一個(gè)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)來協(xié)同完成一項(xiàng)人的任務(wù)，或協(xié)同完成某個(gè)計(jì)算任務(wù)。在室內(nèi)辦公環(huán)境中, 辦公人員攜帶的包含無線自組網(wǎng)收藏器的pda可以通過無線方式白動(dòng)從臺式機(jī)上下載電 子郵件，更新工作r程表等。(5) 其他應(yīng)用：可應(yīng)用于緊急和突發(fā)場合，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)施無法止常工作的情況下組建無線自組網(wǎng)。還可與蜂窩移動(dòng)通 信系統(tǒng)等現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合，利用移動(dòng)的多跳轉(zhuǎn)發(fā)能力來擴(kuò)展現(xiàn)有蜂窩移動(dòng)通信系 統(tǒng)的覆蓋范i韋i等。1.4無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)參照osi/rm,無線口組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖2. 1所示2。上層應(yīng)用協(xié)講*應(yīng)用層傳輸層協(xié)議表不層多目標(biāo)路由協(xié)議網(wǎng)i可互聯(lián)

14、qos變換路由安全會(huì)話層單目標(biāo)路由協(xié)儀傳輸層ipv4, ipv6其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層圖1.4無線自組網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)卜面介紹各層的基本悄況：(1) 物理層：物理層包括射頻(rf)電路、調(diào)制和信道編碼系統(tǒng)。ieee802. llb/a/g. 藍(lán)牙(bluetooth)和超寬帶(ljwb:ultr-awideband)等規(guī)范都是具體的物理層協(xié)議。(2) 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在不可靠的無線鏈路上建立可靠和安全的邏輯鏈 路。其分為邏輯鏈路控制子層(llc)和媒介訪問子層(mac) o以teee802. 11為例,其llc 子層負(fù)責(zé)無線鏈路差錯(cuò)控制、流量控制、將網(wǎng)絡(luò)層的分

15、組組幀以及重傳等，而mac子層負(fù) 責(zé)節(jié)點(diǎn)對無線媒介訪問的控制和幀的加解密操作等。(3) 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)分組的路曲，建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型以及在傳輸與鏈路層z間傳 輸分組?？紤]到無線自網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性，網(wǎng)絡(luò)層需要負(fù)責(zé)分組的重新路由和移動(dòng)管理等。無線 口組網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層的一個(gè)重要問題是路曲協(xié)議。(4) 傳輸層：傳輸層負(fù)責(zé)提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。然而，由于無線鏈路的不 穩(wěn)定，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)傳輸層協(xié)議，在無線環(huán)境下性能下降明顯，所以必須改進(jìn)。(5) 應(yīng)用層：無線自組網(wǎng)的應(yīng)用層指肚的是各種各樣類型的業(yè)務(wù)。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(無線應(yīng)用協(xié)議)協(xié)議等。1.5文章研究內(nèi)容

16、1、杏閱ad hoc路由協(xié)議文獻(xiàn)，了解典型多路徑路由協(xié)議工作原理，并了解其優(yōu) 缺點(diǎn)；2、深刻理解a0mdv協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過程和所需條件；3、通過ns2仿真實(shí)現(xiàn)a0mdv協(xié)議；1.6本文研究的應(yīng)用ad hoc網(wǎng)絡(luò)的許多特點(diǎn)使它能應(yīng)用于民用和軍事等領(lǐng)域。首先網(wǎng)絡(luò)的自組性為網(wǎng)絡(luò)快 速部署提供了可能。其次，網(wǎng)絡(luò)多跳轉(zhuǎn)發(fā)的特點(diǎn)可以在不降低網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的條件下減少 每個(gè)終端的發(fā)射功率，從而為移動(dòng)終端的小型化、低功耗提供了可能。從無線信道共享的 角度來看，人dhoc網(wǎng)絡(luò)降低了信號沖突的概率，提高了信道利用率。另夕卜，網(wǎng)絡(luò)的抗毀性、 魯棒性滿足了某些特運(yùn)應(yīng)用的需求。目刖，ad hoc網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用場合包括：軍事應(yīng)用

17、緊急和突發(fā)場合偏遠(yuǎn)野外山區(qū)移動(dòng)會(huì)議和臨時(shí)場合個(gè)人通信和網(wǎng)絡(luò)商業(yè)應(yīng)用第2章ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議分類由t ad hoc網(wǎng)絡(luò)的無線多跳轉(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)鍵問題。冃前manet wg已經(jīng)提出了許多i辦議草案，如 dsr、aodv. tora. zrp等。此外，國內(nèi)外研究人和機(jī)構(gòu)也發(fā)表了許多關(guān)t 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、ea0dv等。這些路由協(xié)議根 據(jù)路由建立的方和時(shí)間可以分為表驅(qū)動(dòng)路由策略(tab 1 edrive)和按需路由策略(ondemand) 兩大類，

