Luận văn Đánh giá hiệu năng một số giao thức Proactive của công nghệ mạng Ad-Hoc

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU. . . 3

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT. 6

CHƯƠNG I :TỔNG QUAN VỀ MẠNGAD-HOC . 8

1.1. TổNG QUAN Về MạNG AD-HOC . . 8

1.2 ĐặC ĐIểM CủA MạNG AD-HOC . . .10

1.3 CÁC ứNG DụNG CủA MạNG AD-HOC . .13

1.3.1 Ứng dụng trong quân đội.13

1.3.2 Các ứng dụng trong cuộc sống .14

1.4 VấN Đề AN NINH .16

CHƯƠNG II : HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC GIAO THỨCPROACTIVE TRONG MẠNG AD-HOC

. . .17

2.1 TổNG QUAN Về ĐịNH TUYếN . . .17

2.2 GIAO THứC ĐịNH TUYếN VECTOR KHOảNG CÁCH THEO YÊU CầU AODV .19

2.2.1 Tìm đường . . .19

2.2.2 Thiết lập đường đảo chiều. .20

2.2.3 Thiết lập đường chuyển tiếp . .20

2.2.4 Quản lý bảng định tuyến . . .21

2.2.5 Duy trì tuyến. . . .22

2.2.6 Xử lý lỗi, hết hạn và xóa bỏ tuyến.23

2.2.7 Quản lý kết nối nội vùng . . .25

2.2.8 Sửa chữa nội vùng . . . .26

2.3 CLUSTERHEAD GATEWAY ROUTING SWITCH (CGSR) .28

2.3.1 Tổng quan về giao thức CGSR .28

2.3.2 Kiến trúc của giao thức CGSR .28

2.4 GIAO THứC OLSR (OPTIMIZED LINK STATE ROUTING) .30

2.4.1 Khái quát giao thức OLSR . .30

2.4.2 Chuyển tiếp đa điểm . . .31

2.4.3 Nguyên tắc trao đổi bản tin.33

2.4.4 Khả năng áp dụng . . .35

2.5 GIAO THứC ĐịNH TUYếN KHÔNG DÂY ( WRP ) . . .35

2.6 Định tuyến nguồn động (DSR) . . . 36

2.7 GIAO THứC ĐịNH TUYếN TUầN Tự TạM THờI TORA . . .38

2.7.1 Chức năng giao thức .40

2.7.2 Tạo đường trong TORA . .41

CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM NS2 VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG CÁCKỊCH BẢN

