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OSPF：Open Shortest Path First 開放最短路徑優先是基于RFC 2328的開放標準協議，它非常復雜涉及到多種數據類型，網絡類型，數據通告過程等，靈活的接口類型，可以隨處設置通告網絡地址，方便的修改鏈路開銷等。

二、OSPF鄰居關系的建立

1.在局域網中路由器A啟動后處于down狀態，此時沒有其它路由器與它進行信息交換，它會從啟用OSPF協議的接口向外發送Hello分組，發送分組使用組播地址：224.0.0.5。

2.所有運行OSPF的直連路由器將會收到Hello分組，并將路由器A加入到鄰居列表中，此時的鄰居處于Init狀態（初始化狀態）。

3.所有收到Hello分組的路由器都會向路由器A發送一個單播應答分組，其中包含它們自身的信息，并包含自己的鄰居表（其中包括路由器A）。

4.路由器A收到這些Hello分組后，將它們加入到自己的鄰居表中，并發現自己在鄰居的鄰居表中，這時就建立了雙向鄰居關系（two-way）狀態。

5.在廣播型網絡中要選舉DR和BDR，選舉后路由器處于預啟動（exstart）狀態。

6.在預啟動狀態下路由間要交換一個或多個的DBD分組（DDP），這時路由器處于交換狀態。在DBD中包含鄰居路由器的網絡、鏈路信息摘要，路由器根據其中的序列號判斷收到的鏈路狀態的新舊程度。

7.當路由器收到DBD后，使用LSAck分組來確認DBD包，并將收到的LSDB與自身的相比較，如果收到的較新，則路由器向對方發出一個LSR請求，進入加載狀態，對方會用LSU進行回應，LSU中包含詳細的路由信息。

8.當對方提供了自身的LSA后，相鄰路由器處于同步狀態和完成鄰接狀態，在lan中路由器只與DR和BDR建立完全鄰接關系，而與DRothers只建立雙向鄰接關系，此時的相鄰路由器進入了Full狀態，完成了信息同步。

三、OSPF的分區機制

OSPF路由協議可以使用在大型網絡規模中，如要規模太大，路由器需要維持很大的鏈路狀態作息，構建大的鏈路狀態數據庫存（LSDB），路由表要較大，影響工作效率，并且當網絡中拓撲出現問題時，會引起大的路由波動，所有路由器要重建路由表，所以分區的概念被提出來。

設計者可以將整個網絡分為多個區域，每個區域內部的路由器只需要了解本區域內部的網絡拓撲情況，而不用掌握所有路由器的鏈路情況，這樣LSDB就減小了很多，并且當其它區域的網絡拓撲變化時，相應的信息不會擴散到本區域外，如變化后影響到其它區域，這時ABR才會生成LSA發往其它區域，這樣大部分的拓撲變化被隱藏在區域內部，其它區域的自身并不需要明白這些，內部路由器只需維持本區域的LSDB即可，這樣就減少了協議數據包，減輕路由器及鏈路的負載。

四、OSPF的分組類型

1.HELLO報文（Hello Packet）。最常用的一種報文，周期性的發送給本路由器的鄰居。內容包括一些定時器的數值，DR，BDR，以及自己已知的鄰居。

2.DBD報文（Database Description Packet）。兩臺路由器進行數據庫同步時，用DD報文來描述自己的LSDB，內容包括LSDB中每一條LSA的摘要（摘要是指LSA的HEAD，通過該HEAD可以唯一標識一條LSA）。這樣做是為了減少路由器之間傳遞信息的量，因為LSA的HEAD只占一條LSA的整個數據量的一小部分，根據HEAD，對端路由器就可以判斷出是否已經有了這條LSA。

3.LSR報文（Link State Request Packet）。兩臺路由器互相交換過DD報文之后，知道對端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的或是對端更新的LSA，這時需要發送LSR報文向對方請求所需的LSA。內容包括所需要的LSA的摘要。

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作者簡介：洪亮（1977-），男，江蘇高郵人，碩士，揚州職業大學信息工程學院講師，研究方向為多媒體技術、網絡技術、教育技術。1IPv6路由協議概述

IPv6路由表是IPv6路由器進行IPv6報文轉發的基礎，路由器會根據IPv6報文的目的地址在路由表中查詢下一跳的相關信息。IPv6路由表的每一條路由都應該包括以下的一些信息：①目的地址；②前綴長度；③下一跳地址；④本地接口；⑤優先級；⑥開銷；⑦協議。IPv6路由的生成方法有三種：①通過鏈路層協議直接發現從而生出的直連路由；②手動配置的靜態路由；③通過路由協議生成的動態路由。

根據路由協議作用的范圍，IPv6路由協議可以分為兩類。第一類為域內路由協議，又稱為內部網關協議，適用于單個自治系統內部，目前常見的IPv6域內路由協議有RIPng、OSPFv3和IPv6-IS-IS；第二類為域間路由協議，又稱為外部網關協議，適用于多個自治系統之間，目前IPv6最常見的IPv6域間路由協議為BGP4+。

2常見域內路由協議

2.1RIPng協議

RIPng（RIP next generation，下一代RIP）是在RIP-2協議的基礎之上修改和增強而來，是針對IPv6的特性定義的新的版本。RIPng和RIP的區別體現在以下幾個方面：①RIPng基于UDP，使用端口521發送和接受路由信息；RIP使用端口520；②RIPng使用FF02∷9作為本地RIPng路由器組播地址；③RIPng基于IPv6，下一跳地址是128位，子網掩碼的概念在RIPng中沒有，其目的地址使用128位前綴；RIP基于IPv4，地址是32位；④RIPng使用本地地址FE80∷/10發送路由信息更新報文；⑤RIPng不支持非IP的網絡，RIP支持；⑥RIPng的下一跳作為單獨RTE存在；⑦RIPng使用IPv6內嵌的IPsec協議進行身份驗證，其本身不支持身份驗證。

RIPng基于距離矢量算法，每隔30秒發送一次路由更新報文，如果180秒沒有收到網絡鄰居的路由更新報文，則將其標識為不可達；如果再過120秒沒有收到網絡鄰居的路由更新報文，則將其從路由表中刪除。RIPng規定目標網絡的跳數如果大于或等于16則為不可達到，所以運行RIPng的網絡中到達目的地址所通過路由器不能超過15臺。因為基于距離矢量算法的路由協議會產生慢收斂和無限計數問題，為了避免形成環路路由，RIPng支持水平分割、毒性逆轉和觸發更新等技術。

RIPng報文包括頭和路由表項（Route Table Entry,RTE）組成（其格式如圖1所示），RTE的條數取決于發送端口的MTU值。在RIPng中有兩類RTE，它們是IPv6前綴RTE和下一跳RTE（其格式如圖2、3所示）。IPv6前綴RTE描述路由表項中的目的地址、路由標志、前綴長度、度量值等屬性。下一跳RTE中為下一跳IPv6的地址信息，位于一組具有同樣下一跳的IPv6前綴RTE的前面。

圖1RIPng報文格式圖2IPv6前綴RTE格式

圖3下一跳RTE格式圖4OSPFv3報文格式

2.2OSPFv3協議

OSPFv3（Open Shortest Path First version 3，開放最短路徑優先第3版）為IETF在1999年制定的，其在OSPFv2的基礎上進行了相關的修改，使其能夠支持IPv6。OSPFv3基本上延續了OSPFv2的框架，但也針對IPv6的特點進行了相應的修改，其不同之處表現在：

(1)用鏈路代替了網段、子網等概念。OSPFv2運行基于子網，路由器之間形成鄰居關系其IP地址必須位于同一個網段。OSPFv3基于鏈路，同一鏈路即使不在同一個子網中，也能夠建立鄰居關系。

(2)OSPFv3中，RouterLSA、NetworkLSA中不包含地址信息，僅用來描述網絡拓撲結構。Router ID、Area ID、Link State ID中不包含地址信息。地址信息僅僅包含在新增加的IntraAreaPrefixLSA中。IntraAreaPrefixLSA在區域范圍內泛洪。此外增加了LinkLSA，用于向鏈路中其他路由器通告自己的鏈路本地地址以及IPv6地址前綴信息。LinkLSA在本地鏈路范圍內泛洪。原OSPFv2中的Type3 LSA更名為InterAreaPrefixLSA，Type4 LSA更名為InterAreaRouterLSA。

(3) OSPFv3中支持同一鏈路上運行多個OSPF實例，使用Instance ID字段標識不同的實例。OSPFv2中只允許一條鏈路運行一個實例。

(4) OSPFv3中使用鏈路本地地址作為報文源地址（不包括虛連接），所有路由器學習本鏈路中其他路由器的鏈路本地地址，作為下一跳的IP地址，因此網絡中只負責報文轉發的路由器不需要配置全局的IPv6地址，從而節約大量的IPv6全局地址資源。OSPFv2中每個運行OSPF的接口都需要配置一個全局的IPv4地址。

(5) OSPFv3可以支持對未知類型的LSA的處理，而在OSPFv2中僅僅作簡單的丟棄。

(6) OSPFv3報文使用IPv6內嵌的IPsec協議進行身份驗證，取消了OSPFv2中的驗證字段（報文格式如圖4），簡化了OSPF協議的處理過程。

2.3IPv6ISIS協議

ISIS(Intermediate System to Intermediate System intradomain routing information exchange protocol,中間系統對中間系統域內路由信息交換協議)是一種鏈路狀態協議。支持IPv6的ISIS協議稱為IPv6ISIS動態路由協議，主要是增加了支持IPv6的兩個TLV（TypeLengthValue,類型-長度-值）和一個NLPID（Network Layer Protocol Identifier，網絡層協議標識符）值。IS-IS報文封裝在數據鏈路層的幀結構之中，稱為PDU（Protocol Data Unit，協議數據單元）。PDU由通用報頭、專用報頭和變長字段組成，其中變長字段由多個TLV組成。IPv6ISIS新添加的TLV有兩個，它們是：（1）IPv6 Reachability對應于ISIS中的普通可達性TLV和擴展可達性TLV，用來表達網絡的可到達性；（2）IPv6 Interface Address對應原來的IP Interface Address，只不過原32位IPv4地址改為128位IPv6地址。IPv6ISIS定義了一個新的NLPID值142（0x8E），表明當前路由器支持IPv6，在路由器交換鏈路信息和建立鄰居關系時必須在協議報文中帶有此信息。ISIS使用Hello報文來發現同一條鏈路上的鄰居路由器并建立鄰居關系，當鄰居關系建立完畢后，將繼續周期性的發送Hello報文來維持鄰居關系。

3常見域間路由協議

BGP4（Border Gateway Protocol version 4，邊界網關協議第4版）只能支持IPv4。BGP4+是對BGP4的擴展，提供了對IPv6、IPX和MPLS VPN的支持。為了適應多協議支持的新需求，BGP4+添加了兩個新屬性：（1）MPREACHNLRI多協議可達NLRI（Network Layer Reachable Information，網絡層可達信息），（2）MPUNREACHNLRI多協議不可達NLRI。

MPREACHNLR描述了到達目的地的信息。該屬性包含的信息有：①地址屬于哪個網絡層協議；②次級地址族標識符，表明本屬性中的NLRI用于單播轉發還是組播轉發還是同時用于單播轉發和組播轉發；③到達目的前綴網絡的下一跳地址；④下一跳地址的長度；⑤NLRI信息，NLRI以length/prefix形式表示，其中length是前綴的長度，prefix是可達性IPv6地址前綴。

MPUNREACHNLRI用于撤銷不可達的路由，該屬性包含的信息有：①地址屬于哪個網絡層協議；②次級地址族標識符；③被撤銷路由的信息。

BGP屬于一種自治系統間的動態路由發現協議，一般在兩個自治系統的邊界路由器之間建立對等關系。BGP既不是純粹的鏈路狀態算法，也不是純粹的距離矢量算法。它能夠與其他自治系統的BGP交換網絡可達信息。各個自治系統可以運行不同的域內路由協議。

4當前情況下路由協議的選擇

當前正處于IPv4向IPv6過渡的重要時期，網絡路由協議的選擇也需要考慮到這種過渡的需要。

在域內路由協議的選擇問題上，應根據網絡的特點和RIPng、OSPFv3和IPv6ISIS 3種協議本身的特點進行相應的選擇。如果網絡的規模比較小，結構比較簡單，那么RIPng應該是非常不錯的選擇。RIPng基于距離矢量算法，用于規模較小的網絡，其配置和維護簡單。如果網絡的規模比較大，使用基于鏈路狀態算法的OSPFv3和IPv6ISIS都可，但是兩種協議也各有其特點。OSPFv3相對成熟普及、容易使用、便于維護，其通用性較好，并且可擴展。OSPFv3是完全獨立的路由協議進程，IPv6的LSA的拓撲計算和IPv4的LSA拓撲計算無關；好處是得到完全獨立的一份IPv4路由表和一份IPv6路由表，部署非常靈活；缺點是OSPFv2和OSPFv3各占一個路由協議進程，資源消耗多，對路由器性能提出更高的要求。ISIS在一臺路由器只需運行一個進程，就可同時支持IPv4和IPv6的拓撲計算，資源占用少，缺點是其中任何一個協議的崩潰都會導致另一個協議的崩潰，不夠靈活。

域間路由協議目前BGP4+是最好的選擇，能夠滿足域間交互路由信息的需要。而且BGP是當前因特網的標準，其過渡應該是比較平滑的。

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A Comparison of Classic Routing Protocols in WSN

HE Lei，GUO Xiaojun，ZHAO jiangbo

（Institute of Information Engineering， Tibet University for Nationalities， Xianyang Shaanxi 712082，China）

Abstract：After introducing the particularity and the classifications of WSN routing protocols， this paper analyses the realization process， the characteristics， the pros and cons and the scope of application of several classic routing protocols. Finally this article does some comparison among these routing protocols in aspect of energy saving， expandability and robustness， to provide a reference for selection and further studies.

