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路由協(xié)議范文第1篇

關鍵詞：IPv6；路由協(xié)議

中圖分類號：TP393.03文獻標識碼：A文章編號：16727800（2011）012012902

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

IPv6路由表是IPv6路由器進行IPv6報文轉發(fā)的基礎，路由器會根據(jù)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(yōu)先級；⑥開銷；⑦協(xié)議。IPv6路由的生成方法有三種：①通過鏈路層協(xié)議直接發(fā)現(xiàn)從而生出的直連路由；②手動配置的靜態(tài)路由；③通過路由協(xié)議生成的動態(tài)路由。

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

2常見域內路由協(xié)議

2.1RIPng協(xié)議

RIPng（RIP next generation，下一代RIP）是在RIP-2協(xié)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(qū)別體現(xiàn)在以下幾個方面：①RIPng基于UDP，使用端口521發(fā)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(wǎng)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(fā)送路由信息更新報文；⑤RIPng不支持非IP的網(wǎng)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(xié)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(fā)送一次路由更新報文，如果180秒沒有收到網(wǎng)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(wǎng)絡鄰居的路由更新報文，則將其從路由表中刪除。RIPng規(guī)定目標網(wǎng)絡的跳數(shù)如果大于或等于16則為不可達到，所以運行RIPng的網(wǎng)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(xié)議會產(chǎn)生慢收斂和無限計數(shù)問題，為了避免形成環(huán)路路由，RIPng支持水平分割、毒性逆轉和觸發(fā)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(shù)取決于發(fā)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(xié)議

OSPFv3（Open Shortest Path First version 3，開放最短路徑優(yōu)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(xù)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(xiàn)在：

(1)用鏈路代替了網(wǎng)段、子網(wǎng)等概念。OSPFv2運行基于子網(wǎng)，路由器之間形成鄰居關系其IP地址必須位于同一個網(wǎng)段。OSPFv3基于鏈路，同一鏈路即使不在同一個子網(wǎng)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(wǎng)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(qū)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(wǎng)絡中只負責報文轉發(fā)的路由器不需要配置全局的IPv6地址，從而節(jié)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(xié)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(xié)議的處理過程。

2.3IPv6ISIS協(xié)議

ISIS(Intermediate System to Intermediate System intradomain routing information exchange protocol,中間系統(tǒng)對中間系統(tǒng)域內路由信息交換協(xié)議)是一種鏈路狀態(tài)協(xié)議。支持IPv6的ISIS協(xié)議稱為IPv6ISIS動態(tài)路由協(xié)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(wǎng)絡層協(xié)議標識符）值。IS-IS報文封裝在數(shù)據(jù)鏈路層的幀結構之中，稱為PDU（Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)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(wǎng)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(xié)議報文中帶有此信息。ISIS使用Hello報文來發(fā)現(xiàn)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(xù)周期性的發(fā)送Hello報文來維持鄰居關系。

3常見域間路由協(xié)議

BGP4（Border Gateway Protocol version 4，邊界網(wǎng)關協(xié)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(xié)議支持的新需求，BGP4+添加了兩個新屬性：（1）MPREACHNLRI多協(xié)議可達NLRI（Network Layer Reachable Information，網(wǎng)絡層可達信息），（2）MPUNREACHNLRI多協(xié)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(wǎng)絡層協(xié)議；②次級地址族標識符，表明本屬性中的NLRI用于單播轉發(fā)還是組播轉發(fā)還是同時用于單播轉發(fā)和組播轉發(fā)；③到達目的前綴網(wǎng)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l(wèi)ength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(wǎng)絡層協(xié)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(tǒng)間的動態(tài)路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議，一般在兩個自治系統(tǒng)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(tài)算法，也不是純粹的距離矢量算法。它能夠與其他自治系統(tǒng)的BGP交換網(wǎng)絡可達信息。各個自治系統(tǒng)可以運行不同的域內路由協(xié)議。

