طرح کلی شبکه های گره ایی
دکتر علی موالئی نژاد
مقدمه
nخواص AODV
کشف مسیر
Flooding
نگهداری مسیر
مدیریت اتصال محلی -سالم پیام
خالصه
□ در AODVچنین برنامه هایی الزم نیست
□ اگر شکست پیوند بر انتقال انتقال تأثیری نداشته باشد >-هیچ پخش جهانی رخ نمی دهد
□ فقط گره های آسیب دیده مطلع می شوند
□ حرکات محلی گره ها دارای اثرات محلی است
□ AODVبرنامه های پخش شبکه را تا حد ممکن کاهش می دهد
□ کاهش قابل توجه در سربار های کنترل در مقایسه با DSDV
مسیریابی AODVبر روی تقاضای بسته
□ واکنشی یا تقاضا
□ پس از DSDV
□ با استفاده از لینک دو طرفه
□ مسیر چرخه کشف مورد استفاده برای پیدا کردن مسیر
□ نگهداری مسیرهای فعال
□ اعداد توالی مورد استفاده برای پیشگیری از حلقه و معیارهای تازه بودن مسیر
□ ارتباطات یکپارچه و چندرسانه ای را فراهم می کند
□ هر زمان که مسیرها مورد استفاده قرار نگیرند >-منقضی شده >-حذف شده است
oکاهش مسیرهای دائمی oکاهش نیاز به نگهداری مسیر
□ تعداد مسیرهای فعال بین یک منبع فعال و مقصد را حداقل می کند
مسیریابی AODVبر روی تقاضای بسته
□ می تواند مسیرهای متعدد بین یک منبع و یک مقصد را تعیین کند ،اما تنها یک مسیر را اجرا می کند،
زیرا
oبرای مدیریت مسیرهای چندگانه بین جفت منبع /مقصد بسیار مشکل است
oاگر یک مسیر شکسته شود ،دشوار است بدانید که آیا مسیر دیگر در دسترس است یا خیر
oبسیاری از حسابداری درگیر است
خواص )AODV( 1
AODV .1مسیرها را در صورت نیاز پیدا می کند
□ مسیرها را از هر گره به هر طرف دیگر حفظ نکنید
. 2مسیر تا زمانی که ضروری است نگهداری می شود
.3هر گره تعداد تکراری را افزایش می دهد >-هر بار که اطالعیه های گره در توپولوژی محله تغییر
می کند افزایش می یابد
خواص )AODV (2
□ AODVبا استفاده از جداول مسیریابی برای ذخیره اطالعات مسیریابی استفاده می کند
.1جدول مسیریابی مسیرهای یکپارچه
.2یک جدول مسیریابی برای مسیرهای چندرسانه ای
□ فروشگاه های جدول مسیر :افزودن مقصد ،add-next-hop ،شماره دنباله مقصد>life_time ،
□ برای هر مقصد ،یک گره فهرستی از گره های پیشرو را نگه می دارد تا مسیر را از طریق آنها عبور
دهد
گره های پیشگام در نگهداری مسیر کمک می کنند (بیشتر بعد)
□ طول عمر هر زمانی که مسیر استفاده می شود به روز می شود
oاگر مسیر در طول عمر خود مورد استفاده قرار نگرفته است >-منقضی می شود
- AODVمسیر کشف ()1
□ هنگامی که یک گره بخواهد یک بسته را به یک مقصد ارسال کند،
oاین جدول مسیریابی خود را بررسی می کند تا تعیین کند که آیا مسیر فعلی به مقصد دارد
• اگر بله ،بسته را به گره آپدیت بعدی منتقل می کند
• اگر نه ،روند تشخیص مسیر را آغاز می کند
□ روند کشف مسیر با ایجاد یک درخواست مسیر ( )RREQشروع می شود >-گره منبع آن را ایجاد می
کند
□ بسته شامل -آدرس IPگره منبع ،شماره ترتیب فعلی گره منبع ،آدرس IPمقصد ،شماره سررسون
مقصد است.
