linux路由协议网络协议栈
迈普学习总结
经过在公司里学习了几个月，把大体的工作总结于下：
在参与1800-20 3G路由的开发中，我参与了l2tp, gre，静态路由, ipsec，日志关键信息提取的编写。并同时参与了ipsec-tools源码，linux kernel 网络协议栈源码，l2tpd源码分析。并且同时了解了vrrp，rip等协议。
L2TP模块：
L2tp代码流程：
其中认证过程分为pap和chap认证：
Pap认证：
Chap认证：
大体过程应该是这样的，中间也许有错，主要是记不大清楚了。
Pppd 向内核注册过程如下图：
做lac 的路由器通过拨号到lns ，通过上面的连接认证后，lns 会给lac 分配一个私有ip 地址，该Ip 地址可以和
2通信。
通过这个过程后，久可以让内网1的
pc 访问内网2
的pc 。
Gre 模块：
模型：
开始的时候，内网1和内网2是不能相互到达的，因为中间有许多中间网络。当建立好GRE 隧道后，内网1就可以和内网2通信了。
实现：GRE 脚本主要通过iproute2这个工具实现。使用的主要脚本命令： Ip route add $name mode gre remote $remoteip local $localip ttl 255 Ip route set $name up Ip route add net $net/$mask dev $name
脚本流程：脚本从lua 保存的配置文件中获取到上面的变量值，然后通过以上指令，将变量值设置到相应的隧道中。 责任：主要担任gre 模块的测试（与linux ）。
DDNS 模块：
原理：DDNS 又叫动态域名解析。实用环境是在用户动态获取IP 地址的情况下。因为传统的DNS 只能与固定IP 地址绑定，一旦IP 地址发生
是指在用户的IP地址发生改变时，相应的DDNS客户端会把自己现在的变化后的IP地址传给DDNS服务器，告诉它自己的IP地址已经发生变化，需要服务器将以前绑定域名的IP换成现在变化后的IP地址。如果内部在加上端口映射，那么久可以实现路由器内部的主机间接与DNS绑定，即其他人通过域名就能访问的内网的某台计算上的服务器。
责任：DDNS的测试。
静态路由模块：
原理：举个例子，当一个路由器刚接入到一个网络中时，在这个陌生的环境中，它根本不知道去某个地址该怎么走，静态路由就相当于一个指路人，它告诉路由器某个IP地址该怎么走。配置的时候，只需要告诉路由器到达某个网络需要从哪张网卡和相应网卡出去的网关地址就可以了。这样凡是到那个网络的IP数据包，路由器都会将它从相应网卡转发出去（ttl-1）。它并不关心数据包能否真正的到达。
实现：具体命令：route add –net $net mask $netmask gw $gateway dev $device
责任：静态路由的脚本的基本框架。
Ipsec模块：
原理：在内核2.6版本中已经存在ipsec模块，该模块的主要作用是让数据包经过加密/认证从安全的隧道中到达指定的目标地址。它的有几种数据包格式，一种是esp,一种是ah,另一种是esp+ah。他们的报文格式如下：
Ah是一种用于认证报文，它主要是给数据包提供认证，防重放；ESP是一种用于加密报文，当然它也有认证的功能，并且也具有抗重放的机制。它是一种更优越于AH的报文结构。另外，esp+ah则是一种集esp和ah于一身的格式，当然它的安全性就更不可否认了。
整个模块分为两大类：第一类，kernel ipsec的实现，第二类上层应用程序ike即为ipsec模块协商认证算法和加密算法的协议。下面谈谈ike协议。
Ike协议分为两个阶段，第一阶段协商对对方的身份进行认证，并且为第二阶段的协商提供一条安全可靠的通道。第一个阶段又分为3种模式，我们常用的有两种模式，一个是主模式，一个是积极模式。第二阶段主要对IPSEC的安全性能进行协商，产生真正可以用来加密数据流的密钥。
主模式（IKE SA 阶段）：
以上过程中包含验证信息，我就没特别指出了。具体参见如下：
发送cockie包，用来标识唯一的一个IPSEC会话。
IKE阶段一（主模式）：发送消息1 initiator====>responsor
isakmp header
sa payload
proposal payload
transform payload
定义一组策略：
加密方法：DES
认证身份方法：预共享密钥
存活时间：86400秒
Diffie-Hellman group：1
IKE阶段二（主模式）：发送消息2 initiator<====responsor
同上
IKE阶段三（主模式）：发送消息3 initiator====>responsor
通过DH算法产生共享密钥
KE（Key Exchang) Payload
nonce(暂时） Payload
DH算法：
A: P(较大的质数） B: P(较大的质数）
G G
PriA（随机产生） PriB（随机产生）
PubA=G^PriA mod P PubB=G^PriB mod P
交换PubA和PubB
Z=PubB^PriA mod P Z=PubA^PriB mod P
Z就是共享密钥，两个自我产生的Z应相同，它是用来产生3个SKEYID的素材。
IKE阶段四（主模式）：发送消息4 initiator<====responsor
同上
主模式第3、4条消息其实就是DH算法中需要交换的几个参数，然后路由器再通过DH算法计算出的公共密钥计算出以下3个参数（这是在发送第5、6个消息前完成的）：
SKEYID_d:留在在第二阶段用，用来计算后续的IKE密钥资源；
SKEYID_a:散列预共享密钥，提供IKE数据完整性和认证；
SKEYID_e:用来加密下一阶段的message，data, preshared key，包括第二阶段。
IKE阶段五（主模式）：发送消息5 initiator====>responsor
Identity Payload：用于身份标识
Hash Payload：用来认证
以上2个负载都用SKEYID_e加密
IKE阶段六（主模式）：发送消息6 initiator<====responsor
同上
消息5、6是用来验证对等体身份的。至此IKE协商第一阶段完成。
主要会发送6个报文，由于最后一组报文发送的是身份，此时身份已经加密，因此，只能采用地址进行认证，但其安全性高于积极模式。缺点是耗时比积极模式长。
积极模式：
主要发送3个报文，安全性没有主模式好，由于其ID不加密，因此可用于移动客户端模式。即不用地址作为ID。优点：速度快，缺点安全性不高。
第二阶段快速模式（IPSec SA 阶段）：
首先判断是否启用了PFS（完美转发安全），若启用了则重新进行DH算法产生密钥，若没有启用则是用第一阶段的密钥。
IPSec阶段一（快速模式）：发送消息1 initiator====>responsor
同样定义一组策略，继续用SKEYID_e加密：
Encapsulation— ESP
Integrity checking— SHA-HMAC
DH group— 2
Mode— Tunnel
IPSec阶段二（快速模式）：发送消息2 initiator<====responsor
同上，主要是对消息1策略的一个确认。
在发送消息3前，用SKEYID_d，DH共享密钥，SPI等产生真正用来加密数据的密钥。
IPSec阶段三（快速模式）：发送消息3 initiator====>responsor
用来核实responsor的liveness。
至此，整个IPSec协商的两个过程已经完成，两端可以进行安全的数据传输。
实现：ike协议我们主要是通过利用开源软件ipsec-tools来实现的。
责任：负责ipsec的代码BUG解决（BUG数量多，就不列出了），ipsec的证书申请脚本编写（研究了openssl）。
Ipsec-tools流程：
eay_init();//opensll初始化
initlcconf();//本地配置文件初始化
initrmconf();//远端配置文件初始化
oakley_dhinit();//dh算法初始化
compute_vendorids();//dpd
parse(ac, av);//传进来的参数分析
ploginit();//本地日志初始化
pfkey_init()//内核接口af_key初始化，主要是向内核注册
isakmp_cfg_init(ISAKMP_CFG_INIT_COLD))//isakmp配置初始化
