路由协议范文

路由协议篇1

关键词WMN；Adhoc；路由协议；TBR

1引言

如今，无线通信技术正以前所未有的速度发展着，并日益广泛地融入到人们的生活之中。蜂窝移动通信网技术比较成熟，网络覆盖能力强，然而它在数据业务支持方面明显不足。无线局域网在近年来得到了较快的发展，成为无线接入的有效手段，但是它的覆盖范围又很有限。下一代无线通信网络究竟该朝哪个方向发展？虽然还没有定论，但能同时提供大覆盖范围、高数据速率和移动性支持则是共识。近年来，无线网状网络（WirelessMeshNetwork，WMN）以其特有的优势引起了人们的广泛关注，并可能成为下一代无线网络和因特网的重要组成部分。

2WMN概述

WMN是一种从移动Adhoc网络中发展起来的新型网络技术，因此也是一种动态自组织、自配置的多跳宽带无线网络。与Adhoc网络不同，WMN可以通过位置相对固定的无线路由器，将多种网络技术进行互联，并提供高速的骨干网。该结构已经被纳入到802.16e，802.11s等标准中。WMN作为未来无线城域核心网最理想的方式之一，具有可能挑战3G技术的能力，是构建B3G/4G的潜在技术之一。

WMN由客户节点、路由器节点和网关节点组成。客户节点也可以分为普通WLAN客户节点和具有路由与信息转发功能的客户节点两类。与传统的无线路由器相比，WMN路由器在很多地方均作了增强，除了提升多跳环境下的路由功能外，对MAC协议、多无线接口等技术也有所改进。网关节点具有到Internet有线宽带的连接，WMN通过其网关节点接入Internet。WMN接入网的结构图如图1所示。

图1WMN接入网结构图

按照结构层次，WMN的网络结构可以分为平面网络结构、多级网络结构和混合网络结构。其中，平面网络结构中所有节点均为对等结构，适用于节点数少又不连入核心网的场合；多级网络结构可以分为上下层两个部分，上层为MESH结构的路由器网关网络，下层为普通WLAN客户节点，它们只能通过接入上层的网络才能实现相互间的通信；混合网络结构即以上两种结构的混合，网络也分为上下两层，但其下层是具有路由与信息转发功能的客户节点。

3Internet路由协议与Adhoc网络路由协议

路由是WMN中的一项关键技术，本文主要针对无线网状网络的路由协议进行研究。

3.1路由技术的概念

路由技术是计算机和通信技术相结合的产物，它随着网络的迅速发展而发展。简而言之，路由技术是指采用一种或多种策略，为数据分组从源地址到目的地址的转发选择一条或几条理想的路径。它是通过在路由设备（如路由器等）上运行路由协议来实现的。路由器间可进行相互通信，从而在每个路由器都建立一张路由表，用于存放网络中的路由转发信息。通过查找路由表中相应表项（下一跳地址等）来转发数据分组。

3.2Internet路由协议

Internet路由协议根据其设计理念，主要分为为两大类：距离向量路由协议和链路状态路协议。

距离向量路由协议（如RIP）主要优点是简单且有效率，但是，这种方法存在收敛慢、易出现路由环路等问题。链路状态路由协议（如OSPF）的特点是，所有路由器均保存全网络拓扑信息并做周期更新，并且任何一个环节的改变引发即时更新。相对于传统的距离向量路由协议，链路状态路由协议有全网拓扑信息，因此可以防止出现路由环路且收敛速度较快。然而，这种协议通过全网广播来传递最新信息，因此，尤其是在高移动性（或严重无线电干扰）造成链路状态改变的时候，此类协议会耗费大量的网络资源并产生过多的控制开销，而使其变得不可行。

传统的Internet路由协议（如OSPF，RIP）是专为有线网络设计的。它们不能够很好处理无线网状网环境中常见的拓扑结构和链接质量的快速变化。因此，在无线网络中不能直接使用传统的Internet路由协议，而要使用为无线网络专门设计的路由协议。

3.3Adhoc网络路由协议

Adhoc网络是一种没有有线基础设施支持的无线移动网络，网络中的节点均由移动主机构成，移动主机之间可以直接通信，移动主机既是主机又是路由器，通过移动主机自由的组网实现通信。

如图2所示，根据发现路由的驱动模式不同，Adhoc网络的路由协议一般分为以下两种：一种称为表驱动（brDriven）路由，或者预先式（Proactive）路由，如DSDV（DynamicDestination-SequencedDistanceVector）是一种典型的表驱动路

由协议，基于Bellman-Ford算法；另一种称为按需（OnDemand）路由，或者反应式（Reactive）路由，如DSR（DynamicSourceRouting）是一种典型的按需路由协议。此外，还有一种混合式路由协议——ZRP（ZoneRoutingProtocol）[1]。

图2AdHoc路由协议按驱动方式的分类

表驱动路由协议通过连续地检测链路质量，时刻维护准确的网络拓扑和路由信息。其优点是发送报文时可立即得到正确的路由信息，然而表驱动路由需要大量的控制报文，开销太大，不具有良好的扩展性。而按需路由协议则有所不同，其节点仅当需要时才查找相应路由，节省了路由维护的开销，但在进行数据传输时需要寻找路由，造成不可预测的路由延迟，因而不适应对时延敏感性应用[2]。从上述的分析中可以看出，无论是表驱动路由还是按需路由，对规模较大的自组织网络的支持都不是很好，而混合式又过于复杂而不适合实际应用。

4WMN路由协议

4.1WMN与Adhoc的比较

虽然在WMN的路由设计时可以参考一些现有的用于adhoc网络的路由协议。但事实上WMN与移动Adhoc网络（MANET）还是有较大区别的。主要体现在：

（1）MANET的网络拓扑注重的是移动，而WMN的移动性低，网络拓扑总体呈现静态或弱移动。

（2）MANET的节点能量有限，功率节省是其路由设计的一个重要方面，而WMN关注的是高吞吐量的路由协议，侧重无线宽带大容量传输。

（3）MANET的业务侧重于网内通信，而WMN的业务侧重于网间通信，主要用于因特网或宽带多媒体接入。

（4）此外，MANET的节点类型单一，即兼具路由与主机功能、地位平等的客户端节点，而WMN的节点类型一般有三种。

正是由于WMN和Adhoc网络两者之间的差别决定了为AdHoc网络设计的路由协议可能不适合WMN，因此，我们必须充分考虑WMN的特点，设计最适合WMN的路由协议，以提高WMN的性能。

4.2WMN路由协议的设计因素

根据无线多跳网络的路由设计思想结合WMN自身的特点，在设计WMN路由时要考虑下面若干因素：

（1）多路由判据：许多以最小跳数作为路由判据的路由协议往往不是最优的。为了解决因为路径质量差而影响网络吞吐量等性能的问题，要求WMN采用新的由多种路由判据结合，且能正确反映出链路质量对各指标的影响的路

