路由协议

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路由协议范文第1篇

关键词：IPv6；路由协议

中图分类号：TP393.03文献标识码：A文章编号：16727800（2011）012012902

作者简介：洪亮（1977-），男，江苏高邮人，硕士，扬州职业大学信息工程学院讲师，研究方向为多媒体技术、网络技术、教育技术。1IPv6路由协议概述

IPv6路由表是IPv6路由器进行IPv6报文转发的基础，路由器会根据IPv6报文的目的地址在路由表中查询下一跳的相关信息。IPv6路由表的每一条路由都应该包括以下的一些信息：①目的地址；②前缀长度；③下一跳地址；④本地接口；⑤优先级；⑥开销；⑦协议。IPv6路由的生成方法有三种：①通过链路层协议直接发现从而生出的直连路由；②手动配置的静态路由；③通过路由协议生成的动态路由。

根据路由协议作用的范围，IPv6路由协议可以分为两类。第一类为域内路由协议，又称为内部网关协议，适用于单个自治系统内部，目前常见的IPv6域内路由协议有RIPng、OSPFv3和IPv6-IS-IS；第二类为域间路由协议，又称为外部网关协议，适用于多个自治系统之间，目前IPv6最常见的IPv6域间路由协议为BGP4+。

2常见域内路由协议

2.1RIPng协议

RIPng（RIP next generation，下一代RIP）是在RIP-2协议的基础之上修改和增强而来，是针对IPv6的特性定义的新的版本。RIPng和RIP的区别体现在以下几个方面：①RIPng基于UDP，使用端口521发送和接受路由信息；RIP使用端口520；②RIPng使用FF02∷9作为本地RIPng路由器组播地址；③RIPng基于IPv6，下一跳地址是128位，子网掩码的概念在RIPng中没有，其目的地址使用128位前缀；RIP基于IPv4，地址是32位；④RIPng使用本地地址FE80∷/10发送路由信息更新报文；⑤RIPng不支持非IP的网络，RIP支持；⑥RIPng的下一跳作为单独RTE存在；⑦RIPng使用IPv6内嵌的IPsec协议进行身份验证，其本身不支持身份验证。

RIPng基于距离矢量算法，每隔30秒发送一次路由更新报文，如果180秒没有收到网络邻居的路由更新报文，则将其标识为不可达；如果再过120秒没有收到网络邻居的路由更新报文，则将其从路由表中删除。RIPng规定目标网络的跳数如果大于或等于16则为不可达到，所以运行RIPng的网络中到达目的地址所通过路由器不能超过15台。因为基于距离矢量算法的路由协议会产生慢收敛和无限计数问题，为了避免形成环路路由，RIPng支持水平分割、毒性逆转和触发更新等技术。

RIPng报文包括头和路由表项（Route Table Entry,RTE）组成（其格式如图1所示），RTE的条数取决于发送端口的MTU值。在RIPng中有两类RTE，它们是IPv6前缀RTE和下一跳RTE（其格式如图2、3所示）。IPv6前缀RTE描述路由表项中的目的地址、路由标志、前缀长度、度量值等属性。下一跳RTE中为下一跳IPv6的地址信息，位于一组具有同样下一跳的IPv6前缀RTE的前面。

图1RIPng报文格式图2IPv6前缀RTE格式

图3下一跳RTE格式图4OSPFv3报文格式

2.2OSPFv3协议

OSPFv3（Open Shortest Path First version 3，开放最短路径优先第3版）为IETF在1999年制定的，其在OSPFv2的基础上进行了相关的修改，使其能够支持IPv6。OSPFv3基本上延续了OSPFv2的框架，但也针对IPv6的特点进行了相应的修改，其不同之处表现在：

(1)用链路代替了网段、子网等概念。OSPFv2运行基于子网，路由器之间形成邻居关系其IP地址必须位于同一个网段。OSPFv3基于链路，同一链路即使不在同一个子网中，也能够建立邻居关系。

