移动Adhoc网络路由协议综述

2009 年 第 2 期

论 文 选 粹

移动 Ad hoc 网络路由协议综述
童 燕
(重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆市 400065) 摘 要 文章简单介绍移动 Ad hoc 网络,详细综述了移动 Ad hoc 网络中的各种路由协

议,包括先验式路由协议、反应式路由协议和混合式路由协议 ,对它们进行了分类、对比 和分析。提出了一个 Ad hoc 网络新型的路由协议的框架。 最后,指出了移动 Ad hoc 路由 协议的研究热点和展望。 关键词

Ad hoc 网络; 先验式路由协议; 反应式路由协议; 路由协议框架

移 动 Ad hoc 网 络 (MANET )是 随 着 无 线 通 信 技术的迅猛发展而出现的一种新型移动无线通信 网,近年来已经成为国际上前沿和热点的研究领域。

Ad hoc 网络是由一组自主的无线节点或终端相互
合作而形成,独立于固定的基础设施的一种自创造、 自组织和自管理的网络。它具有分布式的体系结构, 其组网简单、灵活,支持随时随地通信。 它可以独立 运行,也可以通过网关连接到现有的传统网络上。节 点的高度移动性、潜在的大量节点及有限的资源,使 设计高效灵活的动态路由协议成为 Ad hoc 网络面 临的一个重要问题。 由于 Ad hoc 网络有足够的灵 活性、健壮性以及投资少等优点,不仅广泛用于军事 领域,而且在民用领域(自然灾害应急处理、紧急通 信、移动会议等)也有着广泛的应用前景。
图1 先验式路由协议

目 前 研 究 最 深 入 的 是 基 于 经 典 Bellman-Ford 算 法 基 础 之 上 的 表 驱 动 路 由 协 议 DSDV (Destina-

tion Sequenced Distance Vector )。 DSDV 协议通过
给每个路由设定序列号来判断路由的新旧程度,防 止可能产生的路由环路。 它采用时间驱动和事件驱 动技术控制路由表的传送, 即每个移动节点在本地 维护一张路由表, 其中记录了网络中所有有效目的 节点、路由跳数、目的地路由序列号等信息。 目的地 路由序列号隐含了时间顺序信息, 用于区分路由的 新旧程度。 每个节点周期性及在路由发生显著改变 时将本地路由表传送给邻近节点, 邻近接收节点将 收到的到每个目的节点的序列号与自己路由表中到 达此目的节点的序列号进行比较。 序列号大的路由 比序列号小的路由要新,被当成优选路由。如果收到 的路由信息中的序列号较大, 则接收节点更新自己 的路由表项,同时将发送方作为下一跳。如果收到的 路由信息的序列号与自己的序列号相同, 则采用最 佳制式的路由(如最短路径)。 DSDV 的缺点是不适 应变化速度快的移动 Ad hoc 网络, 并且在源与目 的节点之间只提供一条路由,且不支持单向连接。 先验式路由的优点是获取路由的时延较小。 因 为每个节点都保存着到其他节点的路由信息, 这非

1

现有路由协议的分类及其特性分析
开发良好的路由协议是建立 Ad hoc 网络的首

要任务, 传统的距离向量和链路状态路由协议主要 针对固定网络, 并不适用于拓扑结构高度动态变化 的 Ad hoc 网络。 根据发现路由的驱动模式的不同,

Ad hoc 网络路由协议分为先验式路由协议、反应式
路由协议及混合式路由协议。

1.1

先验式路由协议 先验式路由协议又称表驱动路由协议, 每个节

点维护一张到所有已知目的节点路由信息的路由 表, 由于周期性以及根据网络拓扑的变化随时更新 路由表,所以路由表可以准确反映网络的拓扑结构。 源节点一旦要发送报文, 可以立即获得到达目的节 点的路由。现有的部分先验式路由协议如图 1 所示。

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常适合有实时要求的应用。 但由于先验式路由中节 点之间要不断交互路由信息,当网络规模较大、移动 速度较快时,会消耗大量的带宽和节点能量,同时也 浪费了一些资源来建立和重建那些根本没有被使用 的路由。当网络规模和移动性增加到一定程度(超过 某个阈值)时,大部分先验式路由方案都不适用。

