路由算法及分类 路由算法及分类： 1、非自适应算法，静态路由算法 不能根据网络流量和拓扑结构的变化更新路由表，使用静态路由表，也称为固定式路由选择算法。 特点：简单，开销少；灵活性差。 2、自适应算法，动态路由算法 可根据网络流量和拓扑结构的变化更新路由表。 特点：开销大；健壮性和灵活性好。 3、最优化原则（optimality principle） 如果路由器J 在路由器I 到K 的最优路由上，那么从J 到K 的最优路由会落在同一路由上。 4、汇集树（sink tree） 从所有的源结点到一个给定的目的结点的最优路由的集合形成了一个以目的结点为根的树，称为汇集树； 路由算法的目的是找出并使用汇集树。 几种典型的路由选择算法： 1、最短路径路由算法（Shortest Path Routing） 1）基本思想 构建子网的拓扑图，图中的每个结点代表一个路由器，每条弧代表一条通信线路。为了选择两个路由器间的路由，算法在图中找出最短路径。
2）测量路径长度的方法 结点数量 地理距离 传输延迟 距离、信道带宽等参数的加权函数 3）Dijkstra算法 每个结点用从源结点沿已知最佳路径到本结点的距离来标注，标注分为临时性标注和永久性标注； 初始时，所有结点都为临时性标注，标注为无穷大； 将源结点标注为0，且为永久性标注，并令其为工作结点； 检查与工作结点相邻的临时性结点，若该结点到工作结点的距离与工作结点的标注之和小于该结点的标注，则用新计算得到的和重新标注该结点； 在整个图中查找具有最小值的临时性标注结点，将其变为永久性结点，并成为下一轮检查的工作结点； 重复第四、五步，直到目的结点成为工作结点； 2、洪泛及选择洪泛算法 1）洪泛算法（Flooding） 属于静态路由算法 a)基本思想 把收到的每一个包，向除了该包到来的线路外的所有输出线路发送。
ＩＳＳＮ１０００．９８２５．ＣＯＤＥＮＲＵＸＵＥＷ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，Ｖ０１．１７，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ２００６，ＰＰ．１５８８—１６００ ＤＯＩ：１０．１３６０／ｊｏｓｌ７１５８８ ＠２００６ｂｙＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ．Ａｌｌｒｉｇｈｔｓｒｅｓｅｒｖｅｄ． 无线传感器网络分簇路由协议水 沈波＋，张世永，钟亦平 （复旦大学计算机与信息技术系，上海２００４３３） Ｃｌｕｓｔｅｒ－ＢａｓｅｄＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒ ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ ＳＨＥＮＢｏ＋，ＺＨＡＮＧＳｈｉ—Ｙｏｎｇ，ＺＨＯＮＧＹｉ—Ｐｉｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） ＋Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｐｈｎ：＋８６—２１—６５６４３２３５，Ｅ—ｍａｉｌ：０４２０２１１６５＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｏｓ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃｎｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃａＴ乩，Ｆａｘ：＋８６．１０—６２５６２５６３ ＳｈｅｎＢ，ＺｈａｎｇＳＹ，ＺｈｏｎｇＹＰ．Ｃｌｕｓｔｅｒ－Ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２００６，１７（７）：１５８８—１６００．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００－９８２５／１７／１５８８．ｈｔｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌａｙｅｒｉｓｐｉｖｏｔａｌｉｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ａｓａｎａｃｔｉｖｅｂｒａｎｃｈｏｆｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｅｘｃｅｌｉｎｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｎｅｒｇｙｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｄａｔａａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｃｌｕｓｔｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｒｅｔｈｒｅｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Ａｓｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｈｒｅｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｒｅｃｅｎｔｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄ 摘要：在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术至关重要．