(2)OSPFv3中，RouterLSA、NetworkLSA中不包含地址信息，仅用来描述网络拓扑结构。Router ID、Area ID、Link State ID中不包含地址信息。地址信息仅仅包含在新增加的IntraAreaPrefixLSA中。IntraAreaPrefixLSA在区域范围内泛洪。此外增加了LinkLSA，用于向链路中其他路由器通告自己的链路本地地址以及IPv6地址前缀信息。LinkLSA在本地链路范围内泛洪。原OSPFv2中的Type3 LSA更名为InterAreaPrefixLSA，Type4 LSA更名为InterAreaRouterLSA。

(3) OSPFv3中支持同一链路上运行多个OSPF实例，使用Instance ID字段标识不同的实例。OSPFv2中只允许一条链路运行一个实例。

(4) OSPFv3中使用链路本地地址作为报文源地址（不包括虚连接），所有路由器学习本链路中其他路由器的链路本地地址，作为下一跳的IP地址，因此网络中只负责报文转发的路由器不需要配置全局的IPv6地址，从而节约大量的IPv6全局地址资源。OSPFv2中每个运行OSPF的接口都需要配置一个全局的IPv4地址。

(5) OSPFv3可以支持对未知类型的LSA的处理，而在OSPFv2中仅仅作简单的丢弃。

(6) OSPFv3报文使用IPv6内嵌的IPsec协议进行身份验证，取消了OSPFv2中的验证字段（报文格式如图4），简化了OSPF协议的处理过程。

2.3IPv6ISIS协议

ISIS(Intermediate System to Intermediate System intradomain routing information exchange protocol,中间系统对中间系统域内路由信息交换协议)是一种链路状态协议。支持IPv6的ISIS协议称为IPv6ISIS动态路由协议，主要是增加了支持IPv6的两个TLV（TypeLengthValue,类型-长度-值）和一个NLPID（Network Layer Protocol Identifier，网络层协议标识符）值。IS-IS报文封装在数据链路层的帧结构之中，称为PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）。PDU由通用报头、专用报头和变长字段组成，其中变长字段由多个TLV组成。IPv6ISIS新添加的TLV有两个，它们是：（1）IPv6 Reachability对应于ISIS中的普通可达性TLV和扩展可达性TLV，用来表达网络的可到达性；（2）IPv6 Interface Address对应原来的IP Interface Address，只不过原32位IPv4地址改为128位IPv6地址。IPv6ISIS定义了一个新的NLPID值142（0x8E），表明当前路由器支持IPv6，在路由器交换链路信息和建立邻居关系时必须在协议报文中带有此信息。ISIS使用Hello报文来发现同一条链路上的邻居路由器并建立邻居关系，当邻居关系建立完毕后，将继续周期性的发送Hello报文来维持邻居关系。

3常见域间路由协议

BGP4（Border Gateway Protocol version 4，边界网关协议第4版）只能支持IPv4。BGP4+是对BGP4的扩展，提供了对IPv6、IPX和MPLS VPN的支持。为了适应多协议支持的新需求，BGP4+添加了两个新属性：（1）MPREACHNLRI多协议可达NLRI（Network Layer Reachable Information，网络层可达信息），（2）MPUNREACHNLRI多协议不可达NLRI。

MPREACHNLR描述了到达目的地的信息。该属性包含的信息有：①地址属于哪个网络层协议；②次级地址族标识符，表明本属性中的NLRI用于单播转发还是组播转发还是同时用于单播转发和组播转发；③到达目的前缀网络的下一跳地址；④下一跳地址的长度；⑤NLRI信息，NLRI以length/prefix形式表示，其中length是前缀的长度，prefix是可达性IPv6地址前缀。

MPUNREACHNLRI用于撤销不可达的路由，该属性包含的信息有：①地址属于哪个网络层协议；②次级地址族标识符；③被撤销路由的信息。

BGP属于一种自治系统间的动态路由发现协议，一般在两个自治系统的边界路由器之间建立对等关系。BGP既不是纯粹的链路状态算法，也不是纯粹的距离矢量算法。它能够与其他自治系统的BGP交换网络可达信息。各个自治系统可以运行不同的域内路由协议。

