MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PROACTIVE và REACTIVE CHO MẠNG MANET (có code)

Trong thuậttoán Bellman-Ford, mọi nút duy trì một bảng định tuyến hay ma trận chứathông tin khoảng cách và thông tin về nút kế tiếp của mình trên đường đingắn nhất tới đích bất kỳ, trong

MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC

ĐỊNH TUYẾN PROACTIVE VÀ

REACTIVE CHO MẠNG MANET

AODV Ad hoc On- Demand Distance Vector

CGSR Clusterhead Gateway Switch Routing

DC Diffusion Computation

DSDV Destination Sequence Distance Vector

DSR Dynamic Source Routing

DV Distance Vector

FSR Fisheye State Routing

HARP Hybrid Ad hoc Routing Protocol

LS Link State

MANET Mobile Ad hoc Network

OLSR Optimized Link State Routing

TORA Temporally Orderd Routing Algorithm

WRP Wireless Routing Protocol

ZRP Zone Routing Protocol

AS

DBF

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU MẠNG MANET

1.1 Định nghĩa

Manet (Mobile Ad Hoc Network) là một tập hợp của những node mạngkhông dây, những node này có thể được thiết lập tại bất kì thời điểm vàtại bất kì nơi nào Mạng Manet không dùng bất kì cơ sở hạ tầng nào Nó

là một hệ thống tự trị mà máy chủ di động được kết nối bằng đường vôtuyến và có thể di động tự do, thường hoạt động như một router

Hình 1- : Mobile Ad-hoc Network 1.2 Lịch sử phát triển

Mobile Ad-hoc Network trước đây còn được gọi là mạng vô tuyến gói, và được tàitrợ, phát triển bởi DARPA trong đầu thập niên 1970

Sau đó một mạng mới: SUSAN ( Survivable Adaptive Network) đã được đề xuấtbởi DARPA vào năm 1983 để hỗ trợ một mạng quy mô lớn hơn, mạnh mẽ hơn.Thời gian này, Ad-hoc đã được sử dụng để mô tả 1 loại mạng như tiêu chuẩnIEEE802.11

Mobile Ad-hoc Network được định nghĩa bởi IETF ( Internet Engineering TaskForce) Mạng Manet là một vùng tự trị ( AS) của các router (đó chính là các node)

được kết nối với nhau bằng liên kết không dây, các node có thể di chuyển một cách

tự do nên kiến trúc của mạng thay đổi liên tục mà không thể dự đoán trước

1.3 Đặc điểm của mạng Manet

 Ưu điểm:

 Cấu hình mạng thay đổi liên tục và bất kỳ trong quá trình truyền dữ liệu

 Do việc sử dụng kênh truyền không dây dẫn đến sự hạn chế về dung lượng

và băng thông

 Do bản chất là sự lan truyền sóng vô tuyến nên chịu ảnh hưởng của

sự mất mát gói dữ liệu lớn, chịu delay lớn hơn mạng cố định

 Các node mạng trong mạng Ad hoc sử dụng nguồn năng lượng chủ yếu

là pin.Vì thế tiết kiệm năng lượng là một tiêu chuẩn quan trọng trong việcthiết kế hệ thống

 Nhược điểm:

 Nguồn pin có hạn

 Tính bảo mật thấp

1.4 Các định tuyến trong mạng Manet

Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng domọi nút mạng đều có khả năng di chuyển nên topo mạng cũng thay đổitheo thời gian Đặc điểm này gây ra khó khăn trong việc truyền tải góitin Riêng mạng Ad hoc gói tin muốn được đến đích thì phải truyền quanhiều trạm và nút mạng do đó để gói tin đến được đích thì nút mạng phải

1.4.1 Định tuyến Bellman-Ford:

 Nhiều lược đồ định tuyến trước đây được xây dựng cho mạng không dây Adhoc dựa trên thuật toán Bellman-Ford Các lược đồ này cũng được nghiêncứu giải quyết các vấn đề của lược đồ Distance Vector (DV) Trong thuậttoán Bellman-Ford, mọi nút duy trì một bảng định tuyến hay ma trận chứathông tin khoảng cách và thông tin về nút kế tiếp của mình trên đường đingắn nhất tới đích bất kỳ, trong đó khoảng cách chính là chiều dài ngắn nhất

 Các thông tin tính toán mới này sẽ được lưu trữ vào bảng định tuyến của nútnày và được trao đổi ở vòng cập nhật định tuyến tiếp theo

 Định tuyến nay có ưu điểm là đơn giản và tính toán hiệu quả do đặc điểmphân bố Tuy nhiên nhược điểm của nó là hội tụ chậm khi topo mạng thayđổi và có xu hướng tạo các vòng lặp định tuyến đặc biệt là khi các điều kiệnliên kết không ổn định

 Nguyên nhân dẫn đến sự thiếu chính xác là do nút mạng không có được cácthông tin trạng thái toàn mạng dẫn đến các quyết định đưa ra chỉ tối ưu trongphạm vi cục bộ, nó không đảm bảo một giải pháp tối ưu trong môi trường diđộng.