分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点，成为当前重点研究的路由技术．分析了无线传感器网络分簇路由机制，着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法，并比较和分析了这些算法的特点和适用情况．最后结合该领域当前研究现状，指出分簇路由算法未来的研究重点． 关键词：无线传感器网络；分簇路由协议；簇；簇头 中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ 作为一种新的信息获取方式和处理模式，无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＷＳＮ）Ⅲ目前已成为国内外备受关注的研究热点． 作为一种典型的普适计算（ｐｅｒｖａｓｉｖｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）应用，ＷＳＮ通过大量部署在监测区域内的传感器节点，采集网络覆盖区域内感知对象的信息，通过多跳的无线通信方式，将收集、处理后的信息提供给终端用户．ＷＳＮ不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护、农业养殖和其他商业领域，以及空间探索和灾难抢险等特殊领域【２，３】． ?Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２００５—１２—２０；Ａｃｃｅｐｔｅｄ２００６—０２—２３
典型例题分析解答 一、填空题 1网络层/Network是OSI参考模型中的第三层介于运输/TmsPOEt/T层和数据链路层之间。 1.【解析】网络层在OSI参考模型中位于第三层,它的主要功能是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括路由选择、阻塞控制和网际互连等。 【答案】网络层/Network、运输/TmsPOEt/T 2.在虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑电路,称之为____。 2.【解析】虚电路不是专用的,每个节点到其它任一节点之间可能有若干条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输,两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务,这些虚电路的实际路径可能相 同也可能不同。 【答案】虚电路 3.虚电路服务是OSI____层向运输层提供的一种可靠的数据传送服务,它确保所有分组按发送____到达目的地端系统。 3.【解析】在分组交换方式中,通信子网有虚电路和数据报两种操作方式,提供虚电路和数据报两种服务。虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑通路,称之为虚电路。虚电路服务是网络层向运输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。【答案】网络、顺序 4.在数据报服务方式中,网络节点要为每个____选择路由,在____服务方式中,网络节点只在连接建立时选择路由。 4.【解析】在数据报操作方式中,每个分组被称为一个数据报,每个数据报自身携带地址信息,若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块.数据报服务是指端系统的网络层同网络节点中的网络层之间,一致地 按照数据报操作方式交换数据。 虚电路服务是面向连接的服务,数据报服务是无连接的服务。 【答案】分组/数据报、虚电路
课程设计 题目：基于JA V A的路由选择网络层的协议开发
第1章绪论 1.1 路由选择的意义 路由(Route) 的概念出现于本世纪70 年代,当时的网络结构较简单,因此直至80 年代中期出现了大规模的网络结构后,路由技术才得到了广泛的应用。在ISO/ OSI 体系结构中,路由技术是第三层(网络层) 的功能,路由选择(Routing)是分组交换系统中的一个重要概念,是指在互联网络中选择将信包(Package) 从信源机(Source Host) 传往信宿机(Destination Host) 的传输路径的过程。实际的网络协议(如IP协议) ,其本身并不涉及具体的路由选择细节,它只说明路由选择的一般原理和规则,具体的路由选择是指路由表的建立与刷新机制,由一组独立的路由选择协议(RoutingProtocol) 描述。路由选择的过程是由路由算法来完成的,路由算法可以运行在网络主机上,也可运行在专用的路由设备上,如路由器是一种网络互联设备,其主要功能就是进行路由选择。 1.1.1 路由选择技术的组成 路由选择技术涉及两方面内容:最佳路径的选择及信包在网络上的传递。信包的传递也可称为交换(Switching) , 交换过程相对简单,而路径的选择过程比较复杂。 最佳路径选择 最佳路径依赖于不同的衡量标准,例如可使用路径长度作为衡量标准。在确定最佳路径的路由算法中,路由表(Routing Tables) 是一个重要的数据结构,其中包含了网络的路由信息,算法通过建立和维护路由表进行最佳路径的确定。路由算法根据算法要求在路由表中填写各种路由信息,其中最基本的是目标/ 驿站(Hop) 信息(见表1) 。这一组信息告诉路由器,在信包发往信宿机的过程中,最佳选择是将信息转发至下一驿站(Next Hop) 所代表的节点。当路由器接收到一个输入信息时,首先检查信包的目标地址,然后尝试找出与此目标地址相匹配的下一驿站,若匹配成功则进行信包转发,否则放弃该信包。除了目标/ 驿站信息外,根据不同的路由算法,路由表中还包含有其它内容,例如最佳路径的衡量标准等