由。参考文献[3]中对几种典型的路由判据进行了比较研究。链路质量源路由（LQSR）[3]根据链路质量来选择路由，它有三个路由判据，分别为期望传输次数（ETX），每跳的往返时间（per-hopRTT），每跳数据对（per-hopPacket-Pair）。文中将这三个路由判据与使用最小跳数（HOP，HopCount）作为判据进行比较。对于WMN中的固定节点，ETX可以获得最好的性能，而最小跳数方法在节点移动时获得的性能最佳。这也说明在参考文献[3]中所使用的路由判据在WMN中加入移动节点时的性能还不够完善。

（2）可扩展性：随着网络规模的增大，利用广播机制进行路由查找的方法会消耗很多网络资源。同时，由于大规模网络建立路径时将花费很长时间，使端到端的延时变大，一旦路径建立起来，由于路径发生变化又需要消耗很大的网络资源进行路由重建。此外，由于分级路由比较复杂并且不易于管理，而基于地理位置信息的路由取决于GPS或类似的定位设备，这些都增加了WMN的成本与复杂性。[4]这就要求新的可扩展的路由协议。

（3）负载均衡能力：在WMN中，所有节点通过路由协议共享网络资源。因此，WMN路由协议必须满足负载均衡的这一要求。如当网络中某些节点发生拥塞，并成为整个网络的瓶颈节点时，新的业务流应能“绕过”该节点。

（4）路由容错能力：在WMN中，路由发生错误时，需要尽快完成路由重建，以避免服务中断。在WMN中，由于MR移动性小，路由错误往往是由数据冲突造成的，并非实际链路断裂造成，这就要求WMN的路由协议必须具有较强的容错能力。

4.3WMN路由协议方案

目前出现的一些WMN路由协议的方案主要有以下几种类型：

（1）跨层路由：以往的研究都集中在网络层上，然而对于WMN，因为网络的时变特性，路由性能并不理想，所以可以从MAC层中提取一些状态参数信息作为路由判据。此外，还可以综合考虑合并MAC层与路由层之间的一些功能。文献[2]提出基于跨层设计的思想，提出从底层采集路

由判据的方法来进行路由选择，考虑了MAC层冲突、包成功传输率与数据成功传输率等参数。在路由协议中，根据这些判据可以选择具有较少发生冲突、数据包传输可靠和高数据传输率的路径进行数据传输。研究表明，跨层设计可以使路由协议收集到底层的实际数据传输情况，从而做出正确的路径选择，这对网络性能的提高具有很大的意义。[4]

（2）多路径路由：在源节点与目的节点间有多条路径可供选择，使用多路径路由的主要目的是为了达到更好的负载均衡能力和更高的容错能力。当一条链路因为链路质量下降或移动而断开时，另一条可用路径将会被选用。而不像传统路由，等待重新建立一条新的路径，从而使端到端的时延、吞吐量、容错能力等都有所增强。多路径路由是目前的一个研究热点，文献[5]中提到基于DSR的多径源路由协议（MSR，Multi-pathSourceRouting）。然而多路径路由的缺点是比较复杂，尤其对于仅依靠表驱动的路由协议。采用多径技术后数据包到达顺序可能得不到保证。此时，上层协议是否需要修改还有待研究。

（3）分级路由：在文献[6]中提到分级路由，它要求有一定的自组织配置把网络节点进行分簇。每个分簇有一个或多个簇头。通过使用分级技术，在簇内和簇间使用不同的路由协议，分别发挥各种路由的优点，从而实现大规模的WMN路由。若所有的数据业务都通过簇头转发，那么簇头将成为整个网络的瓶颈。若数据业务不通过簇头转发，该路由协议的设计将变得更加复杂。

（4）基于地理位置信息的路由：与基于拓扑结构的路由机制的相比，基于地理位置路由机制只根据邻近的或目的的节点的位置信息转发数据包，见文献[7]。因此，比起其它路由协议，拓扑结构的变化对按地理位置信息路由的影响较小。但是基于地理位置信息的路由需要依靠GPS或类似的定位设备，从而增加了成本与复杂性，并且获得目的节点的位置信息还要给网络带来很大的开销。

4.4TBR协议及其改进协议

下面本文将详细介绍分析一种实用的适用于无线网状接入网的路由协议——TBR（Tree-BaseRouting）协议及其改进协议。

1）TBR协议

TBR协议是一种表驱动路由协议，适合弱移动性的无线网状网络。

在TBR协议中首先要确定网络的根节点，可以是一个也可以多个，本文中只考虑仅有一个根节点的情况。当确定好根节点后，就可以使用TBR协议确定网络的拓扑树了。根节点周期性广播出RANN（RootAnnouncement）消息，用累加的序列号来区别每个RANN。每个收到RANN的节点将发出这些RANN消息的源节点地址缓存，作为其潜在父节点，然后再把RANN用更新的累加参数广播出去。在经过一个预定周期收到所有可能的父节点发来的RANN消息后，该节点选择一个到根节点有最佳参数的潜在父节点作为父节点，并更新自己的路由表。这样，该节点就可以获得到根节点的确定路径，然后该节点发出RREP消息到根节点进行注册。每一个中间节点都收到这个RREP消息，然后向其选定的上一级节点转发，并且更新前一个发出RREP的节点为其下一跳子节点。

按这种方式，根节点就可以知道所有的参与节点并且建立了一个拓扑树，可到达任一个节点。如果一个节点在规定的时间内没有收到RANN消息，就不参与这个树的建立过程，直到收到有效的RANN。由于网络的拓扑是动态变化的，根节点需要周期性地发送RANN来维护拓扑。TBR协议可以通过经常性地广播路由信息来提高稳定性及降低延迟，但它的开销较高、可扩展性较差。

如果子节点丢失，父节点会产生路由错误信息并转发至根节点。相反，如果父节点丢失，则子节点会查看它的路由缓存表并选择一个新的父节点（如果有），然后单播一个经过此父节点到根节点的RREP消息。

对于TBR协议中网内节点间的通信的情况，当源节点要发送消息给目的节点时，源节点如果没有直接到达目的节点的路径，就会发送消息到根节点，再由根节点发给目的节点。这样做的缺点是：网内的节点经常发送数据流经过根节点，使根节点容易拥塞，导致网络性能下降与能量资源浪费。

2）TBR的改进协议

文献[8]提出了一种TBR的改进协议，其核心理念是创新的采用一种根驱动路由协议来解决网内通信问题。

此协议首先要求根节点在全网范围提供最佳路由。要求根节点不仅要建立拓扑树，而且还要建立全网网络拓扑。要做到这一点，可以在收到RANN消息后，每个节点在返回的RREP消息中捎带自身邻节点信息，包括所有相邻节点的地址及相应通信开销参数，该参数可以是跳数或其它开销。