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则在分组的路由记录中添加自己的地址并转发该

RREQ。 目的节点或存有能够到达指定目的节点路 由 的 中 间 节 点 收 到 RREQ 后 , 会 做 出 路 由 应 答 (RREP)。路由维护是通过使用路由错误分组和确认
分组来进行的, 当节点在数据链路层遇到传输错误 时,就会向源节点发送路由错误分组。而确认分组主 要是用于证实路由的正确运行。 按需式路由协议较先验式路由协议有其优越 性,但仍有缺点:a )存在初始路由的延迟问题。 这主 要是因为路由是从源节点按需查找的, 并非事先存 储。 此外,网络中通信的源和目的节点在不断变化, 所以按需协议并不适合高速移动的源和目的节点的 通信。b)它依靠周期性地广播报文来获得路由信息, 从而会消耗一定的电池能源和网络带宽,导致“广播 风暴”的出现。 c )单向链路问题。 在 Ad hoc 中,由于 隐藏终端或主机不同的通信能力会导致单向链路的 出现, 如果下游节点每次收到报文后都查找到上游 节点的路由以便发送应答, 当网络中单向链路较多 时,就会大大降低网络的效率。

1.2

反应式路由协议 反应式路由协议又称按需路由协议, 是一种需

要时才查找路由的路由选择方式。 主机只查找和维 护自己需要使用的路由, 拓扑结构和路由表内容是 按需建立的, 这样就缓解了先验式路由协议由于周 期性交换更新信息带来的开销和扩展性的问题,节 省了网络资源。 现有的部分按需式路由协议如图 2 所示,常用的有 AODV、DSR、TORA 等。

1.3
图2 按需式路由协议

混合式路由协议 单纯的先验式或按需式路由协议都不能完全解

决路由问题, 所以应用结合两者优点的混合式路由

AODV 是一种基于距离向量的路由协议,它的
特别之处在于给每个路由加了一个目的序列号,该 号由目的节点产生, 能有效防止循环的发生。 因为

协议是一种较好的折衷方案。 混合性路由协议是在

Ad hoc 网络规模大、组成员关系变化快、而少量成
员的位置和链路连接状态稳定的条件下提出的。

AODV 采用了逐跳转发分组的方式,所以 AODV 在
每个中间节点都带有路由请求和回答的结果。 中间 节点收到路由请求分组后, 通过反向学习取得源节 点的路径。目的节点最终收到该请求分组后,沿此路 径回复路由请求, 这样在源节点和目的节点之间就 建立起了一条全双工路径。 动态源路由(DSR)是为多跳无线 Ad hoc 网络 中的移动节点所设计的简单而有效的路由协议。 其 中的每个节点维护一个路由缓存来存储它所知的源 路由,在路由出错时删除相应的路由记录,得到新路 由时则更新路由缓存。 DSR 协议包含路由发现和路 由维护两部分。 源节点有分组要发送到某个目的端 时,它首先查询自己的路由表,看是否具有到达同样 目的节点的未过期的路由。若有,就使用该路由发送 分组;若没有,则广播一个记录了源节点地址、目的 节点地址和唯一标识号的路由请求消息(RREQ)进 行路由发现。 接到此分组的中间节点要检查自己的 路由表中是否有能够到达目的端的路径,如果没有,

ZRP 协议就是这样一种混合式路由协议。 网络
内的所有节点都有一个以自己为中心的虚拟区域, 在区域内使用先验式路由协议来维护准确的路由信 息,从而缩小了路由控制消息传播的范围。而对于域 外节点则采用按需路由机制,通过查找来发现路由, 这样既可以减少路由协议的开销, 时延特性也得到 了改善。 但是,实施混合式路由也面临诸多困难,如 簇的选择和维护、 先验式和反应式路由协议的合理 选择以及网络工作的大流量等问题。

2

一个新型的路由协议框架
理想的 Ad hoc 网络的路由协议应该具有以下

性能:分布式运行、无环路、按需运行、考虑安全性、 高效地利用电池能量、 支持单向链路、 维护多条路 由。在前面对路由协议探讨的基础上,我们提出一个 新型路由协议框架的构想。 这个路由协议是基于骨 干思想之上、具有高度自适应性的混合路由协议。首 先放宽构造骨干网的约束条件, 使非骨干节点距骨

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何结合 MAC 层协议以减轻或消除拓扑变化对 QoS 的影响也有待继续研究。 由于 Ad hoc 自身复杂多变的动态特性, 路由 协议的设计目前仍是一个人们关注的热点问题。 一 种新的设计思路是采用自适应路由协议, 它能根据 不同的网络环境来相应改变路由算法, 但由于实现 起来比较复杂,所以目前正处于研究阶段。 此外,基 于移动代理技术的 Ad hoc 无线网络路由协议也将 成为今后 Ad hoc 无 线 网 络 路 由 技 术 研 究 的 重 点 。