18、如圖2.1所示圖2. 1 ad hoc路由協(xié)議分類2.1表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)策略與傳統(tǒng)的路由協(xié)議類似，各移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過周期性地廣播路由信息分組來交換路由信息、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)路由。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。它的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)分組時(shí)可以快速得到準(zhǔn)確的路由信息，所需 要的延時(shí)小;缺點(diǎn)是需要人量的控制分組來盡可能保證路由的更新能夠即時(shí)反應(yīng)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，花費(fèi)開銷較大；而且，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) 的信息，路由協(xié)議將一直處于不收斂狀態(tài)，不適合應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)。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)

19、境屮運(yùn)行。這些路由協(xié)議大部分屬于表驅(qū)動(dòng)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。dsdv(destination distance sequence vector)是一種基于 bellman ford 算法的主動(dòng)路由協(xié)議。它被認(rèn)為是最早的ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。dsdv是一種無環(huán)路矢量距離路由2-2 aodv協(xié)議的路由建立過程a0dv也是一種典型的按需路由協(xié)議。a0dv實(shí)質(zhì)上就是dsr和dsdv的綜合，它借用了 dsr屮路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)的基礎(chǔ)程序，及dsdv的逐跳(h叩一 by-hop)路由、順序編號 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屮的按需路由思想并加以改

20、 進(jìn)。a0dv包括3種基木的路由控制分組:路由請求分組(rreq)、路由應(yīng)答分組(rrep)、路 由出錯(cuò)分組(rerr) o另外，a0dv還包括鄰節(jié)點(diǎn)探測分組(hello) o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、廣播i)、目的節(jié)點(diǎn)正地址、目的節(jié)點(diǎn)序列號和源 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)的跳數(shù)、 id的節(jié)點(diǎn)ip地址、h的節(jié)點(diǎn)序列號、源節(jié)點(diǎn)ip地址、路由生存時(shí)間;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)的冃的節(jié)點(diǎn)正地址、不可達(dá)的冃的節(jié)點(diǎn)序列號。aodv由 路由建立和路由維護(hù)兩個(gè)過程組成。aodv也是一種典型的按需

21、路由協(xié)議。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 by-hop)路由、順序編號 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+的按需路由思想并加以改 進(jìn)。aodv包括3種基本的路由控制分組:路由請求分組(rreq)、路由應(yīng)答分組rrep)、路 由出錯(cuò)分組(rerr) 0另外,aodv還包括鄰節(jié)點(diǎn)探測分組(hello)。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、廣播d、目的節(jié)點(diǎn)正地址、目的節(jié)點(diǎn)序列號和源 節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前接收到rreq的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù):rrep包含的主耍信息有源節(jié)點(diǎn)到h的節(jié)點(diǎn)的跳2

22、.2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)屮單路徑路由主要分成基于表驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)路由-,2j(如 dsdv(destination-se.quenceddistance-vectorrouting)和按需主動(dòng)路由協(xié)議(如 dsr (dynamicsourcerouting) j, aodv (adhocondemanddistancevectorrouting)兩種。被 動(dòng)路出跟傳統(tǒng)internet網(wǎng)絡(luò)中的距離矢量算法類似，都是通過節(jié)點(diǎn)周期性交換路由表來實(shí)現(xiàn)的，只需稍做修改便可用于 adhoc移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。主動(dòng)路出一般都基于按需路出方式，通過泛洪廣播實(shí)現(xiàn)，主要分為路由 發(fā)現(xiàn)

23、(rd： routediscovery)和路由維護(hù)(rm： routemaintenance)兩個(gè)階段。dsdv協(xié)議dsdv協(xié)議是一種基于bellman-ford路由機(jī)制的，表馭動(dòng)路由協(xié)議，是 為移動(dòng)adhoc網(wǎng)絡(luò)制定的。最早的路由協(xié)議z-o每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一張路由表，節(jié)點(diǎn)通過 與1=1的節(jié)點(diǎn)相關(guān)的序列號判斷路由的新舊，并依此避免路由環(huán)路的產(chǎn)生。每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性 的將口己的路曲表廣播給其鄰節(jié)點(diǎn)，其鄰節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的路由表來更改口己的路由表。dsr協(xié)議動(dòng)態(tài)資源路由協(xié)議dsr13是用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)多跳無線adhoc網(wǎng)絡(luò)的簡單和有 效的主動(dòng)路出協(xié)議。使用dsr時(shí)，網(wǎng)絡(luò)是口組織和口配置的，要求無既定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和

24、管 理。dsr協(xié)議有兩個(gè)主要的機(jī)制路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)一起工作，以實(shí)現(xiàn)adhoc網(wǎng)絡(luò)小源路 曲的發(fā)現(xiàn)和維護(hù)。路由發(fā)現(xiàn)。路由發(fā)現(xiàn)階段主要由路由請求和路由響應(yīng)兩個(gè)階段組成。只有當(dāng)源節(jié)點(diǎn)s試圖向日的節(jié)點(diǎn)d發(fā)送數(shù)據(jù)，并月尚不知道s和d之間的路由時(shí)，啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。具體包括rreq(routerequest)分組.對各節(jié)點(diǎn)對rreq分組的處理，對信宿的路由冋答 rrep (routereply)。路由維護(hù)。如果網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生改變比如說鏈路中斷導(dǎo)致s和d z間的路由無法再使 用，此時(shí)啟動(dòng)路由維護(hù)十jl制。dsr協(xié)議通過mac層檢測到鏈路斷開，節(jié)點(diǎn)將“路由錯(cuò) 誤分紐” rreq到發(fā)送信源，信源節(jié)點(diǎn)將刪除該路由