其次，文中采用了两个额外的消息：RouteSet（RSET）和RouteNotification（RNTF）。当源节点要发送数据给目的节点时，根节点可以推荐一个最佳参数路由，由根节点单播发送RSET消息，把路由信息告诉目的节点。然后，收到RSET的目的节点再单播发送RNTF消息来通知中间节点。

对于网内路由的优化，文献[8]中采用的方法是：节点只在第一次拓扑图建立时才在发送的RREP消息中捎带上邻节点信息。拓扑图的计算，采用Dijkstra算法。根节点在收到全部的信息后，进行一次最佳路由计算。而后只有节点的链路状况发生改变时，才在此节点用RREP消息捎带上更新的邻节点信息给根节点，根节点再算出新的最佳路由，从而减少了开销和Dijkstra算法的计算次数。

文中提出将这种根驱动的路由协议用于WMN网内通信，而网间通信采用原来的TBR协议，可以在MeshWLAN中达到较好的性能。

当然这种基于根驱动的路由协议，也有其不足之处。文献[8]中仅考虑单个根节点的情况，而采用多个根节点可以将计算分布到各个根节点，并且这样有利于增强网络的扩展性，单个根节点的失效不会引发全网瘫痪，所以采用多个根节点才是符合实际应用的最佳选择。

5结语

WMN作为一种新型的宽带无线网络具有许多独特的优点，在家庭、企业和公共场所等诸多领域都有广阔的应用前景。WMN的路由协议作为其关键技术，具有重要的理论意义和实际意义。本文在简要地概括了有线网络和AdHoc网络路由协议的基础上，根据WMN网络特点，介绍了几种WMN的路由协议。应当指出，这方面的工作还有许多值得探索的课题，如考虑安全性能及Qos保障的路由协议。

参考文献

[1]Z.J.Hass,M.R.Pearlman.“TheZoneRoutingProtocol（ZRP）forAdHocNetworks”,InternetDraft,1997,Availablefrom.draft-ietf-manet-zone-zrp-00.txt

[2]LuigiIannone,etal.“Cross-LayerRoutinginWirelessMeshNetworks”,ComputerNetworks.March2005,445~487

[3]R.Draves,J.Padhye,andB.Zill.“ComparisonsofRoutingMetricsforStaticMulti-HopWirelessNetworks,”ACMAnnualConf.SpecialInterestGrouponDataCommunication（SIGCOMM）,Aug.2004,pp.133-44

[4]方旭明等.下一代无线因特网技术:无线Mesh网络.人民邮电出版社.2005年5月第1版.pp.108–110

[5]LeiWang,lianfangZhang,YantaiShuandMiaoDong.“MultipathSourceRoutinginWirelessAdhocNetwork”.2000CanadianConferenceonElectricalandComputerEngineering,Vol.1,pp.479-483

[6]E.M.Belding-Royer.“Multi-levelHierarchiesforScalableadhocRouting,”ACM/KluwerWirelessNetworks（WINET）,vol.9,no.5,Sept.2003,pp.461-78

[7]H.Frey.“ScalableGeographicRoutingAlgorithmsforWirelessAdHocNetworks,”IEEENetworkMag.,July/Aug.2004,pp.18-22

路由协议篇2

关键词 OSPF；LSA；ABR；ASBR；LADB；BACKBONE

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）54-0168-02

在广域网组建过程中主要用到的路由协议有：rip、ripv2、eigrp、OSPF、is-is。在这些协议中OSPF以其自身独特的路由算法，以及链路更新技术成为了使用率最高的路由协议。

1 OSPF协议属于链路状态（link-state routing protocol）路由协议

链路状态路由协议主要特点如下：

1）对网络发生的变化能够快速收敛；

2）当网络发生变化或者设备变更的时候发送触发式更新（triggered update）；

3）如果没有实时变更信息则周期性发送更新（链路状态刷新），间隔时间为 30min。

链路状态路由协议除了每30min的周期更新外只在网络拓扑发生变化以后产生路由更新。当链路状态发生变化以后，创建LSA（link state advertisement），通过使用组播地址传送给所有的邻居设备，然后每个设备复制一份 LSA，除了更新它自己的链路状态数据库（link state database，LSDB），接着再转发给自己的邻居（不包括来源方向）设备，这种 LSA 的洪泛（flooding）保证了所有的路由设备在更新自己的路由表之前更新它自己的 LSDB。

计算路由的方法。LSDB 通过使用SPF算法（shortest path first，SPF）来计算到达目标网络的最佳路径，建立一条 SPF 树（tree），然后最佳路径从 SPF 树里选出来，被放进路由表里。

2 OSPF的数据库结构

2.1 邻居关系表

通过Hello数据包构建邻居关系，通过确认邻居关系可以使这些路由器保持同步更新。如果一个OSPF 路由器和它的邻居路由器失去联系，在很短时间周期内，它会更新所有到达那条路由均为无效并且重新计算到达目标网络的路径。

2.2 拓扑结构数据表

每个路由器以自己为根构建一个树，同一区域内的路由器通过lsdb可以构建区域内完整的网络结构

2.3 路由表

到达目标网段的最优路径。

3 OSPF的区域化网络管理结构

3.1 骨干区域（backbone area）

这个区域主要负责数据包的转发，一般情况下这个区域内不会有终端用户。

3.2 非骨干区域（nonbackbone area）

主要连接用户和资源。

在OSPF路由协议中，所有的路由器有完整的 LSDB，运行OSPF 路由器数量越多，LSDB的体积就越大，虽然lsdb可以让路由器掌握整个网络的链路状况，但是随着网络的增长，可扩展性的问题就会越来越大，通过引入区域的概念可以回避随着网络扩展lsdb过于庞大的弊端。在某一个区域里的路由器只保持有该区域中所有路由器或链路的详细信息和其他区域的一般信息。当区域内的某个路由器或某条链路出故障以后，信息只会在本区域以内在邻居之间传递。区域以外的路由器不会收到该信息。OSPF 层次化的网络设计是有要求的，所有的非骨干区域要和骨干区域area 0 直接相连，非骨干区域area1 、area2、area3是不能互相连接的。如下图：