干节点的距离由仅限于一跳改变为可以相距多跳。 根据网络节点的移动速度和密度等使骨干节点和非 骨干节点的身分可以改变。其中,网络节点的密度可 以根据邻居节点的数量来判断。 节点移动速度可以 根据邻居节点的增加或减少速率、连接的断开频率、 连接的平均持续时间等来判断。 骨干网的大小可以 动态变化。 在骨干网中采用可以提供一定 QoS 支持 的主动路由协议, 而在非骨干网中采用按需路由协 议。 这样新协议的性质可以在主动和按需之间动态 调整。为了减少主动协议的开销,根据网络拓扑的变 化速度自适应地调节更新频率。 为了提供 QoS,结 合 MAC 层协议和现有的带宽计算方法提供最小速 率保障。此外,计划在协议中嵌入一种分布式认证机 制来区分恶意节点,以保障其安全性。

Ad hoc 网络的路由协议是一个比较复杂的问题,真
正实现令人满意的路由算法和机制还需要通过不断 的探索和研究。 参考文献
1 Elizabeth M Royer, Santa Barbara. A Review for Current Routing Protocol for Ad hoc Mobile Wireless Networks[R]. IEEE. Personal Communication. April 1999. 2 3 4 5 Abouda Abdulla. Routing Protocols for Ad hoc Mobile Wireless Network [R]. Communication Laboratory.
郑 少 仁 , 王 海 涛 , 赵 志 峰 , 等 . Ad hoc 网 络 技 术 [M]. 北 京:人民邮电出版社,2005. 张 顺 亮 ,叶 澄 清 ,李 方 敏 . 移 动 Ad hoc 网 络 路 由 协 议 综 述[R ]. 计算机科学,2003 (12 ):27~30. 全 武,宋瀚涛,江宇红 . Ad hoc 无线网络及其路由选择 协议 [J]. 计算机应用,2002 (6 ):26~28.

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总结和展望
由 于 无 线 Ad hoc 网 络 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 ,

所以关于它的研究非常多。 本文对现存的路由协议 进行了详细分析, 可以得知还有很多问题需要深入 探讨:a )安全的路由协议。 Ad hoc 网络由于自身的 特性极易遭到攻击, 而目前提出的路由协议基本上 都没有考虑安全性。 现在能够适应于 Ad hoc 网络 环境的分布式安全机制还很不成熟。 b)协议节能策 略。不仅要考虑接收和发送数据时节点能量的消耗, 还要考虑节点在空闲时的能量耗费。 让节点在必要 时进入睡眠状态以节省能量耗费的策略也很有意 义。 c )提供 QoS 的路由协议。 Ad hoc 网络环境下拓 扑结构高度动态变化给 QoS 支持带来很大困难。 如



燕(1980—),女,硕士研究生,主 要研究方 收稿日期:2008-10-27

向为 Ad hoc 无线网络。

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(上接第 34 页) 特征是最重要的, 要借助信息论和数据挖掘方面的 理论。 目前已经有研究人员将机器学习中的贝叶斯 分类、 雅各布算法等常用手段引入到流量识别的研 究中,利用数学工具深度挖掘 P2P 流量的内在行为 特征,建立 P2P 流量识别的数学模型,将是未来 P2P 流量识别的研究重点。 参考文献
1 Thomas Karagiannis, Andre Broido, Michalis Faloutsos, kc claffy. Transport Layer Identification of P2P Traffic. International Measurement Conference,Taormina,Italy,Oct, 2004. 2 TKaragiannis, A Broide, M Faloutsos ,K.Claffy. Trans4 5 3 port layer identification of P2P traffic.(ACM ),2004. S Sen, O Spatchscheck, D Wang. Accurate,scalable innetwork identification of p2p traffic using application signatures. In WWW’04:Proceedings of the 13thinternation conference on World Wide Web, ACM Press, 2004 :512~521.
柳 斌 , 李 之 棠 . 基 于 访 问 控 制 列 表 的 BitTorrent 流 量 锐 ,等 . P2P 流 量 检 测 技 术 初 探 . 计 算 机 与 数 控制策略 . 计算机应用与软件,2006 ,23 (5 ):19~20 王逸 欣 ,王 字工程,2006 ,34 (6 ):161-164



娜(1985—),女,硕士研究生,主 要研究方 收稿日期:2008-10-12

向为计算机通信网络与 IP 技术。

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