网络层 1.网络层提供的两种服务 虚电路(VC):面向链接的，由网络确保提供可靠的服务。借鉴与电信网络。两个计算机通信前先建立链接。 数据报服务：网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付数据报服务。 网络层不提供服务质量承诺。 依据：计算机比电话机智能，有很强的差错处理能力。由于传输网络不提 供端到端的可靠服务，因此路由器可以设计的简单，价格低廉。 2.网际协议IP 网际协议IP是TCP/IP体系中最主要的协议之一。IP协议配套使用的有： ●地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol) ●逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol) ●网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol) ●网际组织管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol) ICMP和IGMP使用IP协议 IP协议使用ARP和RARP协议 IP协议实现网络互连，使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络 3.什么是虚拟互联网络(逻辑互联网络) 互连起来的物理网络的异构性本来是客观存在的，但利用IP协议可以使这些性能各异的网络在网络层看起来好像是一个统一的网络。 网络的异构性：由于用户需求不同，网络技术发展，导致网络体系中存在不同性能，不同网络协议的网络。(那么如何使这种存在差别的网络连接到一起，感觉像是一种网络没有障碍的通信——>使用相同的网际协议IP，构成一个虚拟互联的网络。比如我们通信的过程中，有段网络使用了卫星链路，有的使用了无限局域网，但是IP协议可以使信息在这些网络传输)。 用来连接异构网络的设备：路由器。 4.将网络互连起来要使用一些中间设备，根据中间设备所在层次不同分为： (1)物理层使用的中间设备转发器(repeater) (2)数据链路层使用的中间设备网桥或桥接器(bridge) (3)网络层使用的中间设备路由器(router) (4)网络层以上使用的中间设备网关(gateway) 转发器和网桥只是把网路扩大(因此，由转发器和网桥连接起来的若干个局域网仍属于一个网路，只能有一个网路号(主机号不同)) 路由器实现网络互连（路由器的每一个接口都有不同的网络号IP地址）
第5章网络层 5.1网络层概述 网络层负责数据包经过多条链路、由信源到信宿传递过程，并保证每个数据包能够成功和有效率地从出发点到达目的地。为实现端到端的传递，网络层提供了两种服务：线路交换和路由选择。线路交换是在物理链路之间建立临时的连接，每个数据包都通过这个临时链路进行传输；路由选择是选择数据包传输的最佳路径，在这种情况下，每个数据包都可以通过不同的路由到达目的地，然后再在目的地重新按照原始顺序组装起来。 网络层是通信子网的最高层，对上层用户屏蔽了子网通信的细节，如子网类型、拓扑结构、子网数目，向上层提供一致的服务、统一的地址。 5.1.1网络层功能 (1)为传输层提供建立、维持和释放网络连接的手段，完成路由选择、拥塞控制、网络 互联等功能。 (2)根据传输层的要求选择网络服务质量。服务质量的参数主要包括：残留差错率、服 务可用性、可靠性、吞吐量、传输延迟等。 (3)对数据传输过程实现流量控制、差错控制以及顺序控制。 (4)提高资源子网主机节点与通信子网的接口，向传输层提供虚电路服务和数据报服务。 网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层服务将每个报文从源端传输到目的端。 基本功能：实现端到端的网络连接，屏蔽不同子网技术的差异，向上层提供一致的服务。 主要功能： 路由选择和转发 通过网络连接在主机之间提供分组交换功能 分组的分段与成块，差错控制、顺序化、流量控制
5.1.2网络层服务的特点 网络层的服务有如下特点： (1)最重要的特点是无连接 (2)服务是不可靠的，传送过程中可能延迟、不按顺序到达或者丢失等 (3)服务是尽力而为的。 网络层实现这种无连接服务的分组传送机制称为网际协议，通称IP协议。 网络层服务应遵循以下三个原则： (1)服务应与通信子网技术无关。 (2)通信子网的数量、类型和拓扑结构对传输层是隐蔽的。 (3)传输层能获得的网络地址应采用统一的编号形式，即使跨越多个LAN和WAN。 5.2路由算法 路由算法是网络层软件的一部分，它负责确定一个进来的分组应该被传送到哪条输出线路上。 5.2.1路由算法选择的参考标准 路由算法选择有以下参考标准： (1)正确性：沿着路由表所指引的路由，分组一定能够传输到最终到达的目的网络和目 的主机。 (2)最优化：指路由算法选择最佳路径的能力。 (3)简洁性：算法设计简洁，利用最少的软件和开销，提供最有效的功能。 (4)坚固性：路由算法处于非正常或不可预料的环境时，如硬件故障、负载过高或操作 失误时，都能正确运行。 (5)快速收敛：收敛是在最佳路径的判断上所有路由器到达一致的过程。收敛慢的路由 算法会造成路径循环或网络中断。 (6)灵活性：路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。