- AODVمسیر کشف ( □ )2بسته همچنین حاوی شماره شناسایی پخش است
O Broadcast IDهر بار که گره منبع RREQاستفاده می شود ،افزایش می یابد
oپخش IDو آدرس IPمنبع ،یک شناسه ی منحصر به فرد برای RREQرا تشکیل می دهند
□ پخش توسط Floodingانجام می شود
طرح کلی
مقدمه
nخواص AODV
کشف مسیر
Flooding
نگهداری مسیر
مدیریت اتصال محلی -سالم پیام
خالصه
سیل برای تحویل بسته کنترل
فرستنده Sیک بسته کنترل Pرا به همه ارسال می کند
نواحی اطراف
□ هر گره Pرا به طرف همسایگان خود هدایت می کند
□ اعداد اعداد برای اجتناب از امکان حمل یک بسته یکسانی بیش از یک بار کمک می کنند
□ بسته Pبه مقصد Dمنتهی می شود که Dاز فرستنده Sقابل دسترسی است
□ گره Dبسته را منتقل نمی کند
نشان دهنده این است که گره های متصل در محدوده انتقال یکدیگر قرار دارند
که گره را نشان می دهد که برای اولین بار بسته Pرا دریافت می کند
* -نشان دهنده انتقال پکت Pاست
گره Hبسته Pرا از دو همسایه دریافت می کند :احتمال برخورد
بسته کنترل برای Flooding
گره Hبسته Pرا از دو همسایه دریافت می کند :احتمال برخورد
گره Cبسته Pرا از Gو Hدریافت می کند ،اما به سمت جلو حرکت نمی کند
آن را دوباره ،زیرا گره Cقبال یک بار بسته Pرا ارسال کرده است
□ گره های Jو Kهر دو بسته Pرا به گره Dپخش می کنند
□ از آنجا که گره های Jو Kاز یکدیگر پنهان هستند ،انتقال آنها ممکن است با هم متحد شوند
=> بسته Pممکن است به گره Dدر همه تحویل داده نشود
با وجود استفاده از سیل
گره Dقطب Pرا منتقل نمی کند ،زیرا گره Dمقصد مقصد مورد نظر بسته Pاست
□ گره های غیر قابل دسترس از Sبسته Pرا دریافت نمی کنند (مثال گره )Z
□ گره هایی که مسیرها از طریق مقصد عبور می کنند نیز بسته Pرا دریافت نمی کنند (مثال :گره )N
سیالب ممکن است بسته های زیادی را به گره های زیادی منتقل کند (در بدترین حالت ،تمام گره های قابل
دسترس از فرستنده ممکن است بسته را دریافت کنند)
بسته های کنترل -floodingخالصه
□ بسیاری از پروتکل ها سیل بسته های کنترل را انجام می دهند ،به عنوان مثال AODVو ،DSRبه
جای بسته های داده
□ بسته های کنترل برای کشف مسیرها استفاده می شوند
□ سپس مسیرهای کشف شده برای ارسال بسته داده (ها)
□ سربار از سیل بسته های کنترل ،بیش از بسته های داده منتقل شده بین سیل های کنترل متوالی کنترل
می شود.
floodingبرای تحویل داده ها -مزایا
□ سادگی
□ ممکن است کارآمدتر از پروتکل های دیگر باشد ،و قتی نرخ انتقال اطالعات کم است به اندازه کافی که
هزینه باالی کشف و نگهداری مسیر صحیح توسط پروتکل های دیگر نسبتا باالتر است
برای مثال ،این سناریو ممکن است اتفاق بیفتد ،هنگامی که گره ها بسته های داده کوچک را نسبتا نادر
انتقال می دهند ،و بسیاری از تغییرات توپولوژی بین انتقال بسته های متوالی
□ قابلیت اطمینان بالقوه از تحویل داده ها
oاز آنجا که بسته ها ممکن است به مقصد در مسیر های متعدد تحویل داده شوند
floodingبرای تحویل داده ها -
معایب
□ بالقوه ،سربار بسیار زیاد
oبسته های داده ممکن است به بسیاری از گره ها منت قل شوند که نیازی به دریافت آنها نیست
□ قابلیت اطمینان تحویل داده به طور قابل مالحظه ای پایین تر است
oسیالب از پخش استفاده می کند -سخت برای تحویل پخش قابل اعتماد بدون افزایش قابل توجه هزینه
های اضافی
پخش در IEEE 802.11 MACنامعتبر است oدر این مثال ،گره های Jو Kممکن است به طور همزمان به گره Dمنتقل شوند و در نتیجه از دست
دادن بسته عبور می کنند
در این مورد ،مقصد بسته ای را نمی پذیردکشف مسیر (ادامه)
□ هنگامی که یک گره میانی یک RREQدریافت می کند ،گره مسیر ورودی معکوس را برای گره منبع
در جدول مسیر آن ایجاد می کند
ورودی مسیر معکوس متشکل از < Source IPاست
آدرس ،منبع پس .شماره ،تعداد آپدیت ها به گره منبع ،آدرس IPگره که از آن دریافت RREQبود>.