4當前情況下路由協(xié)議的選擇

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

在域內路由協(xié)議的選擇問題上，應根據(jù)網(wǎng)絡的特點和RIPng、OSPFv3和IPv6ISIS 3種協(xié)議本身的特點進行相應的選擇。如果網(wǎng)絡的規(guī)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(guī)模較小的網(wǎng)絡，其配置和維護簡單。如果網(wǎng)絡的規(guī)模比較大，使用基于鏈路狀態(tài)算法的OSPFv3和IPv6ISIS都可，但是兩種協(xié)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(xié)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(xié)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(xié)議的崩潰都會導致另一個協(xié)議的崩潰，不夠靈活。

域間路由協(xié)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(wǎng)的標準，其過渡應該是比較平滑的。

參考文獻：

路由協(xié)議范文第2篇

1ZigBee路由協(xié)議改進方案

1.1捷徑路由思想

捷徑路由思想是Cluster－Tree改進協(xié)議中提出的新思想。改進協(xié)議的主體思想為:在節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包到其父節(jié)點或子節(jié)點之前，檢查其鄰居表，并根據(jù)所提出的找尋捷徑路徑策略找到可以減少到目的節(jié)點路由成本的捷徑節(jié)點，此節(jié)點可以作為到達目標節(jié)點的下一跳節(jié)點，而不必是父或子節(jié)點。幫助尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點之間的一條跳數(shù)最小路徑，以此改善網(wǎng)絡的性能，從而降低網(wǎng)絡的總體能量消耗，延長網(wǎng)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(jié)點集合［P1，P2，…，Pn］，其中P1是路由路徑中的源節(jié)點，Pn是目的節(jié)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(jié)點X，滿足以下3個條件，那么這個節(jié)點X就是節(jié)點Pi的捷徑節(jié)點:(1)X是Pi的鄰居節(jié)點，但不是Pi的父節(jié)點或子節(jié)點。(2)X也是路由路徑P節(jié)點集中的一個節(jié)點。(3)X是一個在路由路徑P有序節(jié)點集中，排在節(jié)點Pi后面的節(jié)點。在不同數(shù)據(jù)傳輸方向下的整體捷徑路由節(jié)點尋找過程如圖3所示。由于網(wǎng)絡中的復雜性，數(shù)據(jù)包傳輸方向多數(shù)可以分成上行和下行兩部分，這種數(shù)據(jù)包稱為混合型路由數(shù)據(jù)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(xié)議的路由路徑中，可以發(fā)現(xiàn)有節(jié)點X是Pi的鄰居列表中的一個鄰居節(jié)點，但它既不是Pi的父節(jié)點又不是其子節(jié)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(jié)點P1或目的節(jié)點Pn的父輩。從式(2)可以看出，節(jié)點X的深度大于或等于整個路徑P所有節(jié)點中最小的深度。通過路由路徑中的源節(jié)點地址和目的節(jié)點地址，可以計算出源節(jié)點和目的節(jié)點所有的共同父輩節(jié)點。而共同父輩節(jié)點中最大的網(wǎng)絡深度就是在整個路由路徑中的所有節(jié)點的最小深度時，當節(jié)點X是路由路徑中的一個節(jié)點，同時又滿足式(1)和式(2)的條件，如果節(jié)點Pi是目的節(jié)點Pn的一個父輩節(jié)點，而Pi又是X的父輩節(jié)點，那么就可以推測出X一定是在路由路徑P有序節(jié)點集中，排在節(jié)點Pi后面的節(jié)點;或者當節(jié)點Pi是源節(jié)點P1的父輩節(jié)點，而節(jié)點X是目的節(jié)點Pn的父輩節(jié)點，節(jié)點X的網(wǎng)絡深度D(X)要小于節(jié)點Pi的網(wǎng)絡深度D(Pi)，則X也在路由路徑P中，排在節(jié)點Pi之后，上述兩種情況，當數(shù)據(jù)包傳送到節(jié)點Pi時，它選擇的下一跳節(jié)點為節(jié)點X，也就是節(jié)點Pi的捷徑節(jié)點，從而降低路由成本。

1.2路由代價函數(shù)