01路由和数据包转发简介 1.1路由器的内部构造 1.1.1路由器是计算机 1、路由器中含有许多其它计算机中常见的硬件和软件组件，包括： ●CPU ●RAM ●ROM ●操作系统 2、路由器是网络的核心 ●路由器将数据传到正确的目的地，可以连接不同的介质。 ●路由器可连接多个网络，这意味着它具有多个接口，每个接口属于不同的IP 网络。 3、路由器确定最佳路径 路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网络，其方法是： ●确定发送数据包的最佳路径（路径选择，Path Selection） ●将数据包转发到目的地（包交换, Packet Switching） 路由器使用路由表来确定转发数据包的最佳路径。 1.1.2路由器CPU和存储器 1、路由器组件及其功能 PC 一样，路由器也包含： 1)中央处理器(CPU)：CPU 执行操作系统指令，如系统初始化、路由功能和交换功能。 2)随机访问存储器(RAM/SDRAM/DRAM)：操作系统、Running-config、IP Routing Table、 ARP表、数据包缓冲区。 3)只读存储器(ROM)：bootstrap 指令、基本诊断软件、精简版IOS 4)闪存（Flash）：在大多数Cisco 路由器型号中，IOS 是永久性存储在闪存中的，在启 动过程中才复制到RAM，然后再由CPU 执行。 5)NVRAM（非易失性RAM）：NVRAM 被Cisco IOS 用作存储启动配置文件 (startup-config) 的永久性存储器。 1.1.3IOS（Internetwork Operating System，互联网操作系统） 1.1.4路由器的启动过程 1、启动过程分为四个主要阶段： 1)执行POST 2)加载bootstrap 程序 3)查找并加载Cisco IOS 软件 4)查找并加载启动配置文件，或进入设置模式 2、检验路由器启动过程 show version 命令有助于检验和排查某些路由器基本硬件组件和软件组件故障。 1.1.5路由器的接口 1、管理端口：控制台端口（Console）和AUX（辅助）端口 2、LAN：以太网接口（Ethernet Interface）和快速以太网接口（FastEthernet Interface）、吉 比特以太网接口（Gigbit Ethernet Interface）、10 Gigbit Ethernet Interface。 3、WAN：如串行接口、ISDN 接口和帧中继接口。 1.1.6路由器和网络层
路由算法是路由协议必须高效地提供其功能，尽量减少软件和应用的开销。 路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。 关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，有两种主要的路由算法：总体式路由算法和分散式路由算法。采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息——而没有网络中的每个路由器的信息。这些算法也被称为DV（距离向量）算法。采用总体式路由算法时，每个路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。这些算法也被称为LS（链路状态）算法。 收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 路由算法的核心是路由选择算法，设计路由算法时要考虑的技术要素有： 1、选择最短路由还是最佳路由； 2、通信子网是采用虚电路操作方式还是采用数据报的操作方式； 3、采用分布式路由算法还是采用集中式路由算法； 4、考虑关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源； 5、确定采用静态路由还是动态路由。 各路由算法的区别点包括：静态与动态、单路径与多路径、平坦与分层、主机智能与路由器智能、域内与域间、链接状态与距离向量。 链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表中描述其自己链接状态的部分。 距离向量算法（也叫做 Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部分，但只发给其邻居。 也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发送较多的更新信息。 metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。
首先给大家看一张图，这里详细的画出了路由器的各种您不知道的小秘密，随后我将详细的为大家解答其中技术性的问题。 （路由器参数图） 看花眼了吧，这一个个的文字、字母和数字组合到底是什么意思呢？还有这一圈圈的光圈又代表什么呢？不着急，且听我慢慢道来。 很多人在买路由器的时候会存在一些误区，首先是对路由器型号的不了解，其中还会闹出一些小笑话。这里小草就简单的介绍一下，大家常见的路由器上面都标注着150M和300 M等型号，具体是什么意思呢？ 路由器的M是Mbps的简称，比特率是用来描述数据传输速度快慢的一个单位，比特率越大，数据流速越快。理论上150Mbps的网速，每秒钟的传输速度就是18.75MB/S。300Mbp s的网速，每秒钟的传输速度就是37.5MB/S。
很多朋友把这个M误解成了米的单位，有一次一个顾客来到我店里，说要买个300米的路由器，我当时就傻了，我问他是不是买300兆的，他说他也不懂，还有回一个客户来找我，说你的路由器不是300米的么？怎么隔了2个房间就没信号了，连20米都不到？这里我要着重说下路由器的这个M到底是什么意思，用行业术语讲或许大家听不明白，那我就讲通俗点其实这个M就是指的路由器对数据的吞吐量，数值越大吞吐量则越大，下回千万别把M 再当成米来误读啦，不然要闹出笑话的。 再说下路由器的型号划分，很多人或许知道的路由器有无线和有线两种，无线是可以发射WIFI信号的同时大部分产品还可以链接有线的网线，而有线路由器则是只能通过网线来链接，这只是对路由器的基本划分。其实路由器还可分为家用路由器和企业级路由器两种，因为功能不同和适应环境的缘故所以大家对于企业级路由器可能知道的不多，具体怎样区分呢？ 这里可能就有点麻烦了，一般家用路由器带动的设备相对较少，一般不会超过5-10台，且使用的时间多数非全天候的，链接的带宽和数据吞吐量也不大，但从型号和发射频率来区分是不科学的，这主要看厂家怎么定位啦，这不很多小企业和办公区域就有拿家用路由器来充当企业级路由来使用的，如果设备链接较少还可以，如果连接数过多，难免不会出现些小问题，例如网速慢、频繁掉线、设备死机等问题。企业级路由器和家用路由还有一个大的区别在于软件功能上，为了迎合办公和不同需求，企业路由本身会设计很多的软件管理功能，例如端口扫描、网络限速、网址筛选、数据监控、数据防毒等等功能。 （家用300M三天线TP-LINK路由器）
