一种基于转交效用的多副本机会网络路由协议
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机会网络（Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｓｔｉｃｎｅｔｗｏｒｋｓ）¨，２３是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路，利用节点移动带来的相遇机会实现通信的自组织网络。针对机会网络常处于间歇性连通、网络分割的特性，机会网络中的传输模式大多采用“存储一携带一转发”的多副本传输模式。具有代表性的多副本路由算法主要有三类：基于蔓延的多副本路由算法［３１４］，如传染病路由算法（ＥｐｉｄｅｍｉｃｒＤｕｔｉｎｇ，ＥＲ）［５］；固定副本数量的多副本路由算法，如散发与等待路由算法（Ｓｐｒａｙａｎｄｗａｉｔ，ＳＮｗ）哺’７１；条件蔓延的多副本路由算法，如预测路由算法（Ｐｒｏｐｈｅｔ，ＰＲＯ）怫Ｊ。
ＥＲ是一种典型的基于蔓延的多副本路由算法。该算法中的节点将自身所携带的数据报文复制给遇到的所有节点来提高投递成功率。在相同的条件下，ＥＲ能够保证数据报文沿最短路径到达最终目的节点，但其高投递成功率是以牺牲网络资源为代价的，其不控制副本数量的方式极大地消耗了网络资源，在网络拥塞情况下，性能会急剧下降。为此，ＳＮｗ采用了固定副本的方式来减少网络开销。ＳＮｗ将消息转发分为散发（Ｓｐｒａｙ）和等待（ｗａｉｔ）两个阶段：在散发阶段，源节点将副本以蔓延方式转发给Ｌ个与之相遇的节点：在等待阶段．收到副本的节点直接等待与目的节点相遇。这样，网络中最多只存在Ｌ份相同的副本。在这种固定副本数量的多副本路由中，报文的副本数量Ｌ不会随着网络中节点数量的增加而增大，因此其可扩展性更好，可以有效地控制开销。但是ＳＮＷ在散发阶段的无条件蔓延会导致副本扩散效率的低下，而使投递成功率下降。针对这种情况，研究者提出了基于条件蔓延的多副本路由算法。ＰＲｏ是～种基于历史相遇信息的概率路由算法，采用条件蔓延的报文复制方式来限制副本的数量。ＰＲ０采用了根据节点递交预测值大小进行报文转发的策略，增加了报文成功递交率。然而，其生成的副本数量取决于网络节点的移动特性．在移动特性恶劣的情况下，报文副本的数量比移动特性良好时多很多，并有可能导致网络拥塞。
在实际应用中，机会网络中节点运动在很多情况下是有～定规律可循，比如车载网络中的公共汽车运动路线、星际网络中卫星的轨迹等［９’１２｜。因此可以通过历史信息估计节点的传输能力，以此决定是否向相遇节点转发信息。鉴于以上情
况，本文采用厂根据网络节点历史相遇信息预测其递交概率的方法，并将该递交预测值用于指导网络的多副本散发和后续的递交。以提高报文的成功递交率，降低平均网络开销和延迟，增强路由算法适应网络移动特性频繁改变的能力。
１基于转交效用的多副本路由协议设计
１．１算法的整体框架
协议的整体框架如下。首先节点记录自己经过的位置。并将其写入建立的历史位置信息库中。网络中的节点被动地更新路由，共享位置信息库的内容。源节点根据位置信息库中目的节点的相遇历史信息，预测当前节点到达目的节点的可能性，并据此进行数据转发。从而使数据包副本在传送过程中具有方向性。而不是盲目地将副本递交出去。
在基于转交效用的多副本路由协议的整个过程中，当两节点相遇时。首先对节点的递交预测值和平均递交预测值进行计算。并将计算结果回馈给散发阶段和等待阶段。算法分为两个阶段，散发阶段和等待递交阶段。在散发阶段，根据平均递交预测值进行报文副本散发。在等待递交阶段，采用基于递交预测值大小的转交递交策略转发报文副本。
ｌ，２基于滤波的递交预测值计算策路
该策略采用了改进的ＰＲｏ的递交预测值（效用值的大小以递交预测值为基准）计算方式，并动态地改变ＰＲＯ中计算递交预测值的参数，从而提高递交预测值计算的合理性和精确度，增强路由算法适用不同网络移动特性的能力。传统ＰＲ０的递交预测值的计算公式如下：
（１）更新相遇的两节点ｎ。６之问的递交预测值：
ＪＰ（ｏ，６）＝尸（ｏ，６）ｏｌｄ＋（１一Ｐ（ｎ，６）砌）×Ｐ。。（１）式中：Ｐ训。是递交预测值初始化常数，参考值设置为０．７５；Ｐ（口，６）。。为节点ｎ、６在本次相遇之前的递交预测值。