Key words：WSN；Routing protocols；Analysis and comparison

0 引 言

WSN（Wireless Sensor Network，無線傳感器網絡）由部署在目標區域內的多個具有一定通信和計算能力的微型傳感器節點組成，這些節點通過無線通信技術（如ZigBee技術）形成一個多跳自組織的網絡系統，協作地感知處理網絡覆蓋區域內目標對象的信息發送給遠程觀測者[1]。

WSN具有組網靈活、容易部署、擴展性強、抗毀性能優、支持移動性、成本低等優點，獲得了快速發展，現已廣泛應用于環境監測、軍事偵測、醫療健康、工業生產、搶險救災等多個領域。WSN綜合了諸如傳感器技術、微機電系統、嵌入式計算技術、現代無線通信技術、分布式信息融合和處理技術等多門類的專業技術知識，是目前倍受關注的重點研究領域[2]。

1 關于WSN路由協議

路由協議是WSN的關鍵技術之一，負責將數據分組從源節點通過網絡轉發到目的節點。路由協議的功能主要涵蓋兩個方面：尋找源節點和目的節點的優化路徑；將數據分組沿著優化路徑正確轉發。

不同于以往的傳統網絡，WSN的節點大多由電池供電，往往能量有限且不易更換，而許多場合下卻需要WSN連續工作數年、甚至更長；WSN的節點結構簡單，存儲、處理、通信能力低；WSN單個節點可靠性差等，這些特殊性對路由協議提出以下要求：

（1）能量優先。WSN要求路由協議不僅要選擇能量消耗小的消息傳輸路徑，而且要考慮使整個網絡能量均衡消耗。考慮節點的能量消耗以及網絡能量均衡使用是WSN路由協議設計的重要目標。

（2）簡單高效。WSN節點不能存儲大量的路由信息和進行復雜的路由計算，路由協議必須簡單高效地實現信息傳輸。

（3）快速收斂。WSN拓撲結構動態變化，通信帶寬等資源有限，路由機制要能夠快速收斂。

（4）具有魯棒性。能量用盡或環境因素造成傳感器節點失敗，新節點加入及節點移動等使網絡拓撲結構發生變化，周圍環境影響無線鏈路的通信質量以及鏈路本身的缺點等不可靠性要求路由機制必須具有一定的容錯能力。

WSN的路由協議除了需符合以上要求外，還具有如下的特點：

（1）以數據為中心。WSN的很多應用往往只關注監測區域的感知數據，而不看重具體是哪個節點獲取的信息，而且是按照對感知數據的需求，以數據為中心形成消息的轉發路徑。

（2）具有明顯的方向性。WSN的主要業務是匯聚節點（Sink）向其他傳感器節點下達查詢命令及傳感器節點將采集到的信息傳給匯聚節點，是典型的多對一和一對多的模式，具有明顯的方向性。

（3）路由與應用相關。沒有一個路由協議適合所有的WSN應用，需要針對不同的應用，選取或設計與之相適應的路由機制。

2 WSN路由協議的分類

不同的WSN應用領域，就會有對各特性不同的敏感度。針對各種特性相對應的要求，研究人員提出了多種路由協議。眾多的WSN路由協議，按照各自側重以及分類方法的不同就會有不同的分類結果。綜合參考文獻[1]和文獻[3]，分類結果及各類路由協議的優缺點如下。

（1）按路由過程是否考慮節點的剩余能量可分為能量感知路由和非能量感知路由。能量感知路由協議主要考慮數據傳輸上的能量消耗，以最優能量消耗路徑、各節點能量的均衡消耗等爭取最長網絡生存時間。

（2）按節點在路由過程中的作用是否相同可分為層次路由協議和平面路由協議。層次路由協議擴展性好，適用于大規模的傳感器網絡，但維護簇有較大的開銷，且簇頭是路由的關鍵節點，其失效將導致路由失敗；平面路由協議實現簡單，健壯性好，但建立、維護路由的開銷大，實現數據傳輸的跳數往往較多，能耗較大，因而僅適用于小規模網絡。

（3）按路由計算中是否利用節點的位置信息、是否以地理信息來標識目的地可分為基于位置的路由協議和非基于位置的路由協議。在一些如目標定位、目標跟蹤等應用中需要知道探測到事件發生的節點的地理位置，這類應用需要用GPS定位系統或者其他定位方法輔助節點計算其位置并進行定位。以節點的位置信息為基礎，實現WSN路由、進行傳輸路徑的選擇和控制等目標性更強，可大大降低系統建立路由及維護路由的能耗，但傳感器節點需具有定位模塊或其他輔助定位及定位計算來實現自身的定位等。

（4）按路由建立與數據發送之間的時機關系可分為主動路由協議、按需路由協議和混合路由協議。主動路由協議在數據傳送之前建立路由，建立、維護路由的開銷大，對資源的要求高；按需路由協議在數據發送時才建立所需的路由，在傳輸前計算路由所在數據傳送時延大；混合路由協議綜合主動路由和按需路由，是這兩種方式的折中及優化[5]。

（5）按是否對數據類型進行定義和命名可分為基于數據的路由協議和非基于數據的路由協議。大量的WSN應用是查詢并要求上傳某種類型的數據，這樣的應用就可使用基于數據的路由，使監測到此類數據的節點才發送數據，減少不必要的數據發送，從而減少沖突，也減少了能耗，但基于數據的路由需要相關的分類機制對數據類型進行命名。

（6）按路由建立時機是否與查詢有關可分為查詢驅動的路由協議和非查詢驅動的路由協議。在如環境監測等應用場合中，WSN以匯聚節點發出查詢命令，傳感器節點向查詢節點報告采集的數據的形式工作。數據傳輸主要是匯聚節點發出的查詢命令和傳感器節點采集的數據，數據在路徑上傳輸時通常要進行數據融合，以減少通信量來節省能源。查詢驅動的路由協議能夠縮減節點存儲空間，但數據時延較大，不適合某些需緊急上報的應用。

（7）按數據在傳輸過程中采用路徑的多少可分為單路徑路由協議和多路徑路由協議。WSN鏈路的穩定性難以保證，通信信道質量比較低，再加上節點運動拓撲變化等WSN的鏈路質量很差，需要采用多路徑路由協議才能保證較高的網絡服務質量，以滿足某些需要可靠性和實時性，并對通信的QoS有較高要求的WSN應用的需要。以上兩種路由也各有優缺點：單路徑路由可節約存儲空間，數據通信量少，因而必然節能；多路徑路由容錯性強，健壯性好，并可從眾多路由中選擇一條最優路由[5]。

3 WSN經典路由協議

在眾多的無線傳感器路由協議中，有一些是WSN經典路由協議，其他的很多路由協議，只是在這些路由協議的基礎上，對某一方面進行了一定程度的改善，或為適應某一應用在相應特性上實現了一些提高。在此，文中只分析討論如下最具代表性的經典協議。

3.1 擴散法（Flooding）

擴散法是WSN最經典、且簡單的路由協議，該協議不需要知道網絡拓撲結構。其實現過程是：節點S希望發送數據給節點D，節點S首先通過網絡將數據的副本傳給節點的每一個鄰居節點A、B、C、E、F，而每一個鄰居節點又將其傳給除S外的其他鄰居節點，直到滿足以下三項之一停止傳送，即：將數據傳到D，該數據的生命期限終結，所有節點已擁有此數據的副本。擴散法的實現過程如圖1所示。

圖1 擴散法的實現過程

Fig.1 The implementation process of Flooding

擴散法不需要保存網絡拓撲信息，也不需要用復雜的計算來實現路由算法而消耗計算資源，但存在一個節點可能得到多個數據副本的信息爆炸問題；此外，擴散法沒有考慮各節點的能量，無法作出相應的自適應路由選擇，網絡可能早死。

該方法的優點為：不需保存網絡拓撲信息和進行路由計算。簡單，對計算資源依賴低。

該方法的缺點為：存在信息爆炸、信息重復問題；并未考慮各節點能量，部分節點能量會提前耗盡網絡有早死可能。

該方法主要適用于：小規模，健壯性要求高的應用。

3.2 DD路由

DD（directed diffusion）定向擴散路由是一個經典的基于數據的、查詢驅動的路由協議[3]。實現過程可分為興趣擴散、梯度建立、路徑加強三個階段。對每個階段的詳盡分析如下。

（1）匯聚節點通過興趣消息擴散發出查詢任務，興趣消息（例如監測區域內的濕度、溫度信息等）采用洪泛方式傳播給所有傳感器節點。每個節點都在本地保存一個興趣列表，其中專門設置一個表項用來記錄發送該興趣消息的鄰居節點、數據發送速率和時間戳等相關信息。

（2）在上一階段的消息傳播過程中，路由協議逐跳地在各個傳感器節點上建立反方向的從數據源節點到匯聚節點的數據傳輸梯度。

（3）傳感器節點將采集到的數據以傳輸梯度選擇較優的路徑，并沿梯度方向傳遞到匯聚節點。

這一方法的優點在于：該協議的每個節點都可以進行數據融合操作，能減少數據通信量，節點只需要和鄰居節點通信，使用查詢驅動機制按需建立路由， 數據的發送是基于需求的等節能特性。而且采用了多路徑方式，健壯性好。

該方法的缺點是：使用洪泛方式傳播興趣消息，梯度建立需一定的時間和能量開銷，收到的數據可能有重復。

該法主要適用于：具有極好的健壯性，可用于軍事目的。不適合多Sink網絡。

3.3 謠傳路由

謠傳路由（Rumor Routing）使用了查詢消息的單播隨機轉發機制。其實現過程為：每個傳感器節點維護一個鄰居列表和一個事件列表，當傳感器節點監測到一個事件發生時，在事件列表中增加一個表項并根據概率產生一個消息，消息是一個包含事件相關信息的分組，消息沿隨機路徑向外擴散傳播，鄰居節點收到消息后檢查自己的表項，并根據收到的消息中的事件更新和增加表項。同時，匯聚節點發送的查詢消息也沿隨機路徑在網絡中傳播，當消息和查詢消息的傳輸路徑交叉在一起時，就會形成一條匯聚節點到事件傳感器節點的完整路徑。

該方法的優點是：有效地減少了路由建立的能量開銷，是一個能量高效的路由。

該方法的缺點是：數據傳輸路徑不是最優路徑，可能存在路由環路問題。

該法主要適用于：多sink點、查詢請求數目很大、網絡事件很少的傳感器網絡。

3.4 SPIN路由

SPIN （Sensor Protocols for Information via Negotiation）路由協議是第一個基于數據的路由協議[3]。SPIN采用了三種數據包來通信：

（1）ADV用于新數據的廣播，當節點有數據要發送時，利用該數據包向外廣播；

（2）REQ用于請求發送數據，當節點希望接收數據時，發送該報文；

（3）DATA包含帶有Meta-data頭部數據的數據報文。

具體實現過程是：一個傳感器節點在發送DATA數據包之前，先向各鄰居節點以廣播方式發送ADV數據包，若某個鄰居節點希望接收這個DATA數據包，就向該節點發送REQ數據包，當節點接收到REQ包后即向其鄰居節點發送所接收的DATA數據包。SPIN協議的實現過程如圖2所示。

圖2 SPIN協議的實現過程

Fig.2 The implementation process of SPIN

SPIN 協議通過協商完成資源自適應算法，即在發送真正數據之前，通過協商壓縮重復的信息，避免冗余數據的發送；此外，SPIN 協議有權訪問每個節點的當前能量水平，根據節點剩余能量水平調整協議，可以在一定程度上延長網絡的生存期。

該方法的優點為：使用ADV消息減輕了內爆問題；通過數據命名解決了交疊問題；只發送必要的數據避免冗余；可感知節點剩余能量，延長網絡的生存期。

該方法的缺點為：可能出現“數據盲點”；算法較復雜，數據傳遞有時延。

該法主要適用于：對網絡生存期要求較高對實時性要求不高的應用。

3.5 GEAR路由

GEAR（geographical and energy aware routing，地理位置和能量感知路由）假設每個節點知道自己的位置信息和剩余能量信息，并通過一個簡單的Hello消息交換機制可知道所有鄰居節點的位置信息。已知事件區域的位置信息，節點間的無線鏈路是對稱的。

