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第五章路由协议路由协议主要负责建立源节点与目的节点之间的一条消息传输路径，即实现路由功能。
路由协议包含了两个方面功能：寻找源节点-目的节点间的最优路径，并将数据分组沿该路径正确转发。
传统的Ad hoc网络、无线局域网等网络的首要目标是提高服务质量和公平高效地利用网络带宽资源。
这些网络路由协议的优化目标通常是网络延时最小化，而能量问题通常不作为一个最主要的优化目标。
而在陆地无线传感器网络中，由于节点能量有限，因此路由协议需要高效利用能量，同时，由于传感器网络规模一般较大，节点通常不具有全网拓扑信息，因此传感器网络的路由协议需要在已知局部网络信息的基础上选择合适的路径。
但是，当前陆地网络的路由协议由于受到种种方面的限制，均不能有效地直接应用于水下网络中，复杂的水下环境给网络层路由协议的设计带来了全新的挑战。
水下传感器节点通信半径和覆盖面积相对于整个网络的规模较小，同时由于水声链路的高度时空动态特性，事先在源节点和目的节点之间建立一条完整且固定的通信路径是不现实的，因此水下传感器网络一方面主要采用多跳传输的路由机制，另一方面路由表需要以一定的频率更新以适应网络的动态变化。
多跳传输方式需要借助中继节点转发信息，该方式要求多个节点共同协作完成消息从源节点到目的节点的传输，这就涉及中间节点选择的问题，如何选择中间节点从而有效降低传输延迟、提高数据传输率是路由协议主要解决的问题。
此外，水下後感器显络迪路由协议还要具备以下特性：①可扩展性，由于水下传感器网络中的节点受部署环境的影响造成部分节点或部分链路失效，因此能有效地检测和处理节点失效或移动造成的链路中断，适应不断变化的网络柘朴是水下一隹感器网络路由协议需要解决的一个主要问题；②节能性，在水下传感器网络中，节点大都是以电池供电的，电量十分有限，且电池的更换耗时耗力，同时水声信号发射功率相对较大，因此，提高能量效率是对水下传感器网络设计的另一主要目标；③容错性和鲁棒性，在水下感器网络中，节点的失效是很难避免的，造成节点失效的原因主要包括环境因素，此外，水声信道的通信质量也很难保证，这就要求路由协议具有较好的鲁棒性，能有效避免部分节点的失效或链路的中断给整个网络造成影响；④快速收敛特性，由于水下传感器网络的拓扑结构动态变化，节点能量和水声频谱带宽资源严重受限，因此要求路由算法可以做到快速收敛，以适应网络拓扑结构的动态变化，减小通信协议开销，提高信息传输效率。
动静路由协议一、什么是动静路由协议？动静路由协议是指在网络中，根据网络的拓扑结构和网络环境的动态变化，对数据包进行选择性的路由转发的一种协议。
动态路由协议是指路由表会根据网络环境的变化而自动更新，使得数据包可以按照最优路径转发；而静态路由协议是指路由表的更新需要手动配置。
二、动静路由协议的优势和劣势1. 优势•自动更新：动静路由协议可以根据网络环境的变化自动更新路由表，而不需要手动配置，节省了管理员的时间和精力。
•适应性强：动静路由协议可以根据网络的拓扑结构和环境变化选择最优路径，使得网络的传输效率更高。
•高可靠性：动静路由协议能够自动检测和纠正网络中的故障，保证了数据的可靠传输。
2. 劣势•网络开销：由于动静路由协议需要不断地更新和维护路由表，会增加网络中的流量和带宽消耗。
•配置复杂：动静路由协议的配置相对于静态路由协议来说更为复杂，需要管理员具备一定的技术水平。
•安全性问题：动静路由协议对网络的环境变化敏感，可能会受到恶意攻击或网络故障的影响，导致网络的不稳定性和安全性问题。
三、常见的动静路由协议1. RIP（Routing Information Protocol）RIP是一种基于距离向量的动态路由协议，采用了Bellman-Ford算法进行路由选择。
RIP将整个网络划分为多个区域，每个区域内有一个路由器作为区域的门户，负责与其他区域交换路由信息。
使用RIP协议的网络中，每个路由器都会周期性地向邻居路由器发送路由信息，将自己所知道的网络拓扑信息告知其他路由器。
这样所有的路由器都可以根据所收到的路由信息对路由表进行更新，从而找到最优路径进行数据包的转发。
RIP的优点是简单、易于实现，适用于小型网络。
但它的缺点是收敛速度慢，对大型网络支持不好。