总第246期2010年第4期 计算机与数字工程 Computer&Digital Engineering Vol.38No.4 49 基于L EACH的无线传感器网络分簇路由算法3 白凤娥 牟汇慧 姜晓荣 (太原理工大学计算机与软件学院 太原 030024) 摘 要 路由协议是无线传感器网络的重要组成部分之一,而路由算法在路由协议中起着至关重要的作用。文章在L EACH算法基础上,提出一种改进的路由算法,改进后的算法采用相对固定的成簇方式,每隔一轮重新构建簇。利用图论中的prim算法,选择每轮中P ed最大的簇头作为根节点,在簇头节点之间构造树形路由,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到根节点,然后通过根节点将整个网络收集到的数据发送到基站。仿真结果表明,与L EACH算法相比,改进算法降低了能耗,有效延长了网络生存周期。 关键词 无线传感器网络;L EACH算法;分簇;生命周期 中图分类号 TP393 L EACH2Based Clustering Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks Bai Fe ngπe M ou Huihui J ia ng Xiaorong (College of Computer and Software,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024) Abs t rac t Routing protocol is an important part of wireless sensor network and the routing algorithm plays a crucial role in the routing protocol.Based on L EACH algorithm,this paper presents a novel clustering algorithm in which clusters are relatively fixed and the nodes re2organize themselves into new clusters every other round.It utilizes the Prim algorithm in the graph theory to form tree routing among cluster2head nodes,and selects the cluster2head with the largest P ed as the root node.The cluster heads send data to the root node in a multi2hop manner and the root node then sends the gathered data by the whole network to the base station.Simulation results show that compared with L EACH,the improved algorithm can re2 duce the energy consumption and prolong the lifetime of the network. Ke y Words wireless sensor network,L EACH algorithm,clustering,lifetime Class Nu m ber TP393 1 引言 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是监视远程环境的有力工具之一,它的基本功能是收集并返回传感器节点所在监测区域的信息。由于工作环境和自身构造的限制,传感器节点一般是电池供电,并且节点的更换和充电也较难实现。因此,降低节点能耗,延长网络生命周期是无线传感器网络传输机制的一个主要研究目标[1]。 网络数据传输离不开路由协议,路由协议对网络的整体性能有重要影响,因此,作为无线传感器网络核心技术之一的路由协议一直是研究的热点。路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,无线传感器网络中的路由算法从网络逻辑结构角度可以分为平面路由和层次路由。层次路由算法是无线传感器网络路由算法的研究重点,其中,L EAC H 算法[2～3]是比较具有代表性的层次型路由算法。 本文在L EAC H算法的基础上,介绍一种改进的路由算法,改进算法的成簇方式相对固定,减少了构造簇的能量消耗。簇形成之后,在簇头间构造最小生成树,簇间通过多跳方式通信,降低了簇头节点之间长距离通信的能耗。 3收稿日期:2009年11月2日,修回日期:2009年12月5日 作者简介:白凤娥,女,教授,硕士生导师,研究方向:计算机控制与嵌入式系统,无线传感器网络。牟汇慧,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。姜晓荣,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。