具體實現過程為：GEAR路由中查詢消息傳播分兩個階段。首先，匯聚節點根據事件區域的地理位置發出查詢命令，當節點收到查詢數據包時，先檢查是否有鄰居比其更接近目標區域。如有就選擇離目標區域最近的節點作為數據傳遞的下一跳節點。如果查詢數據包已經到達目標區域，該節點利用受限的擴散方式該數據將查詢命令傳播到區域內的所有其他節點。相關節點則將監測數據沿查詢消息的反向路徑向匯聚節點傳送。

該方法的優點是：避免采用洪泛方式使路由建立過程的開銷過大。

該方法的缺點是：缺乏足夠的拓撲信息，路由過程中可能遇到路由空洞。

該法主要適用于：節點移動性不強的應用環境。

3.6 GEM路由

GEM（graph embedding）地理位置路由的基本思想是建立一個虛擬極坐標系統（VPCS， Virtual Polar Coordinate System），網絡拓撲結構是各節點形成的一個以匯聚節點為根的帶環樹，每個節點用到樹根的跳數距離和角度范圍來表示，節點間的數據路由通過這個帶環樹實現。

實現過程是：

⑴建立路由。

①建立虛擬極坐標系統，②由跳數建立路由，③擴展到整個網絡形成生成樹型結構，④從葉節點開始反饋子樹的大小，即樹中包含的節點數目，⑤確定每個子節點的虛擬角度范圍。

⑵傳送消息。節點收到一個消息就檢查是否在自己的角度范圍內，不在自己的角度范圍內就向父節點傳遞，最終消息到達包含目的位置角度的節點。

⑶更新路由。當實際網絡拓撲結構發生變化（比如節點加入和節點失效）時需及時更新路由。

該方法的優點是：用生成樹、虛擬極坐標等使轉發更有目的性，減少通信次數節約能量。

該方法的缺點是：建立虛擬極坐標系統等較復雜，需耗費時間及計算資源。

該法主要適用于：以數據中心為存儲方式的傳感器網絡。

3.7 LEACH路由

LEACH（low energy adaptive clustering hierarchy，低功耗自適應集簇分層路由協議）是第一個提出數據聚合的層次路由協議，是一種自適應分簇路由算法。具體實現過程為：LEACH 不斷地循環執行簇的重構過程，通常可以分為兩個階段。一是簇的建立階段。在該階段按均等的機會選舉出簇頭使網絡中各節點相對均衡地消耗能量，選舉出的簇頭節點進行廣播告知整個網絡，未被選為簇頭的普通節點根據收到的信號強弱選擇加入的簇。在選舉簇頭時每個節點隨機產生一個值，小于某閾值的節點就成為簇首節點。二是傳輸數據的穩定階段。在該階段中，簇內節點將采集的數據發送到簇首節點，簇首節點將信息融合后送給匯聚點。一段時間后，重新建立簇，不斷循環。每次簇頭都會由于為他家提供服務而消耗較多的能量，但簇內節點因為是都通過簇頭結點與基站進行通信，而減少了直接與基站進行通信的節點數量，進而也減少了網絡總體的能量消耗。

該方法的優點是：容易在簇頭進行數據融合，可減少數據通信量；隨機選擇簇頭，平均分擔路由業務，能量消耗均衡，整個網絡的生存時間較長；并且容易擴展。

該方法的缺點是：選舉出的簇頭分布不均勻；分簇有額外開銷及覆蓋問題。

該法主要適合于：每個節點在單位時間內需要發送的數據量基本相同，數據量較均衡的應用。不適合突發數據通信。

3.8 PEGASIS 協議

PEGASIS （ power efficient gathering in sensor information systems） 是一種基于貪婪算法的路由策略。該協議的核心思想與LEACH一致，即盡量減少直接與基站進行通信的節點數量[4]。其實現過程為：首先使用貪婪算法構成一條邊長之和接近最小的鏈，該策略在每輪會選舉一個鏈內簇頭節點，當通信開始的時候，數據會從最遠端節點開始沿鏈向簇首節點發送，每經過一個節點都會進行一次數據融合，直至到達簇首節點后由簇首節點將融合后的數據發送到基站。

該方法的優點是：每個節點都以最小能量、最少次數發送數據包，能量高效，能量消耗相對均衡；數據融合完備，冗余量低。

該方法的缺點是：鏈內簇首節點的失效將破壞整個網絡的運行，容錯性差；節點較多時，形成的鏈會很長，如此即會使數據延遲加重，實時性差。

該法主要適用于：追求網絡生存時間的中等規模網絡。

4 WSN經典路由協議比較

延長網絡的生存時間是大多數WSN路由協議致力達到的首要目標，這就要求WSN路由協議提供節能策略，具有能量有效性以延長節點的壽命，也要求WSN路由協議能均衡地消耗能量，以及具有快速收斂性。很多應用場合對WSN路由協議的可擴展性也提出了要求，另外一些應用則對健壯性也提出了要求。根據這些標準，文中對以上WSN經典路由協議進行比較，比較結果如表1所示。

表1 各經典協議的比較

Tab.1 The comparison of classic routing protocols

協議名稱 分類描述 特點 節能策略 可擴展性 健壯性 網絡生存時間

Flooding 平面、多路徑 采用洪泛、能量消耗快 無 只能小規模網絡 很好 短

DD 平面、基于數據、查詢驅動、按需、多路徑 興趣擴散采用洪泛 有限 受限 很好 稍長

Rumor Roution 平面，按需 查詢消息單播隨機轉發、能量高效 有 受限 好 較長

SPIN 平面、能量感知、基于數據、按需 網絡生存期長 有 好 好 較長

GEAR 平面、能量感知、基于地理位置、主動 根據事件區域的地理位置發出查詢命令 有 好 好 較長

GEM 平面、基于地理位置、主動 利用虛擬極坐標算法發送消息 有 好 好 較長

LEACH 分層、主動 隨機產生簇頭能量均衡消耗、數據聚合 有 很好 簇頭可能失效 長

PEGASIS 分層、主動、 能量高效、能耗均衡、數據聚合 有 好 鏈首可能失效、鏈可能斷 很長

由表1可見，其中的WSN經典路由協議在設計時均有各自的側重點和最優的方面，因而雖然可以對這些協議按一些衡量標準進行比較，但卻不能得出哪個協議最好的結論。但是這些協議的出現都極大地推進和影響了WSN路由協議的發展，并且對WSN路由協議的研究和改進具有不可言喻的重大意義。

5 結束語

WSN的路由協議選用與以下幾個因素密切相關：

（1）應用場合。應用場合不同，最重視的網絡屬性也相應不同，應選用最重視屬性為優的協議。

（2）網絡規模。網絡中節點數量的多少決定協議的選用，節點太多要考慮分層協議，節點很少才能考慮應用某些協議，諸如Flooding協議。

（3）網絡中節點是否同構。節點異構可優先考慮分層協議，并選取能量多能力強的節點作為簇頭。

（4）網絡的數據傳輸頻率及數據量大小。據此可選用更合適的協議。

本文對WSN的經典路由協議進行了介紹和比較，以期對簡單背景下的路由算法選用提供參考，而對復雜的應用即需要考慮對協議的改造及單獨設計。本文并未考慮安全性等方面的要求，而且只是對涉及到的有限幾個方面的性能進行了比較，亟需后續研究的進一步完善。

參考文獻：

[1] 孫利民，李建中等.無線傳感器網絡[M].北京：清華大學出版社，2005.

[2] 李曉維.無線傳感器網絡技術[M].北京：北京理工大學出版社，2007.

篇4

MANET為Mobile Ad hoc network的簡稱,移動Ad hoc網絡(MANET)是一種無線自組織網絡,由一組自由移動的無線節點組成。網絡中節點同時具有普通節點和路由節點的能力,通過相互協作完成無線信號覆蓋范圍外的節點間通信。因此,網絡的配置展開不需要固定的基礎設施,具有較高靈活性,在軍事、緊急救助、商業等領域有較好應

用前景。

2、MANET路由安全分析

因為移動Ad hoe網絡的獨特特征,它不但有傳統有線網絡的安全問題,還有一些新的問題。在無線移動自組織網絡的大部分路由協議中,為了建立路由,節點間需交換網絡中的拓撲信息。這使得路由協議成為惡意節點對網絡攻擊的主要目標。從對移動Ad hoe網絡中路由協議的攻擊方式來看,分為主動攻擊和被動攻擊兩種。

被動攻擊是指惡意節點并不發起對路由協議的攻擊,只監聽網絡中的路由信息,從中獲取有用內容。例如攻擊者通過分析所捕獲的數據,得知通向某個節點的路由請求較其它點更頻繁,可能就會對該節點發起攻擊,從而影響整個網絡的安全和性能;或者從信息中分析網絡中某些節點的位置,使得網絡的拓撲信息被暴露。這種攻擊方式一般不易監測。

主動攻擊是指攻擊者惡意插入路由數據包、更改路由信息、發送錯誤或無效的路由信息達到攻擊目的。其攻擊來源有兩種,一是外部惡意攻擊者,二是內部的不安全節點。外部攻擊者主要是通過插入錯誤的路由信息,廣播過時路由信息或修改信息內容來分隔網絡,或產生大量的重傳信息和無效路由來加大網絡負載。內部不安全節點,是指網絡中具有合法用戶身份的節點受惡意節點利用,向其他節點廣播不正確的路由信息,從而影響其它用戶的安全工作。

3、MANET安全路由協議

MANET中的路由功能是通過中間節點相互協作實現的,因此中間節點的可信程度將會影響到路由的安全性。如兩節點間存在鏈接,但不一定是可信鏈接;源節點和目的節點間存在的路由,由若干鏈接組成,但不一定是可信路由。這就需要建立一種信任模型提供對節點間的信任關系的維護、管理,從而提高鏈接和路由的可信性。

3.1現有信任模型

現有MANET路由協議安全方案中的信任模型包括:嚴格層次模型、分布式信任模型、PGP模型三種。嚴格層次模型主要采用PKI思想,需要存在可信第三方負責公鑰證書的管理,屬于集中式管理,管理中心的配置將影響網絡性能及安全性。分布式信任模型是在PKI的基礎上,將管理中心利用門限方案分散到網絡中,只有滿足門限要求數量的節點才能簽發/撤銷證書,提高了網絡的安全性,但帶來較大的網路開銷,網絡可用性被降低。PGP模型是以用戶為中心的信任模型,每個節點負責維護與自身有關的關系,此類模型的安全性不高,不適用于大規模安全網絡。MANET路由協議運行在網絡協同環境中,節點問信任關系是動態變化的,因此需要建立一種動態信任模型,可以根據具體地路由行為調整節點間信任關系,同時考慮網絡安全性、可用性及協議性能的平衡。模型應滿足如下需求:

(1)分布式:路由功能是通過節點間協同操作完成的,因此信任模型的建立應該反映節點間的協同關系,即分布式管理;

(2)動態性:節點間的信任關系應根據拓撲結構,節點行為等因素動態調整;

(3)行為約束:模型應具有約束節點行為的能力,使得節點行為滿足安全需求。

3.2動態信任模型

動態信任模型的基本思想是根據感知的節點行為動態調整節點間的信任關系。在MANET中主要是維護鄰居節點間的信任關系。節點行為的采集方法主要分為兩類:被動方式和主動方式。被動方式主要依靠混雜監聽獲得節點行為,由于無線信道存在信號沖突問題所以該方法準確性不高。主動方式主要依靠錯誤查詢/回復機制,將錯誤定位到某兩個節點間的鏈接。節點行為的采集范圍主要是反映路由功能的行為,包括路由請求、路由回復、數據轉發、差錯信息等,應根據具體協議制定。動態信任模型主要分為三個部分:信任來源、信任量化和信任計算。信任來源:信任來源分為兩類,直接信任和推薦信任。直接信任依靠混雜監聽模式獲得鄰居節點行為,包括數據包轉發、控制包轉發、路由發現/回復、路由出錯等。推薦信任主要依靠錯誤詢問/回復機制,根據路由中間節點的回復消息將錯誤定位到兩個節點間的鏈接;信任劃分:根據網絡應用環境和具體安全需求將信任劃分為不同等級。可以采取連續方式,例如將信任度規定在[o,1]之間,也可以采取離散方式,例如將安全劃分為1至5五個信任等級;信任評估:根據節點行為對信任關系的影響程度賦予不同的權值。例如,將路由偽造、篡改,數據包丟棄分配不同的權值。

3.3 MANET路由協議

到目前為止,已提出的適用于MANET網絡的路由協議已有十幾種,如DSDV、WRP、FSR、AODV、DSR、TORA、LAR、OLSR等。

3.4 MANET 安全路由協議

解決移動Ad hoc網絡獨有特點所帶來的安全要求,國外許多研究者相繼提出不同的見解和方案。以下幾種方案具有代表性,普遍為該領域內專業人員引述:

SPAAR(安全定位Ad hoc路由協議),采用基于位置的設計思想,要求每個節點許通過GPS(全球定位系統)或其他定位服務掌握自己的地理位置,并擁有可信任認證服務器的身份認證。SPAAR協議的工作前提是各個節點只與自己的單跳(one―hop)鄰節點通信。而每次處理路由時,對節點的身份驗證則可能導致通信延時。前述內容無疑都增加了路由開銷。故該協議只適合于高危險性的戰略環境。