2. OSPF（Open Shortest Path First）OSPF是一种基于链路状态的动态路由协议，采用了Dijkstra算法进行路由计算。
OSPF将整个网络划分为多个自治系统（AS），每个自治系统内部有一个或多个区域，每个区域内有多个路由器。
Ad Hoc网络及QOS支持2.2 Ad Hoc网络的路由协议2.2.1现有的Ad Hoc网络路由协议分类由上可知，由于Ad Hoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速更新、适应单向信道环境等这些特殊要求，现有的IP路由协议，如RIP(路由选择信息协议)和OSPF(开放最短路径优先协议)等基于固定设备的协议设计思想不能满足以上要求，Ad Ho。
网络路由协议的设计具有很大难度。
IETF的MANET 工作组重点研究Ad Hoc网络中的路由协议flgl。
目前工作组已经提出了许多协议草案，比如DSDV(目标序列距离路由矢量算法)、DSR(动态源路由协议)、AODV (Ad Hoc网络的距离矢量路由算法)、TORA(临时顺序路由算法)等。
此外，研究人员还发表了许多关于Ad Hoc网络路由协议的学术论文，比如wRp[191. LAR[zol, ZHLS[21]等。
这些路由协议根据不同的标准可以进行不同的分类，弄清协议的分类对掌握协议的优缺点有重要意义。
从协议中节点的逻辑角度和节点在协议过程中的地位作用划分，可以分为平面路由协议和分级路由协议。
1.平面(flat)路由协议:在平面路由协议中，网络中的所有节点在形成和维护路由享有对等的权利和义务，即路由协议中节点的逻辑视图是平面结构，结点的地位是平等的，不存在某些节点具有特殊用途。
这类协议的优点是不存在特殊节点，路由协议的鲁棒性较好，通信流量以及路由负载较为均衡的分布在网络中。
其缺点是缺乏可扩展性，只适用于节点规模较小的Ad Ho。
网络。
2.分级(hierarchical)路由协议:分级路由协议中，网络由多个簇组成，因而节点分为普通节点和簇头节点。
处于同一簇的簇头节点和普通节点共同维护所在簇内部的路由信息，簇头节点负责所管辖簇的拓扑信息的摘要处理，并与其他簇头节点互换处理后的拓扑信息【’“]。
采用分簇思想主要有两个目的:一是通过减少参与路由计算的节点数目，缩小路由交换的范围，从而减小节点维护路由表的大小，降低交换路由信息所需的通信开销和维护路由表所需的内存开销，这与有线网络中层次思想的目标是一致的;二是基于某种簇形式策略，选举形成一个较为稳定的子网络，减少拓扑结构变化对路由协议带来的冲击。
路由协议的概述路由协议是计算机网络中的一种协议，用于控制数据包在网络中的传输。
它负责决定数据包的路径，将数据从源地址传输到目的地址。
路由协议的作用是根据网络拓扑和路由表信息，确定数据包的最佳传输路径，以保证数据的有效传输和网络的高效运行。
一、路由协议的分类根据路由协议的工作方式和实现方式，可以将其分为以下几类：1. 静态路由协议：静态路由协议是由网络管理员手动配置的，不会自动适应网络变化。
它的优点是配置简单，对网络资源消耗少，但缺点是无法应对网络拓扑的变化，需要手动更新路由表。
2. 动态路由协议：动态路由协议是根据网络拓扑和路由表信息自动计算和更新路由表的，能够自适应网络变化。
常见的动态路由协议有RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）和BGP（Border Gateway Protocol）等。
二、常见的路由协议1. RIP协议：RIP是一种基于距离向量的内部网关协议（IGP），使用跳数作为度量标准，通过交换路由信息来建立路由表。
RIP协议适用于小型网络，但由于其算法简单，收敛速度慢，对大型网络不适用。
2. OSPF协议：OSPF是一种基于链路状态的内部网关协议（IGP），使用链路状态数据库来计算最短路径，具有较快的收敛速度和较高的路由选择能力。
OSPF协议适用于复杂的大型网络，常用于企业内部网络。
3. BGP协议：BGP是一种外部网关协议（EGP），用于在自治系统之间交换路由信息。
BGP协议具有高度的可靠性和灵活性，能够实现更精确的路由选择，常用于互联网的边界路由器之间的通信。