（２）计算衰减的递交预测值：
｜Ｐ（口，６）＝尸（口，６）洲×ｙ“（２）式中：７是衰减常数，７∈（０，１］，７的参考值为ｏ．９８；后是从上次衰减开始计算所经历的时间单元个数。
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总第１８５期潘达儒林沐陈良杰孙加平一种基于转交效用的多副本机会网络路由协议５７５
（３）递交预测值的传递，利用递交预测值的传递性更新。在节点ｎ上，针对于其他任何一个节点ｃ：（节点ｃ不包含相遇节点６）
Ｐ（口，ｃ）＝Ｐ（ｏ，ｃ）。ｌｄ＋（１一Ｐ（ｏ，ｃ）。ｌｄ）×
Ｐ（血，６）×Ｐ（６，ｃ）×口（３）式中：卢是传递系数，卢的参考值为Ｏ．２５。
传统的ＰＲＯ算法只是根据节点相遇次数来判断节点的转发成功率，并没有考虑节点间的通信成功率。在实际机会网络中，节点的通信范围、移动速度、传输带宽可能不同。当网络的稳定性较差时，报文在传输过程中发生频繁中断和连接，仅凭相遇次数不能反映实际的节点历史传输特性，而需要综合考虑节点的转发成功率和通信成功率等。因此，算法采用连续时间来描述递交效用值。
对于某一时刻，两节点进入彼此的通信覆盖范围内，可认为两节点此时保持连接，反之，若两节点不在彼此的通信范围内，则认为两节点连接断开。例如，有节点口和６，它们的传输半径分别为。与ｈ（ｒ。＜～），当ｏ、６间的距离矗小于ｒ（ｒ＝ｍｉｎ（Ｌ，“））时，节点口和节点６处于连接状态。反之，当ｄ大于ｒ时，节点ｎ和节点６处于断开状态。
由式（１）～（３）可以看出，尽管给出了Ｐｊ商、ｙ、ｐ的参考值，但是对于一个节点移动频繁的机会网络，对所有的移动特性采用相同的参数值并不是最佳的。因此，有必要在网络运行过程中根据不同的节点移动特性动态的改变参数值。文献［１３］采用了一种用连续时间来代替相遇次数的的计算方法。本文借鉴了其中的计算方法，具体如下。
首先．定义￡表示从上次衰减计算开始所经历的时间长度，定义Ｐ圳表示衰减之前的递交预测值，定义尸，表示经过时间长度￡之后的递交预测值。则
Ｐ：＝Ｐ。ｌｄ×ｅ“‘（４）式中：６表示一个常数。则式（２）可以写为Ｐ；（。，６）＝Ｐ（ｏ，６）圳×ｅ山‘（５）对比式（２）和式（５），令江后ｕ，Ｐ，（ｏ，６）＝Ｐ（ｏ，６），则有
（ｅ－６）‘＝（７ｉ）‘＝（ｅｉ呻）‘ＩＰ枷≠Ｏ（６）
６：一土ｌｎｙ（７）Ｍ
由式（７）可以看出，６可以用时问单元掳和衰减常数７表示，从而将关于后的离散时问函数转换为关于￡的连续时间函数。接着，定义Ｐ’＝ｌ—Ｐ（Ⅱ，６）出，则式（１）可以写为
Ｐ：。。＝Ｐ７一Ｐ’Ｐ。。ｉ。＝（１一Ｐｉ血）Ｐ７（８）那么，在第ｎ次相遇之后，
尸：＝（１一Ｐ，。．。）“Ｐ’（９）定义孝＝１一Ｐ㈨。，则式（１）可以写为
ＪＰ（ｏ，６）＝１一手“（１一Ｐ（ｏ，６）。ｌｄ）（１０）随着相遇次数的增加，式（１０）又可以写为Ｐ（ｏ，６）＝１一ｅｌｈ一（１一Ｐ（ｎ，６）。ｌｄ）（１１）
１１
ｃ＝一÷ｌｎｆ＝一÷ｌｎ（１一尸。。）（１２）可以看出．递交预测值在一个连接中按照ｅｌｆｕｐ更新，而不是每次按照ｆ，即（１一Ｐ。。）固定的数值进行更新。为了平衡毒和ｃ，定义ｕ７为平均连接时间长度，即连接时问￡。的平均值。式中：Ｍ’采用如式（１３）所示的简单方式进行计算。
¨ｊ＝等味。＋知Ⅳ
¨，ｖ２百ｕ川＋矿ｕｐⅣ（１３）由式（１３）可知，ｃ可以用平均连接时间长度ｕ７和递交预测值初始值表示，说明更新节点递交预测值的计算公式可以由式（１）转换为式（１１），从而将递交预测值的更新计算从原来根据节点相遇次数（离散时间信号）转换为根据节点的相遇时间（连续时间信号）。
在上面的分析中，采用连续时间信号将计算衰减的递交预测值公式由（２）转换为式（４），更新节点递交预测值的计算公式由（１）转换为（１１）式，从而过滤掉由于节点通信范围、移动速度不同带来的“噪声”。这个过程．称之为“滤波”。其原理如图ｌ所示。
关于节更新衰减：Ｐ０．。×ｙ‘：》只．。×Ｐ“关于
点相遇相遇更新：节点
次数的Ｐ（口，６）。．。＋（１一Ｐ（口，６）枷）Ｐ岫。亭相遇
函数ｌ—Ｐ“（１一尸∞，６）。Ｊ时间
