Ad-hoc网络路由协议的深入研究.pdf

Ad hocAd hoc 网络路由协议的深入研究网络路由协议的深入研究 来源 刷钻 在今天的多样通信方式下 无线网络给了我们很多梦寐以求的东西 就如现在的 Ad hoc网络它的使用让更多技术成为可能 关于它的路 由协议我们将详细研究一下 我们都知道 无线通信系统虽然在应用 场合 成本 最大接入速率等方面存在差异 但却有一些共同的特点 即网络在使用前必须首先部署基础设施 如基站 移动交换中心 接入 点或卫星等 但在某些特定的应用条件下 如灾难事故现场 瞬息万变 的战场等 人们需要快速建立能够通信的网络 而这种需要基础设施 的网络无法满足快速部署的要求 Ad hoc网络是一种无基础设施的移动自组织网络 由若干期望相互通 信的移动用户组成的对等网络 在不借助任何固定基础设施或者中心 设备情况下 直接通过无线链路连接而成的一种自治系统 在这种系 统中 所有节点都可以随机移动 且都能以与其它节点的保持联系 即 每个移动节点同时充当路由器和终端的双重角色 当两个用户终端无 法进行直接通信时 通常借助于其它节点的路由功能而实现通信 路由协议是 Ad hoc 网络中移动节点互相通信的基础 也直接影响通 信业务的 QoS 安全性等指标 路由协议的研究已经受到了学术界的高 度关注 互联网工程任务组 Internet Engineering Task Force IETF 专门成立了移动 Ad hoc 网络工作组 称为 MANET 其主要工作就是针 对 Ad hoc 网络的路由进行研究 国内外许多大学和研究机构也都在 从事 Ad hoc 的路由研究 Ad hoc 网络由于具有多跳 动态拓扑 无线链路传输等特点 其路由协 议与传统的有线网络有很大的区别 传统的路由协议通常采用 距离 向量路由协议 Distance Vector Routing Protocol 链路状态路由 协议 Link State Routing Protocol 由于 Ad hoc网络的拓扑结构 由于移动而变化 因此 无法保证每个节点都能及时掌握最新的拓扑 结构信息 路由算法的收敛性差 同时 传统的距离矢量算法中存在路 由环路问题 基于距离矢量的 Ad hoc 路由算法必须避免路由环路 但 在现有的协议中 路由环路解决方案往往比较复杂 目前已有的 MANET 路由包括前摄式 proactive 后摄式 reactive 和混合式三种类型 前摄式路由协议也称表驱动 table driven 协议 典型的先应式协议 有 DSDV 和 WRP 等 路由发现策略与传统有线路由协议类似 各节点必 须维护通往全网所有节点的路由 这种路由协议的优点是当节点需要 发送数据分组时 只要去往宿点的路由存在 路由时延就很小 但主动 路由需要发费较大开销用于维护全网路由表的一致性 尽可能使得路 由更新能够及时反映当前拓扑结构的变化 由于拓扑结构的快速变化 可能使得这些路由更新变成过时信息 路由协议始终处于不收敛状态 后摄式路由协议又称按需 on demand 协议 与先应式路由不同 反应 式路由认为在动态变化的自组织网络中 没有必要事先维护通往其它 节点的路由 仅在源节点有分组要发送但没有去往宿节点的路由时 才按分组发送的需要进行路由发现 拓扑结构和路由表内容是按需建 立的 仅是整个拓扑结构信息的一部分 其优点是不需要周期性的路 由信息广播 节省了一定的网络资源 缺点是发送数据分组时 如果没 有通往宿节点的路由 路由发现会引起较大延时 典型的反应式路由 有 AODV 和 DSR等 从数据分组的传送时延角度来说 先应式陆游协议要优于反应式路由 协议 从路由协议的效率角度考虑 反应式路由协议的开销小于先应 式路由协议 从获取最优路由的效率角度考虑 先应式路由协议所发 现的路由要优于反应式路由协议 但总起说来 尽管上述两种协议都 有不尽人意的地方 相比起来 反应式路由协议更适合于无线自组织 网络 常用的混合式路由协议有 CGSR 和 ZRP 其中 CGSR Cluster Head Gateway Switch Routing 协议是在 DSDV 协议基础上结合集群路由机 制设计的 CGSR 采用 LCC Least Cluster Change 算法形成集群结构 除了群首节点外 CGSR 还规定了其他两种类型的节点 一个群首的内 部节点是指位于该群首的无线通信范围内的节点 网关节点则是指同 时位于多个群首的无线通信范围之内的节点 ZRP Zone Routing Protocol 是第一个利用集群结构混合使用按需和主动路由策略的自 组网路由协议 Ad hoc网络中的节点既是一个主机又是一个路由器 可以在网络中寻 找和保持到其他节点的路由 Ad hoc网络路由协议的目的是在源节点 与目的节点之间建立一条有效的路由 及时可靠地发送数据 路由也可能受到各种攻击 如果路由被攻击 很可能导致网络的瘫痪 近年来 路由协议的安全问题已经受到研究人员的高度关注 特别是 现有的 Ad hoc 路由协议容易受到攻击 路由攻击主要有两类 被动式 攻击和主动式攻击 被动式攻击指恶意节点并不破坏路由协议的执行过程而仅仅通过侦 听路由的通信过程获取对它有用的路由信息 由于无线电波的开放性 对这类恶意节点的检测相当困难 主动式攻击指恶意节点阻止路由的建立 更改包的传送方向 中断路 由的使用 以及利用虚假数据骗取网络的认证和授权等破坏性行为 主动式攻击可进一步分为外部攻击和内部攻击 外部攻击是指位于网 络外部的攻击者对网络发起的攻击 而内部