MÔ PHỎNG GIAO THỨC MẠNG . .43

3.1 TổNG QUAN . .43

3.2 ĐạI CƯƠNG Về NS .44

3.2.1 Các chức năng của NS. . .44

3.2.2 Các thành phần của NS . .45

3.2.3 Kiến trúc của NS .45

3.3 Sử DụNG PHầN MềM NS-2Để MÔ PHỏNG MạNG . . .50

3.3.1 Cơ bản về Tcl .50

3.3.2 Cơ bản về OTcl .52

3.3.3 Các bước cơ bản của một kịch bản mô phỏng NS-2 . .53

3.3.4 Thực hiện mô phỏng mạng không dây trong NS.56

CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG CÁC GIAO THỨC ĐỊNHTUYẾN

PROACTIVE TRONG AD-HOC .62

4.1 MộT Số Độ ĐO ĐÁNH GIÁHIệU NĂNG. .62

4.1.1 Các độ đo định tính . .62

4.1.2 Các độ đo định lượng . .64

4.2 ĐÁNH GIÁ HIệU NĂNG DựA TRÊN CÁC THÔNG Số . . .66

4.3 ĐÁNH GIÁ HIệU NĂNG DựA TRÊN KếT QUả MÔ PHỏNG .70

4.3.1 Mô hình hóa các kịch bản mô phỏng . . 70

4.3.2 Khảo sát và phân tích kết quả . . .71

4.3.2.1 Tỷ lệ chuyển tiếp gói tin. . 71

4.3.2.2 Khả năng truyền gói tin . . . 73

4.3.2.3 Độ tối ưu về đường đi . . . 73

KẾT LUẬN . . .75

TÀI LIỆU THAM KHẢO.77

pdf79 trang | Chia sẻ: netpro | Ngày: 12/04/2013 | Lượt xem: 1527 | Lượt tải: 17download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Đánh giá hiệu năng một số giao thức Proactive của công nghệ mạng Ad-Hoc, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
c nút trong phạm vi giao tiếp của các clusterhead thuộc nhóm của nó. Một nút đó là trong phạm vi giao tiếp của hai hay nhiều clusterheads được gọi là gateway. Sử dụng phương pháp này, mỗi nút phải giữ một “ nhóm cluster heads ” , ở đâu đó sẽ lưu trữ đích đến của các cluster heads cho mỗi nút mạng khác nhau. Bảng thành viên cluster này được phát sóng theo định kì bởi mỗi nút sử dụng giải thuật DSDV. Những nút này sẽ cập nhật các mục trong bảng thành viên cluster heads của chúng trên một bảng mới từ một láng giềng. Nếu có một nút để định tuyến một gói tin, nó tìm thấy các clusterhead gần nhất dọc theo tuyến đường đến đích theo bảng thành viên nhóm và bảng định tuyến này. Sau đó, nó sẽ tham khảo bảng định tuyến của nó để tìm bước kế tiếp để tiếp cận các clusterhead chọn ở trên và truyền các gói dữ liệu đến nút đó. Vì vậy, nguyên tắc định tuyến trông như sau: 1. Tra cứu của clusterhead của nút đích 2. Tra cứu của hop kế tiếp 3. Gói gửi đến đích 4. Điểm đến clusterhead cung cấp gói Trước tiên, nguồn có để truyền các gói dữ liệu để clusterhead của nó. Sau đó, clusterhead này sẽ gửi gói sang nút cổng kết nối này clusterhead và clusterhead kế tiếp dọc theo tuyến đường đến đích đến. Gateway sẽ gửi gói đến clusterhead tiếp theo. Điều này sẽ đi vào cho đến khi clusterhead đích là đạt. Các clusterhead đích sau đó truyền tải các gói dữ liệu đến nút đích. 30 2.4 Giao thức OLSR (Optimized Link State Routing) 2.4.1 Khái quát giao thức OLSR Như đã được giới thiệu, OLSR là một giao thức định tuyến khởi tạo theo chu kỳ được tối ưu các mạng tùy biến. Giao thức này thừa kế tính ổn định của thuật toán trạng thái liên kết và luôn sẵn sàng các tuyến đường khi cần thiết. Với mục đích giảm thiểu chi phí cho công việc tràn lụt lưu lượng điều khiển OLSR chỉ sử dụng các nút MPR được chọn để truyền dẫn các bản tin này. Kỹ thuật này làm giảm đáng kể số lượng yêu cầu truyền lại để tràn lụt một bản tin tới tất cả các nút trong mạng. OLSR chỉ sử dụng một phần thông tin trạng thái liên kết được tràn lụt để lựa chọn tuyến đường ngắn nhất. Có một yêu cầu cho tất cả MPR là phải thông báo các liên kết tới các nút đã lựa chọn chúng. Ngoài ra thông tin cấu hình mạng có thể được sử dụng cho mục đích dự phòng. OLSR có thể tối ưu các phản ứng khi cấu hình mạng thay đổi bằng cách giảm thời gian giữa hai lần truyền bản tin điều khiển. Hơn thế nữa, nó luôn duy trì các tuyến đến tất cả các đích trong mạng. Vì thế OLSR rất phù