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(wǎng)絡壽命，原因是當尋找的路徑中所含節(jié)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(shù)據(jù)的能量負載，那么這條路徑就并非最優(yōu)路徑，反而使用這條路徑會承擔分割網(wǎng)絡的風險，所以這里提到了路由代價函數(shù)的能量計算函數(shù)，通過計算經(jīng)過某路徑的代價，得出這條路徑被選擇的安全系數(shù)，使得網(wǎng)絡數(shù)據(jù)在傳輸過程中更穩(wěn)定。代價函數(shù)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(jié)點并將該節(jié)點進行記錄，產(chǎn)生RREP回復給源節(jié)點，若該節(jié)點為中繼節(jié)點，則繼續(xù)將自己的RREQ分組進行轉發(fā)，直至目的節(jié)點收到RREQ形成反向路徑。因此，合理的路由代價函數(shù)設計，對找出最佳的節(jié)點延長網(wǎng)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(xié)議的性能比較與分析來說明新協(xié)議研究的可行性，因此本文利用NS－2軟件對ZigBee路由協(xié)議進行仿真，從仿真圖中證明運用尋找捷徑節(jié)點，并計算能量代價的算法能否有效降低網(wǎng)絡能耗，并延長網(wǎng)絡的有效運行時間。以下仿真實驗設定:網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)50個，網(wǎng)絡運行時間50s，場景大小1000m×1000m，節(jié)點移動最大速度50m/s，圖5和圖6為在不同網(wǎng)絡運行時間下得出ZigBee路由協(xié)議與改進協(xié)議的路由開銷率與網(wǎng)絡平均延時曲線。從圖中可以看出，捷徑節(jié)點的尋找大幅降低了整個網(wǎng)絡的路由開銷與平均延時值，并且改善了網(wǎng)絡參數(shù)變化的不穩(wěn)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(shù)后進一步完善了整個路由協(xié)議，使得協(xié)議在不同的網(wǎng)絡運行時間下的路由開銷與延時又大幅降低。因此，根據(jù)以上分析，新協(xié)議可以降低開銷、改善網(wǎng)絡環(huán)境。

3結束語

路由協(xié)議范文第3篇

關鍵詞 城市巡邏 移動自組網(wǎng) 路由協(xié)議

中圖分類號：TF393 文獻標識碼：A

1 移動自組網(wǎng)

移動自組織網(wǎng)絡（MANET）是由一組依靠無線鏈路通信的獨立移動節(jié)點組成的一個臨時性自治系統(tǒng)。由于MANET具有無中心、自組織、部署迅速等優(yōu)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(wǎng)方式。

2路由協(xié)議

在MANET中，源節(jié)點在向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，通常需要其它中間節(jié)點的中繼轉發(fā)，因此路由協(xié)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(xié)議。OLSR協(xié)議是一種先應式的鏈路狀態(tài)路由協(xié)議，采用優(yōu)化的洪泛機制來廣播鏈路狀態(tài)信息。DSR協(xié)議是按需路由協(xié)議，每個數(shù)據(jù)分組攜帶有整條路由信息。AODV協(xié)議也是按需路由協(xié)議，采用逐跳轉發(fā)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(xié)議進行仿真，選擇吞吐量、時延、路由開銷三個統(tǒng)計量作為評價路由性能的參數(shù)。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(wǎng)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(wǎng)絡初始化階段路由開銷較高，但隨后迅速降低，協(xié)議效率較好。

5結論

本文分析了移動自組網(wǎng)的特點，提出了在城市巡邏過程中通過建立移動自組網(wǎng)實現(xiàn)現(xiàn)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(xié)議性能。由仿真結果可以看出，在城市巡邏場景中，OLSR協(xié)議的吞吐量、時延、路由開銷性能均為最優(yōu)。

參考文獻

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

[2] 鄭少仁，王海濤，趙志峰，等.Ad Hoc網(wǎng)絡技術[M].北京：人民郵電出版社，2005：1-4.