oبا استفاده از مسیر معکوس یک گره می تواند ( RREPبسته پاسخ مسیر) را به منبع ارسال کند
• ورودی مسیر معکوس همچنین حاوی -زمان زندگی میدان
□ RREQبه مقصد می رسد >-برای پاسخ به RREQیک گره باید در مسیر مسیر خود داشته باشد:
.1ورودی غیرمجاز برای مقصد
.Seq .2تعداد مقصد حداقل به عنوان بزرگ در ( RREQبرای پیشگیری از حلقه)
کشف مسیر (ادامه)
□ RREQبه مقصد می رسد (ادامه)
oاگر هر دو شرایط رفع شده و آدرس IPمقصد مقصد با آن در RREQمطابقت دارد >-گره با ارسال
RREPبا استفاده از unicastingبه RREQواکنش نشان می دهد و با استفاده از مسیر معکوس به منبع
سیل نمی کند
oاگر شرایط رضایت نداشته باشند ،گره تعداد کالهبرداری را در RREQافزایش می دهد و به
همسایگان خود پخش می کند
□ در نهایت RREQبه مقصد خواهد رسید
- AODVمسیر کشف -مثال
.1گره Sنیاز به یک مسیر به Dدارد
.1گره Sنیاز به یک مسیر به Dدارد
.2یک درخواست مسیر ( )RREQایجاد می کند
وارد کنید :
)D's IP addr, seq#, S's IP addr, seq#, hopcount (=0
.1گره Sنیاز به یک مسیر به Dدارد
.2یک درخواست مسیر ( )RREQایجاد می کند
oورودی Dبه S ،Seq # ،IP Addrدر )hopcount (= 0 ،Seq # ،IP addr
Node S .3پخش RREQبه همسایگان
.4گره A RREQرا دریافت می کند
oیک مسیر انتزاعی برای hopcount = 1 ،nexthop = S ،S dest = Sایجاد می کند .این مسیرها به
Dنمی رسد ،بنابراین RREQدوباره ردیابی می شود
.گره A RREQرا دریافت می کند.
oیک مسیر انتزاعی برای hopcount = 1 ،nexthop = S ،S dest = Sایجاد می کند .این مسیرها به
Dنمی رسد ،بنابراین RREQدوباره ردیابی می شود.
.5گره Cدریافت RREQ
oیک مسیر ورود معکوس برای Sرا ایجاد می کند
hopcount = 2 ،nexthop = A ،dest = S
oاین مسیر به Dدارد و مسیر #برای مسیر # D'seq = >= Dدر RREQ
مسیر پاسخ در - AODVنظرات
□ یک گره میانی (نه مقصد) همچنین ممکن است پاسخ مسیر ( )RREPرا ارسال کند ،در صورتی که
مسیر جدیدتری را نسبت به آنچه قبال به فرستنده Sشناخته شده است.
□ برای تعیین اینکه آیا مسیر شناخته شده به یک گره متوسط جدید است ،اعداد ترتیب مقصد استفاده می
شود.
□ احتمال اینکه یک گره میانی یک پاسخ مسیر را هنگام استفاده از AODVبه عنوان DSRباال (بعدا)
ارسال کند.
oیک درخواست جدید Routeتوسط گره Sبرای یک مقصد یک شماره ترتیب مقصد باالتر اختصاص
داده می شود .یک گره میانی که مسیر را می داند ،اما با شماره توالی کوچکتر ،نمیتواند پاسخ مسیر را
ارسال کند.