三、路由协议的工作原理1. 路由表的建立：路由协议通过交换路由信息，建立起路由表。
路由表中存储着网络中各个节点的地址及其对应的最佳路径。
2. 路由选择：当收到一个数据包时，路由器根据目的地址查询路由表，选择最佳路径进行转发。
路由选择的依据可以是跳数、带宽、延迟等不同的度量标准。
无线网状网主动路由协议的对比作者：何渊淘李清秀来源：《无线互联科技》2014年第08期摘要：无线网状网（Wireless Mesh Network，WMN）是一种多跳的自组织网络， WMN 路由协议对网络的性能指标起到了决定作用。
近年来一些WMN路由协议被提出和实现，例如OLSR，Babel，BMX6。
在本文中，作者分析了几种路由协议的工作机制和选路原理，并在真实的环境下构建了测试平台。
实验的结果表明BMX6协议在收敛速度和网络开销上要优于Babel和OLSR（Optimized Link State Routing）。
关键词：无线网状网；BMX6；OLSR；Babel1 引言由于部署的时间和成本的因素，在临时场所或灾难地区进行组网存在着较大的困难，WMN就是针对该问题而提出的解决方案[1]。
近年来以和AWMN为代表的社区无线网络的设计和部署进一步推动其发展[2-3]，大量私有和开源的WMN路由协议被提出和实现。
其中具有代表性的是OLSR、Babel、BMX6、B.A.T.M.A.N-ADV[4-6]。
由于WMN路由协议会对其性能产生决定性作用，因此掌握其性能特征对WMN网络的开发和对协议的改进具有重要的意义。
本文首先对这几种网络协议的工作机制和选路原理进行分析和对比，然后在校园网环境下构建了小型WMN测试平台。
最后在此平台的基础上，测试这几种路由协议的网络开销、收敛速度等指标，并对实验数据进行分析。
2 WMN路由协议WMN是一种典型的Ad-Hoc网络，当前根据WMN产生路由表的方式可以将协议分为主动式、被动式和混合式。
主动路由协议在节点的链路上定期或者触发式的传递链路状态信息或路由表，以实现全网可达。
主动式路由协议适合在设备供电较为稳定的场景，该场景通常有较高的链路带宽，从而降低路由协议在整体网络中的开销。
被动式路由协议适合设备供电紧张，节点移动性高，链路带宽较低的场景。
这类路由协议事先不生成任何路由表，仅在有效数据发送时才进行路由信息的计算。
对于目前所提出的众多MANET路由协议，协议性能的分析和比较重点集中在DSDv, AODV, DSR和ToRA等几种路由算法上，通过报文发送率、路由开销、路径最优性、吞吐量、平均端到端时延等参数对路由协议的性能进行评估和比较。
根据国内外公布的MANET路由协议仿真实验结果进行研究，可以得出这样的结论：各种不同情况的比较下，如不同的数据源数根据路由建立时机与数据发送的关系可以把路由协议分为三种：主动路由协议、按需路由协议、混合路由协议。
主动路由协议是事先给定所有路径，并不考虑实际中是否用到具体的路径。
这种方式路由的建立、维护的开销都很大，资源要求高，不适合于传感器网络。
按需路由协议是在传输中需要路径时才按需要去计算合适的路径，这种方式会产生较大的时延。
混合路由协议是综合利用前面两者的一个结合体。
由于无线传感器网络中节点能量有限，且只具有局部网络信息，一般都是采用按需路由或者是混合路由协议。
根据路由过程中节点的通信模式可以把路由协议分为以下几种：单跳协议，传感器节点把采集到的数据直接发送给基站节点。
在这种方式中，如果网络规模较大，则节点的能量会很快耗尽；随着节点数目的增加，网络中的数据冲突也会变得更加严重。
洪泛式路由协议，这是一种简单的协议，它不需要维护网络的拓扑结构和路由计算。
接收到数据的节点以广播的方式转发给所有邻居节点。
虽然这种方式的路由协议实现很直接，但它有严重的缺陷，会带来网络内信息的内爆和交叠。
而且对资源有很大的浪费。
平面型路由协议，网络中所有节点都是地位平等的。
当一个节点需要发送数据给基站节点时，可以通过其它节点作为中间节点进行转发，最后到达基站节点。
也是一种多跳的传输数据的方式。
一般来说，在基站节点附近的节点参于数据中转的概率要大于远离基站节点的传感器节点。
因此，基站节点附件的传感器节点由于频繁的参于数据转发而会很快的耗尽能源。
