關于Ad Hoc網絡路由協議的探討

丁 華

（1、西安電子科技大學，陜西 西安 710126 2、陜西交通職業技術學院，陜西 西安 710018）

1 引言

Ad Hoc無線網絡又稱移動自組網、多跳網絡，最初起源于20世紀70年代的美國軍事研究領域，是一種非凡的在不借助中心治理的情況下，在有限的范圍內實現多個移動總端的臨時互聯，它為局域網內的移動通信網絡提供了一種靈活的互聯方式。

2 Ad Hoc無線網絡的特點

Ad Hoc無線網絡是一種移動通信和計算機網絡相結合的網絡，網絡中的每個節點都兼有路由器和主機兩種功能。Ad Hoc網絡的特點主要體現在以下5方面：

2.1 無中心和自組織性：Ad Hoc網絡采用無中心結構，網絡中沒有絕對的控制中心，所有節點的地位平等，即是一個對等式網絡，網絡中的各節點通過分層的網絡協議和分布式算法來協調彼此的行為，無需人工干預和任何其它預置的網絡設施，可以在任何時刻任何地方快速展開，并自動組網。

2.2 動態變化的網絡拓撲結構：Ad Hoc網絡中沒有固定的通信設施和中心治理設備，網絡節點可以隨機地以任意速度朝任何方向移動，加上無線發射裝置發送功率的變化、環境的影響以及信號之間的互相干擾等因素，都會造成網絡拓撲結構的動態變化。

2.3 有限的資源：提供給Ad Hoc網絡中移動主機的工作能量是有限的，而且移動主機損耗能量越多，將降低Ad Hoc網絡功能；另一方面，網絡本身提供帶寬有限以及信號之間的沖突和干擾，使移動主機可得到的有限的傳輸帶寬將遠遠小于理論上的最大帶寬。

2.4 多跳通信：兩個網絡節點由于受到可用資源的限制，不能處在同一個覆蓋網絡內，可采用Ad Hoc網絡多跳通信，實現不同覆蓋網絡之間的源主機與目的主機之間的通信。

2.5 較低的安全性：Ad Hoc網絡節點間通信通過無線信道，傳輸的信息非常輕易受到監聽、重發、篡改、偽造等各種攻擊，假如路由協議一旦遭受到上述惡意攻擊，整個自組網絡將無法正常工作。

3 Ad Hoc無線網絡路由協議

根據Ad Hoc無線網絡路由協議的非凡性，近年來提出了多種Ad hoc網絡路由協議，如DSDV，WRP等。根據路由觸發原理，目前的路由協議大致可以分為表驅動路由協議、按需路由協議和混合式路由協議3種。

3.1 表驅動路由協議

表驅動路由協議又稱先驗式路由協議，每個節點維護一張包含到達節點的路由信息的路由表，并根據網絡拓撲的變化隨時更新路由表，所以路由表可以準確地反映網絡的拓撲結構；源節點一旦要發送報文，可以立即獲得到達目的節點的路由，這類的路由協議通常是通過修改現有的有線路由協議來適應Ad Hoc無線網絡要求，如通過修改路由信息協議(RIP)得到的目的節點序列距離矢量協議（DSDV）。常用的先驗式路由協議有DSDV，HSR，GSR，WRP等。

DSDV協議通過給每個路由設定序列號避免了路由環路的產生，采用時間驅動和事件驅動技術控制路由表的傳送，即每個移動節點在本地都保留一張路由表，其中包括所有有效信宿點、路由跳數、信宿路由序列號等信息，信宿路由序列號用于區別新舊路由以避免環路的產生。每個節點周期性地將本地路由表傳送給鄰近節點，或者當其路由表發生變化時，也會將其路由信息傳給鄰近點，當無節點移動時使用間隔較長的大數據包（包括多個數據單元）進行路由更新；鄰近節點收到包含修改的路由表信息后，先比較信源K信宿路由序列號的大小，信宿路由序列號大的路由將被采用，而信宿路由序列號小的路由則被淘汰，若相同，則采用最佳制式的路由（如最短路徑）。

HSR(Hierarchical State Routing)是一種用于分級網絡的路由協議，高級節點保存它所有子孫節點的位置信息，沿從最高級的根節點到最低級的葉節點的路徑為節點分配邏輯序列地址，可以用序列地址進行節點尋址。

GSR稱為全局狀態路由協議，其工作原理與DSDV協議類似，采用鏈路狀態路由算法，但避免了路由報文的泛洪，它包括一個鄰近節點表、網絡拓撲表、下一跳路由表和距離表。

無線路由協議WRP是一種距離―矢量路由協議，每個節點都維持一個距離表、路由表、鏈路開銷表和報文重傳表，通過其鄰近節點的最短路徑生成數SST（Short path Spanning Tree）生成自己的SST后，再向鄰節點傳遞更新信息。當網絡路由表沒有任何變化時，接收節點需回傳一個空閑報文以示連接，否則，修改距離表，尋找更優路徑。這種算法的特點是當檢測到任意相鄰節點變化時，則檢查所有相鄰節點的堅固性以消除回路，具有較快的收斂性。

3.2 按需路由協議

按需路由協議又稱為反應式路由協議，是一種當需要時才查找路由的路由選擇方式。節點不需要維護及時準確的路由信息，當需要發送數據時才發起路由查找過程。常用的反應式路由協議有 AODV，DSR，TORA等。 AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector Routing）協議：源節點發送數據前先廣播一個路由請求消息，四周節點收到后再次廣播，直到請求消息到達目的節點或到達知道目的節點路由的中間節點，目的節點或中間節點沿原來路徑返回響應消息，源節點收到響應后就知道到達目的節點的路由。

DSR協議稱為動態源路由協議，是一種源路由協議，每個分組的分組頭中包含了源目的整條路由信息。它采用路由緩存技術，用于存儲源路由信息，當學習到新的路由時則修改路由緩存內容，該協議包含兩個方面：路由發現和路由維護。

TORA協議稱為臨時預定路由算法，是一種源初始化按需路由選擇協議，它采用鏈路反轉的分布式算法，具有高度自適應、高效率和較好的擴充性，比較適合高度動態移動、多跳的無線網絡。TORA協議包括3個基本模塊：路由的創建、路由的維護和路由的刪除。

3.3 混合式路由協議

混合路由協議結合了表驅動路由與按需路由的優點，通過在局部的范圍內使用表驅動路由以維護較為準確的路由信息，而在查找距離較遠的路由時使用按需路由以減少全局的路由協議開銷，因此可以發揮出更好的網絡性能，其主要的代表性協議為ZRP協議。

4 總結和展望

近年來,越來越多的研究者開始重視移動代理技術的應用,并有學者提出了基于移動代理技術的移動網絡拓撲結構構造和有線網絡動態路由算法實現等理論、移動代理技術具有移動性，自主性等特點,因此它適用于移動網絡,研究基于移動代理技術的Adhoc無線網絡路由協議將成為今后Adhoc無線網絡路由技術研究的重點。

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