 Thêm vào đó DBF chỉ duy trì một đường đi duy nhất tới đích, nó thiếu khảnăng thích nghi với các lõi liên kết và yêu cầu nghiên cứu mở rộng cho các

hỗ trợ multicasting

1.4.3 Định tuyến On-demand:

 Định tuyến On-demand được biết đến như DC (Diffusion Computation) cũngđược sử dụng trong mạng không dây Trong lược đồ định tuyến On-demand,một nút xây dựng đường đi bằng cách chất vấn tất cả các nút trong mạng.Gói chất vấn tìm được ID trung gian và lưu giữ ở phần Path Khi dò tìm cácđường chất vấn, nút đích hay các nút đã biết đường đi tới đích tră lời phúcvấn bằng cách phúc đáp ”source router” cho nơi gửi Do nhiều phúc đáp nên

có nhiều đường đi tính toán và duy trì

 Sau khi tính toán đường đi nút liên kết bất kì bắt đầu các chất vấn, phúc đápkhác nên luôn cập nhât định tuyến Mặc dù các tiếp cận dựa trên cơ sở DC có

đô chính xác cao hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi mạng nhưngphụ trợ điều khiển quá mức do thường xuyên yêu cầu flooding đặc biệt khitính di động cao hơn và lưu lượng dày đặc phân bố đều nhau

 Kết quả là các giao thức định tuyến On-demand chỉ phù hợp với mạng khôngdây, băng thông rộng và lưu lượng rất nhỏ

1.4.4 Định tuyến vùng:

 Định tuyến vùng là giao thức định tuyến khác thiết kế trong môi trường Adhoc Đây là giao thức lai giữa định tuyến On-demand với một giao thức bất

kì đã tồn tại

 Trong định tuyến vùng mỗi nút xác định nguồn riêng khi nút ở khoảng cáchnhất định Định tuyến vùng trung gian sử dụng định tuyến On-demand để tìmđường đi.

 Ưu điểm: Khả năng mở rộng cấp độ khi nhu cầu lưu trữ cho bảng định tuyếngiảm xuống Tuy nhiên do gần giống với định tuyến On-demand nên địnhtuyến vùng cũng gặp phải vấn đề về trễ kết nối và điểm kết thúc với các góiyêu cầu

CHƯƠNG 2 GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN PROACTIVE, REACTVE

VÀ PHẦN MỀM NS-2

2.1 Các giao thức định tuyến

2.1.1 Định tuyến theo bảng (proactive)

Trong phương pháp định tuyến theo bảng, các node trong mạng MANET liên tụcđánh giá các tuyến đến các node để duy trì tính tương thích, cập nhật của thông tinđịnh tuyến Vì vậy một node nguồn có thể đưa ra một đường dẫn định tuyến ngaylập tức khi cần

Trong giao thức này, tất cả các node cần duy trì thông tin về cấu hình mạng Khicấu hình mạng thay đổi, các cập nhật được truyền lan trong mạng nhằm thông báo

sự thay đổi Hầu hết các giao thức định tuyến theo bảng này sẽ chọn đường dẫnngắn nhất trong các mạng hữu tuyến truyền thống

Các thuật toán định tuyến theo bảng được sử dụng cho các node cập nhật trạngthái mạng và duy trì tuyến bất kì có lưu lượng hay không

Một số loại giao thức định tuyến Proactive:

 OLSR (Optimized Link State Routing) :Trạng thái liên kết tối ưu

 DSDV(Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector): giao thức địnhtuyến vector khoảng cách tuần tự đích

 CGSR(Clusterhead Gateway Routing Switch)

 WRP(Wireless Routing Protocol): Giao thức định tuyến không dây

+ Ưu điểm: tại mọi thời điểm các đường đi đều sẵn sàng nên độ trễ khi bắt đầu gửigói là nhỏ

+Nhược điểm: lãng phí băng thông đường truyền.