路由協(xié)議范文第4篇

關鍵詞：IPv6；OSPFv3；RIPng；協(xié)議

中圖分類號：TP393.05 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著Internet的發(fā)展，使得網(wǎng)絡規(guī)模急劇膨脹，目前使用的IPv4協(xié)議由于其缺陷，己經(jīng)不能從根本上適應網(wǎng)絡發(fā)展的需要。在這樣的背景下，下一代網(wǎng)絡標準――IPv6（Internet Protocol Version 6）協(xié)議應運而生。IETF設計了新一代的網(wǎng)絡協(xié)議，也被稱IPV6[3]。與IPV4（Internet Protocol Version 4）相比，在地址格式上發(fā)生了巨大的改變，地址長度由原來的32位變?yōu)?28位。相應地在整個地址分配上也進行了一定的改進。IPV6協(xié)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(xié)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(wǎng)絡的路由協(xié)議基本沿襲了IPV4相關路由協(xié)議，IPV6地址相對IPV4更加結構化和層次化，使得IPV6網(wǎng)絡的路由架構的層次化和可擴展性更優(yōu)，這不僅對路由協(xié)議本身提出了新的要求，也對在不同網(wǎng)絡結構下如何利用不同路由協(xié)議特點建立路由體系提出了新的挑戰(zhàn)。近年對IPV6標準的不斷充實和完善，IPv6協(xié)議及相關協(xié)議發(fā)展已相當成熟。下面給各位探討流行的2種路由協(xié)議：RIPng和OSPF。

一、RIPng協(xié)議（RIP next generation）和RIPng路由選擇算法

在網(wǎng)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(wǎng)絡層軟件的一部分。按照其能否隨著網(wǎng)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(tài)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(wǎng)中有著廣泛的應用，特別是在一些中小型網(wǎng)絡中。正是基于這種現(xiàn)狀，同時考慮到RIP與IPv6的兼容性問題，IETF對現(xiàn)有技術進行改造，制定了IPv6下的RIP標準，即RIPng（RIP next generation）。RIPng協(xié)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(wǎng)絡中所有兩節(jié)點間最短路的比較有效的算法之一。是一種動態(tài)規(guī)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(jīng)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(shù)值收斂。

Floyd算法優(yōu)點是比較容易理解，可以算出任意兩個節(jié)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(shù)據(jù)量大是效率較低。

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

OSPF即Open Shortest Path First（開放最短路徑優(yōu)先），與RIP協(xié)議是距離――向量路由不同，OSPF是典型的鏈路――狀態(tài)協(xié)議，OSPFV2協(xié)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(qū)域實現(xiàn)的、建立在鏈路狀態(tài)（Link State）算法和Dijkstra算法基礎之上的內部網(wǎng)關動態(tài)路由協(xié)議。OSPFv3是該協(xié)議的第3版本，是IPV6網(wǎng)絡中路由技術的主流協(xié)議。

OSPFv2是基于網(wǎng)絡運行的，兩個路由器要形成鄰居關系必須在同一個網(wǎng)段。OSPFv3的實現(xiàn)是基于鏈路，一個鏈路可以劃分為多個子網(wǎng)，節(jié)點即使不在同一個子網(wǎng)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(jīng)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(jù)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(chǎn)生更短的距離，有可能就破壞了已經(jīng)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(xù)。

RIPng協(xié)議和OSPFv3協(xié)議作為IPv6網(wǎng)絡使用較多的內部網(wǎng)關路由協(xié)議，具有出色的路由能力。這兩種協(xié)議都是IPV4網(wǎng)絡協(xié)議基礎發(fā)展而來，但是網(wǎng)絡協(xié)議還需考慮傳輸容量和服務質量，還要分析全網(wǎng)負荷，平衡各條通道的數(shù)據(jù)流量等諸多因素的，因此RIPng協(xié)議和OSPFv3協(xié)議還需進一步的研究和優(yōu)化。

參考文獻：

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[5]李琨.RIP協(xié)議分析與仿真研究[J].計算機工程,2002,28(3):85-87

路由協(xié)議范文第5篇

（義烏工商職業(yè)技術學院，義烏 322000）

（Yiwu Industrial & Commercial College，Yiwu 322000，China）

摘要： 本文首先對MANET網(wǎng)絡中三種典型的路由協(xié)議DSDV、DSR和AOVD進行簡單介紹，然后利用網(wǎng)絡仿真工具NS2對MANET網(wǎng)絡中這三種路由協(xié)議在RPGM群組移動模型下和不同移動節(jié)點數(shù)下的平均吞吐量、平均端到端時延、分組投遞率和路由開銷的仿真結果進行分析。

Abstract： This paper introduces three kinds of typical routing protocols in MANET, DSDV, DSR and AOVD, and then analyzes the simulation results of the average throughput, average end-to-end delay, packet delivery fraction and normalized routing load under the RPGM group mobile model and different number of the mobile node of these three kinds of typical routing protocols in MANET by NS2 network simulation tool.