基于DSDV(目的節點排序距離矢量路由協議)的表驅動式路由協議SEAD(安全有效的距離矢量路由協議),以及基于Adhoc網絡DSR(動態源路由協議)思想的按需路由安全協議Ariadne。因此該協議可以保證路由信息的完整性,但是網絡中各節點必須及時的更新自己的路由表的記錄內容,否則會加大認證開銷。同時,由于采用了距離矢量路由算法,該機制受到網絡規模的約束。后者引用廣播認證機制TESLA,利用其中的MAC(消息鑒別碼)對消息來源加以認證確保信息的真實性,從而避免了路由黑洞,路由偽造等攻擊。但是,TESLA機制要求通信時鐘同步,在Ad hoe網絡中由于節點的移動性,這一點根本無法保證。

SRP(安全路由協議),使用此協議的前提是源節點和目的節點間已經建立的安全連接(S A),并擁有共享密鑰。SRP包頭附加于Ad hoc基本路由協議之后,其中攜帶了請求序列號和請求識別符用以表明路由包的及時性,以及消息鑒別碼MAC。MAC的計算是以源節點地址、目的節點地址、每個路由請求的序列號以及源節點與目標節點的共享密鑰作為單向散列函數的輸入而產生。每次RREQ包到達目的節點后,目的節點都對其中的路由信息進行Hash運算(利用共享密鑰K)生成相應的MAC,再通過RREP包把路由信息連同MAC一起返回給源節點。

SAR(安全意識路由協議),該協議允許用戶劃分路由協議的安全等級。該協議提出“保護質量”(Quality of Protection)的思想,把網絡中的所有節點劃分為多個信任級,具有某一個信任等級的節點在傳輸數據時只選擇同級別的節點進行轉發。源節點發起的路由發現請求也同樣需要設定安全等級。為了實現這一設計目標,假設每個信任級別中的所有節點均共享一個安全連接SA(Secure Association)。各節點在進行路由發現時對所有的RREQ、RREP等路由維護數據包均用本信任級別的密鑰加密后再傳送。

4、總結

與其他無線網絡不同的是,Ad hoc網絡沒有部署可信賴的網絡基礎設施,其安全問題主要關注的是如何確保分布式網絡協議能安全地操作,以及如何在對等節點之間建立起信任關系。這在很大程度上依賴于路由是否安全及密鑰管理機制是否健全。路由安全一般在控制層面利用消息認證技術來解決,而密鑰管理機制則相對復雜,其難點在于必須以自組織的方式管理所需的密鑰信息,而基于門限加密機制的密鑰管理服務可能是一個非常有潛力的解決方案。

參考文獻:

篇5

捷徑路由思想是Cluster－Tree改進協議中提出的新思想。改進協議的主體思想為:在節點發送數據包到其父節點或子節點之前，檢查其鄰居表，并根據所提出的找尋捷徑路徑策略找到可以減少到目的節點路由成本的捷徑節點，此節點可以作為到達目標節點的下一跳節點，而不必是父或子節點。幫助尋找從源節點到目的節點之間的一條跳數最小路徑，以此改善網絡的性能，從而降低網絡的總體能量消耗，延長網絡的生存壽命。捷徑路由思想:首先定義一個路徑P，路徑包含了一個有序的節點集合［P1，P2，…，Pn］，其中P1是路由路徑中的源節點，Pn是目的節點。在這條路徑當中，如果有一條鏈路?Pi，Pj，j＞i+1，當這條新路徑的損耗低于原路徑時，將這條子路徑?Pi，Pj稱為是一個原Cluster－Tree算法的捷徑路由路徑(Crosscut)。如果一個節點X，滿足以下3個條件，那么這個節點X就是節點Pi的捷徑節點:(1)X是Pi的鄰居節點，但不是Pi的父節點或子節點。(2)X也是路由路徑P節點集中的一個節點。(3)X是一個在路由路徑P有序節點集中，排在節點Pi后面的節點。在不同數據傳輸方向下的整體捷徑路由節點尋找過程如圖3所示。由于網絡中的復雜性，數據包傳輸方向多數可以分成上行和下行兩部分，這種數據包稱為混合型路由數據包。在此對這種類型的捷徑路由的尋找進行說明。如果在原Cluster－Tree協議的路由路徑中，可以發現有節點X是Pi的鄰居列表中的一個鄰居節點，但它既不是Pi的父節點又不是其子節點。從這個條件，可以推出從X滿足上式(1)，那么容易看出，X是源節點P1或目的節點Pn的父輩。從式(2)可以看出，節點X的深度大于或等于整個路徑P所有節點中最小的深度。通過路由路徑中的源節點地址和目的節點地址，可以計算出源節點和目的節點所有的共同父輩節點。而共同父輩節點中最大的網絡深度就是在整個路由路徑中的所有節點的最小深度時，當節點X是路由路徑中的一個節點，同時又滿足式(1)和式(2)的條件，如果節點Pi是目的節點Pn的一個父輩節點，而Pi又是X的父輩節點，那么就可以推測出X一定是在路由路徑P有序節點集中，排在節點Pi后面的節點;或者當節點Pi是源節點P1的父輩節點，而節點X是目的節點Pn的父輩節點，節點X的網絡深度D(X)要小于節點Pi的網絡深度D(Pi)，則X也在路由路徑P中，排在節點Pi之后，上述兩種情況，當數據包傳送到節點Pi時，它選擇的下一跳節點為節點X，也就是節點Pi的捷徑節點，從而降低路由成本。

1.2路由代價函數

上文中提到了捷徑路由的想法，但只憑借尋找到捷徑點并不能完全延長網絡壽命，原因是當尋找的路徑中所含節點的剩余能量低于某個安全值時，剩余的電量并不能承擔傳遞數據的能量負載，那么這條路徑就并非最優路徑，反而使用這條路徑會承擔分割網絡的風險，所以這里提到了路由代價函數的能量計算函數，通過計算經過某路徑的代價，得出這條路徑被選擇的安全系數，使得網絡數據在傳輸過程中更穩定。代價函數定義:在某時刻t路徑j的路由代價為個RREQ分組，通過比較RREQ條目中的Metric值，選擇Metric最大的節點并將該節點進行記錄，產生RREP回復給源節點，若該節點為中繼節點，則繼續將自己的RREQ分組進行轉發，直至目的節點收到RREQ形成反向路徑。因此，合理的路由代價函數設計，對找出最佳的節點延長網絡生存周期是關鍵。

2ZigBee改進路由算法仿真分析結果

通過對不同協議的性能比較與分析來說明新協議研究的可行性，因此本文利用NS－2軟件對ZigBee路由協議進行仿真，從仿真圖中證明運用尋找捷徑節點，并計算能量代價的算法能否有效降低網絡能耗，并延長網絡的有效運行時間。以下仿真實驗設定:網絡節點數50個，網絡運行時間50s，場景大小1000m×1000m，節點移動最大速度50m/s，圖5和圖6為在不同網絡運行時間下得出ZigBee路由協議與改進協議的路由開銷率與網絡平均延時曲線。從圖中可以看出，捷徑節點的尋找大幅降低了整個網絡的路由開銷與平均延時值，并且改善了網絡參數變化的不穩定情況，曲線程平緩變化。除此之外在圖中也可以看出結合路由代價函數后進一步完善了整個路由協議，使得協議在不同的網絡運行時間下的路由開銷與延時又大幅降低。因此，根據以上分析，新協議可以降低開銷、改善網絡環境。

篇6

Actual Situation Combining Studying Routing Protocol

LI Wan-gao, HU Yao-dong

(Network Management Center, Henan Institute of Engineering, Zhengzhou 451191,China)

Abstract: Routing protocols is a important member of the TCP/IP protocol family, Is the cornerstone of the current Internet, First, this paper introduce several going routing protocols for the current Internet applications,analyzes the characteristics of the three most important routing protocols( RIP,OSPF,BGP). Then combine the network teaching and network training, Introduce several virtual or simulation methods, Study, configure, analysis the related routing protocols.We realize to study ,configure, analysis routing protocol and to capture, analysis the protocols at the lower of teaching, training costs.

Key words: RIP; OSPF; BGP; netsim; dynamips; zebra

1 引言

由于當前社會信息化的不斷推進,人們對數據通信的需求日益增加。自TCP/IP協議簇于七十年代中期推出以來,現已發展成為網絡層通信協議的事實標準,基于TCP/IP的互聯網絡也成為了最大、最重要的網絡。路由器作為IP網絡的核心設備已經得到空前廣泛的應用。

2 路由器的概念及工作原理

路由器是工作在OSI參考模型第三層--網絡層的數據包轉發設備,它通過路由表決定數據的轉發,轉發策略稱為路由選擇(routing),這就是路由器名稱的由來(router,轉發者)。路由器通過轉發數據包來實現網絡互連,所以路由器是Internet網絡的主要節點設備。

雖然路由器可以支持多種協議(如TCP/IP、IPX/SPX、AppleTalk等協議),但大多數路由器運行TCP/IP協議。路由器通常連接兩個或多個由IP子網或點到點協議標識的邏輯端口,至少擁有1個物理端口。路由器根據收到數據包中的網絡層地址以及路由器內部維護的路由表決定輸出端口以及下一跳地址,并且重寫鏈路層數據包頭實現轉發數據包。路由器通過路由表來反映當前的網絡拓撲,并通過與網絡上其他路由器交換路由和鏈路信息來維護路由表。

3 主流路由協議及特點

決定路由器轉發數據的方法可以是人為指定,即采用靜態路由,但人為指定工作量大,而且不能采取靈活的策略,于是動態路由協議應運而生,動態路由協議通過傳播、分析、計算、挑選路由,來實現路由發現、路由選擇、路由切換和負載分擔等功能。

Internet上現在大量運行的路由協議有RIP、OSPF和BGP。RIP、OSPF是內部網關協議(Interior Gateway Protocol,簡稱IGP),適用于單個ISP的網絡。由一個ISP運營和管

理的網絡稱為一個自治系統(AS),BGP是自治系統間的路由協議,是一種外部網關協議。

RIP協議(Routing Information Protocol)是推出時間最長的路由協議,也是最簡單的路由協議。它是“路由信息協議”的縮寫,主要傳遞路由信息(路由表)來廣播路由:每隔30秒,廣播一次路由表,維護相鄰路由器的關系,同時根據收到的路由表計算自己的路由表。RIP運行簡單,適用于小型網絡,Internet上還在部分使用著RIP。

OSPF(Open Shortest Path First)協議是“開放最短路由優先”的縮寫。“開放”是針對當時某些廠家的“私有”路由協議而言,而正是因為協議開放性,才造成OSPF今天強大的生命力和廣泛的用途。它通過傳遞鏈路狀態(連接信息)來得到網絡信息,維護一張網絡有向拓撲圖,利用最小生成樹算法(SPF算法)得到路由表。OSPF是一種相對復雜的路由協議。

總的來說,OSPF、RIP都是自治系統內部的路由協議,適合于單一的ISP使用。一般說來,整個Internet并不適合使用單一的路由協議,因為各ISP有自己的利益,不愿意提供自身網絡詳細的路由信息。為了保證各ISP利益,標準化組織制定了ISP間的路由協議BGP。

BGP(Border Gateway Protocol)是“邊界網關協議”的縮寫,處理各ISP之間的路由傳遞。其特點是有豐富的路由策略,這是RIP、OSPF等協議無法做到的,因為它們需要全局的信息計算路由表。BGP通過ISP邊界的路由器加上一定的策略,選擇過濾路由,把RIP、OSPF、BGP等的路由發送到對方。BGP的出現,引起了Internet的重大變革,它把多個ISP有機的連接起來,真正成為全球范圍內的網絡。

4 學習路由協議的方法

動態、健壯的路由對于 Internet 網絡來說極其重要,因此任何一個初涉此領域的網絡工程師不僅需要理解路由的概念,而且要有能力在復雜的的網絡環境下正確使用各種路由協議。但是,對于大多數人來說,只有在學校或者網絡實驗室環境中才有條件學習路由,而且還要一直受到實踐時間和實踐條件的困擾。如何克服這些不利的條件快速、高效地學習并掌握路由器的配置?掌握動態路由的交互過程?下面結合作者的體會,給出了三種虛實結合的學習路由協議的方法。

4.1 使用模擬軟件

這種方法被網絡培訓機構廣泛的使用,通常培訓機構的做法是購買一到兩臺低端的路由器,讓學員熟悉硬件基本結構及軟件的配置管理后,大量使用模擬軟件來代替真實的實驗。例如,思科的認證大量使用Boson Netsim for CCNA(CCNP)等軟件,華為的認證采用HW-RouteSim等軟件。

這些軟件共同的特征是通過經典的實驗,讓學員快速掌握設備配置的能力,但這些實驗的共同特征是受到設備數量的限制,通常不會多于3臺,很難進行對動態路由的配置及檢驗,即使使用自定義實驗,也很難有改觀,基本無法使用抓包工具進行協議分析。這樣的實驗基本是以單個設備為出發點的,對深入了解路由協議的交互作用不大。