گره Cدریافت ( RREQادامه) O Cپاسخ مسیر را ایجاد می کند ( )RREPوارد ،IP Dad's addr
hop count ،IPaddr S ،Seq #به )D (= 1
Unicasts RREP to A
گره Cدریافت ( RREQادامه)
O Cیک پاسخ مسیر ( )RREPایجاد می کند.
ورودی Dبه S ،seq # ،IP addrدر hopcount ،IP addrبه )D (= 1
- AODVمسیر راه رو به جلو
.گره A RREPرا دریافت می کند
oمسیر ورودی رو به جلو را به hopcount = 2 ،nexthop = C ،D dest = Dتبدیل می کند.
Unicasts RREPبه S
راه اندازی راه پیش رو ()1
□ هنگامی که یک گره تعیین می کند که مسیر فعلی برای پاسخ دادن به RREQدارد ،یعنی مسیر مقصد
را دارد ( RREP -مسیر پاسخ)
□ RREPشامل <آدرس IPمنبع و مقصد است.
oاگر RREPتوسط مقصد ارسال شود.
• RREPهمچنین شامل <مقصد فعلی مقصد >life-time ،hop-count = 0 ،خواهد بود
oاگر RREPتوسط یک گره متوسط فرستاده شود.
• RREPشامل رکوردی از شماره ترتیب مقصد = hop-count ،فاصله آن تا مقصد ،ارزش آن از زمان
زندگی>
راه پیش روی راه ()2
□ هنگامی که یک گره میانی RREPرا دریافت می کند ،مسیر ورودی به مقصد را در جدول مسیر آن
تنظیم می کند
oمسیر ورودی به جلو شامل می شود
< IPآدرس مقصد ،آدرس آی پی گره ای که از آن ورودی وارد شد ،تعداد دفعات مشاهده به مقصد ،زمان
زندگی>
oبرای به دست آوردن فاصله آن تا مقصد ،یعنی ،hop-countیک گره فاصله خود را با 1افزایش می
دهد
oاگر مسیر در طول عمر مورد استفاده قرار نگیرد ،آن حذف شده است
□ پس از پردازش ،RREPگره آن را به سمت منبع هدایت می کند
- AODVمسیر راه رو به جلو
گره Sدریافت RREPرا می دهد.
oمسیر ورودی به جلو را به hopcount = 3 ،nexthop = A ،D dest = Dمیافزاید.
دریافت RREPچندگانه
□ یک nodeممکن است چندین RREPرا برای یک مقصد مشخص از چندین همسایه دریافت کند.
oگره فقط اولین RREPدریافت می کند.
oممکن است RREPدیگری را در صورتی که دارای شماره ترتیب مقصد بیشتر و یا کوچکتر می باشد
شمردن
oاستراحت حذف می شود >-تعداد RREPرا به سمت منبع کاهش می دهد.
□ منبع می تواند پس از دریافت اولین ،RREPانتقال داده ها را آغاز کند.
- AODVتحویل داده ها .5گره Sدریافت REPOیک مسیر رو به جلو را به ،D dest = D
hop count = 3 ،nexthop = Aارسال می کند .بسته های داده در مسیر به D
گره ای را نشان می دهد که RREQبرای Dاز Sدریافت کرده است
درخواست مسیر در AODV
نمایندگی انتقال RREQ
درخواست مسیر در AODV
نشان دهنده لینک در مسیر معکوس است
تنظیم مسیر معکوس در AO DV
□ گره C RREQرا از Gو Hدریافت می کند ،اما دوباره آن را نمی فرستد ،زیرا گره Cقبال یک بار
RREQرا ارسال کرده است.
تنظیم مسیر معکوس در AO DV
□ گره D RREQرا منتقل نمی کند ،زیرا گره Dهدف مورد نظر RREQاست
مسیر پاسخ در AODV
راه پیش رو در AODV
پیوند های جلو وقتی RREPدر طول مسیر معکوس حرکت می کند راه اندازی می شود
یک لینک در مسیر پیشین را نشان می دهد
تحویل داده ها در AODV
ورودی جدول مسیریابی مورد استفاده برای ارسال بسته داده.