在上图中router c 和d以及e 具有连接骨干区域和非骨干区域的作用，被称为ABR（area border router），ABR通常具有以下特征：

1）可以隔绝LSA的泛洪；

2）区域内的信息汇总与ABR；

3）一般作为默认路由的源头；

4）为每个区域保持 LSDB。

4 OSPF协议的数据包结构

1）Version Number：OSPF协议的版本号；

2）Type：定义OSPF 包的类型；

3）Packet Length：包的长度，单位字节；

4）Router ID（RID）：运行OSPF的路由器的标识；

5）Area ID：定义 OSPF 包是从哪个 area 产生出来的；

6）Checksum（校验和）：错误校验；

7）Authentication Type：验证方法，可以是明文（cleartext）密码或者是Message Digest 5（MD5）加密格式；

8）Data：对于hello包来说，该字段是邻接关系表；对于DBD包来说，该字段包含的是LSDB的汇总信息，包括RID等等；对于LSR包来说，该字段包含的是需要的LSU类型和需要的LSU类型的 RID；对于 LSU 包来说，包含的是完全的 LSA 条目，多个 LSA 条目可以装在一个包里；LSAck字段为空。

5 OSPF协议的LSA更新过程

当路由器收到一个 LSA 更新信息以后，先会查看本路由器的 LSDB 查看是否有没有的条目，如果没有就加进自己的LSDB中去，并反馈LSA确认包（LSAck），接着再继续洪泛LSA，最后运行SPF 算法算出新的路由表 如果当它收到 LSA 的时候，自己的 LSDB 有该条目而且版本号一样，就忽略这个 LSA；如果有相应条目，但是收到的LSA的版本号更新，就加进自己的LSDB中，发回LSAck，洪泛LSA，最后用 SPF 计算最佳路径；如果版本号没有自己 LSDB 中那条新，就反馈 LSU信息给发送源。

OSPF协议LSA的类型以及功能：

1）1：router LSA

型的 LSA 只在一个同area 里传播，不能穿越边界路由器。描述了和路由器直接相连的链路相关状态信息.LSA 包含链路的网络号和掩码（即 link ID）；另外类型 1 的LSA还包含了路由器是否是 ABR 或ASBR。

2）2：network LSA

2型的 LSA 只在一个同area 里传播，不能穿越边界路由器。描述骨干区域的网络连接.DR 负责宣告类型 2 的 LSA，然后在骨干区域里进行洪泛。2型的 LSA ID 是 DR宣告的那个接口的IP地址。

3）3/4：summary LSA

3型的LSA由ABR发出.在缺省状态下OSPF不会对连续子网进行汇总，可在ABR上进行手动设定启用汇总。3型的 LSA可以在整个自治系统内进行洪泛。4型的LSA只使用在area里存在ASBR的时候，4型的LSA鉴别ASBR和提供到达ASBR的路由，类型4的LSA包含了ASBR的路由标识。

4）5：AS external LSA

5型LSA可以在as间路由，并且可以在as内泛洪。

5）6：multicast OSPF LSA，使用在 OSPF 多播应用程序里

6）7：使用在 Not-So-Stubby area(NSSA)里

7）8：特殊的 LSA用来连接 OSPF 和 BGP

8）9/10/11：opaque LSA，用于今后 OSPF 的升级

通过以上各种特点使OSPF协议在众多路由协议中脱颖而出成为使用率最高的协议。

参考文献

[1]思科网络技术学院.思科网络技术学院教程 CCNA安全[M].人民邮电出版社.

[2][美]Kenneth D.Stewart III Aubrey Adams.思科网络技术学院教程CCNA Discovery-计算机网络设计和支持[M].人民邮电出版社.

路由协议篇3

摘 要 本文基于高性能路由器，对影响集成IS-IS协议路由稳定性的问题进行了深入研究，通过对协议包处理流程的优化有效地减少了不稳定链路上LSP的产生，高效地处理了最大LSP顺序号的问题，通过理论分析得出了LSP交互的优化方案，利用基于未确认的LSP检测机制研究了减少LSP重传问题。

关键字 高性能路由器；集成IS-IS协议；路由稳定性

路由协议篇4

关键字：校园网；路由协议；OSPF

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6671-02

路由的权威定义是网络信息从信源到信宿的路径。路由过程是指网络设备从一个接口收到数据包后根据其目的地址进行定向和转发至下一接口，这里的网络设备包括路由器、三层交换机和防火墙。有三种方式可产生路由：一是无需配置自动生产的直连路由，二是需手动配置的静态路由，三是有动态路由协议发现和学习到的路由。动态路由协议分外部路由协议和内部路由协议两种，外部路由协议适用于多个自治系统或域间的路由信息交换，其代表BGP一般应用于网络服务商内部；内部路由协议适用于局域网内部，例如RIP、OSPF等都可用于组建校园网内部路由信息。根据校园网建设规模和网络拓扑情况，从中选取合适的路由协议，对整个校园网和校园信息应用系统的稳定运行具有重要意义。

1 内部路由协议比较

现今常见的内部路由协议有RIPv2、OSPF和EIGRP。这些路由协议的作用都是生成局域网内部路由信息表，并保持动态维护和更新。怎样选择合适的路由协议？需要参考路由协议的五项主要性能指标：路由协议计算方法正确性、路由收敛速度、路由协议占用的系统开销、路由协议自身安全和路由协议适用的网络规模。

1.1 计算方法正确性

路由协议计算的正确性指路由协议所采用的算法是否可靠。错误的静态路由配置会导致产生浪费大量网络带宽的路由环路，某些动态路由协议在特定环境中也会产生路由环路，优秀的路由协议算法应有避免环路机制。RIPv2采用的是距离矢量算法，虽然启用路由毒化、抑制时间和触发更新可降低产生环路的概率，但仍然无法避免距离矢量算法容易产生路由环路的缺陷。OSPF使用基于Dijkstra的链路状态算法，此类算法杜绝了产生路由环路的可能。EIGRP使用结合了距离矢量和链路状态的弥散修正算法（DUAL），同样可有效避免环路。

1.2 路由收敛速度

路由收敛指局域网中所有网络设备的路由表达到一致。快速收敛意味着当网络拓扑结构变化时，网络设备能很知并更新变化的路由信息。RIPv2采用周期性广播（30秒）更新路由信息，固定广播更新周期导致较慢的收敛速度。OSPF和EIGRP采取不定周期的组播在局域网中维护所有网络设备路由表信息的统一，同时在发现路径信息改变时立即触发路由信息更新，这种触发更新机制带来快速路由收敛。

1.3 系统资源消耗

运行路由协议需要占用CPU、内存等系统资源，最终的路由信息由局域网中所有网络设备并行运算和协商后的结果，这里的系统资源指局域网中所有网络设备的系统资源。相比较链路状态算法，基于距离矢量算法的RIPv2路由协议具有消耗系统资源少的优势。虽然OSPF多个数据库加上复杂算法占用较多的系统资源，但对用于网络汇聚与核心层的网络设备，此类用于计算路由的系统开销对正常的信息数据传输交换几乎没有影响。