4当前情况下路由协议的选择

当前正处于IPv4向IPv6过渡的重要时期，网络路由协议的选择也需要考虑到这种过渡的需要。

在域内路由协议的选择问题上，应根据网络的特点和RIPng、OSPFv3和IPv6ISIS 3种协议本身的特点进行相应的选择。如果网络的规模比较小，结构比较简单，那么RIPng应该是非常不错的选择。RIPng基于距离矢量算法，用于规模较小的网络，其配置和维护简单。如果网络的规模比较大，使用基于链路状态算法的OSPFv3和IPv6ISIS都可，但是两种协议也各有其特点。OSPFv3相对成熟普及、容易使用、便于维护，其通用性较好，并且可扩展。OSPFv3是完全独立的路由协议进程，IPv6的LSA的拓扑计算和IPv4的LSA拓扑计算无关；好处是得到完全独立的一份IPv4路由表和一份IPv6路由表，部署非常灵活；缺点是OSPFv2和OSPFv3各占一个路由协议进程，资源消耗多，对路由器性能提出更高的要求。ISIS在一台路由器只需运行一个进程，就可同时支持IPv4和IPv6的拓扑计算，资源占用少，缺点是其中任何一个协议的崩溃都会导致另一个协议的崩溃，不够灵活。

域间路由协议目前BGP4+是最好的选择，能够满足域间交互路由信息的需要。而且BGP是当前因特网的标准，其过渡应该是比较平滑的。

参考文献：

路由协议范文第2篇

1ZigBee路由协议改进方案

1.1捷径路由思想

捷径路由思想是Cluster－Tree改进协议中提出的新思想。改进协议的主体思想为:在节点发送数据包到其父节点或子节点之前，检查其邻居表，并根据所提出的找寻捷径路径策略找到可以减少到目的节点路由成本的捷径节点，此节点可以作为到达目标节点的下一跳节点，而不必是父或子节点。帮助寻找从源节点到目的节点之间的一条跳数最小路径，以此改善网络的性能，从而降低网络的总体能量消耗，延长网络的生存寿命。捷径路由思想:首先定义一个路径P，路径包含了一个有序的节点集合［P1，P2，…，Pn］，其中P1是路由路径中的源节点，Pn是目的节点。在这条路径当中，如果有一条链路?Pi，Pj，j＞i+1，当这条新路径的损耗低于原路径时，将这条子路径?Pi，Pj称为是一个原Cluster－Tree算法的捷径路由路径(Crosscut)。如果一个节点X，满足以下3个条件，那么这个节点X就是节点Pi的捷径节点:(1)X是Pi的邻居节点，但不是Pi的父节点或子节点。(2)X也是路由路径P节点集中的一个节点。(3)X是一个在路由路径P有序节点集中，排在节点Pi后面的节点。在不同数据传输方向下的整体捷径路由节点寻找过程如图3所示。由于网络中的复杂性，数据包传输方向多数可以分成上行和下行两部分，这种数据包称为混合型路由数据包。在此对这种类型的捷径路由的寻找进行说明。如果在原Cluster－Tree协议的路由路径中，可以发现有节点X是Pi的邻居列表中的一个邻居节点，但它既不是Pi的父节点又不是其子节点。从这个条件，可以推出从X满足上式(1)，那么容易看出，X是源节点P1或目的节点Pn的父辈。从式(2)可以看出，节点X的深度大于或等于整个路径P所有节点中最小的深度。通过路由路径中的源节点地址和目的节点地址，可以计算出源节点和目的节点所有的共同父辈节点。而共同父辈节点中最大的网络深度就是在整个路由路径中的所有节点的最小深度时，当节点X是路由路径中的一个节点，同时又满足式(1)和式(2)的条件，如果节点Pi是目的节点Pn的一个父辈节点，而Pi又是X的父辈节点，那么就可以推测出X一定是在路由路径P有序节点集中，排在节点Pi后面的节点;或者当节点Pi是源节点P1的父辈节点，而节点X是目的节点Pn的父辈节点，节点X的网络深度D(X)要小于节点Pi的网络深度D(Pi)，则X也在路由路径P中，排在节点Pi之后，上述两种情况，当数据包传送到节点Pi时，它选择的下一跳节点为节点X，也就是节点Pi的捷径节点，从而降低路由成本。