2.1.2 Định tuyến theo yêu cầu (reactive)

Các đường dẫn được tìm được tìm kiếm chỉ khi cần thiết, hoạt động tìm kiếmbao gồm xác định tuyến Trong mạng MANET, các tuyến hoạt động có thể ngừng

do tính di động của node

So với các giao thức định tuyến theo bảng, các giao thức định tuyến theo yêu cầuthường có tiêu đề trao đổi thông tin định tuyến nhỏ hơn Ví dụ về một số định tuyếntheo yêu cầu gồm:

 Giao thức định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing)

 Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV ( Ad hoc demand Distance Vector routing)

On- Giao thức định tuyến theo thứ tự tạm thời TORA ( Temporally OrderedRouting Algorithm)

+Ưu điểm: không gây tổn hại đến băng thông

+ Nhược điểm: độ trễ cao vì mất thời gian thiết lập đường đi

 Giao tuyến định tuyến lai ghép

+Các giao thức định tuyến lai ghép được đề xuất để kết hợp các đặc tính và ưu điểmcủa các giao thức định tuyến theo bảng và theo yêu cầu

+Một số ví dụ về giao thức định tuyến lai ghép:

 Giao thức định tuyến vùng ZRP ( Zone Routing Protocol)

 Giao thức định tuyến trạng thái liên kết dựa trên vùng ZHLS ( Zone-basedHierarchical Link State Routing)

 Giao thức định tuyến tùy biến lai HARP ( Hybrid Ad hoc Routing Protocol),v.v…

2.2 Giao thức DSDV ( Destination Sequence Distance Vector)

- DSDV là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo bảng

- Mỗi node trong mạng thu thập thông tin định tuyến từ các node lận cận và tínhđường đi ngắn nhất đến các node trong mạng

- Sau khi tạo ra bảng định tuyến mới nó sẽ quảng bá bảng định tuyến này đến cácnode lân cận

- Mục nhập sẽ có thông tin về địa chỉ IP của nút, số thứ tự được biết cuối cùng và sốhop để đến nút đó

+ Ưu điểm:

 DSDV có đường dẫn vòng lặp tự do.

 DSDV có quá trình đếm số thứ tự của các nút là vô hạn.

 Băng thông trong quá trình truyền không bị giới hạn

 Trong giao thức DSDV không có duy trì nhiều đường dẫn đến nút đích mà làduy nhất đường dẫn đến đích Vì không gian của các nút sẽ giảm đi đấng kể

+ Nhược điểm:

 Quảng cáo trong DSDV sẽ dễ gây lãng phí tài nguyên

 DSDV không hỗ trợ truyền đa đường

 Khó có thể trì hoãn thời gian truyền khi quảng cáo trong bảng định tuyến

 Đối với những mạng lớn hơn rất khó duy trì bảng định tuyến vì tiêu thụ băngthông rất nhiều và các nút không có sự đồng nhất

- Mỗi nút DSDV duy trì hai bảng định tuyến: một cho các gói chuyển tiếp và mộtcho gói quảng cáo định tuyến gia tăng.

- Thông tin định tuyến đã được gửi định kì bởi một nút chứa số thứ tự mới, địa chỉđích, số bước nhảy tới nút đích và số thứ tự của nơi đến

- Khi cấu trúc liên kết của một mạng thay đổi, một nút phát hiện sẽ gửi một cập nhật

từ nút lận cận, một nút trích xuất thông tin từ gói và cập nhật bảng định tuyến củanó

- Thuật toán quy trình gói DSDV:

+ Nếu địa chỉ mới có số thứ tự cao hơn, nút chọn tuyến đường với số thứ tự cao hơn và loại bỏ số thứ tự cũ

+ Nếu số thứ tự đến giống hệt với số thứ tự hiện tại của tuyến đường, một tuyến đường có chi phí thấp nhất được chọn

+ Tất cả các số liệu được chọn từ thông tin định tuyến mới sẽ được tăng lên

+ Quá trình này tiếp tục cho đến khi tất cả các nút được cập nhật Nếu có bản sao của các gói được cập nhật, nút sẽ cân nhắc việc giữ gói với chỉ số chi phí thấp nhất

và loại bỏ phần còn lại

 Quá trình tìm đường:

Hình 2- : Quá trình truyền DSDV [4]

- Quá trình tìm đường ở hình trên thấy sự thay đổi của nút MH4 sau khi dichuyển MH1.Khi MH1 di chuyển vị trí của nó gần với MH7 và MH8 thìliên kết của MH2 và MH1 sẽ bị hỏng dẫn việc gán số thứ tự vô hạn tài MH2cho MH1 và số thứ tự sẽ thay đổi thành số lẻ trong nút MH2

Bảng 2- : Quá trình tìm đường của MH4 [4]

Bảng 2- : Bảng chuyển tiếp của MH4 [4]

- MH2 sẽ cập nhật thông tin cho các nút lân cận.MH7 và MH8 cập nhật thôngtin.MH4 sẽ nhận được quá trình cập nhật từ MH6 nơi MH6 sẽ nhận hai góitin từ các nút khác để tiếp cận MH1 với cùng số thứ tự, nhưng chỉ số khácnhau Việc lựa chọn đường đi của nút đích MH4 phụ thuộc vào số hop ít hơnkhi trình tự số là như nhau