1.网络层只向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 2.虚电路服务（VCVirtual Circuit）与数据报服务的主要区别，P109 3.网际协议IP是TCP/IP系统中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之 一。与IP协议配套使用的还有四个协议：1.地址解析协议ARP（address resolution protocol）；2.逆地址解析协议RARP（reverse address resolution protocol）；3.网际控制报文协议ICMP（Internet control message protocol），网际组管理协议IGMP（intern group management protocol） 4.TCO/IP体系中，网络层常常称为网络层或IP层。 5.网络相互连接起来要使用一些中间设备。根据中间设备所在的层次，可以有以下四种不 同的中间设备：1.网络层使用的中间设备叫做转发器；2.数据链路层使用的叫网桥；3. 网络层使用的叫路由器；4.在网络层以上使用的叫网关。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。 6.IP地址的编址方法共经历了三个历史阶段：1.分类的IP地址；2.子网的划分；3.构成超 网。 7.A类、B类、C类地址都是单播地址，D类地址是多播地址。E类地址保留为以后用。 8.IP地址的指派范围 9.IP地址的重要特点：（1）IP地址是一种分等级的地址结构。分2个等级的好处是：1. 地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下主机号则由得到该网络号的单位自行分配。2.路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，从而减少了路由表所占用的存储空间以及查找路由表的时间。（2）IP地址是标志一个主机和一条链路的接口。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络，因此路由器至少应当有两个不同的IP地址。 （3）网络是指具有两个相同网络号的主机集合，因此，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。具有不同网络号的局域网必须使用路由器。（4）所有分配到网络号的网络都是平等的。 10.IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层以上使用的 是IP地址，而数据链路层及一下使用的是硬件地址。整个IP数据报成为MAC帧的数据。 11.IP地址>ARP>物理地址；物理地址>RARP>IP地址。每个主机都设有ARP高速缓存。 12.IP数据报首部由20字节的固定部分和可变部分组成。最常用的首部字节是20字节，首 部长度最大字节是60字节。数据报的最大长度为2^16-1。 13.每一种数据链路层都有自己的帧格式，帧格式中的数据字段的最大长度称为最大传送单 元MTU。 14.标识字段的值被复制到所有的数据报片的标识字段中，相同的标识字段使分片后的数据 报片最后能正确的重装成为原来的数据报。 15.MF=1，还有分片；MF=0，没有分片；DF=0，允许分片。片偏移 16.直接交付、默认路由、IP层分组转发算法。 17.划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，当然主机号也就减少了相应 的位数。子网掩码包含子网划分的信息，同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址。 18.划分子网IP地址：：={<网络号>，<子网号>，<主机号>} 19.无分类域间路由选择CIDR。CIDR无分类的两级编址：：={<网络前缀>，<主机号>}。 CIDR使用斜线记法或CIDR记法，IP地址后面加“/”表示网络前缀所占的位数。20.CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念；CIDR把网络前缀都相 同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。CIDR使用地址掩码。
D2D网络中基于强化学习的路由选择与资源分配算法研究 随着通信网络的发展,终端直连通信技术(Device-to-Devic,D2D)被广泛关注,它的应用将满足用户日益增长的流量需求。然而,D2D技术的引入使得蜂窝网络内部的干扰冲突加剧,用户难以满足服务质量(Quality-of-Service,QoS)的需求。 一些传统算法基于网络“抓拍”信息可以计算得到各采样时刻的网络控制策略,却难以适应复杂多变、高度动态的网络环境。因此,本文着手于动态环境下的D2D网络中的通信问题进行了深入地研究,并结合正在兴起的机器学习技术,提出了更加智能化的解决方案。 在本文中我们将分别研究“多跳D2D网络”与“D2D直连通信”两类D2D应用场景的通信问题,提出了在两种场景下基于强化学习的在线学习方法,从而解决多跳网络中的路由问题与D2D直连网络中的资源分配问题。而随着问题复杂程度的增加,强化学习算法也相应由浅入深。 在路由问题中,因问题复杂程度较低,我们利用传统强化学习算法中的值迭代算法求解,而在资源分配问题中因问题规模变大,本文依次提出了基于深度Q 学习(Deep Q-Learning,DQN)的资源分配算法和深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的资源分配算法分别解决了问题中状态空间连续与动作空间连续的问题,而这两种算法都是深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)中的经典算法。在多跳D2D网络路由问题中,我们考虑了三类随网络动态变化的QoS指标,并利用值迭代算法求解,同时提出了分布式的强化学习算法解决了集中式算法学习周期过长的问题。 仿真发现,在动态环境中,所提算法在性能与时间复杂度方面相较于传统算