مسیر در هدر بسته گنجانده نشده است.
زمان انتظار
□ یک ورودی جدول مسیریابی نگه داشتن مسیر معکوس پس از یک فاصله زمانبندی خالی است
oزمان وقوع باید به اندازه کافی طوالنی باشد تا RREPبتواند دوباره برگردد
□ ورودی جدول مسیریابی نگه داشتن یک مسیر رو به جلو ،اگر برای بازه active_route_timeout
استفاده نشود ،پاک می شود
oاگر هیچ داده ای که با استفاده از یک جدول جدول مسیریابی خاص ارسال می شود ،آن را از جدول
مسیریابی حذف می کند (حتی اگر مسیر در واقع هنوز معتبر باشد)
طرح کلی
مقدمه
flooding
خواص AODV
کشف مسیر
تعمیر و نگهداری مسیر -خرابی لینک
مدیریت ارتباط محلی
گزارش پیغام خطا
□ یک همسایه گره Xبرای ورودی جدول مسیریابی فعال می شود اگر همسایه درون
active_route_timeoutintervalیک بسته ارسال کند و با استفاده از آن ورودی ارسال شود
□ اگر یک گره منبع حرکت کند ،یک فرآیند کشف مسیر جدید آغاز می شود
□ اگر گره های متوسط یا مقصد حرکت کنید >-
oشکستن پیوند بعدی باعث شکست شدن پیوند می شود oجدول های مسیریابی برای فاالوری لینک به
روز می شوند oهمه همسایگان فعال بوسیله پیام RERRمطلع می شوند
تعمیر و نگهداری مسیر RERR -
□ RERRتوسط گره باالدست (نزدیک به منبع) آغاز شده است
oآن را به همه مقصد آسیب رسانده است
Q RERRلیست تمام گره های تحت تأثیر شکست لینک را نشان می دهد >-گره هایی که از لینک برای
مسیر پیام ها استفاده می کردند (گره های پیشین)
oهنگامی که یک گره یک RERRدریافت می کند ،مسیر آن را به مقصد نامشخص می کند >-تنظیم
فاصله به مقصد به عنوان بی نهایت در جدول مسیر
□ هنگامی که یک گره منبع RRERدریا فت می کند ،می تواند کشف مسیر را دوباره آغاز کند
-AODVنگهداری مسیر -مثال
.1ارتباط بین Cو Dشکسته
.2خطاهای Cگره Cدر مسیر مسیر به Dحرکت می کنند
.3گره Cپیام خطای مسیر را ایجاد می کند
□ تمام مقصد هایی را که در حال حاضر قابل دسترسی نیست لیست می کند
□ به همسایگان باالدست می فرستد
- AODVمسیر تعمیر و نگهداری -مثال
.گره A RERRرا دریافت می کند
□ بررسی می کند که آیا Cبعدی در مسیر Dحرکت می کند یا خیر
□ مسیر را به Dحذف می کند (فاصله را بی نهایت می کند)
□ Forward RERR to S
- AODVمسیر تعمیر و نگهداری -مثال
.گره S RERRرا دریافت می کند
□ بررسی اینکه آیا Aدر مسیر بعدی Dقرار دارد یا خیر
□ مسیر را به Dحذف می کند
□ اگر هنوز مورد نیاز است مسیر را دوباره کشف کنید
خطای مسیر
□ هنگامی که گره Xقادر به ارسال بسته ( Pاز گره Sبه گره )Dدر لینک ( )Y ،Xاست ،آن را تولید
یک پیام RERR
□ گره Xتعداد مقصد را برای Dذخیره شده در گره Xافزایش می دهد
□ شماره توالی افزایشی NISدر RERRشامل می شود
□ هنگامی که گره S RERRرا دریافت می کند ،کشف مسیر جدید را برای Dبا استفاده از شماره ترتیب
مقصد حداقل به اندازه N
شماره توالی مقصد
□ ادامه از اسالید قبلی ...