hợp cho truyền thông giữa các tập hợp nhiều nút mạng với nhau hoặc cho các cặp nguồn - đích thay đổi theo thời gian. Giao thức này đặc biệt phù hợp với các mạng lớn và giày đặc. Các lợi thế này được mang lại nhờ sử dụng kỹ thuật chuyển tiếp đa điểm cũng như các lợi thế của định tuyến khởi tạo theo chu kỳ. OLSR được thiết kế để làm việc trong các mạng phân tán và không phụ thuộc vào bất kỳ một thực thể trung tâm nào. Giao thức này không yêu cầu truyền dẫn tin cậy cho các bản tin điều khiển. Mỗi nút gửi các bản tin điều khiển theo chu kỳ và có thể duy trì một tỉ lệ mất gói hợp lý. Hiện tượng mất gói này xẩy ra thường xuyên trong mạng vô tuyến do xung đột hoặc các vấn đề về truyền dẫn. OLSR không yêu cầu chuyển tiếp tuần tự các bản tin. Mỗi bản tin điều khiển chứa một số thứ tự và được đặt tăng dần cho mỗi bản tin. Vì vậy bên nhận sẽ dễ dàng xác định được bản tin nào mới hơn thậm chí đối với các bản tin đã được sắp xếp lại trong quá trình truyền dẫn. Hơn thế OLSR còn có các hỗ trợ hổ xung như hoạt động trong chế độ ngủ và định tuyến đa phương (multicast). Các hỗ trợ xung này hoàn toàn tương thích với các phiên bản khác nhau của giao thức. 31 OLSR không yêu cầu bất kỳ thay đổi nào về khuôn dạng của gói tin IP vì thế nó hoàn toàn phù hợp với chồng giao thức IP hiện tại. 2.4.2 Chuyển tiếp đa điểm Ý tưởng của những chuyển tiếp đa điểm sẽ tối thiểu hóa thủ tục bổ sung của việc bao phủ những thông tin trong mạng bằng việc giảm sự truyền lại không cần thiết trong cùng miền. Mỗi một nút mạng lựa chọn một tập hợp những nút trong 1-hop láng giềng đối xứng, cái có thể truyền lại thông tin của nó. Bộ những nút làng giềng được chọn được gọi là bộ MPR của nút đó. Những nút láng giềng của nút N không có trong bộ MPR nhận và xử lý những thông tin phát sóng nhưng không truyền lại những thông tin được nhận từ nút N. Mỗi nút lựa chọn bộ MPR của nó từ trong số những 1-hop láng giềng đối xứng của nó. Bộ này được lựa chọn như nó bao gồm (kì hạn của trạm phát sóng ) tất cả các nút 2-hop đối xứng . Bộ MPR của nút N được kí hiệu như MPR{N}, sau đó một tập hợp tùy ý của 1-hop lân cận đối xứng của N đã thỏa mãn điều kiện tiếp theo: mỗi nút trong 2-hop lân cận đối xứng của N phải có một liên kết đối xứng hướng về MPR{N}. Một bộ MPR nhỏ hơn, kết quả thông tin bổ sung ít lưu lượng điều kiện từ giao thức định tuyến. [2] một ví dụ và phân tích thuật toán lựa chọn MPR. Mỗi một nút duy trì thông tin về tập hợp những nút láng giềng đã lựa chọn nó như MPR. Bộ này được gọi là chuyển tiếp đa điểm của một nút. Một nút chứa những thông tin này từ những thông tin HELLO định kì nhận được từ các nút láng giềng. Thông tin phát sóng có mục đích truyền vào toàn bộ mạng, nó đến từ bất kỳ bộ chọn MPR của nút N được truyền lại bởi nút N nếu N vẫn chưa nhận được. Bộ cài đặt có thể thay đổi theo thời gian ( ví dụ như khi một nút lựa chọn một bộ cài đặt MPR khác) và được chỉ ra bởi những nút được lựa chọn trong bản tin HELLO của chúng. OLSR được phát triển cho mạng AD-HOC. Nó hoạt động như một bảng điều khiển, loại giao thức proactive đó là trao đổi thông tin poto với các nút khác của mạng theo quy tắc. Mỗi một nút sẽ lựa chọn những nút láng giềng của nó 32 như “ chuyển tiếp đa điểm ” ( MPR ). Trong OLSR chỉ những nút được chọn như MPR sẽ chịu trách nhiệm cho việc tăng cường kiểm soát lưu thông, dùng cho việc khuyếch tán vào toàn bộ mạng. MPR cung cấp một chơ chế hiệu quả cho việc kiểm soát lưu thông bằng việc giảm số lượng cần truyền. Những nút được chọn như MPR cũng có trách nhiệm đặc biệt khi khai báo thông tin trạng thái liên kết trong mạng. Như vậy, chỉ một yêu cầu cho OLSR cung cấp những đường truyền nhắn nhất tới tất cả các điểm đích là