Bài giảng các giao thức định tuyến tìm đường

Thách thức trong định tuyến cho mạng MANET l Cần định tuyến động ¡ Topo thay đổi rất thường xuyên l Cần giữ lượng thông tin điều khiển định tuyến tối thiểu ¡ Wireless à băng thô

Giao thức định tuyến mạng

MANET

Mạng MANET

l   Mobile Adhoc Network

l   Gồm các thiết bị di động, kết nối không dây

l   Multi-hop routing

Thách thức trong định tuyến cho

mạng MANET

l   Cần định tuyến động

¡   Topo thay đổi rất thường xuyên

l   Cần giữ lượng thông tin điều khiển định tuyến tối thiểu

¡ Wireless à băng thông thấp

¡   Mobile à năng lượng thấp

¡ Cần giảm thiểu số lượng các gói tin điều khiển định tuyến

¡ Cần giảm thiểu lượng thông tin trạng thái lưu tại mỗi nút

Các giao thức định tuyến trong mạng MANET

l   Topology based routing

¡   Proactive approach, e.g., DSDV

¡   Reactive approach, e.g., DSR, AODV, TORA

¡   Hybrid approach, e.g., Cluster, ZRP

l   Position based routing

Routing Protocols

l  Reactive (On-demand) protocols

¡   Khám phá đường đi khi cần

¡   Quá trình tìm kiếm được khởi tạo từ nguồn

l  Proactive protocols

¡   Tìm kiếm đường đi ngắn nhất theo các giao thức định tuyến phân tán truyền thống

¡   Cần các quá trình cập nhật thông tin định tuyến thường

xuyên Lượng thông tin điều khiển định tuyến lớn

l  Vấn đề cân đối giữa 2 phương pháp

¡   Thông lượng để cập nhật trạng thái vs thông lượng để khám phá đường đi

¡   Định tuyến dữ liệu theo các tuyến đường cũ vs trễ khi khám phá đường đi

Reactive (on-demand) Routing

l   M ụ c tiêu: Giảm routing overhead

l   Không tạo trước một cấu trúc định tuyến nào

l   2 phương pháp phát hiện đường đi

¡   Định tuyến nguồn

¡ Học ngược

l   Nh ượ c đi ể m: gây tr ễ do quá trình khám phá đ ườ ng

Reactive (on-demand) routing:

Reactive Routing – Định tuyến

nguồn

l  Nguồn sẽ phát tán (kiểu ngập lụt) trong mạng bản tin route request khi có yêu cầu về đường đi đến một đích

¡   Phát tán xuất phát từ nguồn

¡   Ngập lụt = mọi nút trong mạng đều nhận được yêu cầu

1 lần

l  Đích trả lời bằng cách gửi bản tin route reply

¡   Trả lời bằng cách sử dụng đường đi xác định bởi route request

¡   Thiết lập đường chuyển dữ liệu

l  2 giao thức đặc trưng: DSR and AODV

Dynamic Source Routing (DSR)

l   Cooperative nodes

l   Relatively small network diameter (5-10 hops)

l   Detectable packet error

l   Unidirectional or bidirectional link

l   Promiscuous mode (optional)

A-B-D

A-B-D-G

A-B-D-G A-B-D-G

Route Discovery

A-B-C

A-B-C

Route Request (RREQ)

Route Reply (RREP)

Route Discovery is issued with exponential back-off intervals

Initiator ID Initiator seq# Target ID Partial route

RREQ FORMAT

Route Discovery: ở nguồn A

A need to send to G Lookup Cache for route A to G

Route found

Route Discovery finished

Packet

in buffer

packet to next-hop

don

e

Buffer packet

no

Write route in packet header

yes yes

no

Route Discovery: Ở nút trung gian

Accept route

request

packet

<src,id> in recently seen requests list?