1.4 自身安全性能

各网络设备协商路由信息时有数据交换，路由协议安全性是指交换相关数据过程中是否有防数据篡改等攻击的性能。除已淘汰的RIPv1和IGRP，目前常见的RIPv2、OSPF和EIGRP路由协议都具有基于MD5摘要算法的认证功能。

1.5 适用网络规模

路由协议适用网络规模和拓扑略有差异，RIPv2协议在设计时有最大15跳的限制，所以适用于中小规模网络，与距离矢量算法有关的EIGRP协议同样不适用于大型网络。受益于区域划分机制，OSPF协议可应用在多达几百台网络设备组成的大型网络中。

2 路由协议的选择

综合比较这五项路由协议主要性能指标，如图1所示，不难得出这样的结论：大型网络应优选OSPF路由协议、而中小型网络可选择OSPF和EIGRP路由协议。EIGRP路由协议是思科网络公司的私有协议，与其他品牌厂商的网络设备不兼容。当网络整体改造升级时统一采购思科设备的情况下才可以考虑使用EIGRP协议。

图1 各路由协议性能比较

十多年前，国内院校开始出现校园网。当时校园网都是小型局域网，只覆盖信息计算中心和网络机房。而现今的校园网都是从当年的小型局域网发展而来，或多或少保留并使用着当年的一些网络设备甚至是路由协议。不论全校网络是否升级改造，选配思科品牌作为替代全校所有网络设备的可能性很小。现今国内高校经过兼并重组和发展，基本拥有两个以上的校区。每个校区内的校园网已然扩张覆盖到整个校园，整个校园网属于大型局域网。根据上述两点实际情况并参考各常见路由协议的性能，OSPF是校园网内部路由协议的最佳选择。

3 OSPF路由协议工作机制

OSPF协议工作过程主要有四个阶段：首先使用组播形式发送Hello包来寻找网络中可与自己交互链路状态信息的周边路由器，组播有利于提高网络使用效率，减少对其他无关OSPF网络设备的影响。可以交互链路状态信息的路由器互为邻居。其次是建立邻接关系。所有路由器仅与DR/BDR（制定路由器/备份制定路由器）建立邻接关系，若网络中未选举出DR/BDR，则先进行选举。DR负责用LSA（链路状态公告）描述该网络类型及该网络内的其他路由器，同时也负责管理他们之间的链路状态信息交互过程。若DR失效，BDR立刻取代DR功能，选举DR/BDR机制可实现网络快速收敛。当建立可靠邻接关系后才相互传递链路状态信息。再次是各路由器建立LSA，建立邻接关系的OSPF路由器之间通过交互LSA，最终形成包含网络完整链路状态信息的LSDB（链路状态数据库）。OSPF路由器采用增量更新的机制LSA，即只邻居缺失的链路状态给邻居，避免了类似RIP协议发送全部路由信息带来的网络资源浪费问题，还保证了路由器之间信息传递的可靠性，有利于提高收敛速度。最后各路由器依据LSDB结合路由器之间路径开销用最短路径优先算法计算出路由。由于OSPF区域内的路由器对整个网络的拓扑结构有相同认识，所以计算出的路由不会产生环路，而使用最短路径优先算法计算出的路由，合理的将路由选择和网络能力挂钩。

4 OSPF路由协议特色优势

为提高校园网运行的可靠和稳健性，网络建设和升级改造应考虑网络拓扑和路由协议的冗余热备能力。给校园网中所有网络设备都配置冗余热备链路，理论上可行，实际应用上难度较大。目前适合的方案是：每个校区的校园网选择采用以星型为主的网络拓扑结构。拥有ISP出口和大型机房的主校区设置网络核心与汇聚。每个分校区也有网络汇聚，通过租用光缆将所有汇聚与核心设备以环形网络拓扑结构相连。这里的环形网络只是个物理环路，实现链路冗余备份需要结合路由协议对与物理环相连的两个端口设置不同的路由优先级。为了方便校园网区域管理和减少路由信息复杂程度，可将具备冗余热备功能环形网络设置为主要区域，其余各校区内的网络定义为非主要区域。OSPF路由协议恰好支持此类功能。

OSPF提出的分区域管理是为了解决由于网络规模不断扩大带来的较大系统资源消耗。OSPF可将一个大局域网分为几个小的区域（Area），网络设备仅需要在自己区域内相互建立邻接关系并共享统一的链路状态数据库。原来整个大型局域网的庞大链路数据库就会按区域划分为几个小数据库，并在自己的区域内进行维护。这种区域划分机制不但降低系统资源消耗，而且提高网络资

源利用率。OSPF区域划分后，路由信息通信分为区域内和区域间两种，为有效管理区域间通讯，需要定义一个骨干区域（Area 0）来汇总每个区域的网络拓扑路由到其他所有区域。所有区域间通信都必须通过骨干区域，所有非骨干区域都必须与骨干区域相连，非骨干区域之间不直接交换数据。介于骨干区域和非骨干区域之间的网络设备是区域边界网关，同属于骨干区域和非骨干区域。在环形主干校园网方案中，各校区的汇聚交换机承担区域边界网关角色，如图2所示。

5 结论

OSPF路由协议不是网络的唯一选择，类似其他内部路由协议，OSPF也有缺陷。OSPF不支持多路由动态负载均衡（EIGRP支持），配置动态负载均衡需要结合手动配置路由信息优先级或借助相关专业网络设备。同时OSPF没有把相邻网段路由信息自动汇总的功能（RIP和EIGRP支持），路由信息汇总需要由网络管理员人工配置。瑕不掩瑜，经过多年市场洗礼，由Internet工程任务组开发的OSPF已然成为大中型局域网内部路由协议的最优选择，小型局域网一样可以使用OSPF路由协议。

网络拓扑简单，规模不大，特别是没有冗余热备链路的校园网除了可选OSPF内部路由协议外，还可以选择配置静态路由。正确配置的静态路由同样可以保障平稳的网络运行，且不占用任何系统开销。物理链路正常情况下，静态路由配置立刻生效，不存在收敛时间。静态路由同样被所有厂商网络设备支持。

参考文献：

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

[2] EIGRP_百度百科[OL].http：///view/16193.htm.2012-06-24.

[3] 美国思科公司，美国思科网络技术学院著.思科网络技术学院教程[M].3版.黄海，译.北京：人民邮电出版社，2004.7.