những nút MPR do khai báo thông tin trạng thái liên kết cho bộ chọn MPR của chúng. Thêm vào đó thông tin trạng thái liên kết có sẵn có thể được dùng cho trạng thái dư thừa. Những nút được chọn như MPR bởi vài nút láng giềng sẽ thông báo thông tin này theo chu kỳ trong thông tin điều khiển của chúng. Vì vậy một nút thông báo đến mạng thì đó là nó có thể đến với những nút đã lựa chọn nó như một MPR. Theo sự hoạch định đường truyền, những MPR được sử dụng để tạo lên đường truyền từ một nút đã định tới bất kỳ điểm đích nào trong mạng. Hơn nữa, giao thức sử dụng MPR để làm tăng hiệu quả của thông tin điều khiển trong mạng. Một nút được lựa chọn những MPR từ một trong số các nút láng giềng của nó với "symetric" như hai chiều, sự liên kết. Do đó, việc lựa chọn đường truyền thông qua MPR tự động tránh những vấn đề kết hợp với gói dữ liệu dịch chuyển qua sự liên kết một chiều ( như vấn đề của việc không thừa nhận lớp liên kết cho những gí dữ liệu tại mỗi hop, với những tầng liên kết áp dụng công nghệ này cho lưu lượng unicast. OLSR được phát triển để làm việc độc lập từ những giao thưc khác. Cũng như vậy, OLSR không tạo ra những giả thiết vầ tầng liên kết cơ bản. OLSR thừa hưởng khái niệm của việc vận chuyển và việc chuyển tiếp từ HIPERLAN ( một giao thức tầng MAC ) được tiêu chuẩn hóa bởi ETSI [3]. Giao thức được phát triển trong dự án IPANEMA ( một phần của chương trình Euclid ) và trong dự án PRIMA ( một phần của chương trình RNRT ). 33 2.4.3 Nguyên tắc trao đổi bản tin Trong các giao thức định tuyến trạng thái đường liên kết, các nút truyền danh sách quảng bá đường định tuyến cho các nút lân cận trực tiếp với nó. Các bản tin quảng bá này được gọi là quảng bá trạng thái liên kết (LSA), nó được broadcast trên toàn mạng. Khi các mạng Ad-Hoc bị giới hạn bởi băng thông đường truyền. OLSR kết hợp một khái niệm gửi tràn lụt các bản tin định tuyến qua mạng dựa trên nguyên tắc chuyển tiếp đa điểm (MPRs). Mục đích của MPR là tối ưu hóa trong việc gửi tràn lụt các bản tin cập nhật trạng thái. Mỗi nút sẽ nhận các bản tin tràn lụt từ tất cả các hướng (từ bất cứ nút nào nằm trong giải truyền dẫn). Hình 2.6 mô tả một nút A khởi tạo và gửi tràn lụt các gói tin qua mạng. A Hình 2.3: Các gói tin định tuyến tràn lụt trong mạng Cơ chế gửi tràn lụt không mấy hiệu quả do các nút khác nhau có thể nhận cùng một bản tin ở các thời gian khác nhau. Trong OLSR, một cơ chế nhiều hiệu quả hơn được sử dụng cho quá trình truyền dẫn thông tin định tuyến đó là mỗi nút chỉ có nhiệm vụ truyền thông tin trạng thái liên kết LSA của nó cho một số các nút lân cận đối xứng một bước (one-hop) của nó. Các nút đặc biệt này được chọn sao cho các bản tin quảng bá trạng thái đường liên kết LSA sẽ tới được tất cả các nút lân cận hai bước (two-hop) của nó. Các nút này được chọn để chuyển tiếp các bản tin quảng bá trạng thái đường liên kết được gọi là MPRs. Hình 2.7 mô tả quá trình một nút A truyền một bản tin cập nhật định tuyến, nó sẽ broadcast bản tin này. Tất cả các nút trong giải truyền phát đều nhận và xử lý bản tin này nhưng chỉ có các nút là MPRs của A mới tiếp tục gửi bản tin này. 34 Với cơ chế này OLSR có thể giảm được băng thông tiêu tốn cho việc quảng bá trạng thái đường liên kết. Trong OLSR, mỗi nút truyền các bản tin ‘Hello’ theo chu kỳ trên các giao diện của nút với mục đích duy trì liên kết với các nút lân cận trực tiếp (one-hop) của nó. Các bản tin ‘Hello’chỉ broadcast tới các nút lân cận một bước (one-hop) với nội dung chứa tên của nút khởi tạo, của các nút lân cận một bước đã được chọn từ trước. Các nút khởi tạo có thể chọn các MPRs cho nó. Một nút lắng nghe bản tin ‘hello’ và kiểm tra xem bản tin nào được phát ra từ một nút lân