關鍵詞 ： MANET路由協(xié)議；NS2；群組移動模型；性能評估

Key words： MANET routing protocols；NS2；group mobile model；performance evaluation

中圖分類號：TN929.51 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0213-03

作者簡介：金麗靜（1984-），女，浙江義烏人，助教，碩士學位，主要研究方向為網(wǎng)絡與通信、電子商務。

0 引言

MANET（Mobile Ad-hoc Network）即移動自組網(wǎng)（self-configurable network）它是一種無需基礎設施、分布式自組管理與控制、多跳的網(wǎng)絡，其中的移動節(jié)點可以像路由器（router）一樣接收和回復數(shù)據(jù)包[5]，因此，近年來被廣泛應用于軍事、自然災害臨時通信應急處理、野外科考等領域。MANET組網(wǎng)由于靈活快捷、基礎設施投資少和高度動態(tài)拓撲結構的特點，其路由協(xié)議的開發(fā)和研究逐漸成為熱點，協(xié)議性能的評估也日漸重要。但目前還沒有足夠的移動自組網(wǎng)設備，對于MANET的研究仍處于仿真階段，所以越來越多的計算機網(wǎng)絡模擬環(huán)境被廣泛應用于路由協(xié)議性能測試與評估，例如NS2、OPNET等，這些網(wǎng)絡仿真器既可以反映移動實體的環(huán)境，又實現(xiàn)了低成本、操控靈活方便的優(yōu)點。

另一方面，在MANET網(wǎng)絡仿真研究中，提出了多種節(jié)點移動模型，主要包括個體移動模型（如RWP模型）和群組移動模型（如RPGM模型）[2]。不同的節(jié)點移動模型對路由協(xié)議的性能評價具有不同的影響，因此，在分析MANET路由協(xié)議性能時，需要選擇合適的移動模型。參考點群組移動模型（Reference Point Group Mobility, 簡稱RPGM）既反映了節(jié)點隨機移動運動的特征，同時又描述了群組節(jié)點整體移動的特征，采用基于群組密度的方法來控制群組節(jié)點覆蓋區(qū)域的大小[6]，適用于軍事、救援和搜索行動中的群組節(jié)點模擬。本文針對RPGM模型展開對MANET路由協(xié)議行性能的分析。

1 MANET網(wǎng)絡中三種典型的路由協(xié)議

路由協(xié)議是MANET網(wǎng)絡的重要組成部分，也是影響網(wǎng)絡整體性能最重要的因素之一。目前MANET網(wǎng)絡的路由協(xié)議主要可以分為以下三種[4]：①先應式路由協(xié)議（Proactive），主要有DSDV、OLSR等協(xié)議。這種路由協(xié)議的特點是能夠較快提供準確的路由信息，但是由于每個節(jié)點在本地必須周期性的廣播最新變化的路由表，導致網(wǎng)絡開銷較大，適用于小規(guī)模的網(wǎng)絡。②反應式路由協(xié)議（Reactive），主要有AODV、DSR和SSR等協(xié)議。與先應式路由協(xié)議相比，這種協(xié)議不需要周期的廣播路由，從而有效節(jié)約了網(wǎng)絡資源。但是路由查找目的節(jié)點過程有較大的延時。③混合式路由協(xié)議（Hybird），主要有ZRP、TORA等協(xié)議。它結合了前兩種協(xié)議的優(yōu)點，當目的節(jié)點較近時，采用先應式路由協(xié)議；當目的節(jié)點較遠時，采用反應先路由協(xié)議。本文針對MANET網(wǎng)絡中三種典型的路由協(xié)議DSDV、AOVD、DSR進行性能的評估與分析。

