移动自组网的路由协议

1643 世纪网安 2019-12-11

  (1)平面式路由(flat routing)算法。网络中的所有节点都处于同一层次上,各节点在网络中获得的路由信息基本相同。优点是不存在特殊的集中控制节点,系统可靠性较高,缺点是没有移动性管理任务,协议的扩展性较差,比较适用于中小网络。

  平面式路由协议包括:AODV, DSR, ABR, DSDV,WRP,TORA, FSLS,OSLR, FSR, SSR等路由议。按照具体的寻址规则,一般又可划分为表驱动路由协议和按需路由协议。

  表驱动路由协议:节点通过周期性广播路由分组信息,在节点发送数据时,只要有到目的节点的路由存在,就可以直接发送分组,时延小。缺点是移动节点之间要交换整个路由表的内容,消耗带宽大。典型的表驱动路由协议有目的节点序列距离向量协议DSDV(Destination Sequenced Distance Vector)和无线路由协议WRP (Wireless Routing protocol)等。

  DSDV路由协议是一种无环距离向量路由协议,它是传统分布式B-F路由算法的改进。在DSDV中,每个节点都维持一个路由表,每个表都有一个由目的节点设定的序列号,用于区分路由的新旧程度。因为需要周期性的更新,DSDV为了建设一个可用的路由需要较长时间使路由协议收敛,并不适合延时敏感业务。

  WRP是基于无环路路径发现算法,它也是一种距离向量路由协议。每个节点包含距离表、路由表、链路费用表和消息重传表4张表。距离表包含通过每个邻居节点到达目的节点的距离,它也包含每条路径上的邻居节点的下一跳节点。路由表包含到目的节点的距离、本节点的前驱节点和后继节点以及该表项是一个简单路径或是一个回路或是无效路径的标签。链路费用表包含从节点到所有邻居节点的链路的费用。消息重传表包含邻居节点是否确认它的更新消息,如果邻居节点没有确认更新消息,就重传更新消息到邻居点。

  按需路由协议:节点只有在需要发送数据时才开始寻找路由,所以必须等待一段时间等路径建立完成才能发送分组。优点是不需要周期性的进行路由信息广播,节约了网络资源,缺点是时延大。典型的按需路由协议有 源路由协议DSR(Dynamic Source Routing)和按需距离向量协AODV(Ad hoc On-DemandDistance Vector)等。

  DSR协议允许源节点动态地寻找路径,每个待发送的数据包都带有完整的,包括从源节点到目的地所有节点(包括源及目的)的一张地址列表。这张地址列表指出了该数据包经过怎样的路径到达目的地。通过该表,每个数据包都可以独立找到目的地,而不需要中间节点存储路径信息。它的特点在于不需要维持路径信息表,只有在发送数据时才启动寻址协议。

  AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing)是DSDV的改进型,通过按需路由来降低DSDV中控制报文的数目,从而提高系统效率。为了查找到达目的节点的路由,源节点广播一个路由请求RREQ消息。它的邻居收到广播消息后再次广播,直到请求消息到达目的节点,目的节点发出路由响应消息,源节点收到响应后,它就可以得知到达目的节点的路由。AODV还包括路由维护部分,实现当路径上的中间节点移动时对缓存路由的修改和删除。

  (2分层路由协议的优点是:网络中的节点被划分为不同层次分别管理和路由,网络的扩展能力强,因此适合大规模网络。分层路由协议通过组合使用按需获取和预先获取等路由策略,避免了表驱动路由协议中过量的控制消息流量问题和按需路由协议中的长时延问题。

  分层路由协议的缺点是:由于簇首节点负责管理和维护本簇节点的通信,当簇首节点出现故障时,可能会影响整个簇的通信,即簇首节点的稳定性和可靠性将在很大程度上决定着整个系统的稳定性和可靠性。同时,随着节点不断地移动,簇的维护和管理相对平面式路由协议也复杂得多。

  在分层式路由协议中,层次指的是一个“簇”(Cluster)或“区”(Zone),一般可以采用两种方法进行分层。一种方法是隐式地分层,每个节点属于一个本地范围,范围内外使用不同的路由策略,范围中的节点要进行选路,这种方式称为逻辑分层。另一种方法是将地理上紧密相联的节点组成一个显式的簇,每个簇选举一个簇首,簇内节点与簇首节点直接通信,是单跳的,这种方式称为物理分层。网络由若干个节点组成,在层次内的节点间采用表驱动路由算法,在各层次间采用按需路由算法。常见的分层式路由协议包括:CBRP, HSR, LANMAR, CGSR, DDR, CEDAR,GSR, HARP, ZRP等。

  三、地理位置辅助的路由

  LAR (Location-Based Routing)是利用源节点的物理位置信息来控制路由查找范围的协议。主要思想就是利用GPS数据信息,通过限制路由发现的洪泛,来减少控制报文的数量。具体而言,就是利用GPS数据信息,使洪泛在一个定义好的区域(例如矩形区域)内进行。类似的,还有RDMAR(Relative Distance Micro-discoveryAd Hoc Routing)协议和LOTAR (Location Trace Aided Routing)协议。

  地理位置辅助的路由协议的优点是:在自组网中利用位置信息,可以使节点在寻找路由时避免简单的泛洪。若利用相邻节点或目的节点的位置信息,可以提高路由寻找的效率。

  地理位置辅助的路由协议的缺点是:节点获得自己的地理位置信息常常需要专用定位系统如GPS(Global Positioning System),因此成本较高、建网相对复杂、同时安全性比较低。尤其在战场环境下,敌方如果截获了作战军备的地理位置,后果将不堪设想。



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