cận mới hay không, nếu có nút sẽ cập nhật vào danh sách nút lân cận một bước của nó. Đồng thời sẽ kiểm tra xem nó có được nút lân cận đó chọn làm MPR hay không. Nếu được chọn nó tiếp tục gửi tràn lụt thông tin cập nhật định tuyến và chỉ các nút lân cận là MRP của nó mới tiếp tục chuyển tiếp thông tin cập nhật định tuyến này. Các nút đều có thể tìm ra được các nút lân cận hai bước (two-hop) của nó thông qua danh sách các nút lân cận một bước trong các bản tin ‘Hello’ mà nó nhận được từ các nút lân cận một bước (one-hop). Mỗi nút chọn các MRPs dựa trên khu vực lân cận nút lân cận hai bước do đó đường tới các nút lân cận hai bước có thể đi qua các MPR. Hình 2.4: Trao đổi thông tin trong OLSR Cập nhật trạng thái đường liên kết được truyền qua mạng thông qua một bản tin được gọi là bản tin điều khiển topo mạng (TC-topology control message). Các bản tin TC được tràn lụt qua mạng và tất cả các nút đều có thể tính toán lại bảng định tuyến của nó thông qua thông tin chứa trong bản tin này. Quá trình tràn lụt được thực hiện bởi các MRPs được mô tả như trong hình 2.7. OLSR 35 không yêu cầu một nút phải quảng bá cho tất cả các nút lân cận của nó mà chỉ cho các nút được chọn làm MPR của nó. OLSR cũng bao gồm hai loại bản tin: Các bản tin liên kết host và mạng được các tuyên bố đa giao diện (MID-multiple interface declaration) chỉ được dùng bởi các nút có nhiều giao diện sử dụng OLSR, do đó các nút khác có thể liên kết với các giao diện khác nhau trên cùng một nút. 2.4.4 Khả năng áp dụng OLSR là một giao thức định tuyến tiên phong cho mạng AD-HOCs[1][2]. Nó khá phù hợp với những mạng di động lớn và dày đặc cũng như sự tối ưu hóa đã hoàn thành việc dùng MPR làm việc ăn ý trong hình thưc này. Với mạng lớn và dày đặc hơn hì sự tối ưu hóa hơn có thể được hoàn thành cũng như so sánh được với thuật toán trạng thái liên kết điển hình. OLSR dùng định tuyến hop-by- hop, ví dụ như mỗi nút sử dụng thông tin của nó tới các gói định tuyến. OLSR khá phù hợp với mạng mà lưu lượng là ngẫu nhiên và bất đinh giữa một tập hợp những nút lớn hơn và gần như trở thành duy nhất giữa một tập hợp những nút đặc biệt. Cũng như một giao thức tiên phong, OLSR cũng phù hợp cho những kịch bản nối những cáp truyền thông thay đổi qua thời gian: thêm vào đó, lưu lượng không điều khiển được tạo thành trong hoàn cảnh này từ khi những định tuyến được sửa chữa cho tất cả những điểm đich tại cùng một thời điểm. 2.5 Giao thức định tuyến không dây ( WRP ) The Wireless Routing Protocol ( WRP ) thuộc lớp thuật toán tìm đường dẫn. Để tránh bài toán phải tính đến vô cùng phải cưỡng bức mỗi nút thực hiện định tuyến liên tục kiểm tra thông tin trước đó được tất cả các nút lân cận báo cáo về. Điều này loại bỏ việc lặp lại không xác định và cho độ hội tụ tuyến nhanh hơn khi xảy ra sự cố trên đường thông . Trong WRP, các nút cần biết về sự tồn tại của các nút lân cận từ một số bản tin đặc biệt. Nếu một nút không phải đang gởi gói, nó phải gửi một bản tin HELLO trong một khoảng thời gian xác định để đảm bảo thông tin kết nối được 36 phản ánh một cách chính xác. Ngược lại, việc thiếu thiếu các bản tin từ nút có thể xác định sự cố đường thông vô tuyến và gây nên cảnh báo sai. Khi một nút thu được bản tin HELLO từ một nút mới, thông tin nút mới đó được thêm vào bảng định tuyến của nó, và nó sẽ gởi đến nút mới một bản sao thông tin bảng định tuyến của nó. WRP phải duy trì 4 bảng, đó là: Bảng cự ly, Bảng định tuyến, Bảng chi phí đường truyền, và Bảng ghi danh sách phát lại bản tin (MRL). Bảng ghi cự ly cho biết số chặng giữa một nút và nút đích của nó. Bảng ghi định tuyến cho biết nút ở chặng kế tiếp. Bảng ghi chi phí đường thông phản ánh độ trễ theo từng đường