cfparse();//配置文件分析，别且赋值给相应结构体
session();//主要会话
下面是session函数里面的实现：
sched_init();//调度初始化
init_signal();//信号初始化
admin_init()//和setkey, racoonctl的连接口初始化
initmyaddr();//初始化本地地址
isakmp_init()//isakmp初始化
initfds();//初始化select的套接字
natt_keepalive_init ();//初始化nat协商的相关内容
for (i = 0; i <= NSIG; i++)//信号的相应保存变量初始化
sigreq[i] = 0;
check_sigreq();//检测是否收到有信号
error = select(nfds, &rfds, (fd_set *)0, (fd_set *)0, timeout);//多路监听
admin_handler();//监听到setkey和racoonctl的fd触发，调用该函数处理
isakmp_handler(p->sock);//监听到ike连接信息和ike协商信息处理函数
pfkey_handler();//监听的内核af_key发上来的信息处理函数（包含发起ike协商等）
isakmp_handler(p->sock);函数里最重要的函数是isakmp_main（）
isakmp_handler(p->sock);（）这个函数里面除了数据包有效性检查外，ph1_main（）第一阶段函数，quick_main（）第二阶段处理函数，这两个函数最重要。
这两个函数内分别用了一个重要的结构体：如下
ph1exchange[][] 整个racoon就靠这个结构体来进行协商。（可以说是贯穿整个racoon）
__P((struct ph1handle *, vchar_t *)) = {
/* error */
{ {}, {}, },
/* Identity Protection exchange */
{
{ nostate1, ident_i1send, nostate1, ident_i2recv, ident_i2send,
ident_i3recv, ident_i3send, ident_i4recv, ident_i4send, nostate1, },
{ nostate1, ident_r1recv, ident_r1send, ident_r2recv, ident_r2send,
ident_r3recv, ident_r3send, nostate1, nostate1, nostate1, },
},
/* Aggressive exchange */
{
{ nostate1, agg_i1send, nostate1, agg_i2recv, agg_i2send,
nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, },
{ nostate1, agg_r1recv, agg_r1send, agg_r2recv, agg_r2send,
nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, },
},
/* Base exchange */
{
{ nostate1, base_i1send, nostate1, base_i2recv, base_i2send,
base_i3recv, base_i3send, nostate1, nostate1, nostate1, },
{ nostate1, base_r1recv, base_r1send, base_r2recv, base_r2send,
nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, nostate1, },
},
};
可以看的到上面有第一阶段有三个模式的发送和接受函数（main , Aggressive, base）;
其中有每一个模式下的交互消息一个函数。同时也有验证函数。如果熟悉几种模式的发包流程，
相信通过函数定义的名字就可以轻松知道函数是干嘛用的了。（注意存在状态判断函数，发送
和接收函数，每个阶段都不同）以上函数会在ph1_main（）调用，在pfkey_handler()调用的则是
协商发起方。
static int (*ph2exchange[][2][PHASE2ST_MAX])
__P((struct ph2handle *, vchar_t *)) = {
/* error */
{ {}, {}, },
/* Quick mode for IKE */
{
{ nostate2, nostate2, quick_i1prep, nostate2, quick_i1send,
quick_i2recv, quick_i2send, quick_i3recv, nostate2, nostate2, },
{ nostate2, quick_r1recv, quick_r1prep, nostate2, quick_r2send,
quick_r3recv, quick_r3prep, quick_r3send, nostate2, nostate2, }
},
};
可以看到上面的第二阶段即快速模式下的发送和接受函数，这些函数就是ike第二阶段协商使用的。其中有二阶段的每个包的发送和接受，状态函数。具体是怎么实现的请参看相应的源代码。以上的ph2handle会在，quick_main（）中调用。
各个处理方法和流程参考代码就可以了。这就是大概流程，其中可能会涉及到openssl编码问题（第一阶段的算法为二阶段的传递信息编码）。
Linux kernel网络协议栈流程：
图1，tcp/ip 协议栈AF_INET运行结构图（包含IPSEC, netfilter,af_key）
Netfilter维护链表：
netfilter定义了一个二维的链表头数组struct list_head nf_hooks[NPROTO][NF_MAX_HOOKS]来表示所有协议族的各个挂接点，NPROTO值为32，可表示linux所支持所有32个协议族(include/linux/socket.h文件中定义)，也就是使用socket(2)函数的第一个参数的值，如互联网的TCP/IP协议族PF_INET(2)。每个协议族有NF_MAX_HOOKS（8）个挂接点，但实际只用了如上所述的5个，数组中每个元素表示一个协议族在一个挂接点的处理链表头。
图2，netfilter 维护的链表结构图
例如：在IPv4（PF_INET协议族）下，各挂接点定义在：NF_IP_PRE_ROUTING中，在IP栈成功接收sk_buff包后处理，挂接点在在net/ipv4/ip_input.c 的函数
int ip_rcv(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev, struct packet_type *pt)
中使用：
return NF_HOOK(PF_INET, NF_IP_PRE_ROUTING, skb, dev, NULL,
ip_rcv_finish);
挂接点的操作由结构struct nf_hook_ops定义：
include/linux/netfilter.h
struct nf_hook_ops
{
struct list_head list;// 链表头，用于将此结构接入操作链表
/* User fills in from here down. */
nf_hookfn *hook;//钩子函数
int pf; //协议族
int hooknum;//挂接点如：PREROUTING
/* Hooks are ordered in ascending priority. */
int priority;//优先级
};
优先级列表：
NF_IP_PRI_FIRST = INT_MIN,
NF_IP_PRI_CONNTRACK = -200,
NF_IP_PRI_MANGLE = -150,
NF_IP_PRI_NA T_DST = -100,
NF_IP_PRI_FILTER = 0,
NF_IP_PRI_NA T_SRC = 100,