1.1 DSDV DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector）目的序號距離矢量路由協(xié)議它是由BFRA協(xié)議改進得到的，與傳統(tǒng)的距離矢量路由協(xié)議相比，它通過在路由接口附加序列號的方法解決了網(wǎng)絡中路由環(huán)路和無窮計數(shù)（counting to infinity）的問題。在DSDV路由協(xié)議中，每個節(jié)點都有一個路由表，其中保存了網(wǎng)絡內部所有可能到達的目的節(jié)點路由、序列號、跳數(shù)和距離等信息，并且每個節(jié)點都會周期性地廣播路由更新來確保網(wǎng)絡的連通。

1.2 DSR DSR（Dynamic Source Routing）動態(tài)源路由協(xié)議是指在每一個數(shù)據(jù)分組的報頭都帶有完整的達到目的節(jié)點前的所有必經(jīng)節(jié)點路徑的列表。DSR是一種按需路由協(xié)議，這種協(xié)議不需要周期性的廣播路由，所有狀態(tài)都是按需建立的。當一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送分組時,首先查詢節(jié)點路由緩存中是否存在達到目的節(jié)點的有效路由。如果存在, 則使用這條路由, 否則就啟動路由建立過程，這樣就可以有效減少網(wǎng)絡帶寬的開銷。

1.3 AOVD AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing）按需驅動距離矢量路由協(xié)議也是一種按需路由協(xié)議，它實現(xiàn)了單播和多播路由。從實質來說，它是DSDV和DSR的綜合，以DSDV為基礎，使用了DSDV的逐跳（hop-by-hop）路由、目的節(jié)點序列號和路由周期性更新機制，結合了DSR中路由發(fā)現(xiàn)（route discovery）和路由維護（route maintenance）的思想并加以改進。與DSDV相比，AODV使用基于按需路由來減少路由廣播的次數(shù)；與DSR相比，AODV的源路由不用包括在每一個數(shù)據(jù)分組中，這樣就可以使節(jié)點快速獲得通向所需目的的路由，同時又不用維護當前沒有使用的路由信息，從而使路由協(xié)議的開銷大大降低。但AODV路由協(xié)議的缺點在于它不能處理非對稱性鏈路，依賴于對稱性的鏈路網(wǎng)絡[7]。

2 性能評估指標

①為了評估不同種路由協(xié)議的性能高低，需要通過一些定量和定性的評估指標來判斷和衡量。本文參照國內外文獻給出四個評估性能的指標：

平均吞吐量（Average Throughput）是指從源節(jié)點到目的節(jié)點在單位時間內成功傳送數(shù)據(jù)包的最大比特數(shù)，這指標常用于衡量通信流量高低的性能。

②平均端到端時延（Average End-to-End Delay）它反映了從源節(jié)點到目的節(jié)點間的所有可能的時延，包括傳播和接收的時延、在路由發(fā)現(xiàn)期間數(shù)據(jù)包緩存的時延和接口隊列排隊的時延等。該指標用于衡量查找路由時間的快慢性和傳送數(shù)據(jù)時延的長短性。本文采用Gorantala[4]提出的方程式來衡量端到端的時延，如圖1所示。

③分組投遞率（Packet delivery Fraction）它是成功接收分組總數(shù)和發(fā)送端產(chǎn)生的分組總數(shù)之比，其結果可以反映使用路由協(xié)議時支持的最大吞吐量[6]，分組投遞率越高，說明分組丟失率少，路由的性能也越好。

④路由開銷（Normalized Routing Load）是指在仿真過程中每發(fā)送一個數(shù)據(jù)分組，路由都需要控制數(shù)據(jù)分組的總數(shù)，控制信息越少，表明路由開銷低，帶寬和能耗也相應降低，則可以判斷此協(xié)議執(zhí)行效率高。本文采用Bojkovi[2]提出的方程式來衡量路由開銷，如圖2所示。