1.2路由代价函数

上文中提到了捷径路由的想法，但只凭借寻找到捷径点并不能完全延长网络寿命，原因是当寻找的路径中所含节点的剩余能量低于某个安全值时，剩余的电量并不能承担传递数据的能量负载，那么这条路径就并非最优路径，反而使用这条路径会承担分割网络的风险，所以这里提到了路由代价函数的能量计算函数，通过计算经过某路径的代价，得出这条路径被选择的安全系数，使得网络数据在传输过程中更稳定。代价函数定义:在某时刻t路径j的路由代价为个RREQ分组，通过比较RREQ条目中的Metric值，选择Metric最大的节点并将该节点进行记录，产生RREP回复给源节点，若该节点为中继节点，则继续将自己的RREQ分组进行转发，直至目的节点收到RREQ形成反向路径。因此，合理的路由代价函数设计，对找出最佳的节点延长网络生存周期是关键。

2ZigBee改进路由算法仿真分析结果

通过对不同协议的性能比较与分析来说明新协议研究的可行性，因此本文利用NS－2软件对ZigBee路由协议进行仿真，从仿真图中证明运用寻找捷径节点，并计算能量代价的算法能否有效降低网络能耗，并延长网络的有效运行时间。以下仿真实验设定:网络节点数50个，网络运行时间50s，场景大小1000m×1000m，节点移动最大速度50m/s，图5和图6为在不同网络运行时间下得出ZigBee路由协议与改进协议的路由开销率与网络平均延时曲线。从图中可以看出，捷径节点的寻找大幅降低了整个网络的路由开销与平均延时值，并且改善了网络参数变化的不稳定情况，曲线程平缓变化。除此之外在图中也可以看出结合路由代价函数后进一步完善了整个路由协议，使得协议在不同的网络运行时间下的路由开销与延时又大幅降低。因此，根据以上分析，新协议可以降低开销、改善网络环境。

3结束语

路由协议范文第3篇

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.

路由协议范文第4篇

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

路由协议范文第5篇

（义乌工商职业技术学院，义乌 322000）

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

摘要： 本文首先对MANET网络中三种典型的路由协议DSDV、DSR和AOVD进行简单介绍，然后利用网络仿真工具NS2对MANET网络中这三种路由协议在RPGM群组移动模型下和不同移动节点数下的平均吞吐量、平均端到端时延、分组投递率和路由开销的仿真结果进行分析。

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.

关键词 ： MANET路由协议；NS2；群组移动模型；性能评估

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

中图分类号：TN929.51 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0213-03

作者简介：金丽静（1984-），女，浙江义乌人，助教，硕士学位，主要研究方向为网络与通信、电子商务。

0 引言

MANET（Mobile Ad-hoc Network）即移动自组网（self-configurable network）它是一种无需基础设施、分布式自组管理与控制、多跳的网络，其中的移动节点可以像路由器（router）一样接收和回复数据包[5]，因此，近年来被广泛应用于军事、自然灾害临时通信应急处理、野外科考等领域。MANET组网由于灵活快捷、基础设施投资少和高度动态拓扑结构的特点，其路由协议的开发和研究逐渐成为热点，协议性能的评估也日渐重要。但目前还没有足够的移动自组网设备，对于MANET的研究仍处于仿真阶段，所以越来越多的计算机网络模拟环境被广泛应用于路由协议性能测试与评估，例如NS2、OPNET等，这些网络仿真器既可以反映移动实体的环境，又实现了低成本、操控灵活方便的优点。

另一方面，在MANET网络仿真研究中，提出了多种节点移动模型，主要包括个体移动模型（如RWP模型）和群组移动模型（如RPGM模型）[2]。不同的节点移动模型对路由协议的性能评价具有不同的影响，因此，在分析MANET路由协议性能时，需要选择合适的移动模型。参考点群组移动模型（Reference Point Group Mobility, 简称RPGM）既反映了节点随机移动运动的特征，同时又描述了群组节点整体移动的特征，采用基于群组密度的方法来控制群组节点覆盖区域的大小[6]，适用于军事、救援和搜索行动中的群组节点模拟。本文针对RPGM模型展开对MANET路由协议行性能的分析。