路由协议篇5

关键词：IPv6；OSPFv3；RIPng；协议

中图分类号：TP393.05 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 18-0000-02

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

随着Internet的发展，使得网络规模急剧膨胀，目前使用的IPv4协议由于其缺陷，己经不能从根本上适应网络发展的需要。在这样的背景下，下一代网络标准――IPv6（Internet Protocol Version 6）协议应运而生。IETF设计了新一代的网络协议，也被称IPV6[3]。与IPV4（Internet Protocol Version 4）相比，在地址格式上发生了巨大的改变，地址长度由原来的32位变为128位。相应地在整个地址分配上也进行了一定的改进。IPV6协议仍然整个地址空间仍然是层次结构的，仍然支持类似于IPV4无类域间路由（classless inter-domain routing，简称CIDR）地址结构下的路由合并，因此IPV6协议采用不会改变路由查找的特点。但是地址空间的增大，大大增加了路由查找的复杂度。

目前IPv6网络的路由协议基本沿袭了IPV4相关路由协议，IPV6地址相对IPV4更加结构化和层次化，使得IPV6网络的路由架构的层次化和可扩展性更优，这不仅对路由协议本身提出了新的要求，也对在不同网络结构下如何利用不同路由协议特点建立路由体系提出了新的挑战。近年对IPV6标准的不断充实和完善，IPv6协议及相关协议发展已相当成熟。下面给各位探讨流行的2种路由协议：RIPng和OSPF。

一、RIPng协议（RIP next generation）和RIPng路由选择算法

在网络中最复杂，最重要的一个方面就是路由。路由选择算法是网络层软件的一部分。按照其能否随着网络的通信量或拓扑结构来适应和调整变化来划分，可以分为自适应路由选择算法和非自适应路由选择算法。自适应路由选择算法主要使用距离――向量路由和链路一状态路由两种自适应路由选择算法来收集和处理路由信息。

RIP作为一种成熟的路由标准，在因特网中有着广泛的应用，特别是在一些中小型网络中。正是基于这种现状，同时考虑到RIP与IPv6的兼容性问题，IETF对现有技术进行改造，制定了IPv6下的RIP标准，即RIPng（RIP next generation）。RIPng协议使用是距离――向量路由算法。以下介绍一下常用RIPng路由选择算法。

二、Floyd算法[4]

Floyd算法又称为弗洛伊德算法，是求解网络中所有两节点间最短路的比较有效的算法之一。是一种动态规划算法，它的核心思路通过一个图的权值矩阵求出它的每两点间的最短路径矩阵。

把图用邻接距阵G表示出来；如果从Vi到Vj有路可达，则G（i，j）=d，d表示该路长度，否则G（i，j）=inf，为了搜出最短路径我们还需要一个距阵用来记录所插入点的信息。这个距阵是D，D（i，j）表示从V（i）到V（j）需要经过的点，初始化D（i，j）=j，接着按顺序依次将端集中的端点作为中间的转接点，计算此点距其他各点的径长，每次计算后都以求得的与上次相比较小的径长去更新前一次较大的径长，若后求得的径长比前次径长大或者相等则不变。以此不断更新G和D。直至形中的数值收敛。

Floyd算法优点是比较容易理解，可以算出任意两个节点之间的最短距离，可以以较简单的代码来表示该算法。该算法的缺点是复杂性比较高，数据量大是效率较低。

三、OSPF（Open Shortest Path First）协议和OSPFv3路由选择算法[6]

OSPF即Open Shortest Path First（开放最短路径优先），与RIP协议是距离――向量路由不同，OSPF是典型的链路――状态协议，OSPFV2协议基于IPV4，用于支持IPV4服务；为了更好的支持IPV6，IETF推出OSPFv3。OSPF是一种基于区域实现的、建立在链路状态（Link State）算法和Dijkstra算法基础之上的内部网关动态路由协议。OSPFv3是该协议的第3版本，是IPV6网络中路由技术的主流协议。

OSPFv2是基于网络运行的，两个路由器要形成邻居关系必须在同一个网段。OSPFv3的实现是基于链路，一个链路可以划分为多个子网，节点即使不在同一个子网内，只要在同一链路上就可以直接通话。

四、Dijkstra算法[5]

OSPF中用到的Dijkstra算法和RIP中用到的距离向量算法一样，都是相当经典的最短路径算法。Dijkstra算法是由荷兰计算机科学家狄克斯特拉（Dijkstra）于1959年提出的，因此又叫狄克斯特拉算法。是从一个顶点到其余各顶点的最短路径算法，解决的是有向图中最短路径问题。

Dijkstra算法基本原理是：每次扩展一个距离最短的点，更新与其相邻点的距离。当所有边权都为正时，由于不会存在一个距离更短的没扩展过的点，所以这个点的距离永远不会再被改变，因而保证了算法的正确性。不过根据这个原理，用Dijkstra求最短路的图不能有负权边，因为扩展到负权边的时候会产生更短的距离，有可能就破坏了已经更新的点距离不会改变的性质[6]。

假设每个点都有一对标号（mj，nj），其中mj是从起源点s到点j的最短路径的长度（从顶点到其本身的最短路径是零路（没有弧的路），其长度等于零）；nj则是从s到j的最短路径中j点的前一点。求解从起源点s到点j的最短路径算法的基本过程如下：（1）初始化。起源点设置为：①ms=0，ns为空；②所有其他点：mi=∞，ni=?；③标记起源点s，记k=s，其他所有点设为未标记的。（2）检验从所有已标记的点k到其直接连接的未标记的点j的距离，并设置：mj=min［mj，mk+lkj］式中，lkj是从点k到j的直接连接距离。（3）选取下一个点。从所有未标记的结点中，选取mj中最小的一个i：mi=min［mj，所有未标记的点j］，点i就被选为最短路径中的一点，并设为已标记的。（4）找到点i的前一点。从已标记的点中找到直接连接到点i的点j*，作为前一点，设置：i=j*（5）标记点i。如果所有点已标记，则算法完全推出，否则，记k=i，转到2）再继续。

RIPng协议和OSPFv3协议作为IPv6网络使用较多的内部网关路由协议，具有出色的路由能力。这两种协议都是IPV4网络协议基础发展而来，但是网络协议还需考虑传输容量和服务质量，还要分析全网负荷，平衡各条通道的数据流量等诸多因素的，因此RIPng协议和OSPFv3协议还需进一步的研究和优化。

参考文献：

[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,陈茂科.IPv6原理与实践[M].北京:人民邮电出版社,2000

[4]来强,基于V-D算法的RIP协议及其设计[J].现代电子技术,2002,l:51-53

[5]李琨.RIP协议分析与仿真研究[J].计算机工程,2002,28(3):85-87

[6]E•米涅卡,李家滢,赵关旗译.网络和图的最优化算法[M].北京:中国铁道出版社,1984,47253

路由协议篇6

关键词 城市巡逻 移动自组网 路由协议

中图分类号：TF393 文献标识码：A

1 移动自组网

移动自组织网络（MANET）是由一组依靠无线链路通信的独立移动节点组成的一个临时性自治系统。由于MANET具有无中心、自组织、部署迅速等优点，非常适合多个移动点之间传输信息，是巡逻过程传输视频首选的组网方式。

