無線隨意網路路由協定無線隨意網路

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� 位置輔助路由策略 �

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PART III

7.1 無線隨意網路 • 無線隨意網路（ Wireless ad hoc network ）為一種特殊的網路，該網路隨時隨地都可建立，並能對某一特定應用提供服務。• 無線隨意網路是基於 IEEE 802.11 標準中的獨立型基本服務組合（ Independent BSS, IBSS ）來運作，在 IBSS 服務組合中，工作站能彼此為直接通訊，無須透過基地台協助。

7.2 無線隨意網路特性• 移動性（ Mobility ）：無線隨意網路中每個節點能隨時移動。• 多點跳躍（ Multihop ）：在隨意網路中，封包從來源端（ Source ）送到目的地（ Destination ）的路徑中需要一個或以上的中繼節點，來做轉送的動作。• 自我組態（ Self-organization ）：無線隨意網路中每個節點都必須能自動決定自己的系統與網路參數，包括 IP 地址、路由表格（ Routing

table ）、相對或絶對位置、無線電發射功率或電源管理參數等。• 可延伸性（ Scalability ）：有基礎建設的無線網路能簡單的靠階層式（ Hierarchical ）佈建方式來解決延伸性的問題，但無線隨意網路卻缺乏基礎建設且具高移動性，故其通訊協定必須把可延伸性列入設計考量。 • 安全性（ Security ）：由於無線網路具公開廣播的性質，容易受到不法的竊聽，也容易遭受惡性的堵塞（ Jam ）與欺騙（ Spoof ），故此，無線隨意網路也必須考量安全性問題。

7.3 主動式路由策略 主動式路由（ Proactive routing ，或稱 Table-driven routing ）策略會預先為網路中任兩個節點建立路由資訊，不管該兩節點是否真正有封包傳送。

7.3 主動式路由策略 7.3.1 距離向量路由協定• Destination-Sequenced Distance-Vector （ DSDV ）是無線隨意網路中最早被提出來的路由協定之一。其目的是要簡化網際網路中的 RIP 路由協定，並能保證不會有迴圈產生。• 運行 DSDV 的每個節點，除了為自己的紀錄一個遞增的序列編號外，還會為網路中每個已知的節點紀錄其目的地序列編號（ Destination

sequence number ）。鄰居彼此的交換的路由更新中，除了含有距離向量外，都附帶相對的目的地序列編號，利用這個序列編號，便能確定該距離資訊是否為最新的，較大的目的地序列編號代表較新的。故此，越接近目的地的節點其序列編號會越大，這樣便能避免路由迴圈的出現。 • DSDV 的路由更新封包分為累加式路由更新（ Incremental routing

update ）和完整式路由更新（ Full routing update ）。完整式更新為每隔一固定時間便執行一次，此更新需要將自己的全部的路由表格資訊廣播出去；如果只有少量的路徑資訊有變動，則把相對於最近一次完整式更新的差異部分，以長度較小之封包作累加式更新。

7.3 主動式路由策略 7.3.1 距離向量路由協定

7.3 主動式路由策略 7.3.2 鏈結狀態路由協定• Optimized Link State Routing （ OLSR ）（見參考文獻 [Clausen et

al, 2003] ）為傳統式鏈結狀態路由協定（如 OSPF ）的最佳化版本。它使用了多重傳遞點（ Multipoint relay, MPR ）的概念，來減少鏈結狀態更新在網路中散播的數量。 • MPR 在一個網路中，每個節點在它的 1-hop 鄰居中挑選一個子集合，該子集合中的節點，所挑選之 MPR 節點，使得這些

MPR 節點必須要能夠完全覆蓋全部的 2-hop 鄰居。故此，要一個節點要廣播封包，只需要它的 MPR 節點作轉送，接著這些 MPR 的 MPR 節點再作轉送，以此類推，以此來減少廣播的負擔。• OLSR 只允許被選為 MPR 的節點產生鏈結狀態更新封包。