NF_IP_PRI_LAST = INT_MAX
af_inet模块挂接（详细运转关系，由于时间原因，就不在叙述）：
af_key模块挂接（详细运转关系，由于时间原因，就不在叙述）：
内核中PF_KEY实现要完成的功能是实现维护内核的安全联盟(SA)和安全策略(SP)数据库, 以及和用户空间的接口。
详细过程略
xfrm_state表:
xfrm状态用来描述SA在内核中的具体实现
{
/* Note: bydst is re-used during gc */
// 每个状态结构挂接到三个HASH链表中
struct hlist_node bydst; // 按目的地址HASH
struct hlist_node bysrc; // 按源地址HASH
struct hlist_node byspi; // 按SPI值HASH
atomic_t refcnt; // 所有使用计数
spinlock_t lock; // 状态锁
struct xfrm_id id; // ID
struct xfrm_selector sel; // 状态选择子
u32 genid;
/* Key manger bits */
struct {
u8 state;
u8 dying;
u32 seq;
} km;
/* Parameters of this state. */
struct {
u32 reqid;
u8 mode;
u8 replay_window;
u8 aalgo, ealgo, calgo;
u8 flags;
u16 family;
xfrm_address_t saddr;
int header_len;
int trailer_len;
} props;
struct xfrm_lifetime_cfg lft; // 生存时间
/* Data for transformer */
struct xfrm_algo *aalg; // hash算法
struct xfrm_algo *ealg; // 加密算法
struct xfrm_algo *calg; // 压缩算法
/* Data for encapsulator */
struct xfrm_encap_tmpl *encap; // NA T-T封装信息
/* Data for care-of address */
xfrm_address_t *coaddr;
/* IPComp needs an IPIP tunnel for handling uncompressed packets */ struct xfrm_state *tunnel;
/* If a tunnel, number of users + 1 */
atomic_t tunnel_users;
/* State for replay detection */
struct xfrm_replay_state replay;
/* Replay detection state at the time we sent the last notification */
struct xfrm_replay_state preplay;
/* internal flag that only holds state for delayed aevent at the
* moment
*/
u32 xflags;
/* Replay detection notification settings */
u32 replay_maxage;
u32 replay_maxdiff;
/* Replay detection notification timer */
struct timer_list rtimer;
struct xfrm_stats stats;
struct xfrm_lifetime_cur curlft;
struct timer_list timer;
/* Last used time */
u64 lastused;
/* Reference to data common to all the instances of this
* transformer. */
struct xfrm_type *type;
struct xfrm_mode *mode;
/* Security context */
struct xfrm_sec_ctx *security;
/* Private data of this transformer, format is opaque,
* interpreted by xfrm_type methods. */
void *data;
};
xfrm_policy表:
安全策略表
struct xfrm_policy
{
struct xfrm_policy *next; // 下一个策略
struct hlist_node bydst; // 按目的地址HASH的链表
struct hlist_node byidx; // 按索引号HASH的链表
/* This lock only affects elements except for entry. */
rwlock_t lock;
atomic_t refcnt;
struct timer_list timer;
u8 type;
u32 priority;
u32 index;
struct xfrm_selector selector;
struct xfrm_lifetime_cfg lft;
struct xfrm_lifetime_cur curlft;
struct dst_entry *bundles;
__u16 family;
__u8 action;
__u8 flags;
__u8 dead;
__u8 xfrm_nr;
struct xfrm_sec_ctx *security;
struct xfrm_tmpl xfrm_vec[XFRM_MAX_DEPTH];
};
esp模块挂接（向安全路由注册，向传输层操作链注册）: ah模块挂接（方法雷同ESP，略）
linux kernel重要结构体struct sk_buf（由于时间关系昝略）:
managle表挂接（主要向netfilter中注册相关的处理函数，是上层iptables与netfilter的接口，实现流程，略）
filter表挂接（主要向netfilter中注册相关的处理函数，是上层iptables与netfilter的接口，实现流程，略）
nat表挂接（主要向netfilter中注册相关的处理函数，是上层iptables与netfilter的接口，实现流程，略）
raw表挂接（主要向netfilter中注册相关的处理函数，是上层iptables与netfilter的接口，实现流程，略）
其他正在研究中的暂略。
无线自组织网络路由协议概述
无线自组织网络路由协议概述 作者：唐敏赵贵 摘要：移动自组网由一组带有无线收发装置的移动节点组成，用来为远程操作、战场和地震或者洪水救援等紧急通信和易变的移动通信提供服务。由于移动自组网与有线网的区别，使得为移动自组网设计一个合适的分布式路由协议具有一定程度上的难度。本文主要是介绍了DSR和ADOV协议以及与有线网络中DV路由协议的区别。 关键词：无线自组网、DSR、ADOV 无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。 无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。 由于Adhoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速变化、适应单向信道环境等多方面的要求，使得现有的IP路由协议，如RIP（选路信息协议）和OSPF（开放最短路径优先协议）等不能满足要求，Adhoc网络路由协议的设计具有很大难度。IETF的MANET工作组重点研究无线Adhoc中的路由协议。主要有如下几种草案： 1.AODV（AdhoconDemandDistmceVectorRouting）Adhoc网络的距离矢量路由算法。 2.TORA（TemporallyOrderedRoutingAlgorithm）临时顺序路由算法。 3.DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。 4.OLSR（OptimizedLinkStateRoutingProtocol）优化的链路状态路由协议。 5.TBRPF（TopologyBroadcastBasedonReversePathForwarding）基于拓扑广播的反向路径转发。 6.FSR（FisheyeStateRoutingProtocol）鱼眼状态路由协议。 7.IERP（theInterzoneRoutingProtocol）区域间路由协议。 8.IARP（theIntrazoneRoutingProtocol）区域内路由协议。 9.DSDV（DestinationSequencedDistanceVector）目标序列距离路由矢量算法。 下面我将重点就DSR和AODV两种协议进行介绍。 (一)．DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。