25、，重新進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，稱為“逐跳mac 確認(rèn)”的網(wǎng)絡(luò)。此外還有“逐跳mac不確認(rèn)”的網(wǎng)絡(luò)和利用“端到端確認(rèn)”的路由維護(hù)。 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使用外部“源路由”，即當(dāng)要發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，該數(shù)據(jù)包所 需要經(jīng)過的所有節(jié)點(diǎn)序列均包含在該數(shù)據(jù)包的包頭中。a0dv協(xié)議。a0dv路由協(xié)議是由dsdv改進(jìn)得到的，與dsdv不同，它是按需路由協(xié) 議。a0dv采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)。報(bào)文的方式。另外a0dv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。直接沿著路由請求的反向回到源節(jié)點(diǎn)。a0dv協(xié) 議由路由發(fā)現(xiàn)

26、過程和路由維護(hù)過程組成。單路徑評價(jià)及問題分析。單路協(xié)議的優(yōu)勢在于它的簡單性。但是這種簡單性從根本 上限制了單路協(xié)議性能的提升空間。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。同時(shí)，在鏈路上以及在路出器處的擁塞，也是造成ad hoc網(wǎng)絡(luò)中較大延遲的主要原 因。在ad hoc網(wǎng)絡(luò)中使用單路路由協(xié)議，如果冃的節(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時(shí)，通過該鏈路發(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時(shí)也較好地重 新選擇合適路徑。在最近ad hoc路由研究中，人們提岀了多路徑路由方法來解決上述問題。多路

27、徑協(xié)議介紹。多路路由是指為任意一對節(jié)點(diǎn)同時(shí)提供多條可用的路徑，并允許 節(jié)點(diǎn)主機(jī)或應(yīng)用程序)選擇如何使用這些路徑。多路路由算法為節(jié)點(diǎn)間提供多條路徑，并 確保發(fā)往其屮一條路徑的數(shù)據(jù)經(jīng)由該路徑到達(dá)忖的地。多路路由網(wǎng)絡(luò)是其屮的路由器執(zhí)行 多路路由算法的網(wǎng)絡(luò)。從理論上證明了按需多路徑擁有較長的路徑存活時(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。因此近年來多路徑研究得到廣泛關(guān)注, 主要分為 2 大類：多路徑被動(dòng)路由(如 dsdvm(destination_se_quenceddistance. vectorroutingmulti. path)和多路徑主動(dòng)路 由協(xié)議(smrj7j, ao

28、mdvj) o如基于被動(dòng)路由dsdv基礎(chǔ)上擴(kuò)展dsdvm通過修改內(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,通過修改dsr路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制， 并通過忖的節(jié)點(diǎn)獲取最大不相交路徑；出了基于a0dv協(xié)議的多路徑協(xié)議aomdvodsdvm協(xié)議dsdvm是在dsdv基礎(chǔ)上擴(kuò)展的多路徑路由協(xié)議。該協(xié)議通過獲取和維護(hù) 多條quasi最短路徑實(shí)現(xiàn)多路徑路由協(xié)議。所謂quasi最短路徑是指該路徑中除第1跳以 外到目的節(jié)點(diǎn)距離最短的路徑，quasi多路徑是指從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的一系列quasi最 短路徑集合。最短路徑僅是quasi最短路徑的特例，稱z為主路徑，其他的quasi最短路 徑稱之為兀

29、余路徑,dsdvm通過在源節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)分布在quasi多條路徑上來實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。dsdvm與dsdv不同之處在于內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和多路徑計(jì)算。內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。dsdvm跟dsdv類似，都是通過周期性跟和鄰活動(dòng)節(jié)點(diǎn)交換路由信息 更新路由表，所不同的是內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。dsdvm每個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由表屮都包含如下的路由信 息：忖的節(jié)點(diǎn)地址，下跳地址（主路徑的下跳地址），主路徑到達(dá)h的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)，h的序 列號，前置節(jié)點(diǎn)地址和一個(gè)包含quasi兀余路徑下跳地址的集合。每次路由更新都把新檢 測到的相鄰節(jié)點(diǎn)按照一定的計(jì)算添加到quasi兀余路徑。多路徑計(jì)算。dsdvm通過判斷相鄰節(jié)點(diǎn)（非主路徑上的下跳地址）是否在主路徑上，