1 MANET网络中三种典型的路由协议

路由协议是MANET网络的重要组成部分，也是影响网络整体性能最重要的因素之一。目前MANET网络的路由协议主要可以分为以下三种[4]：①先应式路由协议（Proactive），主要有DSDV、OLSR等协议。这种路由协议的特点是能够较快提供准确的路由信息，但是由于每个节点在本地必须周期性的广播最新变化的路由表，导致网络开销较大，适用于小规模的网络。②反应式路由协议（Reactive），主要有AODV、DSR和SSR等协议。与先应式路由协议相比，这种协议不需要周期的广播路由，从而有效节约了网络资源。但是路由查找目的节点过程有较大的延时。③混合式路由协议（Hybird），主要有ZRP、TORA等协议。它结合了前两种协议的优点，当目的节点较近时，采用先应式路由协议；当目的节点较远时，采用反应先路由协议。本文针对MANET网络中三种典型的路由协议DSDV、AOVD、DSR进行性能的评估与分析。

1.1 DSDV DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector）目的序号距离矢量路由协议它是由BFRA协议改进得到的，与传统的距离矢量路由协议相比，它通过在路由接口附加序列号的方法解决了网络中路由环路和无穷计数（counting to infinity）的问题。在DSDV路由协议中，每个节点都有一个路由表，其中保存了网络内部所有可能到达的目的节点路由、序列号、跳数和距离等信息，并且每个节点都会周期性地广播路由更新来确保网络的连通。

1.2 DSR DSR（Dynamic Source Routing）动态源路由协议是指在每一个数据分组的报头都带有完整的达到目的节点前的所有必经节点路径的列表。DSR是一种按需路由协议，这种协议不需要周期性的广播路由，所有状态都是按需建立的。当一个节点向另一个节点发送分组时,首先查询节点路由缓存中是否存在达到目的节点的有效路由。如果存在, 则使用这条路由, 否则就启动路由建立过程，这样就可以有效减少网络带宽的开销。

1.3 AOVD AODV（Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing）按需驱动距离矢量路由协议也是一种按需路由协议，它实现了单播和多播路由。从实质来说，它是DSDV和DSR的综合，以DSDV为基础，使用了DSDV的逐跳（hop-by-hop）路由、目的节点序列号和路由周期性更新机制，结合了DSR中路由发现（route discovery）和路由维护（route maintenance）的思想并加以改进。与DSDV相比，AODV使用基于按需路由来减少路由广播的次数；与DSR相比，AODV的源路由不用包括在每一个数据分组中，这样就可以使节点快速获得通向所需目的的路由，同时又不用维护当前没有使用的路由信息，从而使路由协议的开销大大降低。但AODV路由协议的缺点在于它不能处理非对称性链路，依赖于对称性的链路网络[7]。

2 性能评估指标

①为了评估不同种路由协议的性能高低，需要通过一些定量和定性的评估指标来判断和衡量。本文参照国内外文献给出四个评估性能的指标：

平均吞吐量（Average Throughput）是指从源节点到目的节点在单位时间内成功传送数据包的最大比特数，这指标常用于衡量通信流量高低的性能。

②平均端到端时延（Average End-to-End Delay）它反映了从源节点到目的节点间的所有可能的时延，包括传播和接收的时延、在路由发现期间数据包缓存的时延和接口队列排队的时延等。该指标用于衡量查找路由时间的快慢性和传送数据时延的长短性。本文采用Gorantala[4]提出的方程式来衡量端到端的时延，如图1所示。

③分组投递率（Packet delivery Fraction）它是成功接收分组总数和发送端产生的分组总数之比，其结果可以反映使用路由协议时支持的最大吞吐量[6]，分组投递率越高，说明分组丢失率少，路由的性能也越好。

④路由开销（Normalized Routing Load）是指在仿真过程中每发送一个数据分组，路由都需要控制数据分组的总数，控制信息越少，表明路由开销低，带宽和能耗也相应降低，则可以判断此协议执行效率高。本文采用Bojkovi[2]提出的方程式来衡量路由开销，如图2所示。