基于位置的Adhoc网络路由协议研究报告
基于位置的Ad hoc网络路由协议研究 【摘要】基于位置的ad hoc网络路由协议利用节点地理位置信息指导数据包的转发，具有可扩展性强，路由效率高等优点。分析了ad hoc网络中基于位置的路由协议以及位置信息服务，对几种协议进行了分析比较，并指出了基于位置的路由协议的研究重点。 【关键词】ad hoc网络；路由；协议；位置 【abstract 】ilocation-based unicast routing protocol uses geographical location information of nodes to direct the forward of data package, superior to scalability and high efficiency in routing. in this paper, we introduced location-based unicast routing protocols and location information services for ad hoc network. analysed and pared several protocols, we pointed at the research emphasis on location-based unicast routing protocol. 【keywords 】ad hoc network;routing;protocol;location 1 引言 ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时自治系统。路由协议一直是ad hoc网络研究的重点。根据不同的路由策略，ad hoc网络的路由协议可以分为基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议。与传统的基于拓扑的路由协议相比，基于位置的路由协议利用节点的位置信息来指导包的转发，其基本思想是利用节点的位置信息来选择下一跳，将包向目的节点的方向上进行
无线传感器网络路由协议研究报告
无线传感器网络路由协议的研究 摘 要：对无线传感器网络及其特点进行了学习归纳，指出了无线传感网络 Ad hoc网络TORA和DSR路由协议的分析比较 郑创明 张升华 (中国电子科技集团公司第七研究所 广州510310) 摘 要: T ORA和DSR路由协议是Ad hoc网络中具有成果性的两种后应式路由协议。分别对两种路由协议的建立、维护方面进行了分析对比,并给出了两种协议的优缺点。最后通过仿真从路由分组开销、路由建立时间和发送数据分组信息几个方面进行分析论证。 关键词: TORA DSR 路由协议 Ad hoc网络 在Ad hoc网络的路由协议中普遍认可的代表性成果有DSR[1]、TORA[2]、DSDV[3]、WRP[4]、AODV[5]、和ZRP[6]等。源头性的创新性研究主要集中在2001年以前,后续的成果多为这些协议的改进,目前路由协议的研究仍然是Ad Hoc网络成果最集中的部分。这些路由协议根据不同的角度进行分类,从路由发现策略的角度可分为先应式的路由协议(主动路由)和后应式的路由协议(按需路由)两种类型。DSR和T ORA是MANET工作组提出的比较具有成果性的后应式路由协议,本文通过深入研究DSR和T ORA的实现方法,对DSR和TORA 的性能进行分析比较,并通过仿真进行论证。 1 动态源路由协议(DSR) 动态源路由协议DSR(Dynamic Source Rout ing)最重要的一个特点是利用了源路由[1]。也就是说,发送包的源节点知道到达目的地的完整路径,即路径所经过的节点地址有序列表。这些路径存于路由缓存器中,数据分组的包头携带该源路由。这种源路由的方法避免了数据分组经过的中间节点不停更新路由的需要,而且允许节点在转发或无意中收到数据分组时,将最新的路由信息存于它的路由缓存器中以备将来所需。协议的所有操作都是基于按需求的,允许数据分组动态的根据需要对当前路径的变化做出反应。DSR协议包含两个重要的机制:路由搜索和路由维护。 1.1 路由搜索机制 当在MANET中的一个节点要发送数据分组给一个目的节点时,路由搜索程序向网络广播路由请求RREQ(Route Request)包(该包会记录下经过的节点地址有序列表),每个接到RREQ包的节点又重广播它(但丢弃收到的重复的路由搜索包)。RREQ包格式如图1所示。 分组类型分组ID其他控制信息源地址目的地址经过的节点列表信息 图1 RREQ数据分组格式 当目的节点或路由缓存中存在通向目的地的路径的中间节点收到RREQ时,发送一个路由应答包RACK(Route Acknow ledge),把RREQ包中的路由发回给源节点。由于无线链路存在不对称性,因此RACK包不能简单的按RREQ来时的路径发回源节点,若该节点的路由缓存器内已存在回源节点的路由,则RREQ可经这条路径回源节点;否则,要启动路由搜索程序,为了避免相互寻找对方,造成路由搜索循环,在此路由搜索报文中必须附带想要发送到源节点路由应答包RACK。源节点收到RACK 包后将此路径加入其路由缓存器中。RACK格式如图2。 分组类型分组ID其他控制信息源地址目的地址路径节点列表 图2 RACK数据分组格式 1.2 路由维护机制 只有当路由在使用时,才对它进行维护。即当路径上某个节点发现数据分组无法发送到下一跳节点,从自己路由缓存中找出路由,并向源节点发送一个路由出错包(RERR),使源节点将自己的路由缓 收稿日期:2005 01 22 相遇信息估算概率的机会网络路由协议 引言 机会网络是一种不需要在源节点和目标节点之间存在完整路径,利用节点移动带来的相遇机会实现通信的，具有时延和分裂可容忍的自组织网络。它是移动自组织网络的一种演化，其概念源于早期的延迟容忍网络(delay tolerant net?work，简称 DTN)，是延迟容忍网络的一个分支。机会网络中，节点之间不存在完整的路径，节点的通信机会是间断的，网络中通过存储-携带-转发模式传输信息实现节点间的通信，因此机会网络能在网络链路断开和分裂的情况下完成通信任务。这些特性，使得机会网络能满足恶劣条件下的通信需要，能应用于缺乏通信基础设施、网络环境恶劣的场景。比如，野生动物监控，偏远地区网络连接等。 1 相关研究 在机会网络中，由于节点移动不可预测、能量和存储受限等因素导致网络拓扑出现割裂，使源和目标节点位于不同的连通域，导致传统网路由协议无法有效运行，因此设计高效的路由转发协议成为机会网络中关键和研究的热点之一。近几年来，国内外研究人员提出了较多的路由协议，其中较经典的如传染转发(epidemic forward?ing)、Spray and wait、PROPHET。文献[6]根据转发策略的不同将目前的机会网络路由协议主要分为 4 类:基于冗余机制、基于效用机制、冗余效用混合机制和基于主动运动机制。 1.1 Epidemic Forwarding 传染转发通过洪泛的方式将消息转发给所有相遇的节点，以期望能有更多的节点参与消息的转发，最终以较高的成功传达率到达目的节点。其主要思想是2个相遇的节点交换对方没有的信息,节点将消息副本传递给它所遇到的节点。该协议中由于洪泛而使网络中存在大量的消息副本数，会大量消耗网络的资源，且扩展性差。 