离散时间滤波
信号
连续时间
信号图１基于滤波的递交预测值计算策略’１．３基于平均递交预测值的散发策略
在固定副本数量的多副本路由算法中，报文的成功递交率取决于副本数量的阈值和副本的散发策略。多副本路由以多条路径同时传递的方式提高了成功递交率。因此，在散发副本时，到目的节点的效用值高的节点应该获得较大的副本数量。然而，ＳＮｗ的两种散发策略：源端散发和二分散发，两者都没有考虑不同节点间效用值的差
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别，都是基于节点随意分布、节点间通信机会均等的假定。然而。在实际应用中，机会网络中节点运动在很多情况下是有一定规律可循。基于相遇次数的路由算法［ｇｊ对此作了改进，在散发副本数量时考虑节点的活跃程度．活跃的节点更有机会遇到其它节点，因此赋予活跃节点较大的副本数量。但是，只是根据节点的相遇次数来计算节点的活跃程度。忽略了节点通信范围、移动速度、传输带宽等因素带来的影响，导致估算不准确并且计算复杂度高。这里，采用基于平均递交预测值的散发策略来解决上述问题。
根据１．２的分析，当机会网络系统达到稳定状态时。平均递交预测值Ｐ为
一１
户１一。一６日
Ｐ＝亩ＪＰ。。，ｅ“。ｄ￡＝寺（１一ｆ（１一Ｐ。。ａｂｌ。））（１４）Ｌ，’Ｕｕ上，
若当前相遇节点的Ｐ大于ｐ．说明相遇节点具有较高的成功递交报文的能力：若当前相遇节点的Ｐ小于尹，说明相遇节点的成功递交报文的能力低于网络的平均水平。因此，在散发阶段采用比较当前相遇节点的递交预测值Ｐ与网络的期望平均递交预测值Ｐ大小的方式决定散发的副本数量。
当Ｐ＞Ｐ时，节点将（￡／２）的副本转发给相遇节点（三表示节点携带的副本数量）；
当Ｐ＜Ｐ时，节点将一个副本转发给相遇节点。
依此类推，直到携带该副本的节点的副本数量都为１时，进入等待转交阶段。
１．４基于递交预测值大小的转交递交策略该策略处在副本等待递交的阶段。副本散发完成之后，￡个副本被散发到了网络中的￡个节点。如果在散发阶段报文没有被成功递交给目的节点．携带该报文副本的节点进入基于递交预测值大小的转交递交等待阶段。在基于平均递交预测值的散发等待阶段，如果携带报文副本的节点遇到报文的目的节点，则直接递交报文，如果没有遇到目的节点，将根据相遇节点递交预期值的大小，判断是否将报文副本转交给该相遇节点。如果相遇节点没有携带该报文副本而且递交预期值比节点大．说明相遇节点比节点更有可能将报文递交给目的节点。于是，节点将报文转发给相遇节点并将自身的副本删除。如果相遇节点已经携带了该报文副本或者其递交预期值比本节点的小，节点就不会将该报文副本转交给相遇节点。等待递交阶段．采用基于递交预测值大小的转交递交策略将报文副本转交给更有能力将报文递交到目的节点的中继节点，尽管增加了副本的传输跳数，但提高了报文成功递交率、降低了平均传递延时。
２性能评估
在机会网络仿真平台ＯＮＥ［１４］上实现了基于转交效用的多副本路由算法。并对仿真结果进行了比较。仿真参数如下：移动模型：ｓｈｏｒｔｅｓｔＰａｔｈＭａｐＢａｓｅｄＭｏｖｅｍｅｎｔ；节点移动速度：０．５ｎ∥ｓ～１．５∥ｓ之间；仿真节点数：１２０；消息大小５１２Ｋ～１Ｍ；带宽：２５０ＫＢｐｓ。另有一些参数因仿真场景而不同。这类参数在具体场景中给出。
２．１不周条件下的性能对比
２．１．１不同ｒＩｒＩ’Ｌ值的场景
仿真模拟场景采用０ＮＥ默认场景一Ｈｅｌｓｉｎｋｉ城市场景，模拟区域大小为４５００ｍ×３４００ｍ；假设每个节点都有配置蓝牙设备，节点的通信半径为１０ｍ，缓存空间为５０ＭＢ：节点由以下四组构成：小汽车、自行车、行人Ｉ、行人２，每组节点数都为３０：小汽车、自行车、行人移动速度分别为［２．７，１２．９］ｋＨ∥ｈ、［１．４，４］ｋⅡ∥ｈ、【ｏ．５～１．５］ｋｒｎ／ｈ：最短路径移动模型，消息产生间隔为２５ｓ至３５ｓ，副本数量为１６，仿真时长为１２ｈ。
对本文算法、ｓＮｗ、ＰＲＯ、ＥＲ四种路由算法进行了真对比，结果如图２～４所示。
唆
裂
到
迎
霜
降
刀Ｚ／ｍｉｎ
图２不同ＴＴＬ下的报文成功递交率对比
阳Ｚ／ｍｉｎ
图３不同ＴＴＬ下的平均传递延迟对比