4.2 使用Dynamips加真實的IOS

Dynamips是Christophe Fillot編寫的一個Cisco7200模擬器。它模擬了Cisco7206的硬件平臺,而且運行了標準的7200 IOS文件,目前的版本(0.2.8RC2,20071014)已經可以模擬出Cisco 7200 (NPE-100 to NPE-400),Cisco 3600 (3620, 3640 and 3660),Cisco 2691,Cisco 3725, Cisco 3745,Cisco 2600 (2610 to 2650XM),Cisco 1700 (1710 to 1760)等路由器。在Web站點,這種模擬器作用如下:

1) 作為一個培訓平臺,使用真實環境中的軟件。Cisco作為網絡技術的全球領頭人,這款模擬器會讓大家更熟悉Cisco的設備。

2) 測試和試驗Cisco IOS的特性。

3) 快速檢驗即將在真實環境中部署的配置

當然,這個模擬器不能替代真實的路由器,對于Cisco網絡管理員或者想通過CCNA/CCNP/CCIE考試的人來說,是一個簡單補充真實實驗室的工具。可以在ipflow.utc.fr/blog/ 網站下載原版的Dynamips,提供的有windows和Linux版本,如果不想深入了解Dynamips的機制,僅僅想用其做試驗,推薦使用工大普瑞集成好的軟件試驗包,可以在/ 下載。

Dynamips的優點是它是開放源代碼的系統,并運行了真實的IOS系統,拉近了我們到高端路由的距離。使我們的計算機變成了一臺路由器,在目前的主流配置計算機上,運行5個路由器是沒什么問題的,可以很方便的熟悉Cisco路由器,檢驗即將工作的路由器的配置,可以分析路由的交互。Dynamips的不足是對計算機的CPU占用率有點高(通過對參數的修改,可以改變),另外抓取路由間交互的路由信息的不太方便。

4.3 使用Zebra路由軟件

Zebra 是一個開源的 TCP/IP 路由軟件,同 Cisco Internet 網絡操作系統(IOS)類似。它靈活而且具有強大的功能,可以處理路由信息協議(RIP)、開放式最短路徑優先協議(OSPF)和邊界網關協議(BGP)以及這些協議的所有變體。它的發行遵循 GNU 通用公共許可協議,可以運行于 Linux 以及一些其他的 Unix 變體操作系統上。最新版本的 zebra-0.95a (20050908) 以及文檔可以從 GNU Zebra 網站上下載。

Zebra 的設計獨特,它采用模塊的方法來管理協議。可以根據網絡需要啟用或者禁用協議。Zebra 最為實用的一點是它的配置形式和 Cisco IOS 極其類似。盡管它的配置與 IOS 相比還是有一些不同,但是對于那些已經熟悉 IOS 的網絡工程師來說在這種環境下工作將相當自如。

我們以Fedora Core 4 Linux為例,安裝測試zebra-0.95a的功能,可以采用普通的PC機或Vmware虛擬出的客戶機,安裝兩塊以上能被系統識別的網卡。首先從下載zebra-0.95a.tar.gz,解壓縮后直接按Install文件的過程安裝,./configure,make,make check,make install完成安裝,安裝完成后配置文件位于/usr/local/etc/下,包括bgpd.conf.sample,bgpd.conf.sample2,ospf6d.conf.sample,ospfd.conf.sample,ripd.conf.sample,ripngd.conf.sample,zebra.conf.sample等文件。

基本配置和使用:zebra 守護進程是實際的路由管理者,控制著其他模塊;而且用戶主要通過它進行交互。最先需要配置Zebra 守護進程,將zebra.conf.sample拷貝為zebra.conf,Zebra.conf 配置文件的內容很簡單,除了注釋外有效的為以下三行。

hostname Router

password zebra

enable password zebra

hostname 指定了當您進入交互式配置方式時的路由器名。它可以是任何一個標識,不一定要和機器的主機名相同,password 指定了登錄進入交互式 Zebra 終端時需要的密碼。enable password 指定了當您想要改變配置時以較高級別身份訪問 Zebra 所需要的密碼。

創建了 /etc/zebra/zebra.conf 文件以后,我們現在可以執行下面的命令來啟動 zebra 守護進程:

# zebra Cd

然后通過 telnet 到的機器的 2601 端口,就可以進入 Zebra 交互式會話。

在交互式終端中操作很簡單。要獲得可用命令的提示,您可以在任何時刻按?鍵,然后命令的選項就會出現在屏幕上。如果您正在構建您自己的 Zebra 路由器,而且您有配置 Cisco 路由器的經驗的話,您會覺得這個配置過程非常熟悉。

到這里為止,只有 Zebra 被配置好并且運行起來了,但是還沒有任何其他的協議。接下來將進入配置的實質內容,下面介紹這一過程。

使用 Zebra 安裝配置 RIP 路由,我們已經在Linux上安裝配置了網絡接口,接下來我們再對它進行配置,使之可以與 RIP更新協同工作。正如已經提到過的,Zebra 使用單獨的守護進程來實現路由協議,所以必須首先為 RIP 守護進程在/usr/local/etc/目錄下創建一個簡單的配置文件ripd.conf,可以直接將ripd.conf.sample拷貝而得到。一個基本的 /usr/local/etc/ripd.conf 文件內容如下:

hostname ripd

password zebra

然后我們啟動 ripd 守護進程 :

# ripd -d

完成后,我們可以 telnet 到Zebra 路由器的 2602 端口來配置 RIP 守護進程。

OSPF路由,BGP路由也和RIP路由的配置類似。

Zebra是這三種軟件中最為強大的一個軟件,它可以將一個普通的PC機,變為一個功能強大的路由器,通過和相關的網卡連接,可以和真實的路由器交換路由信息,可以通過Sniffer等工具抓取相應的路由會話,了解動態路由的交互。

5 結束語

Boson Netsim for CCNA(CCNP),HW-RouteSim等軟件,給我們提供了一些經典的網絡配置案例;Dynamips讓我們運行了真實Cisco的IOS;Zebra將普通的PC變為了路由器。通過對真實路由器的了解,結合模擬或仿真的路由環境,可以讓即將步入崗位的網絡工程師快速地了解、掌握動態路由的配置,同時也能給網絡知識的教學或培訓提供一種很好的幫助。

參考文獻:

[1] Christophe Fillot, Help for Cisco router simulator.[R] ipflow.utc.fr/blog/.

篇7

路由的權威定義是網絡信息從信源到信宿的路徑。路由過程是指網絡設備從一個接口收到數據包后根據其目的地址進行定向和轉發至下一接口，這里的網絡設備包括路由器、三層交換機和防火墻。有三種方式可產生路由：一是無需配置自動生產的直連路由，二是需手動配置的靜態路由，三是有動態路由協議發現和學習到的路由。動態路由協議分外部路由協議和內部路由協議兩種，外部路由協議適用于多個自治系統或域間的路由信息交換，其代表BGP一般應用于網絡服務商內部；內部路由協議適用于局域網內部，例如RIP、OSPF等都可用于組建校園網內部路由信息。根據校園網建設規模和網絡拓撲情況，從中選取合適的路由協議，對整個校園網和校園信息應用系統的穩定運行具有重要意義。

1 內部路由協議比較

現今常見的內部路由協議有RIPv2、OSPF和EIGRP。這些路由協議的作用都是生成局域網內部路由信息表，并保持動態維護和更新。怎樣選擇合適的路由協議？需要參考路由協議的五項主要性能指標：路由協議計算方法正確性、路由收斂速度、路由協議占用的系統開銷、路由協議自身安全和路由協議適用的網絡規模。

1.1 計算方法正確性

路由協議計算的正確性指路由協議所采用的算法是否可靠。錯誤的靜態路由配置會導致產生浪費大量網絡帶寬的路由環路，某些動態路由協議在特定環境中也會產生路由環路，優秀的路由協議算法應有避免環路機制。RIPv2采用的是距離矢量算法，雖然啟用路由毒化、抑制時間和觸發更新可降低產生環路的概率，但仍然無法避免距離矢量算法容易產生路由環路的缺陷。OSPF使用基于Dijkstra的鏈路狀態算法，此類算法杜絕了產生路由環路的可能。EIGRP使用結合了距離矢量和鏈路狀態的彌散修正算法（DUAL），同樣可有效避免環路。

1.2 路由收斂速度

路由收斂指局域網中所有網絡設備的路由表達到一致。快速收斂意味著當網絡拓撲結構變化時，網絡設備能很知并更新變化的路由信息。RIPv2采用周期性廣播（30秒）更新路由信息，固定廣播更新周期導致較慢的收斂速度。OSPF和EIGRP采取不定周期的組播在局域網中維護所有網絡設備路由表信息的統一，同時在發現路徑信息改變時立即觸發路由信息更新，這種觸發更新機制帶來快速路由收斂。

1.3 系統資源消耗

運行路由協議需要占用CPU、內存等系統資源，最終的路由信息由局域網中所有網絡設備并行運算和協商后的結果，這里的系統資源指局域網中所有網絡設備的系統資源。相比較鏈路狀態算法，基于距離矢量算法的RIPv2路由協議具有消耗系統資源少的優勢。雖然OSPF多個數據庫加上復雜算法占用較多的系統資源，但對用于網絡匯聚與核心層的網絡設備，此類用于計算路由的系統開銷對正常的信息數據傳輸交換幾乎沒有影響。

1.4 自身安全性能

各網絡設備協商路由信息時有數據交換，路由協議安全性是指交換相關數據過程中是否有防數據篡改等攻擊的性能。除已淘汰的RIPv1和IGRP，目前常見的RIPv2、OSPF和EIGRP路由協議都具有基于MD5摘要算法的認證功能。

1.5 適用網絡規模

路由協議適用網絡規模和拓撲略有差異，RIPv2協議在設計時有最大15跳的限制，所以適用于中小規模網絡，與距離矢量算法有關的EIGRP協議同樣不適用于大型網絡。受益于區域劃分機制，OSPF協議可應用在多達幾百臺網絡設備組成的大型網絡中。

2 路由協議的選擇

綜合比較這五項路由協議主要性能指標，如圖1所示，不難得出這樣的結論：大型網絡應優選OSPF路由協議、而中小型網絡可選擇OSPF和EIGRP路由協議。EIGRP路由協議是思科網絡公司的私有協議，與其他品牌廠商的網絡設備不兼容。當網絡整體改造升級時統一采購思科設備的情況下才可以考慮使用EIGRP協議。

圖1 各路由協議性能比較

十多年前，國內院校開始出現校園網。當時校園網都是小型局域網，只覆蓋信息計算中心和網絡機房。而現今的校園網都是從當年的小型局域網發展而來，或多或少保留并使用著當年的一些網絡設備甚至是路由協議。不論全校網絡是否升級改造，選配思科品牌作為替代全校所有網絡設備的可能性很小。現今國內高校經過兼并重組和發展，基本擁有兩個以上的校區。每個校區內的校園網已然擴張覆蓋到整個校園，整個校園網屬于大型局域網。根據上述兩點實際情況并參考各常見路由協議的性能，OSPF是校園網內部路由協議的最佳選擇。

3 OSPF路由協議工作機制

OSPF協議工作過程主要有四個階段：首先使用組播形式發送Hello包來尋找網絡中可與自己交互鏈路狀態信息的周邊路由器，組播有利于提高網絡使用效率，減少對其他無關OSPF網絡設備的影響。可以交互鏈路狀態信息的路由器互為鄰居。其次是建立鄰接關系。所有路由器僅與DR/BDR（制定路由器/備份制定路由器）建立鄰接關系，若網絡中未選舉出DR/BDR，則先進行選舉。DR負責用LSA（鏈路狀態公告）描述該網絡類型及該網絡內的其他路由器，同時也負責管理他們之間的鏈路狀態信息交互過程。若DR失效，BDR立刻取代DR功能，選舉DR/BDR機制可實現網絡快速收斂。當建立可靠鄰接關系后才相互傳遞鏈路狀態信息。再次是各路由器建立LSA，建立鄰接關系的OSPF路由器之間通過交互LSA，最終形成包含網絡完整鏈路狀態信息的LSDB（鏈路狀態數據庫）。OSPF路由器采用增量更新的機制LSA，即只鄰居缺失的鏈路狀態給鄰居，避免了類似RIP協議發送全部路由信息帶來的網絡資源浪費問題，還保證了路由器之間信息傳遞的可靠性，有利于提高收斂速度。最后各路由器依據LSDB結合路由器之間路徑開銷用最短路徑優先算法計算出路由。由于OSPF區域內的路由器對整個網絡的拓撲結構有相同認識，所以計算出的路由不會產生環路，而使用最短路徑優先算法計算出的路由，合理的將路由選擇和網絡能力掛鉤。

4 OSPF路由協議特色優勢

為提高校園網運行的可靠和穩健性，網絡建設和升級改造應考慮網絡拓撲和路由協議的冗余熱備能力。給校園網中所有網絡設備都配置冗余熱備鏈路，理論上可行，實際應用上難度較大。目前適合的方案是：每個校區的校園網選擇采用以星型為主的網絡拓撲結構。擁有ISP出口和大型機房的主校區設置網絡核心與匯聚。每個分校區也有網絡匯聚，通過租用光纜將所有匯聚與核心設備以環形網絡拓撲結構相連。這里的環形網絡只是個物理環路，實現鏈路冗余備份需要結合路由協議對與物理環相連的兩個端口設置不同的路由優先級。為了方便校園網區域管理和減少路由信息復雜程度，可將具備冗余熱備功能環形網絡設置為主要區域，其余各校區內的網絡定義為非主要區域。OSPF路由協議恰好支持此類功能。