2路由协议

在MANET中，源节点在向目的节点发送数据时，通常需要其它中间节点的中继转发，因此路由协议是MANET中极其重要的部分。目前应用较为广泛的是OLSR、DSR、AODV三种路由协议。OLSR协议是一种先应式的链路状态路由协议，采用优化的洪泛机制来广播链路状态信息。DSR协议是按需路由协议，每个数据分组携带有整条路由信息。AODV协议也是按需路由协议，采用逐跳转发分组方式。

3场景建立

基于OPNET软件模拟城市巡逻场景，设定哨兵的移动速度为5km/h，巡逻车辆的移动速度为20km/h。巡逻人员之间进行视频信息交互。

4路由性能分析

模型建立后，设置OLSR、DSR、AODV三种路由协议进行仿真，选择吞吐量、时延、路由开销三个统计量作为评价路由性能的参数。仿真结果如图1、图2、图3。

由仿真结果可以看出，OLSR 的吞吐量一直在2000kbits/s以上，网络可靠性最高。时延方面，OLSR为100ms左右，满足实时通信需求。OLSR在网络初始化阶段路由开销较高，但随后迅速降低，协议效率较好。

5结论

本文分析了移动自组网的特点，提出了在城市巡逻过程中通过建立移动自组网实现现场视频的实时传输。同时，基于OPNET软件比较分析了OLSR、DSR、AODV三种路由协议性能。由仿真结果可以看出，在城市巡逻场景中，OLSR协议的吞吐量、时延、路由开销性能均为最优。

参考文献

[1] 孙宝林，桂超，李媛，等.移动Ad Hoc网络路由技术研究[M].武汉：湖北人民出版社，2008：2-3.

[2] 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，2005：1-4.

[3] Tamilarasan，Santhamurthy. A Quantitative Study and Comparison of AODV， OLSR and TORA Routing Protocols in MANET[J].International Journal of Computer Science Issues，2012，9（1）：364-369.

路由协议篇7

关键词：无线传感器网络（WSN）；LEACH协议；拓扑结构；带状网络

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 14-0052-02

一、概述

路由协议一直以来是无线传感器网络中的一个重要研究方向。无线传感器网络的路由协议将数据从源节点发送到基站或者汇聚节点，其主要目标是在满足应用需求的情况下尽可能地降低网络的能耗，通过有效地能量管理技术避免网络连通性的恶化，提高网络的整体性能。但是由于WSN中节点的处理能力和能量有限的局限性，传统的路由协议无法满足它的要求，很大程度的影响了路由协议的研究，因此本文的目标是针对带状网络研究一种改进的路由协议L-P。该协议以LEACH为基础进行改进，更适应带状网络应用。

二、路由协议分析

LEACH协议通过随机选举簇头避免了簇头过分消耗能量；通过簇头的数据融合有效减少了通信量，从而提高了网络生存时间。但该协议采用单跳通信，扩展性差，虽然传输时延较小，但要求节点具有较大通信功率，不适合大规模应用；即使在小规模网络中，离汇聚节点较远的节点由于采用大功率通信会消耗大量能量，导致生存时间较短；而且频繁的动态拓扑结构变化和大量额外的广播也会耗费很多能量。

（三）LEACH协议的不足

LEACH协议虽然是分簇类协议有着不可替代的优势，但仍有一些地方有待商榷，直接应用于长带状状网络还是有很多不适应的地方，仍需要根据具体的应用环境进行相应的改进。

（1）簇头的选择只遵循等概率，而没有考虑节点的剩余能量，如果一个能量较低的节点被选作簇头，就很容易因大工作量耗尽能量而失效，因而缩短了网络的生命周期。

（2）簇头是选取随机的，无法保证簇头节点的合理分布，如果某区域附近没有簇头节点时，该区域内的节点就要选择加入距离较远的簇，这样就增加簇头和簇内节点的通信距离，使得能量消耗增大。

（3）所有的簇头都是直接与汇聚节点通信，那么离汇聚节点越远的簇头能量就消耗得越快，生存时间就越短，整个网络也因此受到影响。工作面环境复杂，通信距离经过实测也就30m左右，每个节点都直接与汇聚节点通信是不可能的。如果只是简单的其之间采用多跳路由，那么离汇聚节点较近的节点因为多轮多次转发其他簇头的数据，能量消耗的更多。而且网络规模越大，节点数目越多，死亡越快，从而影响网络的生命周期。同时，由于数据向一个方向传输，会形成一头大一头小的“棒槌”式结构，这必然造成能量的不均衡分布。

（4）传感器节点在加入簇时仅考虑通信能耗最小，不考虑簇的负载程度，这会导致各个簇中的节点数严重不均衡，不利于簇首能量的均衡消耗和网络生命周期的延长。

四、改进的路由协议研究

（一）网络拓扑结构

（二）算法设计

L-P协议也是基于分簇的路由协议，但不同于LEACH，由于网络呈长带状分布，若采用单跳路由形式，距离汇聚节点远的节点能量很容易耗尽。故该协议采用簇间单跳的动态方式传递信息。簇头一旦确定，簇便随机建立，每簇的簇头就成为中继节点。这样就由簇头节点组成了多条能够遍历整个区域的簇头链，但路径质量和通信代价良莠不齐，而不同的无线传感器网络对于传输路径的能耗或可靠性的要求各有高低。因此通过对每条候选路径的能耗或丢包率的比较，最终确定一条符合要求的簇头链。如果数据融合量很小，数据流就会呈“棒槌”状，越靠近汇聚节点数据量越大，造成的“热区”问题。故本文利用非均匀分簇的思想，越靠近汇聚节点簇的规模越小，来解决“热区”问题，平衡整个网络的负载，提高网络的生存时间达到增加网络寿命的目的。

五、仿真与分析

本文通过对LEACH协议和改进的L-P协议进行了仿真和比较。主要从丢包率和生存节点个数这两个方面分析，说明该进的协议的优势。

六、结论

丢包率和存活节点数是衡量无线传感器网络可靠性和网络生命周期的重要指标。L-P协议在这两方面都要优越于LEACH协议，改进后的簇首选择机制，非均匀成簇方式和簇间通信机制的确提高了网络和协议可靠性，延长了网络生命周期。由此可见，改进后的L-P协议更适应带状网络的无线通信应用。

参考文献：

[1]任丰源,黄海宁,林闯,无线传感器网络[J].软件学报,2003,14(7):1278-1291.