3 仿真環(huán)境及結果分析

3.1 仿真流程 NS2是一款面向對象的網(wǎng)絡仿真器，它為有線和無線網(wǎng)絡上的路由、TCP和多播等協(xié)議提供了較好的仿真環(huán)境。在使用NS2對協(xié)議進行仿真時，首先判斷NS庫里是否已經(jīng)存在需要評估的協(xié)議，如果存在，就可以直接編寫OTcl腳本語言調用協(xié)議對它進行仿真；如果不存在，就需要向NS庫里添加協(xié)議。本文中所有評估的三個協(xié)議DSDV、DSR和AODV都在NS庫中，所以可以直接調用協(xié)議。此外，本文針對RPGM模型進行路由協(xié)議性能評估，需要BonnMotion來產(chǎn)生群組移動場景模型，在NS2腳本語言中調用BonnMotion產(chǎn)生的場景文件后就可以直接進入仿真階段，仿真結束后可直接對得到的數(shù)據(jù)進行分析。所得到的仿真結果（trace file）需要AWK程序進行數(shù)據(jù)的提取和處理，然后使用Gnuplot繪圖工具將提取出來的數(shù)據(jù)繪制成更為直觀的二或三維的圖形。

3.2 仿真參數(shù)設置 本文所設定的仿真場景在一個1000 m×1000 m的區(qū)域內，仿真時間持續(xù)進行300秒。NS2中的CBR數(shù)據(jù)流產(chǎn)生模型將作為產(chǎn)生流量的工具，為了得到不同的網(wǎng)絡負載量，實驗中將分成20, 40, 60, 80 和 100個節(jié)點這5個場景進行模擬，暫停時間和最大移動速度將設成固定值。仿真實驗采用RPGM移動模型，每個數(shù)據(jù)包從隨機的位置以0-20m/s的速度移動到下一個節(jié)點，當數(shù)據(jù)包到達目標節(jié)點后，將在暫停一段時間后隨機移動到下一個節(jié)點。具體參數(shù)值如表1所示。

3.3 仿真結果

3.3.1 平均吞吐量 圖3中反映的是整個仿真過程中平均吞吐量,我們可以看到在RPGM模型中，當移動節(jié)點小于60的時候，按需路由DSR和AODV協(xié)議的吞吐量高于DSDV協(xié)議。但是，當移動節(jié)點大于60的時候， DSDV協(xié)議吞吐量反而高于DSR和AODV協(xié)議。從結果可以看出先應式路由協(xié)議DSDV表現(xiàn)出較強的穩(wěn)定性，吞吐量隨著節(jié)點的增多而無明顯變化。

3.3.2 平均端到端時延 圖4給出了三個路由協(xié)議平均端到端時延的仿真結果，當移動節(jié)點小于60時，AODV和DSR協(xié)議平均端到端時延無明顯變化；當移動節(jié)點大于60時，AODV協(xié)議平均端到端時延有明顯上升，于AODV相比，DSR協(xié)議平均端到端時延上升趨勢較小。DSDV協(xié)議當節(jié)點大于60的時候出現(xiàn)小幅的上升。

3.3.3 分組投遞率 圖5是三個路由協(xié)議分組投遞率的比較，從這個圖上我們可以看出，在RPGM模型中，當移動節(jié)點數(shù)大于60時，DSDV協(xié)議的分組投遞率要優(yōu)于DSR和AODV協(xié)議，DSDV協(xié)議的丟包率較低。

3.3.4 路由開銷 圖6指出了三種路由協(xié)議開銷的關系，從圖片上我們可以看出，三種路由協(xié)議的開銷有明顯的差別，DSDV協(xié)議開銷最小。當移動節(jié)點數(shù)在40到80區(qū)間時，DSR協(xié)議的路由開銷最小。當移動節(jié)點數(shù)目大于60時，AODV協(xié)議的路由開銷明顯增大。

4 結論

本文使用NS2仿真工具對MANET網(wǎng)絡中三種典型的路由協(xié)議DSDV、DSR和AODV進行仿真，比較分析這三種協(xié)議在不同移動節(jié)點數(shù)目下的平均吞吐量、平均端到端時延、分組投遞率和路由開銷的結果。其結果表明，在RPGM群組移動模型下，當移動節(jié)點數(shù)較少時，DSR和AODV協(xié)議的平均吞吐量和分組投遞率要優(yōu)于DSDV；當移動節(jié)點數(shù)較多時，DSDV協(xié)議的平均端到端時延和路由開銷要優(yōu)于DSR和AODV。但總體上來說，先應式路由協(xié)議的執(zhí)行效率要高于反應式路由協(xié)議。因此，我們應當根據(jù)不同情況來選擇合適的路由協(xié)議。

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