Discard route request

yes

no

Host’s address already in patrial route

Discard route request

done

myAdd r=targ

DSR - Route Discovery

l  Route Reply chứa thông tin đường đi tìm được được gửi bởi đích hoặc nút trung gian có đường đi bộ phận đến đích

l  Mỗi nút chứa một Route Cache chứa các bản ghi

đường đi mà nuts này học được (nhận được) trong quá trình hoạt động

Duy trì đường đi

l  Đường đi được duy trì chỉ khi nó vẫn đang được sử dụng

l  Phát hiện lỗi:

¡   Kiếm soát tính hợp lệ của các đường đi đang có bằng cách nghe thụ động các quá trình truyền dữ liệu của các nút hàng xóm

¡   Nhờ cơ chế ACK của tầng thấp hơn

l  Khi phát hiện có vấn đề, gửi bản tin Route Error về nguồn để thực hiện một quá trình khám phá đường đi mới

Route Cache (A)

Tóm tắt về DSR

" Hoàn toàn on-demand, nói chung không gây overhead

" Loop-free

" source routing

" Hỗ trợ cả liên kết unidirectional và bidirectional

" Có độ trễ truyền/jitters gây ra do on-demand routing

" Đòi hỏi không gian lưu trữ đường đi trong caches

AODV Routing Protocol

l  AODV = Ad Hoc On-demand Distance Vector

l  Nguồn gửi ngập lụt route request đi toàn mạng

AODV Route Discovery

l  Nguồn gửi ngập lụt gói tin route request

l  Mỗi nút chỉ forward gói tin route request 1 lần (pure flooding)

AODV Route Discovery

AODV Route Discovery

l   Route reply forwarded via the reverse path

AODV Route Discovery

l   Route reply đ ượ c chuy ể n ng ượ c v ề ngu ồ n s ử

d ụ ng reverse path … do đó tạo lập forward path

l   Forward path đ ượ c dùng đ ể v ậ n chuy ể n d ữ

li ệ u t ừ ngu ồ n đ ế n đích sau này.

Vấn đề hết hạn của tuyến đường

l   Đường đi không sử dụng sẽ hết hạn theo timers

¡   Đường đi được lưu trong bảng định tuyến khi chưa hết hạn

AODV

l   M ộ t nút trung gian bi ế t đ ườ ng đi t ớ i Đích s ẽ

tr ả l ờ i l ạ i ngu ồ n b ằ ng cách g ử i gói tin route reply

¡   Giúp quá trình tìm đường đi diễn ra nhanh hơn

l   Tuy nhiên hình thức trả lời này có thể gây ra lặp khi có các kết nối bị lỗi

¡ Kết nối bị lỗi từ nút trung gian đến đích trong khi nút này không biết

AODV: Lặp do lỗi

l  Giả sử, C-D bị lỗi nút A không biết (do gói tin Route error từ C bị mất)

l  C thực hiện route discovery tìm đường đến D

l  Nút A nhận được RREQ (qua đường C-E-A)

l  Nút A trả lời vì A biết đường đi tới D qua B

E

AODV: Sử dụng Sequence Numbers

l   Mỗi nút X có một số sequence number

¡   Hoạt động như một nhãn thời gian

¡   Seq# tăng mỗi khi X gửi một gói tin (có thể là RREQ hoặc RREP)

l   Mỗi tuyến đường đến X (tại nút Y) cũng có

Seq# là số Seq# mới nhất của X mà Y biết

l   Seq# thể hiện tính “tươi” của một tuyến

đường

¡   Càng lớn thì càng “tươi”

AODV: Sử dụng Sequence Numbers

l   Tránh lặp: Nút trung gian gửi RREP (thay vì

forward RREQ) chỉ khi nó có một tuyến đường

có seq# lớn hơn seq# trong bản tin RREQ

RREQ carries 10 Y does not reply, but

forwards the RREQ

All DSN’s are for D

DSN = Destination Sequence Number

Duy trì đường đi

l   Các nút không nằm trên các tuyến đường “active” di chuyển thì cũng sinh ra sự kiện gì

l   Nếu nguồn di chuyển è khởi tạo lại quá trình khám phá đường đi

l   Khi đích hoặc các nút trung gian di chuyển

Tóm tắt về AODV

l   AODV duy trì tối đa 1 tuyến đường cho 1 đích

¡   Khi 1 liên kết đứt, tất cả các tuyền đường sử dụng liên kết đó bị xóa

l   Sử dụng Seq để tránh lặp

Acknowledgements

l   DSR Slides:

¡   Yinzhe Yu (umn.edu)