□ هنگامی که گره Dدرخواست مسیر را با شماره ترتیبی مقصد Nدریافت می کند ،گره Dشماره ترتیب
آن را به Nتنظیم می کند ،مگر آنکه در حال حاضر بزرگتر از N
طرح کلی
مقدمه
flooding
خواص AODV
کشف مسیر
تعمیر و نگهداری مسیر -خرابی لینک
مدیریت اتصال محلی – پیام سالم
تشخیص شکست پیوند
□ پیام های خوشآمدگویی :گره های همسایه دوره ای پیام سالم را تبریک می گویند
□ فقدان پیام سالم به عنوان نشانه ای از شکست پیوند استفاده می شود
□ بعالوه ،عدم تأیید چندین تایید MACممکن است به عنوان نشانه ای از شکست پیوند استفاده شود
چرا شماره توالی در AODV
□ برای اجتناب از استفاده از مسیرهای قدیمی /شکسته
oبرای تعیین مسیر جدیدتر است
□ برای جلوگیری از تشکیل حلقه ها
Oدر ابتدا مسیر Dبود
Oفرض کنید که Aنمی داند در مورد شکست پیوند C-D
oدر حال حاضر Cیک کشف مسیر را برای D. Node Aدریافت ( RREQبه عنوان مثال ،از طریق
مسیر )C-E-A
oگره Aپاسخ خواهد داد از آنجا که Aمسیر را به Dاز طریق گره Bمی داند
oنتایج در حلقه (به عنوان مثال)C-E-A-B-C ،
چرا شماره توالی درAODV
Q Loop C-E-A-B-C
oاما به دلیل استفاده از شماره توالی A ،از مسیر A-B-Cاستفاده نخواهد کرد ،زیرا تعداد توالی کمتر از
آنچه Aاز Aدریافت می کند
بهینه سازی
□ درخواستهای مسیر در ابتدا با حوض کوچک )Time-to-Live (TTLارسال می شود ،برای محدود
کردن انتشار آنها
DSRشامل یک بهینه سازی مشابه نیز می باشد
□ اگر پاسخ مسیر دریافت نگردد TTL ،بزرگتر محاکمه می شود
:AODVبهینه سازی
□ گسترش جستجوی حلقه
oجلوگیری از سیل شبکه در طی کشف مسیر
oکنترل زمان برای زندگی ( )TTLاز RREQبرای جستجوی مناطق به طور فزاینده ای از شبکه
oمزایا :کم هزینه در هنگام موفقیت
oمعایب :تاخیر طوالنی تر اگر مسیر بالفاصله پیدا نشد
:AODVبهینه سازی (ادامه)
□ تعمیرات محلی
oتعمیرات در مسیرهای فعال در عوض منبع اطالع رسانی را بطور محلی پاک می کند
oاستفاده از TTLکوچک ،زیرا مقصد احتماال دور از دسترس نیست
oاگر اولین تالش برای تعمیر ناکام باشد RERR ،را به منبع ارسال کنید
oمزیت :تعمیر لینک با سربار ،تاخیر و از دست دادن بسته
oمعایب :تاخیر طوالنی تر و بیشتر از دست دادن بسته زمانی که ناموفق بود
:AODVخالصه ()1
□ مسیرها باید در هدر بسته بسته شوند ( DSRاین کار را انجام می دهد)
□ Nodesنگهداری جداول مسیریابی شامل ورودی فقط برای مسیرهایی که در استفاده فعال هستند
□ در بیشتر موارد یک hop-nextبرای هر مقصد در هر گره نگهداری می شود
DSRممکن است چندین مسیر را برای یک مقصد حفظ کند
□ مسیرهای استفاده نشده از بین می روند حتی اگر توپولوژی تغییر نکند
:AODVخالصه ()2
□ واکنش پذیری /تقاضا
G(t) to be an undirected
}tices’s V (t) = {u
graph of VANET at time t, where vehicles correspond to the set of ver-
}. An edge e (t) exists, if u can communicate directly with u
and communication links to the set of edges E(t) = {e
ij
i
□ شماره های دنباله ای برای مسیر یابی و جلوگیری از حلقه استفاده می شود
at time t, with i = j.
□ چرخه کشف مسیر
□ بهینه سازی می تواند برای کاهش سربار و افزایش مقیاس پذیری استفاده شود
• Node degree. The number of vehicles within the transmission range of
})e(t
|
j
(t) = {u
i
at time t is defined as D
i
a node. Formally, the degree of u