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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 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 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) 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 路由器原理及路由协议 本文通过阐述TCP／IP网络中路由器的基本工作原理，介绍了IP路由器的几大功能，给出了静态路由协议和动态路由协议，以及内部网关协议和外部网关协议的概念，同时简要介绍了目前最常见的RIP、OSPF、BGP和BGP-4这几种路由协议，然后描述了路由算法的设计目标和种类，着重介绍了链路状态法和距离向量法。在文章的最后，扼要讲述了新一代路由器的特征。 ——近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络（如Internet）的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术，还是ATM技术，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。 1 网络互连 ——把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取更多的信息和向网络发布自己的消息，是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。 1.1 网桥互连的网络 ——网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（frame）的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。 ——网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发 路由基本原理及路由协议 一．OSI/RM参考模型中分组交换网络的（网络层）路由选择1．路由选择 路由选择也较路径选择。 路由选择是指选择和建立一条合适的物理或逻辑的通路，以供进网数据从网络的源节点到达宿节点的控制过程。 2．路由问题概述 分组交换网结构可以抽象成以下网络拓扑图 数据分组从源节点A到达宿节点D的路径（通路）有： l1,l3（A-B-D） l2,l6（A-C-D） l2,l4,l7（A-C-E-D） 问题： 哪条通路是最佳的？ 最佳－即最短路径问题。 假如上图中每条边都有权值，A到D的最短路径应该是所有路径中，构成路径的边的权值之和最小的哪条路径。 权值：在网络中主要是数据传输时延和距离。 3．对路由选择算法的要求 a.能正确、迅速、合理地传输数据分组 b.能适应由于节点或链路故障引起的拓扑变化 c.能适应网络通信量的变化，使网络内的通信负载达到均衡 d.算法应尽量简单 4．路由选择算法的两大策略 a．静态路由选择算法——基于网络拓扑（距离）和时延的要求，以固定的准则来选择路由。因此这类算法也叫做确定型（非自适应）路由算法。这类算法简单，速度快，但不能适应因种种原因而引起的网络拓扑变化和网络内部通信量的变化。这类算法使用于那些网络拓扑结构不经常变化的小型网络。 b.动态路由选择算法——基于网络状态参数的变化，来选择某段时间内有效的路由。这类算法能够适应网络拓扑状态和其它状态参数的变化而调整路由。因此这类算法也叫做自适应路由算法 5．实现路由选择算法的一般方法 a.标头指示法 b.路由表法 在每个交换节点（路由器）中建立路由表。 二、互联网中的路由算法——IP路由技术 路由器原理及常用的路由协议、路由算法 [点击数：148 更新时间：2006年05月18日] 近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络（如Internet）的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术，还是ATM技术，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。 