平面型路由协议实现简单，健壮性好：但建立、维护路由的开销较大，数据传输的跳数多，一般适用于规模小的网络。
层次型路由协议，基本思想是把传感器节点分成不同的簇，簇内部的通信工作由簇头节点完成，同时簇头节点完成数据聚集和融合；少通信的数据量，最后簇头节点还要负责把处理后的数据发送给基站节点。
这种路由协议可以很好的满足传感器网络的可扩展性，适用于大规模的网络。
但是簇的维护开销较大，簇头节点是路由的关键节点，其产生和维护都很重要，一旦失效会对路由造成较大影响。
从不同的应用性能角度出发可以将路由协议分为多种类型。
基于查询的路由协议，在环境监测、战场评估等应用中，需要不断查询传感器节点采集的数据；基站节点发出查询任务，传感器节点向查询节点报告采集的数据。
在这类应用中，通信流量主要是查询节点和传感器节点之间的命令和数据传输，同时传感器节点的采集信息在传输路径上通常要进行数据融合，通过减少通信流量来节省能量。
地理位置路由协议，它利用节点的地理位置信息，把查询或者数据转发给特定的区域，从而缩小了数据的传输范围。
在一些目标跟踪类应用中，往往需要唤醒距离跟踪目标最近的传感器节点，以得到关于目标的更精确位置等相关信息。
在这类应用中，通常需要知道目的节点的精确或者大致的地理位置。
把节点的位置信息作为路由选择的依据，可以对节点进行域的化分，从而缩小数据发送的范围，还可以帮助完成节点的路由功能，并降低系统专门维护路由协议的能耗。
以数据为中心的路由协议，它提出对传感器网络中的数据用特定的描述方式命名,数据传输基于查询并依赖于数据命名， 所有数据通信限制在局部范围内。
某些应用中要求查询或者上 报具有某种类型的数据，这是以数据为中心的路由协议的应用基础。
这种方式的通信不再依赖于特定的节点，而是依赖于网络中的数据， 从而减少了网络中大量传输的冗余数据， 降低 了不必要的开销，以延长网络的生命周期，但需要分类机制对数据类型进行命名。
路由选择中如果考虑服务质量 （Qos ）的约束，就成为可靠的路由协议。
这类路由在建立时， 需要考虑时延、丢包率等服务质量因素。
在某些无线传感器网络的应用中对通信的实时性、 可靠性等有较高的要求，而无线传感器网络中，通信信道质量比较低、拓扑变化频繁，要实现服务质量保证，就需要设计相应的可靠的路由协议。
另外根据传输过程中采用的路径的数目分为单路径路由协议和多路径路由协议，单路径节约 存储空间，通信量少。
多路经容错性强，健壮性好，可以从多条路径中选择一条最优路由。
根据是否进行了数据聚合处理可以分为数据聚合的路由协议和非数据聚合的路由协议。
数据 聚合能减少通信量，但需要时间同步技术的支持，并且使传输的时延增加。
由于无线传感器网络的路由协议按采用的通信模式、 路由结构、路由建立方式、状态维护以 及应用场景等不同的方法可以有很多的分类。
在实际的研究中一般考虑多方面因素， 组合多 种策略实现路由机制，所以同一路由协议有时可以分属不同分类。
表驱动路由协议中重点介绍了 DBF 协议，另外DSDV WRP 也进行了简单的描叙。
而按需路由协议重点介绍了 AODV 与LAR 另外还介绍了 DSR TORA ABR 、SSR 等重要 的路由协议。
最后对各种路由协议进行了总结和对比。
通过对 DSDV,DSR,AODV 和TORA 4种典型路由协议在节点移动性可变， 通信源可变的情况下分组交付率、数据分组的平均端到端时延、标准化路由载荷和平均端到端吞吐量 4种性能指标的对比分析可知：表驱动路由协议端到端延时好于按需驱动路由协议端到端延时， 而按需驱动路由协议在数据报文交付率和路由负荷方面好于表驱动路由协议。
由此得出：没有 一种路由协议是“万能”的，各协议在不同的网络环境中各有优势：在对网络延时要求较高 的环境下，一般选用表驱动路由协议， DSDV 依赖于路由消息的周期性广播，在高速移动的Ad Hoc 网络中不宜使用；而那些对数据包完整性和带宽要求严格的场合应尽量选择按需驱 动路由协议［9］，AODV 和DSR 两个协议表现突出，两者均使用按需路由寻找，但是路由算 法机制不同：对于面向应用的如时延和吞吐量之类的性能指标，在比较宽松（即节点较少或 移动性较弱）的环境中，DSR 协议优于 AODV 协议；但是在较苛刻的环境中则AODV 优于 DSR 协议，并且随着环境变得越来越苛刻（即载荷变得越重，移动性变得越强 ），AODV 协议相对于DSR 协议的性能优势越来越明显。