OSPF提出的分區域管理是為了解決由于網絡規模不斷擴大帶來的較大系統資源消耗。OSPF可將一個大局域網分為幾個小的區域（Area），網絡設備僅需要在自己區域內相互建立鄰接關系并共享統一的鏈路狀態數據庫。原來整個大型局域網的龐大鏈路數據庫就會按區域劃分為幾個小數據庫，并在自己的區域內進行維護。這種區域劃分機制不但降低系統資源消耗，而且提高網絡資

源利用率。OSPF區域劃分后，路由信息通信分為區域內和區域間兩種，為有效管理區域間通訊，需要定義一個骨干區域（Area 0）來匯總每個區域的網絡拓撲路由到其他所有區域。所有區域間通信都必須通過骨干區域，所有非骨干區域都必須與骨干區域相連，非骨干區域之間不直接交換數據。介于骨干區域和非骨干區域之間的網絡設備是區域邊界網關，同屬于骨干區域和非骨干區域。在環形主干校園網方案中，各校區的匯聚交換機承擔區域邊界網關角色，如圖2所示。

5 結論

OSPF路由協議不是網絡的唯一選擇，類似其他內部路由協議，OSPF也有缺陷。OSPF不支持多路由動態負載均衡（EIGRP支持），配置動態負載均衡需要結合手動配置路由信息優先級或借助相關專業網絡設備。同時OSPF沒有把相鄰網段路由信息自動匯總的功能（RIP和EIGRP支持），路由信息匯總需要由網絡管理員人工配置。瑕不掩瑜，經過多年市場洗禮，由Internet工程任務組開發的OSPF已然成為大中型局域網內部路由協議的最優選擇，小型局域網一樣可以使用OSPF路由協議。

網絡拓撲簡單，規模不大，特別是沒有冗余熱備鏈路的校園網除了可選OSPF內部路由協議外，還可以選擇配置靜態路由。正確配置的靜態路由同樣可以保障平穩的網絡運行，且不占用任何系統開銷。物理鏈路正常情況下，靜態路由配置立刻生效，不存在收斂時間。靜態路由同樣被所有廠商網絡設備支持。

參考文獻：

[1] 路由_百度百科[OL].http：///view/18655.htm.2012-05-21.

篇8

1 移動自組網

移動自組織網絡（MANET）是由一組依靠無線鏈路通信的獨立移動節點組成的一個臨時性自治系統。由于MANET具有無中心、自組織、部署迅速等優點，非常適合多個移動點之間傳輸信息，是巡邏過程傳輸視頻首選的組網方式。

2路由協議

在MANET中，源節點在向目的節點發送數據時，通常需要其它中間節點的中繼轉發，因此路由協議是MANET中極其重要的部分。目前應用較為廣泛的是OLSR、DSR、AODV三種路由協議。OLSR協議是一種先應式的鏈路狀態路由協議，采用優化的洪泛機制來廣播鏈路狀態信息。DSR協議是按需路由協議，每個數據分組攜帶有整條路由信息。AODV協議也是按需路由協議，采用逐跳轉發分組方式。

3場景建立

基于OPNET軟件模擬城市巡邏場景，設定哨兵的移動速度為5km/h，巡邏車輛的移動速度為20km/h。巡邏人員之間進行視頻信息交互。

4路由性能分析

模型建立后，設置OLSR、DSR、AODV三種路由協議進行仿真，選擇吞吐量、時延、路由開銷三個統計量作為評價路由性能的參數。仿真結果如圖1、圖2、圖3。

由仿真結果可以看出，OLSR 的吞吐量一直在2000kbits/s以上，網絡可靠性最高。時延方面，OLSR為100ms左右，滿足實時通信需求。OLSR在網絡初始化階段路由開銷較高，但隨后迅速降低，協議效率較好。

5結論

本文分析了移動自組網的特點，提出了在城市巡邏過程中通過建立移動自組網實現現場視頻的實時傳輸。同時，基于OPNET軟件比較分析了OLSR、DSR、AODV三種路由協議性能。由仿真結果可以看出，在城市巡邏場景中，OLSR協議的吞吐量、時延、路由開銷性能均為最優。

參考文獻

[1] 孫寶林，桂超，李媛，等.移動Ad Hoc網絡路由技術研究[M].武漢：湖北人民出版社，2008：2-3.

篇9

1Ad Hoc網絡及相關路由技術概述

Ad Hoc網絡，也被稱為多跳無線網。網絡由一組帶有無線通信收發裝置的移動終端節點組成，是一個多跳的臨時性無中心網絡，可以在任何時刻、任何地點快速構建起一個移動通信網絡，并且不需要現有信息基礎網絡設施的支持，網中的每個終端可以自由移動、地位相等。

Ad Hoc網絡中的路由協議主要包括路徑產生、路徑選擇和路徑維護三項核心功能。在Ad Hoc網絡路由協議中，路徑產生和路徑維護這兩項功能通常合在一起稱為路由發現。路徑維護是指對所選路徑進行維護。

表驅動（table driven）型路由協議又被稱為主動路由協議、先應式路由協議，是一種基于表格的路由協議。按需驅動型路由協議也被稱為反應式路由協議、源啟動按需路由協議。與表驅動型路由協議不同的是，按需路由僅在需要路由時才由源節點創建，因此，拓撲結構和路由表內容是按需建立的，它可能僅僅是整個拓撲結構信息的一部分。

2基于NS-2的Ad Hoc網絡路由協議性能及仿真分析

2.1仿真程序設計相關本文仿真的硬件平臺采用臺式機（AMD Athlon 雙核 2.0GHz CPU, 1G內存）；軟件平臺為Windows XP操作系統、Cygwin及NS2.28。并在此環境下，針對中、小規模（幾十個節點以內）網絡進行模擬研究。關于移動場景建立，傳輸復雜生成和TCL仿真腳本生成相關問題，可以

參考文獻[3,4]。

2.2路由協議性能指標及其計算方法衡量Ad Hoc網絡路由協議性能的指標[17,20]通常包括定性指標和定量指標。定性指標從整體上描述網絡某個方面的性能，如安全性、分布運行性、提供無環路由、是否對單信道支持等；定量指標可以更細致的刻畫網絡某方面的性能。其中，包投遞率越大、說明傳送過程中丟失的包就越少，網絡性能越好。

這里是一個圖片（1）

端到端的平均延遲使用公式（2）計算延遲越小，說明響應越快，網絡質量越令人滿意。

這里是一個圖片（2）

路由開銷是計算所有路由控制分組包括路由尋找分組和路由響應分織的總數，經過多跳路由傳輸的分組而言，每一跳傳輸相當于一次分組傳輸。

路由開銷=路由控制分組總數（3）

2.3路由協議比較與性能分析對本文在研究前述幾種路由協議(DSDV、OLSR、DSR、AODV)的基礎上，對各個協議做一定性比較，由于網絡的拓撲變化，因此，在定性指標方面實現無環路由和分布式運行是路由協議的基本要求，在滿足了基本要求和特性的基礎上，提供節能策略、安全性、組播功能和支持是協議評價的重要方面。

2.3.1成功分組抵達率的比較圖1為低傳輸負載和高傳輸負載分組成功投遞率比較。根據以上兩組圖形比較可知，無論是在低傳輸負載還是在高傳輸負載條件下，按需驅動路由協議的分組成功投遞率要高于表驅動路由協議隨著移動節點停留時間的不斷增長，分組成功投遞率趨于穩定，且高于節點處于移動狀態時的分組成功投遞率，特別是當網絡拓撲結構趨于靜態時，各種路由協議的分組成功投遞率幾乎接近100%,按需路由協議中的AODV協議的分組成功投遞率要略高于DSR路由協議。

2.3.2數據報文端到端的平均延時比較圖2低傳輸負載和高傳輸負載報文端到端平均延時比較。根據以上兩組圖形可以看出，無論是在低負載還是高負載的條件下，按需驅動路由協議的報文端到端平均延時較之表驅動路由協議要大這是因為，表驅動路由協議，在發送數據報文時，路由表中已經存在到目的節點的路由項，無需發起路由請求，從而節省了時間，而按需路由協議在發送數據報文之前，如果路由表中沒有到達目的節點的路由，則需要發起到目的節點的路由請求，從而平均延時增加。在低負載時，按需路由協議DSR的平均延時和AODV路由協議相當，當處于高傳輸負載時，AODV路由協議的數據報文端到端傳輸平均延時要比路由協議要高。

2.3.3路由開銷比較圖3為低傳輸負載和高傳輸負載路由開銷的比較。根據上述兩組圖形比較可以看出，在相同的停留時間下，DSDV協議的路由負荷相對較小，AODV協議的路由負荷相對較大；這是由于DSDV是表驅動路由協議，一旦路由建立后，就需要較小的控制分組來維持路由表，而AODV是按需路由協議，需要較多的路由控制分組來維持路由表的穩定。

3結語

本文對移動網絡的基本概念、特點、關鍵技術及當前所面臨的各種問題進行了基本的論述，同時深入學習了仿真軟件，并對三個路由協議(DSR、AODV、DSDV)按照成功分組抵達率、數據報文端到端平均延時、路由開銷等三個性能指標進行了仿真分析和比較，加深了對這三種典型的路由協議的認識和理解。沒有一種路由協議是萬能的，各協議在不同的網絡環境中有不同的優勢，在對網絡延時要求較高的環境下一般要選用表驅動路由協議，而那些對數據包完整性和帶寬要求嚴格的場合就應盡量選擇按需驅動路由協議。

參考文獻

篇10

1 基于信任理論的路由協議安全技術體制分析

1.1 靜態安全路由接入體制

可信網絡連接主要是指能夠把單點的可信狀態延續到相關的網絡環境中，以此實現網絡的構建。現階段，在國際上的網絡訪問控制架構多是微軟NAP、思科NAC架構，因此可信網絡的連接多是通過路由連接，從而提升網絡的可信度。

1.2 靜態安全路由接入體制的弊端

現階段，采用靜態安全路由接入可以及時解決部分路由存在的問題，其中涉及到安全性能，但是其相關的靜態完整性難以保證具體行為的可信性。靜態的接入體制屬于端口對端口的安全技術方案，但是無法準確的保證整個網絡的安全可靠。路由協議需要適當的反映出網絡拓撲的實際變化，同時還應該計算出相關的路由路徑，積極維護路由表的正常。

2 基于信任的WSN安全路由

信任管理至關重要，它能順利解決WSN中的內部攻擊，同時還可以順利識別惡意的節點和低競爭力節點 ，從而提升相關的系統安全可靠，在公平性上呈現出明顯優勢。此種協議主要是以數據中心傳感網絡構建出安全路由框架，此協議注重地理位置，同時依靠信任選擇合適的安全路徑并避開不安全的區域。目標節點能夠利用空閑時間完成同步，同時還會認證并查詢相關的消息，在初始認證的階段，確保每一個節點都屬于鄰節點的初始信任值，消息會依照全部的可信節點組成的路徑達到目的節點。

3 基于信任管理RFSN

有專家學者通過信任引入的方式，結合冗余策略和挑戰應答手段，適當的降低泄密或者是惡意節點的攻擊概率，以此確保簇頭節點為可信節點，針對不可信任的節點，往往需要在接受挑戰并失敗之后加入到黑名單中，相對應的節點不會對信任值加以更新。通過維護鄰節點的信譽度，合理的評價其具體的信任程度，而RFSN就是通過分布式的方式，合理的運行在每一個節點的中間層，在網絡之中，沒有一個中心節點需要接受信譽的存儲。

4 基于信任理論的路由機制TRUSTEE

經過適當的更改路由協議，可以讓目的節點更快速的接收到相應數據包并回復，從而及時參與各個節點和相關源節點中，如果收到了回復，則可以理解為鄰節點轉發了相應的數據包，從而增加了相應的信任值，確保及時滿足安全需求，選擇更加可信的路徑。相關專家研究并提出了網絡安全狀態的重要性，這是路由選擇的度量之一，經過適當的分析通信實體的安全機制，同時明確相關的安全威脅，發現可以有效測量出鏈路和節點的信任度，從而更準確的建立起節點之間的信任關系，依照相應的信任模型定義和具體的量化標準，提出了以SM為選路標準的安全路由算法，這種算法不會避開不安全節點和相關鏈路，從而積極的提升了網絡的傳輸效率，有效的擴大了網絡的安全路由。