第4章网络层习题集 填空题 1. 在因特网中，远程登录系统采用的工作模式为_______模式。 【解答】客户机／服务器或C／S。 【考查知识点】Telnet采用客户机／服务器模式。 2. IP数据报中总长度是指_____和______之和的长度.单位为字节。最大长 度为______字节。当数据报分片后.总长度是指_______。 【解答】首部／数据／65535／分片后的每一个分片的首部和数据长度的总和 【考查知识点】总长度字段为16位.因此数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。 3. ping和ipconfig的作用分别是________和_______. 【解答】测试网络连接情况／查看网络设置 4. CSMA/CD指的是________和_______。 【解答】载波监听多路访问／冲突检测 5. IP地址的编址方法共经过了三个阶段。这三个阶段是___、____、____。 【解答】分类的IP地址／子网的划分／构成超网。 【考查知识点】对IP地址编址方法的历史了解。 6. （1）物理层使用的中间设备叫做________。 （2）数据链路层使用的中间设备叫做________或________。 （3）网络层使用的中间设备叫做________。 （4）在网络层以上使用的中间设备叫做________。 【解答】.（1）转发器（2）网桥／桥接器（3）路由器（4）网关 【考查知识点】各层使用的中继物理设备。 7. IP协议配套的另外四个协议是：__________、__________、__________、 _________。 【解答】ARP／RARP／ICMP／IGMP。 【考查知识点】IP协议。 8.多播地址只能用于_______地址，不能用于_______地址。 【答案】目的／源。 【考查知识点】IP多播。 9. ICMP的差错报告报文共有5种，分别是__________、__________、 __________、_________、_________。 【答案】终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）。
2020年计算机四级网络工程师复习要点：路由选择算法的分类 在INTERNET中，路由器采用表驱动的路由选择算法。路由表存储了可能的目地地址与如何到达目的地址的信息。 报考路由选择算法也称为自适应路由选择算法，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。路由表可以分为静态路由表和报考路由表： 1、静态路由表：是由人工方式建立的，网络管理人员将每一个目的地址的路径输入到路由表中。网络结构发生变化时，路由表无法自动地更新。 2、报考路由表：大型互联网网络通常采用报考路由表。在网络系统运行时，系统将自动运行报考路由选择协议，建立路由表。 一个自治系统重要的特点就是它有权决定在本系统内应采用何种路由选择协议。自治系统内部的路由选择称为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。作为一个自治系统，其核心是路由寻址的“自治”。 INTERNET将路由选择协议分为两大类：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。 内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择协议，这与INTERNET 中其他自治系统选用什么路由选择协议无关。目前内部网关协议主要有：路由信息协议RIP和开放短路径优先协议OSPF。外部网关协议主要是边界网关协议BGP，路由选择算法和路由选择协议在概念上是不同的。网络上的主机、路由器通过路由选择算法去形成路由表，以确定发送分组的传输路径。而路由选择协议是路由器用来完成路由表建立和路由信息更新的通信协议。 路由信息协议是内部网关协议中使用广泛的一种协议，它是一种分布式、基于距离向量的路由选择协议，其特点是协议简单。路由信息协议是用于TCP/IP 系统和其他网络环境的距离矢量路由选择协议。路由信息协议RIP适用于相对较小的自治系统，它们的直径“跳数”一般小于15.因为每一个自治系统里的路由器都要与同一系统里的其他路由器交换路由表信息，当内部路由器的数目增加时，网络的RIP信息交换量会大幅度地增加。 短路径优先协议OSPF的主要特点： 1、使用分布式链路状态协议，而RIP使用距离向量协议。 2、OSPF协议要求路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，以及链路状态的度量。链路状态度量主要是指费用、距离、延时、带宽等。