1 网络互连 把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取更多的信息和向网络发布自己的消息，是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。 1.1 网桥互连的网络 网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（fra me）的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。 网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络（相同或相似结构的数据帧），如以太网之间、以太网与令牌环（token ring）之间的互连，对于不同类型的网络（数据帧结构不同），如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。 网桥扩大了网络的规模，提高了网络的性能，给网络应用带来了方便，在以前的网络中，网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题：一个是广播风暴，网桥不阻挡网络中广播消息，当网络的规模较大时（几个网桥，多个以太网段），有可能引起广播风暴（broadcasting storm），导致整个网络全被广播信息充满，直至完全瘫痪。第二个问题是，当与外部网络互连时，网桥会把内部和外部网络合二为一，成为一个网，双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。这种互连方式在与 实用标准文案 路由基本原理及路由协议 一．OSI/RM参考模型中分组交换网络的（网络层）路由选择 1．路由选择 路由选择也较路径选择。 路由选择是指选择和建立一条合适的物理或逻辑的通路，以供进网数据从网络的源节点到达宿节点的控制过程。 2．路由问题概述 分组交换网结构可以抽象成以下网络拓扑图 的路径（通路）有：A到达宿节点D数据分组从源节点）（A-B-Dl,l31）（A-C-Dl,l62 A-C-E-D）l,l,l（724问题：哪条通路是最佳的？最佳－即最短路径问题。假如上图中每条边都有权值，A 到D的最短路径应该是所有路径中，构成路径的边的权值之和最小的哪条路径。 权值：在网络中主要是数据传输时延和距离。 3．对路由选择算法的要求 a.能正确、迅速、合理地传输数据分组 b.能适应由于节点或链路故障引起的拓扑变化 c.能适应网络通信量的变化，使网络内的通信负载达到均衡 d.算法应尽量简单 4．路由选择算法的两大策略 a．静态路由选择算法——基于网络拓扑（距离）和时延的要求，以固定的准则来选择路由。因此这类算法也叫做确定型（非自适应）路由算法。这类算法简单，速度快，但不能适应因种种原因而引起的网络拓扑变化和网络内部通信量的变化。这类算法使用于那些网络拓扑结构不经常变化的小型网络。 b.动态路由选择算法——基于网络状态参数的变化，来选择某段时间内有效的路由。这类算法能够适应网络拓扑状态和其它状态参数的变化而调整路由。因此这类算法也叫做自适精彩文档．实用标准文案 应路由算法 5．实现路由选择算法的一般方法 a.标头指示法 b.路由表法在每个交换节点（路由器）中建立路由表。IP路由技术二、互联网中的路由算法——IP路由1．互联网中的路由主要有路由器的路由功能完成。2．路由器中的路由功能 a.实现网间中继IP数据包的功能，包括：数据帧的封装和拆封、IP地址到MAC地址的映射等 b.对IP数据包的控制，例如ttl=0时丢弃数据包 c.依据路由表选择最佳路由。 d.支持有关的路由算法和路由协议 3．路由表 互联网路由器中的路由表只保存部分路由信息。即每个表项只给出目的网络号，和下一（个路由器）站的地址。 