1.2 Spray and wait Spray and wait 协议(以下简称SW)是一种基于受限洪泛的路由协议。该协议分为喷射(Spray)阶段和等待(Wait)阶段。在Spray阶段，源节点使用交换机制将部分报文扩散到邻居节点;Wait 阶段，若Spray 阶段没有发现目的节点，那么包含报文的节点通过直接传输(direct deliv?ery)方式把报文传送到目的节点。该协议提供了 2 种转发策略，Binary 模式和非 Binary 模式。在Binary模式下k=L/2(L 为消息的副本数)，即将一半的副本数交由中继节点转发。当携带数据包的节点中的转发副本数降为 1 时，节点转到Wait阶段，在此阶段下，节点采用和直接传输协议相同的策略等待与目标节点的相遇机会。 2 相遇信息估算概率的路由协议 在PROPHET和SW协议的基础上，本文提出一种基于相遇信息的路由协议 BPAS(based onprophet and spray and wait)，以节点间的相遇频率、网络连接时间和断连时间作为依据，计算节点的转发概率，将消息由概率值低的节点向概率值高的节点转发，并采用类似于SW Ad Hoc网络技术 随着人们对摆脱有线网络束缚、随时随地能够实行自由通信的渴望，近几年来无线网络通信得到了迅速的发展。人们能够通过配有无线接口的便携计算机或个人数字助理来实现移动中的通信。当前的移动通信大多需要有线基础设施(如基站)的支持才能实现。为了能够在没有固定基站的地方实行通信，一种新的网络技术——AdHoc网络技术应运而生。AdHoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。AdHoc网络的出现推动了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。 1AdHoc网络的概念 AdHoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。AdHoc网络最初应用于军事领域，它的研究起源于战场环境下分组无线网数据通信项目，该项目由DARPA资助，其后，又在1983年和1994年实行了抗毁可适合网络 SURAN(SurvivableAdaptiveNetwork)和世界移动信息系统 GloMo(GlobalInformationSystem)项目的研究。因为无线通信和终端技术的持续发展，AdHoc网络在民用环境下也得到了发展，如需要在没有有线基础设施的地区实行临时通信时，能够很方便地通过搭建AdHoc 网络实现。 在AdHoc网络中，当两个移动主机(如图1中的主机A和B)在彼此的通信覆盖范围内时，它们能够直接通信。但是因为移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机(如图1中的主机A和C)要实行通信，则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。所以在AdHoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。在AdHoc网络中，每个主机的通信范围有限，所以路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故AdHoc网络也被称为多跳无线网络。其结构如图2所示。 计算机工程与设计ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＤｅｓｉｇｎ２００９。３０（９）２１４７ＩＩ ?网络与通信技术? 移动ａｄ．ｈｏｃ网络ＨＯＬＳＲ路由协议研究与实现 黄娟，余敬东 （电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室，四川成都６１００５４） 摘要：根据移动ａｄ．ｈｏｅ网络的特点分析了ＨＯＬＳＲ分级路由协议的工作原理，在控制网络中群的数量及规模、减少冗余控制分组两方面进行了改进，并基于Ｃ语言提出了一种ＨＯＬＳＲ路由协议的实现方案。该方案结合了ｃ语言特点主要完成了消息处理、拓扑计算、群成员管理、路由计算等功能。最后在Ｌｉｎｕｘ系统下实现了该方案，基于对实验结果的分析，验证了ＨＯＬ－ＳＲ路由协议简单、实用、性能优越． 关键词：Ａｄ－ｈｏｅ网络；ＨＯＬＳＲ；分级路由；群；Ｌｉｎｕｘ 中图法分类号：ＴＰ３９３．０２文献标识码：Ａ文章编号：１０００－７０２４（２００９）０９．２１４７．０４ ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＨＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｆｏｒＡｄ—ｈｏｃｎｅｔｗｏｒｋｓ ＨＵＡＮＧＪｕａｎ．ＹＵＪｉｎｇ—ｄｏｎｇ （ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ， Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅａｔｔｒｉｂｕｔｅｏｆｍｏｂｉｌｅＡｄ—ｈｏｅｎｅｔｗｏｒｋｓ．ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＨＯＬＳＲｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｔｈｅｎｔｗｏａｓｐｅｃｔｓｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｔｈａｔｉｓｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｎｕｍｂｅｒａｎｄｓｃａｌｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｎｔｒｏｌｐａｃｋｅｔｒｅｄｕｎｄａｎｃｙｒｅｄｕｃｉｎｇ．ＡｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＨＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｓｄｏｎｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｔｏｐｏ—ｌｏｇｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｃｌｕｓｔｅｒｍｅｍｂｅｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｒｏｕｔｉｎｇｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗＨＯＬＳＲｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｉｓｓｉｍｐｌｅ，ｐｒａｃｔｉｃａｌａｎｄｓｕｐｅｒｉｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｄ－ｈｏｅｎｅｔｗｏｒｋｓ；ＨＯＬＳＲ；ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｍｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｃｌｕｓｔｅｒ；Ｌｉｎｕｘ ０引言 移动ＡｄＨｏｅ网络“１是由一组可移动的无线节点组成的多跳无线网络。这种多跳无线网络没有基站一类的基础通信设施，依靠节点之间在无线信道上的相互感知与协调，构成网络通信环境，移动节点既是主机也是路由器。与有中心网络相比，移动ＡｄＨｏｅ网更坚固，更耐用，而且不需要提供固定的骨干设施，用户就可以通过无线网络瓦通。因此移动ＡｄＨｏｅ网主要应用于军事ｌ二，以及一些紧急情况，如受灾地区的通信、边远地区和勘探等场合的通信。 ｌ移动Ａｄｈｏｅ网络的路由技术 在多跳和移动通信环境下，节点间的通信关系随时都可能发生变化，需要采用一定的自组织算法，及时掌握动态变化中的网络拓扑结构，为网络中的通信寻找路由。 大部分移动ＡｄＨｏｅ网络的路由协议假设节点具有相用的处理和通信能力，即网络是同构的。对于同构的网络，路由协议根据路由发现策略可分为：主动路由协议（如ｏｐｔｉｍｉｚｅｄｌｉｎｋｓｔａｔｅｒｏｕｔｉｎｇｏ“，０ＬＳＲ）和按需路由协议（如０１１．