thông cụ thể. MRL chứa số thứ tự của bản tin cập nhật, bộ đếm số bản tin truyền lại, việc nhận biết vector cờ cần thiết, và danh sách thông tin cập nhật được gởi trong bản tin cập nhật. Các bản tin MRL cập nhật bản tin cần được phát lại và các nút lân cận phải biết về điều này. Để đảm bảo rằng thông tin định tuyến chính xác, các nút phải gởi bản tin cập nhật định kỳ đến các nút lân cận của nó. Bản tin cập nhật chứa thông tin cập nhật (danh sách nút đích, khoảng cách đến đích, các nút trước nút đích) cũng như danh sách các đáp ứng mà nút xác định được phải nhận biết để cập nhật. Một nút gửi các bản tin cập nhật sau khi xử lý thông tin cập nhật từ các nút lân cận hay khi phát hiện có sự thay đổi đường truyền. Khi sự cố đường thông xảy ra, các nút phát hiện sự cố sẽ gởi các bản tin cập nhật đến các nút lân cận của chúng, và các nút này sẽ hiệu chỉnh các thực thể trong Bảng ghi cự ly, đồng thời kiểm tra các đường dẫn mới khả thi thông qua các nút khác. 2.6 Định tuyến nguồn động (DSR) Giao thức DSR (Dynamic Source Routing) là một giao thức định tuyến theo yêu cầu từ nút nguồn. Trong đó, các nút di động cần duy trì bộ nhớ đệm về tuyến chứa các tuyến nguồn mà nút di động nhận biết được. Các thực thể trong bộ nhớ đệm tuyến được cập nhật liên tục. 37 Hình 2-5: Định tuyến nguồn động DSR Giao thức này bao gồm 2 giai đoạn chính: a) Khám phá tuyến, b) Duy trì tuyến (Hình 3). Khi một nút di động gởi một gói đến một nút đích nào đó, trước hết nó phải tham vấn bộ nhớ đệm tuyến để xác định là nó đã có một tuyến để đến đích chưa. Nếu nó có một tuyến chưa hết hiệu lực để đến đích, nó sẽ sử dụng tuyến này để gởi gói đi. Trái lại, nếu không có một tuyến như thế, nó phải khởi đầu một quá trình khám phá tuyến bằng cách phát quảng bá một gói yêu cầu tuyến. Bản tin yêu cầu này chứa địa chỉ đích, cùng với địa chỉ nút nguồn và số nhận dạng duy nhất. Mỗi nút nhận được gói này sẽ tiến hành kiểm tra là nó có biết một tuyến nào để đến đích không. Nếu không, nó thêm địa chỉ của nó vào Bảng ghi định tuyến của gói và sau đó chuyển tiếp gói trên các đường truyền ngõ ra. Để giới hạn số yêu cầu tuyến phát trên các đường truyền ngõ ra của nút, một nút chỉ chuyển tiếp yêu cầu tuyến nếu nó chưa biết yêu cầu đó và nếu địa chỉ của nút di động chưa xuất hiện trong Bảng ghi tuyến. Một đáp ứng tuyến được tạo ra khi hoặc là yêu cầu tuyến đạt đến đích hoặc là khi nó đạt đến một nút trung gian chứa trong bộ nhớ đệm tuyến của nó một tuyến đến đích chưa hết hiệu lực. Đến lúc gói có thể đạt đến đích hay đến một nút trung gian như thế, nó chứa một Bảng ghi tuyến cho biết số tuần tự chặng đã trải qua. 38 Nếu nút tạo ra đáp ứng tuyến là đích thì nó đặt Bảng ghi tuyến chứa trong yêu cầu tuyến vào đáp ứng tuyến. Nếu nút tương ứng là một nút trung gian, nó gắn thêm tuyến trong bộ nhớ đệm của nó vào Bảng ghi tuyến và sau đó tạo ra một đáp ứng tuyến. Để trả về đáp ứng tuyến, nút tương ứng phải có một tuyến để khởi đầu. Nếu nó có một tuyến để khởi đầu trong bộ nhớ đệm tuyến của nó, nó có thể sử dụng tuyến đó. Trái lại, nếu các đường truyền đối xứng được hỗ trợ, nút có thể khởi đầu một quá trình khám phá tuyến của nó và tiếp tục gởi đi đáp ứng tuyến trên một yêu cầu tuyến mới. Việc duy trì tuyến được hoàn thành thông qua sử dụng các gói lỗi tuyến và các bản tin xác nhận. Các gói lỗi tuyến được tạo ra ở một nút khi lớp liên kết dữ liệu gặp sự cố đường truyền. Nút nguồn luôn luôn bị dừng khi một tuyến bị cắt xén. Khi nhận được một gói lỗi tuyến, chặng bị lỗi sẽ bị loại bỏ khỏi bộ nhớ đệm tuyến của nút và tất cả các tuyến chứa chặng này đều bị cắt ở điểm đó. Ngoài các bản tin lỗi tuyến, các bản tin xác nhận được sử dụng để xác minh sự hoạt động chính xác của các đường thông tuyến. Các bản tin xác nhận như thế bao gồm cả xác nhận thụ động (khi nút di động có thể nghe việc chuyển tiếp gói ở chặng kế tiếp trên tuyến). 