[2]李成法,陈贵海,叶懋,吴杰.一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议[J].软件学报,2007,30(1):27-36．

路由协议篇8

关键词 Ad hoc网络 安全路由协议 AODV协议 性能分析

中图分类号：TP393 文献标识码：A

Ad hoc网络是移动通信和计算机网络相结合的网络，即MANET网（Mobile Ad hoc networks 移动自组网）。Ad hoc网络逐渐成为移动通信领域的研究热点，其应用逐渐从最初的军事通信领域渗透到相关的各个民用通信领域，在发生了地震、火灾、水灾等重大自然灾难后，固定的通信网络设施损毁或无法正常工作的地区，或偏远或野外地区无法依赖固定的网络设施进行通信时，就能体现出Ad hoc网络的价值。Ad hoc网络由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性自治系统，移动节点在应用过程中既作为主机又作为路由器，在有限的范围内实现多个移动终端的临时互连实现通信。本文主要研究Ad-hoc网络中应用最广泛的AODV路由协议。

1 AODV路由协议原理

AODV（Ad hoc On-Demand Vector Algorithm）是基于距离向量路由算法制定的按需路由协议。在AODV协议中，源节点发送信息时为了找到通往目的节点的路由，在寻径过程中，源节点将广播一个路由请求分组（RREQ），邻节点依次向周围节点广播此分组，直到该分组被送到一个知道目的节点路由信息的中间节点或目的节点本身，由于网络路径较多，节点将丢弃重复收到的请求分组，用请求分组报文的序列号用来防止路由形成环路，能判断中间节点是否响应了路由请求。当中间节点转发路由请求分组时，它会将其上游节点的标志ID录入路由表，从而能够构建一条从目的节点到源节点的反向路由。收到路由请求分组后，中间节点如果拥有到达目的节点的有效路由，或是该节点正是目的节点，节点会产生一个路由应答分组（RREP），沿着先前建立的路由逆向返回源节点，从而建立起从源节点到目的节点的路由。当源节点移动时，将重新进行路由寻径；如果中间节点移动，那么与其相邻的节点会发现此链路失效，将链路失效消息向其上游节点发送并一直传到源节点，而后源节点收到链路失效的消息后根据实际情况重新发起路由发现过程。

2 AODV协议消息帧结构

AODV协议中有三种类型的消息控制帧：路由请求RREQ，路由应答RREP和路由错误RERR消息。

2.1 路由请求RREQ

3.2 路由发现

当源节点需要与目标节点通信，而源节点路由表中没有相应的路由信息时，就会发起路由发现过程。

每个节点都需要维持节点序列号计数器和广播标识计数器，能有效防止发送报文分组建立路由时形成路由环。源节点通过向自己的邻居广播 RREQ（Route Requests）分组来发起一次路由发现过程。路由发现主要包括路由建立和路由响应2个互逆过程，对应于RREQ路由请求与RREP路由应答两个报文。

AODV路由发现算法过程如下：

（1）源节点向网络中的相邻节点广播一个RREQ报文。

（2）中间节点收到RREQ报文后判断该报文是否是最新报文。如果是，执行步骤3；否则执行步骤5。

（3）检查本节点到目的节点是否有最新路由，如果有，根据路由信息发送RREQ报文，并建立反向路由；否则继续广播该RREQ报文给相邻接点。

（4）按步骤3转发，直到达目的节点收到RREQ报文。同时目的节点沿反向路由发送一个RREP应答报文给源节点。

（5）源节点接收RREP报文，至此完成路由发现过程。

3.3路由维护

Ad Hoc网络中拓扑结构动态变化的，节点可以自愿加入或移动离开网络。路由维护主要是当节点的移动导致路由不可达时发挥其功能。路由的维护大致分三种情况：若产生移动或离开的节点不是本活跃路径中的节点，该节点不会影响己经建立的路由；若源节点在活跃路径发生移动或离开，就要向目的节点重新发起一次路由发现过程；若产生移动或离开的节点是中间节点或目的节点，则需要将特殊的RREP分组转发邻居节点直至源节点。

在路由维护过程中有两种路由报文，分别是HELLO报文和ERROR报文。

（1）每个节点初始化之后，每间隔一个固定时间就向邻节点广播HELLO报文，表示自己的存在于该网络中。若在间隔时间没有收到邻节点的HELLO报文，则可认定此节点无效，向网络节点周期性发送的Hello报文可以检测链路的有效性。

（2）若源节点确定路由断链后，需再次发起新的路由发现过程。源节点将广播一个RREQ报文，RREQ报文分组中要对源节点已知的最新目的序列号之上加1，以确保还不知目的节点最新位置的中间节点对RREQ分组做出响应，从而建立一条从源节点到目的节点的新路由。

4 AODV路由协议性能优缺点分析

作为目前应用广泛的一种Ad Hoc路由协议，在深入应用和不断研究的过程中使得其性能得以改进。

4.1 Ad Hoc路由协议主要优点

（1）AODV路由协议原理和实现过程简单易懂。

（2）AODV路由协议对网络拓扑有良好的自适应性和扩展性，带宽利用率高。

（3）AODV路由协议能主动适应动态变化的网络，通过RREQ报文的传递避免路由环路的产生。

（4）网络中各中间节点只存储需要的路由信息，减少了对系统内存的需求。

（5）通过仿真实验数据分析，AODV路由协议端到端时延和数据分组成功传送率等方面表现比较好，整体性能良好。

4.2 AODV路由协议在应用过程中比较突出的缺点

（1）AODV路由协议适用于全双工的传输信道环境，当网络节点、网络拓扑结构等发生变化导致路由失效时，就必须重新建立端到端的路由。

（2）路由建立过程中需要周期性地广播报文，占用了一定的网络带宽。

（3）在高负载网络中随着网络拓扑结构、节点数量的不断改变，建立端到端连接过程中会产生大量的广播报文信息。大量的路由信息时会占用网络带宽并导致路由开销迅速增长。

（4）在高负载网络中不仅路由协议开销大会，也会导致端到端时延不断增加，数据包报文分组投递率不断降低，吞吐量下降、传输速度慢、数据传输可靠性不高。

与其它通信系统相比较，Ad Hoc网络路由协议的优点和缺点同样突出，简单且易于实现的路由过程，良好的自适应性和可扩展性，但其能量消耗问题，协议的安全性分析、通信过程中的抗干扰性问题、无线网络有限的带宽资源等问题都客观存在，随着用户对无线Ad hoc网络认识和理论研究的深入，其改进思路的可行性和应用性大大提高，使无线移动Ad hoc网络将来的迅速普及和推广应用打下坚实的基础。

参考文献

[1] 常秀丽.基于NS-3的Ad Hoc网络路由协议研究与仿真[D].哈尔滨工业大学，2010.

[2] 卢颖，康凤举，钟联炯，梁向阳.战术adhoc子网流量生成模型及网络性能分析 [J].火力与指挥控制，2011（07）.