3 仿真环境及结果分析

3.1 仿真流程 NS2是一款面向对象的网络仿真器，它为有线和无线网络上的路由、TCP和多播等协议提供了较好的仿真环境。在使用NS2对协议进行仿真时，首先判断NS库里是否已经存在需要评估的协议，如果存在，就可以直接编写OTcl脚本语言调用协议对它进行仿真；如果不存在，就需要向NS库里添加协议。本文中所有评估的三个协议DSDV、DSR和AODV都在NS库中，所以可以直接调用协议。此外，本文针对RPGM模型进行路由协议性能评估，需要BonnMotion来产生群组移动场景模型，在NS2脚本语言中调用BonnMotion产生的场景文件后就可以直接进入仿真阶段，仿真结束后可直接对得到的数据进行分析。所得到的仿真结果（trace file）需要AWK程序进行数据的提取和处理，然后使用Gnuplot绘图工具将提取出来的数据绘制成更为直观的二或三维的图形。

3.2 仿真参数设置 本文所设定的仿真场景在一个1000 m×1000 m的区域内，仿真时间持续进行300秒。NS2中的CBR数据流产生模型将作为产生流量的工具，为了得到不同的网络负载量，实验中将分成20, 40, 60, 80 和 100个节点这5个场景进行模拟，暂停时间和最大移动速度将设成固定值。仿真实验采用RPGM移动模型，每个数据包从随机的位置以0-20m/s的速度移动到下一个节点，当数据包到达目标节点后，将在暂停一段时间后随机移动到下一个节点。具体参数值如表1所示。

3.3 仿真结果

3.3.1 平均吞吐量 图3中反映的是整个仿真过程中平均吞吐量,我们可以看到在RPGM模型中，当移动节点小于60的时候，按需路由DSR和AODV协议的吞吐量高于DSDV协议。但是，当移动节点大于60的时候， DSDV协议吞吐量反而高于DSR和AODV协议。从结果可以看出先应式路由协议DSDV表现出较强的稳定性，吞吐量随着节点的增多而无明显变化。

3.3.2 平均端到端时延 图4给出了三个路由协议平均端到端时延的仿真结果，当移动节点小于60时，AODV和DSR协议平均端到端时延无明显变化；当移动节点大于60时，AODV协议平均端到端时延有明显上升，于AODV相比，DSR协议平均端到端时延上升趋势较小。DSDV协议当节点大于60的时候出现小幅的上升。

3.3.3 分组投递率 图5是三个路由协议分组投递率的比较，从这个图上我们可以看出，在RPGM模型中，当移动节点数大于60时，DSDV协议的分组投递率要优于DSR和AODV协议，DSDV协议的丢包率较低。

3.3.4 路由开销 图6指出了三种路由协议开销的关系，从图片上我们可以看出，三种路由协议的开销有明显的差别，DSDV协议开销最小。当移动节点数在40到80区间时，DSR协议的路由开销最小。当移动节点数目大于60时，AODV协议的路由开销明显增大。

4 结论

本文使用NS2仿真工具对MANET网络中三种典型的路由协议DSDV、DSR和AODV进行仿真，比较分析这三种协议在不同移动节点数目下的平均吞吐量、平均端到端时延、分组投递率和路由开销的结果。其结果表明，在RPGM群组移动模型下，当移动节点数较少时，DSR和AODV协议的平均吞吐量和分组投递率要优于DSDV；当移动节点数较多时，DSDV协议的平均端到端时延和路由开销要优于DSR和AODV。但总体上来说，先应式路由协议的执行效率要高于反应式路由协议。因此，我们应当根据不同情况来选择合适的路由协议。

参考文献：

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[4]Gupta S. K. & Saket. R. K.. Performance metric comparison of AODV and DSDV routing protocols in MANETs using NS2 [J].IJRAS Journal， 2011.

[5]Sharma A. k. & Bhatia N.. Behavioral Study of MANET Routing Protocols by using NS-2[J]. International Journal of Computational Engineering and Management, 2011(12).