30、如 果不是在主路徑上，將該地址添加到卜-跳地址的鏈接表中，否則丟棄，從而實(shí)現(xiàn)無環(huán)多路 徑。srm協(xié)議。srm是dsr協(xié)議的一個(gè)擴(kuò)展，其研究側(cè)重點(diǎn)是頻繁發(fā)生的路由發(fā)現(xiàn)所帶來 的開銷。協(xié)議的主要思想是為源節(jié)點(diǎn)和'i'間節(jié)點(diǎn)提供一條以上的替換路徑 （alternateroute）o由于替換路徑與主路徑是獨(dú)立路徑，當(dāng)主路徑失效時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸不會(huì) 被打斷，而是換用替換路徑來繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包，屬于按需多路徑路由協(xié)議。路由發(fā)現(xiàn)。srm的路由發(fā)現(xiàn)過程和dsr基本相似，不同的是，當(dāng)?shù)?個(gè)路由請求rreq 包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后，目的節(jié)點(diǎn)除了向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送路出應(yīng)答rrep包外，還記錄下這條路徑 作為主路徑。對

31、于隨后到達(dá)的路由請求包，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，直接丟掉該路出 請求包。這樣既可以保證當(dāng)主路徑失效時(shí)，其他路徑還可以發(fā)包（因?yàn)樗鼈兒椭髀窂绞窍?互獨(dú)立的），又避免了目的節(jié)點(diǎn)因發(fā)送路出應(yīng)答包過多而帶來不必要的網(wǎng)絡(luò)擁塞。路由維護(hù)。當(dāng)中間節(jié)點(diǎn)檢測到鏈路斷開后，利用替換路徑把數(shù)據(jù)包重新發(fā)送出去， 并月向上游節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)發(fā)送rrer,請求它們把包含該鏈路的路徑刪除；當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到 rrer后，使用以下兩種路由策略重新做路由發(fā)現(xiàn)：1）只要收到路徑斷開消息，就垂新做路由發(fā)現(xiàn)，這樣可以獲取最新的網(wǎng)絡(luò)信息;2）只令收到兩條（或多條）

32、路徑都斷開的消息后，才重新做路由發(fā)現(xiàn)，這樣可以減少 部分路由開銷。smr試驗(yàn)表明，使用第2種路由，發(fā)現(xiàn)策略性能較好。aodvm 協(xié)議。aodvm（adhocon. demanddistanccvcctormulti一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)議屮直接丟棄rreq包的拷貝不同，屮間節(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。對每個(gè)接收到的rreq消息的拷貝， 接收的屮間節(jié)點(diǎn)將產(chǎn)生該rreq消息的信源，該rreq要去的信宿；把該rreq的鄰居，以 及其他的一些額外信息記錄傳輸?shù)皆搑req表中，但不能直接向信源發(fā)送rrep消息。路由發(fā)現(xiàn)。a

33、odvm路由發(fā)現(xiàn)階段與aodv類似，當(dāng)信宿從其某個(gè)鄰居處接收到第1個(gè) rreq包時(shí)，它便更新自己的序列號同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)rrep消息。rrep包包含一個(gè)額外的域 “l(fā)asthopid”,用來說明該rreq的拷貝來自哪個(gè)鄰居。該rrep包沿傳輸過該rreq拷貝 的路徑反向發(fā)送到信源。當(dāng)信宿從其他鄰居處接收到該rreq包的拷貝時(shí)，每次都更新具 序列號，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)rrep包。同第1個(gè)rrep包一樣，這些rrep包也包含對應(yīng)的最后 一跳節(jié)點(diǎn)的id（lasthopid）o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表中刪除掉對應(yīng)該鄰居的表目，同時(shí)在路曲表中增加一個(gè)路曲表目，以 顯

34、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rreq表，識別一條到 信源最近的路徑，將該rrep消息傳輸?shù)胶蛻?yīng)的鄰居。rreq表中對應(yīng)該鄰居的條目即被刪 除。為了確保一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒有被多條路徑共享，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表中刪除對應(yīng)該傳輸節(jié)點(diǎn)的條目。路由維護(hù)。當(dāng)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)接收到rrep消息而無法繼續(xù)往前傳輸（具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)。鄰居一旦接收到該rder消息，便將r

35、rep 消息發(fā)送給另外的鄰居，以便在可能時(shí)將rrep消息傳輸至信源。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。其他多路徑路由協(xié)議。msr是在dsr基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，利用中間節(jié)點(diǎn)和h的節(jié)點(diǎn)反饋多 條路徑，并使用路徑探測來減少網(wǎng)絡(luò)擁塞和網(wǎng)絡(luò)延遲；aodv. br在aodv基礎(chǔ)上建立多條 路徑來為路由出錯(cuò)的數(shù)據(jù)包提供替換路徑支持；通過在路由響應(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通過路徑拆分來實(shí)現(xiàn)多路徑；提出一種基于多樣性編碼的方法 來建立多條路徑，并把數(shù)據(jù)包分發(fā)到多條路徑發(fā)送，藉此來提高可靠性和發(fā)送率°mmpre 提供了基于網(wǎng)眼的多路徑尋徑和包發(fā)送。amr