4总结 ,由于各协议的实现机制不同，因此三种协议在不同的性能参数方面表现:表驱动路由协议 （DSDV ）的平均时延要小于按需路由协议 （AODV 路由开销和能量消耗等性能不如按需路由 另外，在节点移动速度增加 节点停留时间减小的情况下，三种路由协议的性能都有着不同程度的下降综合来讲，AODV 协议具有较强地适应能力，适用于网络拓扑变化频繁的环境 ；DSR 适用于节从仿真实验可以看出 出相应的优点和缺点DSR ）但分组投递率点较少网络变化较小且对时延要求不高的环境；DSDV协议更适用于网络节点移动速度较小的环境由于移动AdHoc网络应用环境的多样性，导致了不同的环境下追求不同的性能所以应结合具体的网络应用环境寻找最优的路由协议另外，通过大量仿真实验分析各协议的缺点和不足，可以便于今后学习以及研究其可行的改进策略在Ad Hoc无线网络中AODV采用按需路由的方式，源节点可以快速获得网络的路由情况，能快速响应活跃路径上的网络变化情况。
从图1和图2中可以看出，一旦路由建立后，数据包的延时要明显优于DSDVo如果将图1和图2在同一张图中进行描述，可以发现对于两个场景中的AODV协议，在3.5-5.9S时的延时是完全一样的，即AODV的稳定程度要优于DSDV0 场景1和场景2的区别仅在于增加了一个移动节点，从图2和表2中可以看出，这时AODV的优势体现得更为明显，丢包率从 6.61%下降到0，而DSDV从0上升到6.61%。
实际上，随着移动节点数目和节点移动速度的增加，AODV的优势将更加明显。
四结论本文对AdHoc网络中的三种典型路由协议(AODV,DSR,DSDV的运行机制进行了介绍，并通过NS2软件建立了AdHoc仿真环境，对这三种路由协议进行了仿真并结合仿真结果进行性能分析。
从仿真结果可以得出，在节点高速移动，网络拓扑变化频繁时，AODV和DSR的包投递率要比DSDV好。
但是在节点慢速移动时，DSDV的端到端平均时延要好于AODV和DSR这说明不同的路由协议有各自的优缺点，适用于不同的应用场合，在实际工作中应当根据不同的环境选择合适的路由协议。
，得出结论LAR路由协议适合于节点以中低速移动，节点平均密度稍高但网络负载不宜过高，报文发送率中高的环境。
LAR路由协议的前提条件是假设源节点知道目的节点的位置信息以及该节点当前的移动速度，虽然GPS技术的发展使得此前提条件的保证成为可能，但是实际应用时的困难还是在一定程度上限制了LAR的应用，另外节点位置信息的不精确性会影响协议性能甚至使路由出错[6 ],因此，如何获取地理位置信息以及提高位置信息的精确性是将来的研究方向。
在LAR中，路由查询之后，数据分组的发送是基于源路由信息，位置信息并没有被用来为其转发的决定而服务，所以位置信息没有被充分利用，将来可以考虑在这一点对LAR协议加以改进。
结束语结合各种分簇算法的优点本文提出的CBRP算法采用了一种新的分簇方法在选取簇首节点时引入了节点的带权ID综合考虑了节点的邻居节点数量位置和有效带宽CBRP算法簇首的选取更加合理提高了MANET的可扩展性簇内节点通信时采用表驱动的路由算法不同簇的节点通信时使用按需路由算法降低了路由计算时间改善了大规模MANET的路由计算效率利用在路由请求信息中使用数字签名的方法确保由CBRP路由安全性仿真结果表明与当前广泛使用的SEAD协议比较CBRP算法适合于结点较多节点的移动速度受到一定限制的MANET但在节点移动速度相当快的MANET中CBRP算法导致网络开销迅速增大严重影响网络性能如何改进算法使之适应节点移动速度极快的值得进一步研究本文介绍了无线自组网络协议的分类，重点介绍了AODV、DSR和GPSR最后对三个路由协议通过仿真进行了定量分析。
GPSR协议采用贪心法和周边遍历法，与采用Flooding算法的协议相比降低了网络负载，提高了投递成功率，缩短了路由跳数，所以它更适用于较大规模的网络。
若选取更多的性能参数进行比较，则它们之间的比较将更加细致，对协议的研究也将更加深入。
⑶优缺点AODv协议综合了DSDV和DSR两者的特点。
与基于表驱动的DSDV相比，AODv采用了按需路由的方式，不需要维护整个网络的拓扑信息，仅在没有相应路由发送数据报文时，才发起路由请求过程。