ｄｅｍａｎｄｄｉｓ—ｔａａｃｅＶＯＣｔ一，ＡＯＤＶ）两种类型嘲。ＯＬＳＲ、ＡＯＤＶ的节点都有多个接口，然而都采用了平面结构，这种方法没有考虑接口的通信能力，增加了控制开销。 然而，在大多数军事战术情况下，ＡｄＨｏｅ无线网络是异构的，组成的移动设备的配备接口具有不同的通信能力，频带，电池寿命等。为了在异构ＡｄＨｏｅ网络解决这一复杂问题的路由，可将网络细分为一个层次规模较小的网络，每个一级负责自己的路由嘲。在分级路由协议中，节点根据自己的地理位置进行分群，每个群由一个群首和多个普通节点组成。普通节点只知道其群内的所有信息，群首节点除了知道其群内的所有信息，还知道其它对等群的成员信息。这种方法每个节点只用维护一个比较小的路由表，减小了资源开销，缩短了路南收敛时间。 目前提出的针对异构移动Ａｄｈｏｅ网络的分级路由协议主要有：ＨＳＲ用（ｈｉｅｒａｒｅｈｋａｌｓｔａｔｅｒｏｕｔｉｎｇ）、ＬＡＮＭＡＲ蚓（１ａｎｄｍａｒｋｒｏｍａｇｐｒｏｔｏｃ０１）、ＨＯＬＳＲＩ”ｏｇｈｉｅｒａａｒｈｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚｅｄｌｉｎｋｓｔａｔｅｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃ０１）。 ２ＨＯＬＳＲ路由协议 ２．１协议概述 ＨＯＬＳＲ协议是以节点性能的高低来进行群组的划分和 收稿日期：２００８－０５．１９：修订日期：２００８．０８．０５。 基金项目：国家自然科学基金项目（１０５７７００７）。 作者简岔：黄娟（１９８２一），女，硕士研究生，研究方向为无线移动自组织网的组网与路由技术；余敬东（１９６８～），男，副教授，研究方向为无线移动自组网、通信信号侦察、通信中的信号处理。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｖｅ６７４３＠，ｓｉｎａ．ｃｏｉｎ 万方数据 ?42? 计算机与信息计术 网络天地 基于Ad Hoc 和移动IP 的无线移动 网络技术分析与研究 许绘香 张 慧 （中州大学信息工程学院 河南 郑州 450015） 摘 要 简要介绍了Ad Hoc 和移动IP 的工作原理，探讨了一种基于Ad Hoc 和移动IP 集成的无线移动网络体系结构， 并分析了其工作过程和服务性能。 关键词 Ad Hoc 移动IP 无线移动网络 0 引言 随着互联网和移动通信技术的飞速发展，无线移动互联网（Wireless Mobile Internet）正日益受到人们的关注。它使全球网络基础设施可以实现随时、随地、无缝地接入，从根本上改变了全球通信业的面貌。目前，通过移动IP 实现Ad Hoc 接入Internet 以拓展互联网的无线应用范围，正成为无线移动网络技术的研究热点。 1 Ad Hoc 网络和移动IP 技术概述 1.1 Ad Hoc 网络概述 Ad Hoc 网络即自组网（Self Organized Network），是一种特殊的对等式网络，它使用无线通信技术，由一组带有无线收发装置的移动节点组成，网络中所有节点的地位平等，无需设置任何的中心控制节点，也被称为多跳无线网（Multihop Wireless Network ）、无固定设施的网络（Infrastructureless Network），具有无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑等特点。Ad Hoc 网络通过移动节点间的相互协作来进行网络互联，而不依赖于任何固定的网络基础设施，每个移动节点都具有报文转发能力；当一个节点需要和另一个节点通信时，它或使用直接的无线链路，或通过到目的节点的多个中间节点的转发，即经过多跳路由，从而实现网络的自动组织和运行。Ad Hoc 网络路由协议通常被分为两类：先验式（proactive）和反应式（reactive）。先验式协议通过周期性路由控制信息的交换，每个节点始终维护到网络中所有节点的路由，如DSDV 和OLSR；反应式协议在节点需要时才发现路由，并且仅维护活动路由，如AODV 和DSR。 1.2 移动IP 概述 移动 IP 是用于移动主机移动性管理的一组网络层协议，其目的是使移动中的主机在保持原IP 地址不变的条件下能保持通信，类似于移动电话系统中的漫游，可适用于各种不同类型的移动通信系统。它定义了四个功能实体：移动主机（mobile host）、通信主机（corresponding host）、家乡代理（home agent）和外地代理（foreign agent）。移动主机是一个能在子网间移动的主机，当Internet 上的通信主机向移动主机发送IP 数据包时，数据包将交付到移动主机的家乡网络， 若移动主机离开了家乡网络，数据包将通过隧道（tunnel）机制交付到外地网络，外地代理负责拆封数据包并转发到移动主机。 2 Ad Hoc 和移动IP 集成原因分析 Ad Hoc 网络有很强的独立性，但它所使用的路由算法大多数只适用于单个Ad Hoc 网络，很少涉及如何实现Ad Hoc 网络与Internet 的互联，这些因素使它难以大范围与互联网通信。 移动IP 使节点在不同的子网间切换时仍可保持正在进行的通信，它提供了一种IP 路由机制，使移动节点能够以一个永久的IP 地址连接到任何子网中，它的扩展性使其能在整个Internet 上应用。 为了达到Ad Hoc 网络中的移动主机可以在不同的Ad Hoc 网络间移动和随时接入互联网，我们利用移动IP 的可扩展及可在不同网络中漫游的特性，从而实现Ad Hoc 网络与Internet 的互联。 3 Ad Hoc 和移动IP 结合的体系结构及工作过程 近几年，许多国内外学者从事Ad Hoc 网络和移动IP 集成方面的研究，并且提出了不同的解决方案。在此我们以图1所示的简单结构模型为例来探讨Ad Hoc 和移动IP 的结合思想及工作过程。 图1 体系结构 3.1体系结构 在图1所描述的体系结构中，无线移动网络由多个Ad Hoc 网组成，每个Ad Hoc 网相当于一个子网，它们都通过相应的网关（即基站）接入Internet，每个网关需配置两块网卡： 自组织基本路由协议及混合型路由协议技术 自组织基本路由协议及混合型路由协议技术 自组网的路由技术主要是设计能自适应网络拓扑动态变化的分布式路由协议路由协议，并避免产生路由环路，尽可能减小路由开销，具有一定的可扩展性，使网络节点能根据网络情况的变化，具各分布式管理的路由功能。自组织网络自组织网络是一个多跳的临时性的自治系统，在这种环境中，由于结点的无线通信覆盖范围的有限性，两个无法直接通信的移动结点可以借助其他结点进行分组转发来进行数据通信。自组网结点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交换，需要按路由协议进行分组转发决策。 IETF于1996年成立了自组网工作小组（MANETWG），其核心任务就是研究自组网环境下基于IP协议的路由协议规范和接口设计。 目前MANETWG已经提出了许多协议草案，比如DSR、AODV、TORA、ZRP等。这些自组网路由协议根据不同的角度可以进行不同的分类。按路由发现的策略划分，可以分为主动式主动式路由协议、被动式路由协议和混合型路由协议。自组织网络主要有以下路由协议。 研究基于分布式算法，具有网络自组织和自设置功能的自组织基本路由协议，主要有两类：表驱动路由协议（主动式路由协议）和按需路由协议（反应式路由协议），。主动式路由协议尽力维护网络中每个节点至所有其他节点的一致的最新路由信息，并要求网络中的每个节点都建立和维护一个或多个存储路由信息的表格。在网络拓扑变化时周期性地广播路由更新信息。这样减少了获得路由的时延，但是需 要花费较大的开销保持路由更新。按需路由协议只有在源节点需要时才建立路由，节点不需要花费代价来维护无用的路由信息，节省了一定的网络资源，但是路由发现过程时延比较大。 自组织网络路由协议按驱动模式的分类 迄今为止，已提出的主动式协议主要有WRP、DSDV等。下面简单介绍这两种协议。 （1）WRP协议 无线路由协议（wirelessroutmgprotocol，WRP）是一个基于距离矢量的协议，其路由算法是对路径发现算法PFA的改进。它利用去往目标结点的路径长度和相应路径到倒数第二跳结点信息加速路由协议收敛速度，改善路由环路问题。