5 基于信任理論的路由協議TRPBCH

此種路由協議主要依靠網絡分層思想，實現了安全檢測工作的分擔，確保及時將其分擔至各層的簇首節點中，并且保證每一層都采用了分布式的聚類算法，從而更及時的選舉出各層的簇首節點，由此解決了受到限制的WSN路由，適當的隔離了問題節點，保證路由感染問題得到了及時改善，提升了有效發包率，改善了網絡的安全可靠性。同時也有效的降低了相關節點維護系統安全的代價，并且消除了基站的安全瓶頸，確保讓整個網絡的能力實現均勻分布，從而延長網絡的使用壽命。還可以將節點可信度和相關的群體智能優化算法結合到一起，特別是在路由中引入相關的節點可信度，以此采取適當的信息素分配策略，確保貼上類似于MPLS的可信安全標簽，適當的建立起更加可信的安全路由，盡可能抵御Wormholes的攻擊，效果十分顯著。

6 基于信任理論的路由協議安全技術原則

6.1 準確性

引入信任模型的關鍵就是重視動態累積的客觀事實，在此基礎上執行信任評估，根據具體的評估結果，采取科學的信任路由決策，實現路由的安全性和有效性。

6.2 負載均衡

信任值主要是依照節點的歷史行為或者是相關的上下文環境共同決定，其中可能會消耗大量的節點資源，由此增加網絡的負擔。因此需要充分考慮安全可靠的原則，在安全的基礎上選用輕量級的信任計算模型，讓網絡資源不能在短時間內被消耗，從而達到負載均衡的效果，延長網絡的使用壽命。

6.3 安全性

無論是何種惡劣的網絡環境，都應該實現節點之間的管理信息和數據安全交換，充分考慮信任模型本身可能存在的安全風險，適當的構建信任模型，從而科學的抵御外界攻擊，并且在識別網絡的過程中發現存在的惡意節點。

7 結語

此次研究的重點就是基于信任理論的路由協議安全技術，通過羅列的多種路由協議，發現所有模型的構建都是為了體現出相應的安全性和可靠性，而與之相關的路由協議，大多是通過網絡環境來共同作用，確保在相互協作中實現最基本的目標。信任理論體現出基礎作用，只有在信任理論基礎上擬定路由協議，才能最大限度的體現出安全可靠，符合信任理論的初衷。

參考文獻

[1]唐燦華.常用動態路由協議安全性分析及應用[J].中國新通信，2016（07）：30-31.

[2]陳少華，樊曉光，禚真福，黃金科，孫賢明.基于優化信任評估的Ad Hoc安全路由f議[J].北京航空航天大學學報，2016（42）：2524-2531.

篇11

IPV6 Routing Protocols and Algorithms Exploration

Zhao Yikui

(Wuxi Technician College,Wuxi 214044,China)

Abstract:Ipv6 is the core of coming Internet technology.In contemporary network technology the Routing Protocol is important concept.In this article we introduce IPv6's RIPng Routing Protocol and OSPFv3 Routing Protocol based upon the next generation,at the same time introduce the fundamental algorithm of above two protocols.

Keywords:IPv6;OSPFv3;RIPng;Agreement

隨著Internet的發展，使得網絡規模急劇膨脹，目前使用的IPv4協議由于其缺陷，己經不能從根本上適應網絡發展的需要。在這樣的背景下，下一代網絡標準――IPv6（Internet Protocol Version 6）協議應運而生。IETF設計了新一代的網絡協議，也被稱IPV6[3]。與IPV4（Internet Protocol Version 4）相比，在地址格式上發生了巨大的改變，地址長度由原來的32位變為128位。相應地在整個地址分配上也進行了一定的改進。IPV6協議仍然整個地址空間仍然是層次結構的，仍然支持類似于IPV4無類域間路由（classless inter-domain routing，簡稱CIDR）地址結構下的路由合并，因此IPV6協議采用不會改變路由查找的特點。但是地址空間的增大，大大增加了路由查找的復雜度。

目前IPv6網絡的路由協議基本沿襲了IPV4相關路由協議，IPV6地址相對IPV4更加結構化和層次化，使得IPV6網絡的路由架構的層次化和可擴展性更優，這不僅對路由協議本身提出了新的要求，也對在不同網絡結構下如何利用不同路由協議特點建立路由體系提出了新的挑戰。近年對IPV6標準的不斷充實和完善，IPv6協議及相關協議發展已相當成熟。下面給各位探討流行的2種路由協議：RIPng和OSPF。

一、RIPng協議（RIP next generation）和RIPng路由選擇算法

在網絡中最復雜，最重要的一個方面就是路由。路由選擇算法是網絡層軟件的一部分。按照其能否隨著網絡的通信量或拓撲結構來適應和調整變化來劃分，可以分為自適應路由選擇算法和非自適應路由選擇算法。自適應路由選擇算法主要使用距離――向量路由和鏈路一狀態路由兩種自適應路由選擇算法來收集和處理路由信息。

RIP作為一種成熟的路由標準，在因特網中有著廣泛的應用，特別是在一些中小型網絡中。正是基于這種現狀，同時考慮到RIP與IPv6的兼容性問題，IETF對現有技術進行改造，制定了IPv6下的RIP標準，即RIPng（RIP next generation）。RIPng協議使用是距離――向量路由算法。以下介紹一下常用RIPng路由選擇算法。

二、Floyd算法[4]

Floyd算法又稱為弗洛伊德算法，是求解網絡中所有兩節點間最短路的比較有效的算法之一。是一種動態規劃算法，它的核心思路通過一個圖的權值矩陣求出它的每兩點間的最短路徑矩陣。

把圖用鄰接距陣G表示出來；如果從Vi到Vj有路可達，則G（i，j）=d，d表示該路長度，否則G（i，j）=inf，為了搜出最短路徑我們還需要一個距陣用來記錄所插入點的信息。這個距陣是D，D（i，j）表示從V（i）到V（j）需要經過的點，初始化D（i，j）=j，接著按順序依次將端集中的端點作為中間的轉接點，計算此點距其他各點的徑長，每次計算后都以求得的與上次相比較小的徑長去更新前一次較大的徑長，若后求得的徑長比前次徑長大或者相等則不變。以此不斷更新G和D。直至形中的數值收斂。

Floyd算法優點是比較容易理解，可以算出任意兩個節點之間的最短距離，可以以較簡單的代碼來表示該算法。該算法的缺點是復雜性比較高，數據量大是效率較低。

三、OSPF（Open Shortest Path First）協議和OSPFv3路由選擇算法[6]

OSPF即Open Shortest Path First（開放最短路徑優先），與RIP協議是距離――向量路由不同，OSPF是典型的鏈路――狀態協議，OSPFV2協議基于IPV4，用于支持IPV4服務；為了更好的支持IPV6，IETF推出OSPFv3。OSPF是一種基于區域實現的、建立在鏈路狀態（Link State）算法和Dijkstra算法基礎之上的內部網關動態路由協議。OSPFv3是該協議的第3版本，是IPV6網絡中路由技術的主流協議。

OSPFv2是基于網絡運行的，兩個路由器要形成鄰居關系必須在同一個網段。OSPFv3的實現是基于鏈路，一個鏈路可以劃分為多個子網，節點即使不在同一個子網內，只要在同一鏈路上就可以直接通話。

四、Dijkstra算法[5]

OSPF中用到的Dijkstra算法和RIP中用到的距離向量算法一樣，都是相當經典的最短路徑算法。Dijkstra算法是由荷蘭計算機科學家狄克斯特拉（Dijkstra）于1959年提出的，因此又叫狄克斯特拉算法。是從一個頂點到其余各頂點的最短路徑算法，解決的是有向圖中最短路徑問題。

Dijkstra算法基本原理是：每次擴展一個距離最短的點，更新與其相鄰點的距離。當所有邊權都為正時，由于不會存在一個距離更短的沒擴展過的點，所以這個點的距離永遠不會再被改變，因而保證了算法的正確性。不過根據這個原理，用Dijkstra求最短路的圖不能有負權邊，因為擴展到負權邊的時候會產生更短的距離，有可能就破壞了已經更新的點距離不會改變的性質[6]。

假設每個點都有一對標號（mj，nj），其中mj是從起源點s到點j的最短路徑的長度（從頂點到其本身的最短路徑是零路（沒有弧的路），其長度等于零）；nj則是從s到j的最短路徑中j點的前一點。求解從起源點s到點j的最短路徑算法的基本過程如下：（1）初始化。起源點設置為：①ms=0，ns為空；②所有其他點：mi=∞，ni=?；③標記起源點s，記k=s，其他所有點設為未標記的。（2）檢驗從所有已標記的點k到其直接連接的未標記的點j的距離，并設置：mj=min［mj，mk+lkj］式中，lkj是從點k到j的直接連接距離。（3）選取下一個點。從所有未標記的結點中，選取mj中最小的一個i：mi=min［mj，所有未標記的點j］，點i就被選為最短路徑中的一點，并設為已標記的。（4）找到點i的前一點。從已標記的點中找到直接連接到點i的點j*，作為前一點，設置：i=j*（5）標記點i。如果所有點已標記，則算法完全推出，否則，記k=i，轉到2）再繼續。

RIPng協議和OSPFv3協議作為IPv6網絡使用較多的內部網關路由協議，具有出色的路由能力。這兩種協議都是IPV4網絡協議基礎發展而來，但是網絡協議還需考慮傳輸容量和服務質量，還要分析全網負荷，平衡各條通道的數據流量等諸多因素的，因此RIPng協議和OSPFv3協議還需進一步的研究和優化。

參考文獻：

[1]Y.Rekhter,T.Li,An architecture for IP address allocation with CIDR,RFC 1518,1993,9

[2]M.Degermark,A.Brodnik,S.Carlsson,and S.Pink,Small forwarding tables for fast routing lookups,In:Proc.of the ACM SIGCOMM’97,Cannes France:ACM Press,1997,9:3-14

[3]伍海桑,陳茂科.IPv6原理與實踐[M].北京:人民郵電出版社,2000

[4]來強,基于V-D算法的RIP協議及其設計[J].現代電子技術,2002,l:51-53

篇12

RIPv1作為距離矢量路由協議，具有與D-V算法有關的所有限制，如慢收斂和易于產生路由環路和廣播更新占用帶寬過多等；RIPv1作為一個有類別路由協議，更新消息中是不攜帶子網掩碼的，這意味著它在主網邊界上自動聚合，不支持VLSM和CIDR；同樣，RIPv1作為一個古老協議，不提供認證功能，這都會產生潛在的危險性。簡單性是RIPv1廣泛使用的原因之一，但簡單性帶來的一些問題也是RIP故障中常見的。

2RIP配置的常見問題

2.1配置的兩臺路由器間不能用RIP互通

如果配置的兩臺路由器間不能用RIP互通，在物理連接沒有問題的時候，就要考慮是否是下面的原因:

（1）路由器之間不通

可能RIP沒有啟動， 也可能相應的網段沒有使用RIP。

這里需要注意的是在使用network命令時，要按地址類別配置相應的網段。例如接口地址168.10.1.1，由于168.10.1.1是B類地址，如果設置“network 168.0.0.0”，報文將不會被對方接受，此時配置成“network 168.10.0.0” 就可以正確接收了。

（2）接口上把RIP給關掉了

查看一下配置信息，看接口上是不是設置了undo rip work 或undo rip input或undo rip output命令。

（3）子網掩碼不匹配

在RIPv1協議中，主網中的每一路由器和主機都應有相同的子網掩碼。如果子網掩碼長度不匹配，信息包就不能正確路由。

2.2 H3C系列路由器與其他廠商路由器之間不通

（1）請先照2.1（1）進行相應檢查。

（2）版本設置不同，H3C系列路由器缺省情況下，RIP可以接收RIPv1和RIPv2廣播報文，但是只能發送RIPv1報文。如果H3C系列路由器之間互通時，一個配置為RIPv1，一個配置為RIPv2，是可以正確地收發報文的；但是如果H3C系列和其他廠商路由器互通時，H3C系列路由器配置了RIPv2，而其他廠商路由器還是RIPv1，就會有可能出現問題。

2.3 RIPv1與RIPv2的區別引起的問題

（1）配了驗證，卻沒有起作用

由于RIPv1不支持驗證，如果在啟動RIP后就配驗證，實際并不起作用的，只有在兩端的接口上配了RIPv2 后驗證才能生效。

（2）自動聚合引起的問題

RIPv1永遠使用聚合，且RIP的聚合是按照類進行的，RIPv2 缺省也使用聚合，但是可以在協議視圖下取消。取消自動聚合只對RIPv2接口有效，自動聚合是為了減少網絡中路由量，如果沒有特殊原因，一般不要取消。

3 RIP性能常見問題

3.1僅以hop作為metric的問題

RIP僅僅是以跳數作為選擇路由的度量值，完全不考慮不同路徑帶寬的影響。在某些情況下，我們會發現報文到達目的地所經過的路由并非最佳路由。例如：從源到目的的報文可能從hop為1的ISDN鏈路轉發，而不走帶寬高達10Mbps的兩個局域網鏈路，僅僅是因為其hop值為2，此時的解決辦法就是重新設計網絡或使用其他具有更大靈活性的路由協議，如：OSPF等。

3.2廣播更新問題

RIP缺省設置是每隔30秒進行廣播交換整個路由表信息，這將大量消耗網絡帶寬，尤其是在廣域網環境中，可能出現嚴重性能問題。所以在廣域網中，可以將廣播報文的發送間隔調整大一些，以減少網絡上部比較的開銷。