36、2-23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)來提高網(wǎng)絡(luò)流通量和負(fù)載平衡。多路徑協(xié)議應(yīng)用。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。如tbp 提出通過發(fā)送選票來并行探測多條較優(yōu)的路徑，并通過資源預(yù)留方式實(shí)現(xiàn)qos；提岀在多 項(xiàng)式復(fù)雜度內(nèi)找到多條鏈路不相交或者節(jié)點(diǎn)不相交路徑減少源消耗。文獻(xiàn)11提出-種基于并行網(wǎng)絡(luò)流方式的自適應(yīng)多路徑路由協(xié)議,并通過時(shí)間限制來避免惡意dos攻擊, 以提高網(wǎng)絡(luò)安全性。lab. i several mullpal訂 muling protoc

37、ols協(xié)議路由方式路由選樣標(biāo)準(zhǔn)用路徑殺數(shù)節(jié)點(diǎn)不相交可靠性可控性獅增開悄適用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境mdsdv被動(dòng)多路竝路由qgifk短路徑多條不是較差一般較小低速smr主動(dòng)多路徑路山憶短路徑2條(多條)不是一股較好較小中速aomdv左動(dòng)多路徑路由晟短路徑多條不魁較好較差校小高連2.3幾種典型的無線自組網(wǎng)路由協(xié)議2.3.1目的序列距離矢量路由協(xié)議dsdvdsdv(destination-sequenced di stance-vector)是基于經(jīng)典 bellman-ford 路由選擇過 程的改進(jìn)型路由表算法。dsdv以路由信息協(xié)議為基礎(chǔ)。是無線自組網(wǎng)協(xié)議發(fā)展較早的一 種。使用dsdv時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)

38、都需要維護(hù)一個(gè)路由表。路由表表項(xiàng)包括 忖的節(jié)點(diǎn)、跳數(shù)和一個(gè)由h的節(jié)點(diǎn)注明的序列號，序列號能幫助節(jié)點(diǎn)區(qū)分有效和過期的路 由信息，并可防止路由環(huán)路的發(fā)生。標(biāo)有更大序列號的路由信息總是被接收。如呆兩個(gè)更 新分組有相同的序列號，則選擇跳數(shù)最小的，使路由最優(yōu)(最短)。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)路由表的改變來觸發(fā)路由更新。路由表更新有 兩種方式：一種是全部更新，即拔掉更新消息中將包括整個(gè)路由表，主要應(yīng)用于變化較快 的情況；另一種是増量更新，更新消息中僅包含變化的路出部分，通常適用于變化較慢的 情況。2.3.2按需平面距離矢量路由協(xié)議a0dvaodv(ad hoc on-de

39、mand distance vector routing)由 dsdv 發(fā)展而來，不同的是aodv為反應(yīng)式路由協(xié)議。源節(jié)點(diǎn)首先廣播一個(gè)攜帶日的節(jié)點(diǎn)信息的路由分組(rreq), 其鄰居節(jié)點(diǎn)依次向周圍節(jié)點(diǎn)廣播此路由分組，廣播rreq前會(huì)建立此節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路 由，直到路由分組到達(dá)冃的節(jié)點(diǎn)或者一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)包含冃的節(jié)點(diǎn)的路由信息, 就不再廣播rreqo此過程中，會(huì)建立一個(gè)從源節(jié)點(diǎn)到tl的節(jié)點(diǎn)的反向路由，也就是從h 的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的路由。然后該節(jié)點(diǎn)將沿著反向路由發(fā)回一個(gè)rrep, rrep到達(dá)源節(jié)點(diǎn) 后路由發(fā)現(xiàn)過程結(jié)束。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

40、) 作為唯一標(biāo)識，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) 據(jù)包是過時(shí)的，它將不予處理，而是簡單的丟棄。發(fā)現(xiàn)多條路由時(shí)，源節(jié)點(diǎn)會(huì)選擇一條 sid大、跳數(shù)少的最優(yōu)路由。源節(jié)點(diǎn)移動(dòng)后會(huì)重新啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)過程，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), 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)。只耍 路由是活動(dòng)的，路由表就要一直維護(hù)下去。活動(dòng)的意思是有數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)發(fā)往冃的節(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)過期，最終路由信息將會(huì)從中間 節(jié)點(diǎn)的路由

41、表中刪除。2.3.3動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議dsrdsr(dynamic source routing)是一種基于源路由的按需路由協(xié)議，它使用源路由算 法而不是逐跳路由的方法。dsr主要包括兩個(gè)過程：路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)。當(dāng)源節(jié)點(diǎn)s 向目的節(jié)點(diǎn)d發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它首先檢查緩存是否存在未過期的到目的節(jié)點(diǎn)的路由，如果 存在，則直接使用可用的路曲，否則啟動(dòng)路出發(fā)現(xiàn)過程。具體過程如下：源節(jié)點(diǎn)s將使 用洪泛法發(fā)送路由請求消息(rreq), rreq包含源和目的節(jié)點(diǎn)地址以及唯一的標(biāo)志號, 中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)rreq,并附上口己的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識。當(dāng)rreq消息到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)d或任何一 個(gè)到冃的節(jié)點(diǎn)路由的屮間節(jié)點(diǎn)時(shí)，d或該屮間節(jié)點(diǎn)將向s發(fā)