2.7 Giao thức định tuyến tuần tự tạm thời TORA TORA là giao thức định tuyến được phát triển cho các mạng vô tuyến di động đa bước, nó sử dụng khuôn dạng gói tin IP trong một hệ thống tự trị. TORA không hoàn toàn là một loại giao thức định tuyến vector khoảng cách mà cũng không phải là một giao thức trạng thái đường liên kết mà nod là một bộ các thuật toán theo kiểu thuật toán “đảo ngược liên kết - link-reveral”. Phản ứng của giao thức được thực hiện như một thứ tự sắp xếp tạm thời các tính toán quá trình lan truyền. Mỗi tính toán bao gồm thứ tự của các đảo ngược liên kết trực tiếp. Giao thức này có khả năng tương thích cao và ổn định với các mạng di động lớn và mật độ cao. Trong các mạng này, phản ứng của giao thức đối với lỗi liên kết chỉ liên quan đến một “thông qua đơn - single pass” nội bộ của thuật toán phân tán. Thực thi mong muốn có thể đạt được thông qua việc sử dụng một đồng hồ logic hoặc vật lý để thiết lập “thứ tự tạm thời” của sự kiện thay đổi cấu hình mạng. Hoạt động của TORA phù hợp trong các điều kiện này nhờ các đặc điểm sau: 39  Thực thi phân tán.  Mục đích cung cấp các đường truyền không lặp.  Cung cấp nhiều đường truyền nhằm mục đích giảm tần số phản ứng các thay đổi mạng hoặc khả năng nghẽn và xung đột.  Thiết lập đường truyền nhanh chóng.  Giảm thiểu chi phí định tuyến bằng cách sử dụng thuật toán định vị khi đối với các trường hợp thay đổi cấu hình trong điều kiện có thể. Việc này có thể tiết kiệm băng thông và tăng độ ổn định của giao thức . Đối với TORA, xác định đường đi ngắn nhất là không quan trong và nó cũng không cần thiết phai duy trì các tuyến đường giữa mọi cặp nguồn đích tại tất cả các thời điểm (giống như OLSR). Chi phí phát sinh để thiết lập một tuyến giữa một cặp nguồn - đích sẽ là lẵng phí nếu nguồn không yêu. TORA được thiết kể để giảm thiểu phản ứng đối với các thay đổi của cấu hình mạng. Các bản tin điều khiển được trao đổi trong một bộ rất nhỏ gần nhau và mang tính nội bộ mà không tập trung đến một chức năng cụ thể nào. TORA bao gồm cơ chế thứ hai cho phép lan truyền các bản tin điều khiển có tác động sâu rộng trong một số ít trường hợp nhằm tối ưu hóa tuyến đường và xác nhận các trạng thái mềm. Lan truyền này diễn ra theo chu kỳ với tỷ lệ rất ít phụ thuộc vào độ linh động của cấu hình mạng. TORA chỉ yêu cầu các nút duy trì thông tin về các nút lân cận một bước. Nó đảm bảo tất cả các tuyến là không lặp và cung cấp khả năng duy trì nhiều tuyến đường giữa các cặp nguồn - đích bất kỳ có yêu cầu liên kết cho truyền thông của chúng. TORA là một giao thức kiểu khởi tạo nguồn và nhanh chóng thiết lập được các tuyến đường khi có yêu cầu. Khi có thay đổi cấu hình mạng giao thức nhanh chóng thiết lập lại các tuyến đường. Khả năng khởi tạo và phản ứng với thay đổi trong mạng là không thường xuyên nhằm giảm chi phí định tuyến của giao thức. Khi giao thức phát hiện có sự cố trong một phần mạng nó sẽ xóa tất cả các tuyến đường lỗi. 40 2.7.1 Chức năng giao thức TORA được thiết kế để làm việc dựa trên các cơ chế hoạt động của lớp thấp hơn đó là các giao thức cung cấp một số thông tin cơ bản giữa các router lân cận sau đây:  Cơ chế cảm nhận trạng thái liên kết và tìm kiếm nút lân cận.  Khả năng tin cậy, chuyển tiếp các gói tin điều khiển theo yêu cầu.  Cơ chế ánh xạ và phân giải địa chỉ lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu.  