7.3 主動式路由策略 7.3.2 鏈結狀態路由協定

7.4 回應式路由策略在回應式路由策略中，每個節點只尋找和維護「有需要」的路由。7.4.1 回應式路由協定 • Dynamic Source Routing （ DSR ）使用來源路由（ Source

routing ）作為其基本路由策略，來源路由的基本精神為： (1) 每個封包的完整路由方法在來源地便已經決定好，並存放在該節點的路由緩衝（ Route cache ）中， (2) 路由路徑資訊附在資料封包的表頭（ Header ）中，中繼節點按照該資訊，一站一站地送往目的地。• 當一節點打算送出一封包，而其路由表格中並沒有該目的地的資訊時，該節點便會啟動路由探索（ Route discovery ）程序找尋路由路徑到目的地。

7.4 回應式路由策略7.4.1 回應式路由協定 • DSR 使用來源路由和路由緩衝策略能有下列的優點。第一，它無需其他特殊的機制，便能避免路由迴圈的產生；第二，因

RREQ 和 RREP 皆使用來源路由來傳送，故除了來源和目的地外，中間的所有節點皆能得知整條路徑的路由，順便記錄到它們的路由緩衝中；第三，藉由竊聽附近經過封包的表頭資訊，不需額外的負擔便能取得更多和更新的路由資訊；第四，來源地可收集多條到達目的地的路徑，萬一原本路徑失敗時，也能快速地使用其他路徑取代，無需重新啟動路由探索，但路由緩衝卻有可能造成路由資訊過期的現象，使用不新鮮的路由會造成網路頻寬的浪費甚至封包被丟棄的情況。

7.4 回應式路由策略7.4.1 回應式路由協定

7.4 回應式路由策略7.4.1 回應式路由協定• Ad hoc On-demand Distance Vector （ AODV ）使用類似於 DSR 的路由探索程序來找尋路徑，但卻採用完全不一樣的機制來維護路由資訊。

AODV 沿用傳統的路由表格，即一個目的地一個欄位，記錄其該送往的下一節點。 AODV 完全依賴路由表格把封包送往目的地，而 RREP 送回來源地則是靠著之前收到 RREQ 時所建立的反向路徑（ Reverse path ）資訊，該資訊同樣存放於路由表格中。

• Temporally Ordered Routing Algorithm （ TORA ）。 TORA 的路由探索程序能計算出多條無迴圈的路徑通往目的地，構成一以目的地導向之有向無迴圈圖（ Destination-oriented Directed Acyclic Graph, DAG ）。 • 無線隨意網路可視為一無向圖（ Undirected graph ），而 TORA 則把每個邊視為有方向的。對某一目的地而言，每個節點會記錄其到該目的地的距離，或稱作高度值，把封包送往目的地即緣著其高度逐漸向較小的地方送。

7.4 回應式路由策略7.4.2 主動式與回應式路由之比較• 回應式路由能適應不同的流量密度，主動式路由則不受流量密度所影響。流量密度較低時，回應式路由表格現較主動式路由好，因主動式路由浪費很多不必要的花費在不需要的路由上。• 當在高流量密度時，主動式路由能保持一直找出最佳路徑。回應式路由這個缺點在低移動性環境會較惡劣，因為其路徑只要沒有失敗就一直沿用，導致其次佳路徑的使用時間較長。

7.4 回應式路由策略7.4.3 混合式路由• Zone Routing Protocol （ ZRP ）為一混合式路由協定，同時具有主動式和回應反兩種路由的功能。 ZRP 對每個節點定義一個

Zone ，即鄰近該節點 hop 數為 Zone 半徑範圍內的所有節點，而剛好距離為 Zone 半徑上的節點被稱為邊緣節點（ Border node ）。

• ZRP 在 Zone 內執行鏈結狀態的主動式路由，當要送封包往 Zone 外的節點時，則要執行回應式路由的路由探索程序。

7.4 回應式路由策略7.4.3 混合式路由

7.5 位置輔助路由策略• 位置輔助路由（ Location-based routing ）策略假設每個節點都能得知其自己的位置，像利用全球衛星定位系統或他間接的定位方法。另外，每個節點通過跟其鄰居交換封包便能得知鄰居的地理位置。• Location-Aided Routing （ LAR ）假設每個節點皆知道自己的位置，但無需任何位置諮詢服務來查詢其他節點的位置，目的地的位置是預先靠著路由探索程序作區域性的廣播而得知。

7.5 位置輔助路由策略