42、送路由應(yīng)答消息(rrep), 該消息中將包含到s到d的路由信息，并反轉(zhuǎn)s到d的路由供rrep消息使用。此外， 屮間節(jié)點(diǎn)也可以使用路由緩存技術(shù)(routingcache)來對辦議作進(jìn)一步優(yōu)化。2.3.4臨時(shí)排序路由算法t0ratora(temporally ordered routing algorithm)協(xié)議稱為臨時(shí)排序路出算法，是一 種源初始化按需路由選擇協(xié)議，它采用鏈路反轉(zhuǎn)的分布式算法，具有高度自適應(yīng)、高效率 和較好的擴(kuò)充性，比較適合高度動(dòng)態(tài)移動(dòng)、多跳的無線網(wǎng)絡(luò)，其主要特點(diǎn)是控制報(bào)文定位 在最靠近拓?fù)渥兓囊恍〔糠止?jié)點(diǎn)處，因此節(jié)點(diǎn)只保留鄰近點(diǎn)的路由信息。該算法屮路由 不一定是最優(yōu)的,常常

43、使用次優(yōu)路由以減少發(fā)現(xiàn)路由的開銷o tora協(xié)議包括3個(gè)基本模 塊：路由的創(chuàng)建、路由的維護(hù)和路由的刪除。在路由的建立和路由維護(hù)過程中，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用 “高度"metric來建立一個(gè)以目的節(jié)點(diǎn)為根的有向非循環(huán)圖。這樣鏈路根據(jù)相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的 高度值來確定向上或向下的方向。2.4路由協(xié)議性能評標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾個(gè)方面的指標(biāo):(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，但是由丁信號衰減、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量等諸多因素影響下，可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失。在單位時(shí)間內(nèi)未收到的數(shù)據(jù)分組與發(fā)送的數(shù)據(jù)分組的比率就是丟包率，當(dāng)然這個(gè)數(shù)字越小越好。丟包率的計(jì)算

44、公式見式（4.1）。丟包率二未接收到的分組數(shù)發(fā)送分組數(shù)(4. 1)（2）端到端平均時(shí)延：指單位數(shù)據(jù)包從源節(jié)點(diǎn)到口的節(jié)點(diǎn)所用的時(shí)間，時(shí)延越小,說叨響應(yīng)越快，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量越令人滿意。該統(tǒng)計(jì)量反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)的擁塞狀況，計(jì)算公式見式(4. 2)o端到端平均時(shí)延二源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包成功傳輸所用吋間數(shù)據(jù)包總數(shù)(4.2)（3）路由開銷：單位數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)所引起的額外路由分組個(gè)數(shù)，包括rreq （routerequest,路由請求）、rrep （route reply,路由應(yīng)答）、rrer （route error,路由錯(cuò)誤） 等，該統(tǒng)計(jì)量反應(yīng)了路由協(xié)議的效率，計(jì)算公式見式（4.3）。路由開銷二發(fā)送的路由分組數(shù) 發(fā)數(shù)的數(shù)據(jù)分組

45、數(shù)(4.3)（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)目偭俊?a)直接上報(bào)源節(jié)點(diǎn)第3章網(wǎng)絡(luò)模擬器ns23. 1 ns2簡介ns2 (network simulator version2)是一款開放源代碼的網(wǎng)絡(luò)模擬軟件，最初曲加 州大學(xué)伯克分校(uc berkeley)開發(fā)。它最初的開發(fā)目的是為了研究大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)以及當(dāng) 前和未來網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的交互行為。它為模擬研究有線和無線網(wǎng)絡(luò)上的tcp/ip、路曲和多播等 協(xié)議提供了強(qiáng)有力的支持。ns2是一個(gè)開放源代碼軟件，任何人可以獲得、使用和修改其 源代碼。正因?yàn)槿绱?，世界各?/p>

46、的研究人員每天都在擴(kuò)展和更新它的功能，為其添加了新的協(xié)議和功能。它也是口前網(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來源于1989年的real network simulator項(xiàng)經(jīng)過多年的發(fā)展，于1995年 得到xerox公司的支持，加入vint項(xiàng)冃。ns2 直以來都在吸收全世界各地研究考的成果3 。ns2是一款面向?qū)ο蟮?、離散事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)模擬器，可以完整地模擬整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 ns2使用一整套c+類庫實(shí)現(xiàn)了絕人多數(shù)常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及鏈路層的模型，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使用了被稱為分裂對象模型的開發(fā)機(jī)制。采用c+和otcl兩種開發(fā)語言進(jìn)行開 發(fā)。它們之間采