Nhận thực bảo mật. TORA gán hướng cho các liên kết giữ các router nhằm thực hiện cấu trúc định tuyến được sử dụng để chuyển tiếp các gói dữ liệu tới đích. Một router gán một hướng “luồng lên hoặc luồng xuống” cho liên kết với mỗi router lân cận dựa trên các giá trị của một thông số liên kết với mỗi router. Thông số này được duy trì bởi một router có thể nhận biết thông qua “độ cao” của router (ví dụ các liên kết được hướng từ router cao hơn đến router thấp hơn). Ý nghĩa của “độ cao” và gán hướng liên kết là các router chỉ có thể chuyển tiếp các gói dữ liệu theo đường xuống (downstream). Nếu liên kết từ giữa hai router lân cận nhau không được định nghĩa “độ cao” và gán hướng liên kết thì xem như không thể dùng để chuyển tiếp thông tin. “Độ cao” của các router và gán hướng liên kết thực hiện một kiến trúc định tuyến đa đường và không lặp trong đó tất cả các đường từ nguồn tới đích được truyền theo đường xuống. Hình 2.5 miêu tả tương quan độ cao giữa các router trong mạng. Ta thấy rằng, C gần với đích hơn B khi nhưng thông số độ cao của C lại lơn hơn so với B. Nhìn vào hình ta có tương quan “độ cao” giữa các router như sau: HC > HB > HE > HDEST; HD > HA > HB > HE > HDEST. 41 Hình 2.6: Tương quan “độ cao” của các router trong mạng TORA có thể chia thành bốn chức năng chính bao gồm: tạo đường, duy trì đường, xóa đường và tối ưu đường. Tạo đường tương ứng với việc lựa chọn các độ cao để xác định hướng tuần tự của các liên kết tới đích trong mạng hoặc một phần mạng chưa được định hướng trước đó. Duy trì đường liên quan đến việc thích ứng cơ chế định tuyến khi cấu hình mạng thay đổi. Ví dụ, do lỗi một số liên kết đường xuống hay một vài hướng liên kết tạm thời không còn dẫn tới đích được nữa. Sự kiện này khởi tạo một quá trình đảo ngược liên kết có hướng (do phải lựa chọn lại “độ cao” của các router) thực hiện định hướng lại kiến trúc định tuyến để tất cả các đường liên kết có hướng lại có thể dẫn tới đích. Trong trường hợp mạng bị phân chia, các liên kết bị cắt đứt sẽ phải gán mác vô hướng để thực hiện xóa các tuyến lỗi. Trong quá trình xóa dường này, các router thiết lập “độ cao” của chúng tới “không” và các liên kết kế cận sẽ trở thành vô hướng. Ngoài ra TORA cũng có cơ chế để tối ưu các tuyến đường trong đó các router sẽ chọn lại “độ cao” của chúng theo thứ tự để cải thiện kiến trúc định tuyến. TORA đạt được bố chức nhăng này thông qua sử dụng bốn gói tin điều khiển khác nhau bao gồm: truy vấn (QRY), cập nhật (UPD), xóa (CLR) và tối ưu hóa (OPT). 2.7.2 Tạo đường trong TORA Việc tạo các tuyến đường tới đích có thể được thực hiện theo yêu cầu hoặc theo chu kỳ. Trong mọi trường hợp, các router lựa chọn độ cao và gán hướng cho các liên kết giữa các router lân cận. Trong chế độ thực hiện theo yêu cầu, việc tạo đường đạt được thông qua một cơ chế truy vấn - phản hồi sử dụng các gói tin QRY và UPD. Một nguồn 42 khời tạo quá trình bằng việc gửi một gói QRY tới các lân cận của nó định nghĩa đích cho tuyến đường được yêu cầu. Gói tin QRY được lan truyền (được xử lý và chuyển tiếp bởi các router lân cận) cho tới khi nó được nhận bởi một hoặc nhiều router có tuyến đường tới đích. Khi gói tin QRY đã được chuyển đi, các router sẽ xóa tất cả các gói tin QRY được nhận sau đó có cùng đích. Các router có đường tới đích phản hồi QRY bằng cách gửi gói tin UPD tới các router lân cận định nghĩa đích liên quan và “độ cao” của router đã gửi gói tin UPD. Các router duy trì thời điểm gói tin UPD được gửi gần nhất và thời điểm đường liên kết tới các router lân cận đi vào hoạt động để giảm các phản hồi thừa cho một yêu cầu đường. Khi một router nhận được gói tin UPD nó thiết lập “độ cao” của nó và gửi một gói UPD tới các lân cận của nó định nghĩa đích liên qu

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfĐánh giá hiệu năng một số giao thức Proactive của công nghệ mạng Ad-Hoc.pdf