网络层 一、网络层提供的两种服务 虚电路服务可靠通信应当由网络来保证 数据报服务可靠通信应当由用户主机来保证 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 二、网际协议IP 1、与IP 协议配套使用的还有三个协议： ?地址解析协议ARP ?网际控制报文协议ICMP ?网际组管理协议IGMP 2、网络互相连接起来要使用一些中间设备 ?中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 ?物理层中继系统：转发器(repeater)。 ?数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 ?网络层中继系统：路由器(router)。 ?网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway) 3、互联网可以由许多异构网络互联组成 4、分类的IP 地址 IP 地址定义：就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。 5、IP 地址的编址方法 分类的IP 地址，子网的划分，构成超网。 两级的IP 地址：IP 地址::= { <网络号>, <主机号>} 分类的IP 地址：A类，B类，C类地址都是单播地址 D类地址用于多播，E类地址保留 实际上IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 Ip地址不仅可以指明一个主机，还指明了主机所连接到的网络 6、ip地址与硬件地址的区别：IP地址放在IP数据报首部，硬件地址放在MAC帧首部，在网络层及网络层以上使用IP地址，在链路层及以下使用硬件地址 7、解析协议ARP 每一个主机都设有一个ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP 地址到硬件地址的映射表，这个映射表还经常动态更新。 ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址和硬件地址的映射问题。 8、如何知道同一个局域网内其他主机的mac地址？ A在局域网内广播arp请求分组，其他主机接收分组，IP地址与报文中一致的主机收下分组，并在自己的arp缓存中写入主机A的IP地址到mac地址的映射，并发送arp响应报文，A收到响应报文后在自己的arp缓存中写入主机B的IP地址到mac地址的映射。 9、生存时间，一般为10-20分钟 10、若主机不在同一个局域网内，arp映射表怎样建立？交给连接不同网络的路由器
网络技术与应用 随堂实验报告 实验二路由选择算法模拟实验 学院计算机与电子信息学院 专业班级 姓名学号 指导教师左敬龙 实验报告评分：_______
实验二路由选择算法模拟实验 一、实验目的 1.理解路由选择算法实现原理，加深对网络层功能的理解； 2.掌握距离向量路由选择算法中路由表形成过程及其对路由选择的影响； 二、实验内容 1.熟悉模拟软件的运行环境及操作方法； 2.调整参数，分析路由表变化情况，理解路由算法。 三、实验原理 1.距离向量路由选择算法基本原理如下： (1)初始化，对于每节点G，对所有它直接连接的目的地N，路由表中的项用三 元组（N,G,0）表示，即从节点G到目的节点N无需经过转发。 (2)节点G定期发送它的路由表给相邻节点，更新信息中对应着每一个目的地N， 用一个三元组来表示（N,V,D），即到目的地N的路由上的下一节点为V，G 到N的距离为D。 (3)节点G收到G’送来的路由信息，对于更新信息中给出的每个目的地，在G 的路由表中查找相对应的表项，设它为（N,V,D），而更新信息中的三元组为 （N,V’,D’），C为节点G和G’之间的距离。如果找不到相应的表项，则在 G的路由表中增加一项（N,G’,D’+C）; (4)如果V=G’，则G中路由表对应的表项更新为（N,G’,D’+C）； 否则，比较D’+C和D： 如果D’+C 目的IP地址`目的端口号`源IP地址`源端口号`控制`数据 控制："M"－数据帧； "GetR"－请求邻居路由器回送距离表，无数据域； "R"－数据内容为距离表。 四、实验仪器 计算机45台、集线器4台、网卡45块、网线条、软盘若干。 五、实验步骤 1.将模拟软件拷贝到计算机硬盘，熟悉模拟软件的运行环境及界面，察看 帮助文件。 2.运行配置好的模拟环境，分析路由表情况，并与算法相比较，得出结论。 3.调整距离值，重新计算路由表，分析路由表情况，得出结论。 六、实验数据与分析 第一轮数据分析 初始状态： 设置好路径： 1）、选取模拟路由器0，计算其与相邻路由的(N,V,D) 路由基本原理及路由协议 一．OSI/RM参考模型中分组交换网络的（网络层）路由选择1．路由选择 路由选择也较路径选择。 路由选择是指选择和建立一条合适的物理或逻辑的通路，以供进网数据从网络的源节点到达宿节点的控制过程。 2．路由问题概述 分组交换网结构可以抽象成以下网络拓扑图 数据分组从源节点A到达宿节点D的路径（通路）有： l1,l3（A-B-D） l2,l6（A-C-D） l2,l4,l7（A-C-E-D） 问题： 哪条通路是最佳的？ 最佳－即最短路径问题。 假如上图中每条边都有权值，A到D的最短路径应该是所有路径中，构成路径的边的权值之和最小的哪条路径。 权值：在网络中主要是数据传输时延和距离。 3．对路由选择算法的要求 a.能正确、迅速、合理地传输数据分组 b.能适应由于节点或链路故障引起的拓扑变化 c.能适应网络通信量的变化，使网络内的通信负载达到均衡 d.算法应尽量简单 4．路由选择算法的两大策略 a．静态路由选择算法——基于网络拓扑（距离）和时延的要求，以固定的准则来选择路由。因此这类算法也叫做确定型（非自适应）路由算法。这类算法简单，速度快，但不能适应因种种原因而引起的网络拓扑变化和网络内部通信量的变化。这类算法使用于那些网络拓扑结构不经常变化的小型网络。 b.动态路由选择算法——基于网络状态参数的变化，来选择某段时间内有效的路由。这类算法能够适应网络拓扑状态和其它状态参数的变化而调整路由。因此这类算法也叫做自适应路由算法 5．实现路由选择算法的一般方法 a.标头指示法 b.路由表法 在每个交换节点（路由器）中建立路由表。 二、互联网中的路由算法——IP路由技术路由基本原理及路由协议详情详情
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