47、用tclcl進(jìn)行自動(dòng)連接和映射?？紤]效果和操作便利等因素，ns將數(shù)據(jù)通 道和控制通道的實(shí)現(xiàn)相分離。為了減少分組和事件的處理時(shí)間，事件調(diào)度器和數(shù)據(jù)通道上 的基本網(wǎng)絡(luò)組件對彖都使用c+編寫，這些對彖通過tclcl映射對otcl解釋器可見。ns2 可以說是otcl的腳本解釋器，它包含模擬事件高度器、網(wǎng)絡(luò)組件對象庫等。事件調(diào)度器 控制模擬進(jìn)程，在適當(dāng)時(shí)間激活事件隊(duì)列中的當(dāng)前事件，并執(zhí)行該事件。網(wǎng)絡(luò)組件模擬網(wǎng) 絡(luò)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)的通信，它們通過制定模擬場景和模擬進(jìn)程，交換特定的分組來模擬真實(shí)網(wǎng) 絡(luò)情況，并將執(zhí)行情況記錄到日志文件中，供用戶分析解讀，獲取模擬結(jié)果。ns2采用這 種分裂模型既提高了模擬效率，加快了

48、模擬速度，又增強(qiáng)了模擬配置的靈活性和操作的簡 使性。ns2是在unix系統(tǒng)上開發(fā)的，因此可以在unix和類unix系統(tǒng)上安裝。另外，ns2也可以在windows平臺上運(yùn)行。表3. 1和表3. 2是不同平臺對ns的支持情況。表3.1不同平臺對ns2的支持情況tcl-tkotcltclcnsna mx graphewebsgbgt-itm andsgb2nszlibpc+windowsyyyyynynnnpc+linuxyyyyyyyyyy注：y支持，n不支持。表3.2綜合比較windows和linux對ns2的支持情況平臺特點(diǎn)安裝過程模塊支持使用過程優(yōu)點(diǎn)：界而友好，人未安裝cygwin時(shí)支持ns

49、2的容易引發(fā)較多問性化設(shè)計(jì),網(wǎng)絡(luò)及硬只可用 from all the必選軟件模題，相關(guān)幫助文件支持良好，應(yīng)用程pieces方式安裝，塊，但對可選檔及可咨詢信息pc+windows序豐富。較為復(fù)雜。模塊的支持較少，解決問題缺點(diǎn)：代碼兀繁，系安裝cygwin后可性差。難度較大。統(tǒng)穩(wěn)定性及自身修用allinone方式安復(fù)能力差。裝較為簡單。優(yōu)點(diǎn)：源代碼開放，可選用 from all the對ns2的必山于linux完全界面友好，網(wǎng)絡(luò)功能pieces 或 allinone選模塊和可開放源代碼的特pc+linux豐富，較穩(wěn)定。方式安裝，較為簡選模塊支持性,可根據(jù)需要缺點(diǎn)：應(yīng)用軟件及硬單。性良好。任意修改

50、源代件驅(qū)動(dòng)程序缺乏。碼。相關(guān)幫助文檔及論壇較多，可獲得的幫助較 多，使問題解決 較為容易。ns2的模擬分為兩部分：用c. +編寫特定網(wǎng)絡(luò)元素的實(shí)現(xiàn)；用oicl編寫模 擬所需的腳模擬本文件，在文件中使用這些網(wǎng)絡(luò)元素；二者z間的結(jié)合由ns2 負(fù)責(zé)完成，ns2規(guī)定一個(gè)固泄的步驟，按照規(guī)定的步驟去做即可。ns2可以完成的功能包扌4(1) 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。ns2中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫怯蒼ode和link構(gòu)成,其中node大約町被看作是對實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)底三層設(shè)備的一個(gè)模擬，link則町被視為是對物理傳輸鏈 路的模擬。(2) 實(shí)現(xiàn)rtp協(xié)議的agento ns2中，agent是對某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的模擬，ns2預(yù)先實(shí)現(xiàn)了 udp

51、 agent和tcp agent以及一些常用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議的agento(3) 加載應(yīng)用數(shù)據(jù)流由application / traffic來實(shí)現(xiàn)。rtp agent本身已實(shí) 現(xiàn)了產(chǎn)生數(shù)據(jù)流的工作，無須加載applicationo3. 2 ns2組成部分tclobject在類層次結(jié)構(gòu)中處于最高層，所有其他主要的類都從它派生而來。它有一 個(gè)靜態(tài)鏈表記錄了用戶創(chuàng)建的所有對象，每一個(gè)對象都有一個(gè)唯一的標(biāo)識，記錄了每個(gè)對象所屬的類名。使用這種公共基類的好處是各種對象可以存儲在同一個(gè)鏈表中，使用對象的函數(shù)知道如何處理對象和簡單地進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換以滿足自己的需要。(1) 離散事件調(diào)度器(scheduler)：