第6章因特网互连协议 本章重点 ●因特网与TCP/IP ——因特网的协议 z DNS z TCP、UDP z IP、ICMP z ARP与IP的交互 简介 TCP/IP是Internet上最广泛的网络协议 TCP/IP是一个协议簇 包括： 应用层：FTP, HTTP, DNS等 传输层：TCP, UDP 网络层：IP, ARP, ICMP, RARP, 各种路由协议 因特网的协议栈 Application Transport Internet Network Interface Physical 应用层 ftp, smtp, http （数据包、流） 传输层 tcp, udp （消息分组） 网络层 ip, 路由协议（ip 数据包） 网络链路/网络接口层 ppp, 以太网协议（数据帧） 物理层 6.1 因特网编址机制 z 因特网目前主要有三种不同形式但可以互相映射的地址管理机制： z 域名地址：https://www.wendangku.net/doc/413307547.html,(帮助记忆) z IP v4地址：202.204.192.222(32位逻辑编码，用来在因特网中定位主机和路由器的接口) z 介质访问控制（MAC ）地址：12-FA-9B-23-DB-11(48位物理编码，用来在局域网中定位主机和路由器的接口) 三者之间怎样进行相互影射？ 6.1 因特网编址机制 z TCP/IP协议中各类地址的映射 z在广域网中主要使用逻辑编址。按IP地址来确定网络、 网段和主机。 z依靠域名服务系统（DNS）来实现域名地址到IP地址 的映射和转换 z在局域网中，需要使用网卡的MAC地址来通信，MAC 地址是在网卡出厂时就固化在芯片中。 z在局域网中，由各主机上的地址解析协议(ARP)模块负 责完成IP地址到MAC地址间的转换。 6.1 因特网编址机制 z IP协议采用固定的地址方案来传送数据。 无论在哪种链路上传送IP数据包中的IP地址都是不变的。 z在局域网网段上使用ARP协议，将信宿的IP地址转换为该信宿主机使用的MAC地址，以便将IP数据包再封装在链路帧送到信 宿站点。 z IP和ARP互相配合，完成将数据包传送到目的地。 随着计算机网络规模的不断扩大，像(Internet)这样的大型互联网络迅猛发展，互联网的影响已经深入人们的日常工作与生活，认识和理解网络对很多人来说已是必然性的了。要理解网络领域的知识，就必须从理解网络的要诀问题开始，网络发展至今，路由技术已然成为网络技术中的关键部分，而理解好路由协议的概念和工作原理，是学习网络知识最基本的先决条件，这对以后的学习也会有很大的帮助。 本文旨在对路由协议基础知识的概述，在了解路由协议之前，我们先来简单了解一下路由的原理。在互联网中，当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关(defaultgateway)”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。 目前的TCP/IP网络，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。在这种以路由为基础的网络中，路由器不仅负责对IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定网络中的路由选择和维护路由表。这就涉及路由动作的两个基本动作:路径选择和数据转发。路径选择即判定到达目的地的最佳路线，由路由选择算法来实现。数据转发即沿行径好的最佳路径传送信息分组。他们分别有各自的协议——路由选择协议(routingprotocol)和路由转发协议(ruotedprotocol)。 路由选择协议:路由选择算法通过将收集到的不同信息填入路由表中，让路由器根据路由表了解到目的网络与下一站(nexthop)的关系。路由表通过互通信息机进行更新维护来正相遇信息估算概率的机会网络路由协议
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第六章 因特网互连协议
路由协议基础知识