當由于RIP廣播而產生網絡性能問題時，可以考慮使用“peer”命令配置RIP報文的定點傳送。定點傳送可用于在非廣播網絡支持RIP。

4 RIP故障處理的一般步驟

在網絡上測定IP連通性的最常用方法是Ping命令。從源點向目的端發送Ping命令成功的話，意味著所有物理層、數據鏈路層、網絡層功能均正常運轉。而當IP連通失敗，首先要檢查的是源到目標間所有物理連接是否正常、所有接口和線路協議是否運行。當物理層和數據鏈路層檢查無誤后，我們將排錯重點轉向網絡層，一般故障處理的步驟如下：

（1）檢查從源到目的間的所有路由設備的路由表，看是否丟失路由表項。

例如：從源設備Ping目標設備161.7.9.10 沒有響應，我們應當使用display ip routing-table命令依次檢查從源到目的間所有路由表項為161.7.x.x （x.x根據使用的RIP版本不同可能會有所不同）的項。

（2）當發生路由表項丟失或其他問題，檢查網絡設備的RIP基本配置。

①使用display rip 命令察看RIP的各種參數設置。看RIP是否已經啟動，相關的接口是否已經使用，network命令設置的網段是否正確；

②用debugging rip 系列命令查看RIP的調試信息。每隔30秒鐘，在所指定運行RIP的接口上，路由器將報告RIP路由更新報文的傳輸，debuging信息顯示了發送每個路由更新報文的路由和度量值。通過debugging信息可以清楚地看出RIP報文是否被正確地收發；如果發送或接收有問題，也可以由debugging信息中看到是什么原因而導致發送或接收報文失敗。

（3）當RIP基本配置沒有問題時，請檢查如下項目：

考慮是否在接口上配置undo rip work命令，是否驗證有問題，是否引入其他路由有問題，是否訪問控制列表配置不正確等等。

使用display current-configuration命令，查看接口的信息和RIP的相關配置。

①可以看到RIP在接口模式下的配置信息是否正確。如該接口是否收發RIP報文，接口配置驗證是什么類型的，接口向外發送的報文是RIPv1還是RIPv2，是廣播發送還是多播發送，接口在接收和發送路由時是否增加附加的路由權。

篇13

據公安部交管局消息得知，截至2013年10月底，我國機動車保有量為2.5億輛，其中汽車1.35億輛，占53.9%，私家車超過8500萬輛，比10年前增長13倍。大量的機動車輛給城市帶來了巨大的壓力，對城市交通調度、安全預警等各方面提出許多要求，車載自組織網絡為這些問題的解決帶來了新的機遇。另外，VANET的代價遠遠低于網絡提供商提供的的無線網絡服務，可以實現較低廉的車載移動娛樂服務。

在一些特殊情況下，傳統網絡是不可用的，如2008年的汶川地震和2013年南方冰雹期間，大量的基礎設施遭到破壞，網絡癱瘓導致大量求救信息無法傳出。汽車數量劇增的時代智能傳輸設備的不斷優化為VANET的實時實現提供了可能性，VANET不完全依賴路邊基站的特性為災難中信息傳輸提供了可能解決方案。

文章組織如下，第一部分介紹了VANET的特性與研究問題所在，第二部分對近年來VANET的相關研究做了分類，第三部分分析了現有VANET路由研究中所使用的信息和VANET存在的問題及研究方向，第四部分對文章進行了總結。

1.VANET分析

VANET具有兩種通信模式，即車輛之間的通信和車輛與基礎設施間的通信，車輛采用“攜帶-存儲-轉發”的方式進行消息傳輸。VANET表現出節點高移動性，網絡拓撲不穩定和節點自組織性等特性，在某些特殊情況下表現出機會性。組成網絡的車輛節點具有移動性、社會性，可以實現信息的實時獲取，如移動速度、當前位置、移動方向等。

在VANET中網絡的構成是靠移動節點完全自組織的，同時節點的移動收到城市布局的限制，再者網絡中傳輸的消息具有一些共性（如目的節點所在的區域），因此在進行VANET研究時可以將著重點集中于消息、網絡節點和拓撲三個方向，對于相關研究將在第二部分給予介紹。

節點信息的實時獲取對于實現啟發式和基于上下文的路由算法起著決定性作用，車輛現有的計算能力和感知設備為其實現提供了良好的條件。車輛可以通過配備的GPS獲取當前的位置，亦可通過攝像頭等來測量自身位移。位置信息可描述節點的移動軌跡從而構建熱點區域等加速網絡中的消息路由；通過位置或位移信息可以計算出車輛短期的移動方向或速度變化，以輔助節點選取最好的下一條延遲節點。對于節點的速度及變化也可通過傳感器或者接口直接從車輛發動機或車輪處直接獲得，這對于評估道路情況非常重要。

目前許多車輛裝載了地理信息系統，使得移動節點可獲知城市道路拓普信息，在進行路由設計時可預先進行區域劃分，這對減少消息副本的洪泛式增長及提高節點資源利用率非常有效。即使GIS相關基礎設施設備不可用，也可以考慮通過GPS位置信息進行地理區域劃分，加速消息的有效投遞。

2.VANET路由研究描述

2.1 以消息為中心的VANET路由策略相關研究

以消息為中心為中心的VANET路由策略主要考慮通過控制消息副本的副本數目來控制網絡擁塞問題并實現較理想的數據傳輸。經典的洪泛路由策略Epidemic雖然能夠實現最大努力交付且實驗證明消息投遞率確實比較高，但隨時間的增長網絡中的消息副本數目爆炸式增長而造成網絡擁塞，這使得許多新消息無法得到傳輸，網絡性能開始下降，大量網絡資源被浪費。

改進的洪泛路由策略Rumor[1]通過設置“”數據包廣播少量的包含事件信息的數據副本，減少了網絡中數據包的副本數量，減少了數據包被丟棄的可能性，具有更小的傳輸延遲。基于編碼的路由方式能夠彌補傳統復制轉發式路由不能充分利用多播路由的缺點，基于網絡編碼的事件驅動路由NCMR[2]，使用HELLO包確定周邊節點的信息，根據局部拓撲信息節點計算確定最小有限域并進行向量先行無關的的局部編碼。NCMR采用線性的局部編碼，克服了傳統編碼方式對全局信息的依賴。

2.2 以節點為中心的VANET路由協議相關研究

該類路由策略主要考慮從節點的特性出發，如節點的成簇特性、社會性、延遲節點的分配和等級劃分等。基于節點相遇的ACR[3]引入蟻群算法的思想，節點在進行數據包轉發時會“釋放信息素”，進行消息轉發時會優先選擇信息素含量較多的節點中繼轉發。基于最近社交圈的CSCR[4]根據受社交關系影響的節點相遇構造簇相遇模型，將節點單位時間內遇到的移動節點的次數量化為節點的社會度，在進行消息路由時通過節點在簇相遇時競爭產生簇頭來提高網絡中消息傳遞的速率。

VANET中如何識別延遲節點并有效的分配延遲節點有助于實現性能良好的路由協議。延遲節點在在很多時候會移動至被隔離的區域，此時VANET變成了VDTN。延遲節點VANET性能的影響[5]一文考慮數據傳輸跳數與傳輸時間兩個性能指標，給出通過最大化延遲節點利用率來減少延遲節點使用次數的MRA算法、通過增加最少的延遲節點以最小化傳輸時延的MRD算法和選用最小跳數的路徑來最小化傳輸時延的MDT算法。車輛的運動方向不穩定、車流密度不可控、運動速度時變及構造的平面圖存在間隔性分割這些問題都會引起錯誤的數據包轉發。

基于交通信息的改進GPSR算法TGPSR-WI[6]對GPSR進行了改進，無基站可用時，根據節點的穩定性粗略的將節點劃分等級，節點將消息轉發給根據局部節點屬性信息確定的最優候選節點集，在數據包投遞率、平均吞吐量、平均傳輸時延上均有明顯的改善。

2.3 以拓撲為中心的VANET路由策略相關研究

以拓撲為中心的VANET路由策略主要是從地理拓撲角度出發，進而推算出網絡鏈路的可用性進行消息傳輸優化。

道路的數據傳輸延時可以近似當做網絡拓撲鏈路延時來進行車載自組織網絡路由設計。基于分布式實時信息的DRIP[7]提出了路段時延評估機制DRES，通過執行DRES進行路段延時估計分布式的獲取實時道路信息，作者提出包含直路模式和路口模式兩種模式的基于攜帶轉發的DRIP路由協議，選擇更有可能靠近目標位置的車輛進行消息轉發。基于鏈路感知的LALO[8]根據當前臨近十字路口與目標臨近十字路口間的歐式幾何距離確定的鏈路轉發方向，根據車輛運行方向與路徑轉發方向、車輛實際速度與車輛的平均速度兩種背離關系量化得到的鏈路穩定度三個方面構建了傳輸性能預測模型。具有十字路口模式、直路模式和接入點模式三種模式的LALO路由協議表現出良好的傳輸性能。

VANET中節點的移動與通信受地理環境限制，具有良好的連通性的區域安全性與可靠性可能很低，具備消息傳輸可用性的區域的可用時間太短不足以順利實現消息傳輸。可靠的地圖路由協議RMR[9]由可靠地圖管理、評估與信息轉發，可靠路由發現，鄰居發現三部分組成，節點會選擇具有更高可靠度與可信任度的地理區域中的節點作為“最好”節點群進行消息轉發，在傳輸成功率與傳輸延時上表現良好，同時在路由開銷上有很大的提升，表現出較好的可靠性。

車輛速度、密度等能夠彌補地理路由協議的不足，基于位置和連通性的PCAR[10]由錨節點序列選取、擴展的貪心算法和路由恢復三部分組成，將岔路口抽象為錨點，根據依賴于道路長于和路上節點密度求出的道路權值選擇錨點序列，在直道上采用貪心算法向臨時目的錨節點傳輸數據，性能表現良好。

3.VANET中信息使用與存在問題

為更好地路由消息，研究者使用節點所能獲取的信息進行有效計算，消息中包含目的節點的id或者位置，通過目的節點的信息可以推算出目的區域，對具有同一目的區域的消息采用相同的方式進行傳輸；對于具有規律內容的消息可以進行編碼重新分組，減少副本的情況下提高消息投遞成功的可能性。

消息傳輸的主體是移動節點，因而節點屬性制約并保證了VANET消息傳輸的性能。節點的屬性包括位置、速度、加速度、移動方向、歷史軌跡、鄰居數目、常駐區域、親友節點、通信范圍等，可以通過計算進一步得到拓撲信息以輔助延遲節點的選取和消息的傳輸轉發。地理拓撲信息包括道路分布、道路節點密度、道路傳輸延遲、障礙存在情況、十字路口信息、基站分布等，這些信息可以轉化為網絡拓普信息，通過拓普信息的獲取與計算分析可以進行區域劃分與路徑選取以實現良好的消息傳輸。由于VANET是靠移動節點自組織構成的，因而不能采用傳統網絡固定路由的方式進行消息傳輸，通使用實時信息的獲取和歷史信息進行動態路由是解決VANET路由的有效方案。

現有VANET路由協議中存在一些問題，這也使得對其進一步研究存在可能性。許多方案使用GIS在災難發生時是不可取的，如何進行動態模擬的地理拓撲獲取與構建是未來的一個研究方向。許多路由協議從節點的某幾個屬性進行計算得出節點優先級或道路的延遲以進行消息傳輸優化，這并沒有充分利用節點的信息收集與計算能力，如何實現一種綜合屬性的VANET路由方案值得考慮。以往的研究中，更多的是考慮如何加速實現消息的投遞，忽略了傳輸安全這一問題，將快速傳輸與安全保證相結合是未來的一個研究熱點。

4.總結

VANET具有自組織性切不依賴傳統網絡和基礎設施，是實現智慧城市中的交通管理和應對災難中的信息傳輸很好的選擇，實時信息的使用對于優化VANET路由方案有很好的效果。從消息內容、節點屬性和拓撲信息三角度出發的路由方案能夠實現很好的消息傳輸，但仍存在一些問題，值得進一步的挖掘和深入研究。

參考文獻

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[2]羅娟，肖儀，等.基于網絡編碼的多播車載網路由算法研究[J].計算機研究與發展，2011，48（9）：1616-1622.

[3]楊振國，黃劉生，等.一種基于蟻群算法的容遲網絡路由策略[J].計算機研究與發展，2013，49（12）：2501-2514.

[4]李陟，李千目，等.基于最近社交圈的社交時延容忍網絡路由策略[J].計算機研究與發展，2012，49（6）：1185-1195.

[5]Farahmand F，Cerutti I，Patel A N，et al.Performance of vehicular delay-tolerant networks with relay nodes[J].Wireless Communications and Mobile Computing，2011，11（7）：929-938.

[6]肖德貴，彭李翔，等.混合VANET環境下一種改進的GPSR路由算法[J].軟件學報，2012，23（1）：100-107.

[7]宋超，劉明，等.基于分布式實時信息的車載網絡路由協議[J].軟件學報，2011，22（3）：466-480.