WRP对PFAD的改进之处在于当结点i监测到与邻居结点j的链路链路发生变化时，i会检查所有邻居结点关于倒数第二跳信息的一致性，而PFA只会检查结点j 关于倒数第二跳结点信息的一致性。这种改进可以进一步地减少出现路由环路的次数，加快算法的收敛速度。WRP协议的主要思想如下：每个结点维护四张表，即距离表、路由表路由表、链路费用表和消息重发表，并通过UPDATE消息通告给邻居结点。 设结点为i，信宿结点为j，结点i的邻居结点为k。 ①距离表。距离表包括k的通告的相关内容有经过k到j的路由的距离Dijk的前趋结点Piik。 ②路由表。每个表项包括信宿结点地址、到信宿的距离Dij、到j的最短路由j的前趋结点Pij、i的下一跳（后继）Sij等。 无线传感器网络路由协议研究毕业论文 目录 前言................................................................... I 第1章无线局域网技术. (2) 1.1 引言 (2) 1.2 无线局域网的组成及工作原理 (2) 1.2.1 无线网卡 (2) 1.2.2 无线接入点 (2) 1.3 无线局域网的主要特征 (2) 1.3.1 网络拓扑结构 (2) 1.3.2 传输媒质及传输方式 (2) 第2章无线局域网的分析与发展 (3) 2.1 引言 (3) 2.2 无线局域网的现状 (3) 2.4 无线局域网的发展前景 (4) 第3章无线传感器网络路由协议分析 (5) 3.1 引言 (6) 3.2 无线传感器网络简介 (7) 3.3 无线传感器路由协议的特点 (10) 3.3 无线传感器网络路由协议分类 (17) 3.3.1 基于梯度的路由协议 (12) 3.3.2 基于等级的路由协议 (14) 3.3.3 基于平面的路由协议 (2) 3.3.4基于位置的路由协议 (2) 第4章无线传感器路由协议比较研究与趋势 (15) 4.1 引言 (16) 4.2 路由协议的比较研究 (17) 4.2.1 泛洪方式【Flooding】 (12) 4.2.2 集群方式(Clustering) (14) 4.2.3 地理信息方式(Geographic) (2) 4.3.1 基于服务质量方式 (12) 4.3 无线传感器路由协议的发展方向 (17) 注释 (26) 致谢 (27) 参考文献 (28) 附录一 (30) 附录二 (31) 实训项目18搭建Ad-hoc无线对等网络【实验目的】 掌握Ad-hoc无线对等网络的基本原理。 掌握组建Ad-hoc无线对等网络基本方法。 【实验仪器和设备】 计算机3台、TP-LINK TL-WN821N 无线网卡2块。每3名同学为一组。 实验组网图如图18-1所示。 STA STA 图18-1实验组网图 【实验步骤】 Ad-hoc模式无线网络架设步骤如下： 1 ?安装无线网卡及驱动程序 如果客户端没有内置的无线网卡，则首先需要安装无线网卡TP-LINK TL-WN821N 。安装好硬件后，操作系统自动识别到新加硬件，提示安装驱动程序。若未提示，可在“控制面 板”的“系统”中的“设备管理器”，如图18-2、18-3所示。 图18-3安装无线网卡驱动（ 2） 在图18-3中可以看到新设备名称，但工作不正常，是因为 没有安装网卡驱动 图18-2安装无线网卡驱动（ 1 ） 这时需要安装此网卡驱动程序TL-WN821N.rar 中的setup.exe。安装过程如下图18-4、图18-5、图18-6、图18-7、图18-8 所示。 图18-4无线网卡驱动程序安装（1） 图18-5无线网卡驱动程序安装（2） 图18-6无线网卡驱动程序安装（3） 图18-7无线网卡驱动程序安装（4） 图18-8无线网卡驱动程序安装（5） 此时在设备管理系中可以看到 如图 18-9 所示设备。 图18-9无线网卡安装完成 2.查看"无线连接”图标 单击桌面右下角无线网络图标，出现如图18-9所示信息。 图18-9查看无线网络3?在Win7中配置无线网络 第33卷第4期湖南科技学院学报V ol.33 No.4 2012年4月 Journal of Hunan University of Science and Engineering Apr.2012 无线传感网络路由协议研究新动向 梁小芝李玲香 (湖南科技学院 计算机与通信工程系，湖南 永州 425100) 摘 要：无线传感器网络因其明显的性能优势和巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视。在无线传感器体系结构中，网络层路由协议是无线传感网络的核心问题。文章阐述了无线传感器网络的特点，路由协议的要求，并对重要的路由协议工作原理进行了技术分析，从协议性能的角度比较了各个路由协议的特点，最后在文中对WSN路由协议的研究仍存在的问题和挑战进行了论述，指出了未来无线传感器网络路由协议的研究方向。 关键词：无线传感器网络；路由协议；数据融合；QoS；安全机制 中图分类号：TP79文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2012）04-0073-05 0 引 言 无线通信技术、数字信号处理以及传感器技术的高速发展和日益成熟，为以信息获取、信息处理和传输为基础的无线传感器网络[1]（Wireless Sensor Networks，WSNs）提供了有力的支持。无线传感器网络在军事国防、环境监测、生物医疗、抢险救灾以及商业应用等领域具有广阔的应用前景。 与无线传感器网络最为相似的移动自组织网络（mobile Ad Hoc networks，MANET），尽管两者都是无线自组织多条网络，但差异很大：节点数量极大，节点不一定具有全球唯一的标识；分布密度远远超过以往ad hoc网络中的节点数；大部分节点不像MANET节点一样快速移动；节点出现故障的可能性明显大于MANE网络；节点的存储能力、计算能力和电能极其有限；节点主要采用广播方式通信，而MANET网络大都采用点对点方式通信； 这些差异使得MANETs 路由协议不适合直接运用到WSNs中，需要结合WSNs的特点对其进行改进，或提出新的路由协议。 1 无线传感网络路由协议特点和设计要求 1.1 无线传感网络路由协议的特点 和传统的路由协议相比，无线传感器的路由协议有以下 收稿日期：2012－03－30 基金项目：湖南省科技计划项目（项目编号2010FJ30 42）。 作者简介：梁小芝 (1963－)，女，湖南湘潭人，副教授, 高级实验师，研究方向为计算机应用技术，智能信息处理与物联网技术。特点： (1) 能量有限。由于传感器节点能量的限制，无线传感器网络的路由协议设计要以节能作为首要考虑因素，减少节点能耗和延长网络的生存时间是协议设计要考虑的首要问题。 (2) 基于局部拓扑信息。无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和计算资源，使得节点不能存储大量的路由信息，不能进行太复杂的路由计算。在节点只能获取局部拓扑信息和资源有限的情况下，如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络的一个基本问题。 (3) 无线传感器网络路由协议是以数据为中心进行路由的，它只提取某个区域的某个指标的值，而不会去关注某个具体节点的感知数据。 (4) 应用相关。无线传感器网络的应用环境千差万别，不同的应用需要设计不同的路由协议与之相适应。 1.2 无线传感器网络协议的设计要求 针对无线传感器网络路由协议的上述特点，在设计路由协议时需要满足下列要求： (1) 能量高效。由于无线传感器网络节点能量有限，所以路由设计将能量高效放在首位，即要求路由算法尽可能简单，信息传输尽可能高效节能。 (2) 容错性。传感器节点容易因为能量或环境影响而失效，这要求路由协议具有移动的容错能力。 (3) 鲁棒性。路由算法应具备一定的自适应能力和容错能力，不能因为由于部分节点的失效而影响整个网络的工作，而且无需人为的干预就可自行适应各种不同的应用环 73 移动Ad Hoc网络层路由协议总结 描述Ad Hoc路由质量指标: 快速自适应链路变化； 达到目标节点的最少跳数路径； 传播时延； 开环； 链路质量； Ad Hoc网络中，由于通信半径的限制，网络节点之间是通过多跳数据转发机制进行数据交互的，需要路由协议完成分组转发决策。与传统路由协议相比，Ad hoc路由协议的设计面临着网络拓扑动态变化、带宽受限、信道容量变化、移动终端有限的可用资源等新的问题和挑战。 