52、調(diào)度器是仿真器的心臟，它記錄當(dāng)前時(shí)間，調(diào) 度網(wǎng)絡(luò)事件鏈表屮的事件。它有一個(gè)靜態(tài)成員變量instance,供所有的類訪問同一個(gè)調(diào)度 器，提供函數(shù)產(chǎn)生新事件，指定事件發(fā)生的時(shí)間。日前ns2支持四種事件調(diào)度器，分別為鏈表式(linked-list)、堆式(heap)、時(shí)i瞅 列式(calendar)和實(shí)時(shí)(waltime)調(diào)度器，其中時(shí)間隊(duì)列式為默認(rèn)的事件調(diào)度器。(2) 事件處理器(handler)： handle是所有處理事件類的基類，它只是一個(gè)虛擬函 數(shù)，每個(gè)繼承類實(shí)現(xiàn)口己的功能。(3) 節(jié)點(diǎn)(node)：節(jié)點(diǎn)是對實(shí)際網(wǎng)絡(luò)屮分布在不同地理位置的主機(jī)、交換機(jī)、路 由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的統(tǒng)一抽象，是構(gòu)成網(wǎng)

53、絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)重耍組成部分。(4) 鏈路(link)：鏈路用來連接節(jié)點(diǎn)和路由器。一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以有一條或多條輸出鏈 路(如路由器)，所有的鏈路都以隊(duì)列的形式來管理分組到達(dá)、離開或丟棄，統(tǒng)計(jì)并保存字 節(jié)數(shù)和分組數(shù)。另外還有一個(gè)獨(dú)立的對彖來記錄隊(duì)列日志。(5) 代理(agent)：代理是實(shí)際產(chǎn)生和消費(fèi)分組的對象，它們屬于傳輸層實(shí)體，運(yùn)行 在端主機(jī)，節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)代理口動(dòng)被賦與一個(gè)唯一的端口號(模擬udp/tcp端口)，代理知道 與它相連的節(jié)點(diǎn)，以便把分組轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)，它也知道分組大小，業(yè)務(wù)類型，日的地址o agent 類是各種udp/tcp實(shí)現(xiàn)類的基類，代理被保存在一個(gè)稱為demux的鏈表中。(6) n

54、s對象(nsobject)： nsobject是所有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的基類，包括節(jié)點(diǎn)、鏈路、代理, 業(yè)務(wù)記錄(trace)和數(shù)據(jù)源等。節(jié)點(diǎn)、鏈路、代理同時(shí)繼承了 nsobject和事件處理器類，因 為這三種對彖要處理多種事件，英他對彖則不需要。(7) 匹配器類(matcher)：匹配器類用來標(biāo)識有實(shí)例對象生成的類，用戶給出標(biāo)識匹 配器類的關(guān)鍵字，匹配器類返冋相應(yīng)的新建對象。匹配器類被運(yùn)義成靜態(tài)的，只允許一個(gè) 實(shí)例對象ns功能非常強(qiáng)人，由12個(gè)模塊組成，下面分別介紹各模塊的功能：(1) tel： tel提供了一個(gè)強(qiáng)有力的平臺，可以生成面向多種平臺的應(yīng)用程序、協(xié)議、 驅(qū)動(dòng)程序等等。它與wk (toolki

55、t)協(xié)作,可生成gui應(yīng)用程序,可在【,c unix和macintosh 上運(yùn)行。tel還可用來完成與網(wǎng)頁相關(guān)的任務(wù)，或是為應(yīng)用程序提供強(qiáng)有力的命令語言。(2) tk：與tel協(xié)調(diào)工作的圖形工具包。(3) otcl：即mit object tel,是tel / tk面向?qū)ο缶幊痰臄U(kuò)展。(4) tel cl：此 1=1錄下含 tel / c+ 的接口，vic、vat> ns、rtp一play> 和 nam 都會(huì)用到。(5) ns： ns主體代碼，內(nèi)含一個(gè)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)產(chǎn)生器、兩個(gè)傳輸事件產(chǎn)生器。(6) tcldebug： tel 調(diào)試工具包。(7) nam： b|j ucb / lbnl

56、network animator,?占與 ns |辦同工作，將 ns 仿真過程動(dòng)態(tài) 表現(xiàn)出來。(8) xgraph： xgraph是x-windows應(yīng)用程序，包含交互式測量和繪制和動(dòng)畫效果。(9) gt一itm： gt internetwork topology models 的簡稱，產(chǎn)生模擬 j nternt 網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋱D，還提供了一些例子。(10) sgb： standford graphbase 的簡稱，圖形產(chǎn)生器。(11) cweb：與網(wǎng)頁相關(guān)的工具。(12) zlib：通用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)壓縮庫(data compress io n library) o 對于 ns 來說 tel,tk, otcl, tcldebug, nam, xgraph, gt一itm, sgb, cweb, zlib等均為現(xiàn)成工具包。3. 3 ns2模擬基本流程開始編寫tel腳本是執(zhí)行模擬分析結(jié)果圖3.1 ns2進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬的基本流程使用ns2進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬的基本操作流程如圖3.1所示。整個(gè)模擬過程主要有三個(gè)部 分：一為修改源碼，二為編寫tel模擬腳本，三為分析結(jié)果。（1）源碼修改：這一步只有在模擬需要修改源