1.移动Ad Hoc网络的主动式路由协议 1.1最优化链路状态路由（OLSR）协议 协议概念 OLSR路由协议是由IETF MANET(Mobile Ad hoc NETwork)工作组为无线移动Ad Hoc网提出的一种标准化的表驱动式优化链路状态路由协议。节点之间需要周期性地交换各种控制信息，通过分布式计算来更新和建立自己的网络拓扑图，被邻节点选为多点中继站MPR(MultipointRelay)的节点需要周期性地向网络广播控制信息。控制信息中包含了把它选为MPR的那些节点的信息(称为MPR Selector)，只有MPR节点被用作路由选择节点，非MPR节点不参与路由计算。OLSR还利用MPR节点有效地广播控制信息，非MPR节点不需要转发控制信息。 OLSR主要采用两种控制消息分组，HELLO分组和TC(Topology Control)分组。 HELLO 消息用于建立一个节点的邻居表，报文中可以包括邻居节点的地址以及本节点到邻居节点的延迟或开销，OLSR采用周期性地广播HELLO分组来侦听 邻居节点的状态。HELLO分组只在一跳的范围内广播，不能被转发。与HELLO消息相反，TC分组必须被广播到全网。 节点在从自己的一跳邻居节点中选择MPR时计算的原则是：节点与MPR之间必须是双向对称链路，节点所发送的分组通过MPR的中继，能够到达所有对称的两跳邻居节点,如果能够满足这一点，那么MPR就能有效地进行TC分组的转发，同时，应该使MPR的数量尽量的少。 OLSR路由协议 优缺点 WRP的优点是当节点检测到任何链路变化时便检查邻居的一致性，有助于消除环路以及加速算法收敛。缺点是由于WRP需要保存四张路由表且依赖于周期性的Hello消息，这些需要大量的存储空间和计算资源，浪费了内存和带宽。另外，WRP的可扩展性不强，不适用于大型的Ad Hoc网络。 1.节点之间需要周期性地交换各种控制信息：使接入Ad Hoc网的结点所处环境比较嘈杂； 2. TC分组必须被广播到全网。全网处于动态游走的状态，需要周期性更新TC 分组；占用带宽比较严重。 无线Adhoc网络技术 摘要： 无线Adhoc网络是随着无线通信技术的快速发展而出现的一种新型网络。文章详细介绍了无线Adhoc网络的由来、主要特征、关键技术和应用等方面，并展望了它的发展前景。 关键词： Adhoc网络；路由技术；安全问题；互联；分层自组网；多跳网 ABSTRACT: Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologi es,thewirel essAdhocnetworkcomesupasanewtypeofnetwork.Thispaperdes cribestheorig in,features,keytechnologiesandapplicationsoftheAdhocnetworki ndetail ,andforecastsitsdevelopmenttrends. KEYWORDS: Adhocnetwork;Routingtechnology;Securityproblem;Interconnec tion;Hier archicalself-organizingnetworks;Multi-hopnetwork 近几年，无线网络在支持移动性方面的发展非常迅速。按照移动通信系统是否具有基础设施，可以把移动无线网络分成两类。 第1种类型是具有基础设施的网络。移动节点借助于通信范围内最近的基站实现通信。在这样的网络里，移动节点相当于移动终端，它不具备路由功能，而只有移动交换机负责路由和交换功能。这种类型网络的典型例子有蜂窝无线系统、办公室无线局域网等。 移动无线网络的第2种类型是一种无基础设施的移动网络，也就是无线Adhoc网(见图1)。它是一种自治的无线多跳网，整个网络没有固定的基础设施，也没有固定的路由器，所有节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种环境中，由于终端的无线覆盖范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助于其它节点进行分组转发。每一个节点都可以说是一个路由器，它们要能完成发现和维持到其它节点路由的功能。典型例子有交互式的讲演，可以共享信息的商业会议，战场上的信息中继，以及紧急通信需要。 AdHoc网络 AdHoc网络是一个没有有线基础设施支持的移动网络。在AdHoc网络中，所有的节点都是由移动主机构成的。最初是应用于军事领域，是为了在战场环境下分组无线网络数据的通信。AdHoc是一个拉丁词汇，在拉丁语中他的意思是“为了这个目的（forthispurpose）”。 Adhoc网络是一种独具特色的网络，作为一种新型的无线、多跳、无中心分布式控制网络，它无需网络基础设施，具有很强的自组织性、鲁棒性、抗毁性和容易构建的特点，其关键技术一直是研究的热点和难点。文章主要对Adhoc网络的路由协议、服务质量、功率控制、安全问题和互联问题进行分析和探讨，最后展望了Adhoc网络的发展前景。 1、Adhoc网络特点 随着移动通信技术的飞速发展和普及，人们对移动通信的需求越来越强烈，涌现出了众多的移动通信技术，Adhoc就是其中之一。Adhoc网络是一种无线多跳网络，与传统的无线网络相比，它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心，而是由一组自主的移动节点临时组成，通过移动节点间的相互协作和自我组织，保持网络连接和实现数据的传递，主要应用于军事战场、医疗抢险以及抗洪救灾等特殊紧急环境。 Adhoc网络组网灵活、快速，使用非常方便，但必须为Adhoc设计专门的协议和技术，因为传统固定网络和移动蜂窝网络中的技术和协议无法直接复制到Adhoc网络，这是由Adhoc网络自身特性决定的。因此有必要对Adhoc网络的路由协议、服务质量和功率控制等关键技术进行探讨。 2、关键技术探讨 2.1路由协议 路由协议是Adhoc网络的重要组成部分，开发良好的路由协议是建立Adhoc网络的首要问题。与传统网络的协议相比，Adhoc网络路由协议的开发更具挑战性，这是因为传统网络的路由方案都假设网络的拓扑结构是相对稳定的，而Adhoc网络的网络拓扑结构是不断变化的。另外，传统网络的路由方案主要依靠大量的分布式数据库，这些数据库保存在某些网络节点和特定的管理节点中，而Adhoc网络中的节点不会长期存储路由信息，并且这些存储的路由信息也不总是可靠的。大量的研究表明，理想的Adhoc网络路由协议必须具备以下功能：a）维护网络拓扑的连接。b）及时感知网络拓扑结构的变化。c）高度的自适应性。 根据路由表的维护特点，Adhoc网络的路由协议大致可分为：a）表驱动路由协议。b）按需驱动路由协议。c）混合路由协议。表驱动路由协议又称先应式路由协议，是指网络中的节点通过周期性的广播交换路由信息，获取其他节点的路由。由于这种方式需要不断在节点之间进行路由信息的交换和更新，占用了大量的网络资源，而事实上有很多的路由信息并不是必须的，这就造成了网络资源的浪费，所以这种路由方式一般只用在传统网络中，不大适用于Adhoc网络。按需路由协议又称反应式路由协议，是指节点只对自己需要使用的路由进行维护和查找，也就是说，节点之间不必周期性的交互路由信息，解决了因交互无用的路由信息引起的网络资源浪费。混合路由协议是对表驱动路由协议和按需驱动路由协议的综合，它先在局部范围内使用表驱动路由协议，缩小路由控制消息传播的范围，当目标节点较远时，再通过按需驱动路由协议查找发现路由，这样就均衡了路由协议的控制开销和时延两个性能指标。 目前，大多数Adhoc网络路由协议采用的是按需驱动路由方式，其中，具有代表性的有动态资源路由协议（DSR）、Adhoc请求距离向量协议（AODV）和定位辅助路由协议（LAR）等，而目的序列距离矢量路由协议（DSDV）则是表驱动路由协议的代表。 2.2服务质量Adhoc网络TORA和DSR路由协议的分析比较
相遇信息估算概率的机会网络路由协议
Ad Hoc网络技术
移动adhoc网络HOLSR路由协议研究与实现
基于AdHoc和移动IP的无线移动网络技术分析与研究
自组织基本路由协议及混合型路由协议技术
无线传感器网络路由协议研究毕业论文
搭建Adhoc无线网络
无线传感网络路由协议研究新动向
adhoc网络层路由协议总结
无线Adhoc网络技术
AdHoc网络