Bảng 2- : Bảng chuyển tiếp MH4 sau khi di chuyển MH1 [4]

3.1 Giao thức AODV( Ad hoc On-demand Distance Vector)

AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) tối thiểu hóa bản tin các tuyếnđường định tuyến với nhau tạo ra các đường truyền ổn định

Hình 2- : Sơ lược về AODV

 Quy định nút nguồn là nút số 1.Nếu nút số 1 muốn gửi đi đến nút số 2 màđường đi chưa được xác định trước, nút 1 sẽ yêu cầu (discovery) đường đi sẽgửi một tập tin đến nút số 2 RREQ tìm đường đến nút 2 , gói tin gửi đi sẽ cóđịa chỉ IP của nút nguồn và nút đích mà cần tìm ra đường đi tối ưu

 Bản tin RREQ sẽ được tìm trên toàn 3 nút khi nào một nút tìm được đườngtới nút nguồn hoặc nút đích nếu phản hồi gói RREP Sau đó gói tin RREP sẽđược gửi đi tới nút nguồn và nó sẽ tự tìm đường dựa theo Distance Vector đểthông các đường đi từ nút nguồn đến nút đích (end to end)

 Tính chất của AODV:

+ AODV khám phá ra nhiều tuyến đường (tối ưu)

+ Không duy trì các tuyến của nút này đến nút khác

+Mỗi nút duy trì số thứ tự tăng dần tăng khi mỗi nút thông báo thay đổi trongvùng RREQ

 Ưu điểm:

+ AODV có thể phản ứng rất nhanh với những thay đổi topo ảnh hưởng đếncác tuyến đang hoạt động,vì khả năng thích ứng của nó với các mạng cao

+ AODV có thể hỗ trợ gói unicast và multicast ngay cả khi các nút đangchuyển động liên tục.

+ AODV có độ trễ thiết lập thấp hơn cho các kết nối và phát hiện tuyếnđường mới nhất đến nút đích

+ AODV không đưa thêm bất kỳ gói bổ sung vào gói dữ liệu vì nó không sửdụng định tuyến nguồn

+ AODV không có vòng lập,trình tự bắt đầu và không chia khoảng cách giữacác nút đang di động

+ Giao thức AODV là một giao thức định tuyến phẳng.Nó không cần bất kỳ

hệ thống quản trị trung tâm nào để xử lí quá trình định tuyến

 Nhược điểm:

+ Số lượng lớn các nút di chuyển với nhau tạo ra liên kết vỡ.Các gói kiểmsoát tăng sự tắc nghẽn trong tuyến đường đang hoạt động

+ AODV có yêu cầu quá trình rất cao

+ Giao thức AODV chiếm khá nhiều băng thông trong quá trình truyền.+ AODV mất nhiều thời gian xây dựng bảng định tuyến

+ AODV có một quá trình truyền có thể hết hạn và việc truyền xác định thờigian hết hạn rất khó

+ Khi kích thước của mạng phát triển thì chỉ số hiệu suất của quá trình truyềnbắt đầu giảm

CHƯƠNG 4 Quá trình tìm đường:

Mỗi node trong mạng duy trì một bảng định tuyến bao gồm các thông tin:

 Địa chỉ IP đích

 Kích thước Host

 Số tuần tự đích đến ( Destination Sequence Number)

 Địa chỉ IP của hop kế tiếp ( next hop)

 Quá trình này diễn ra giữa các nút với nhau khi các liên kết không tìm thấy trong bảng định tuyến

- Gói tin RREQ:

<source_addr,source sequence, Broadcast ID, dest_addr

bá sẽ được tăng lên khi nút nguồn sử dụng RREQ (giống như DSDV) Góitin RREP:

<source_addr, dest_addr, dest_sequence#, hop_cnt, lifetime>

Hình 2- : Quá trình tìm đường AODV khi gửi gói tin RREQ [2]

-Quá trình nhận packet từ gói 1 sang gói 2 ,nút số 2 mở và lưu trữ thông tin đượcchuyển đi từ nút số 1,thông tin lưu trữ gồm<sequence_add,des,source,hop> nhữngthông tin này để ngăn chặn phát cùng một gói RREQ

-Sau đó nút thứ 2 chèn thông tin <sequence_add,dest,next,hop>

Hình 2- : Quá trình phủ sóng RREQ vào các nút lân cận [2]

 Quá trình (Flooding) sẽ tràn ngập các nút khác cho diễn ra quá trình RREQ

 Khi quá trình Flooding đã diễn ra bao trùm cả vùng broadcast thì nó sẽ xảy

ra quá trình RREP, tuyến đường ngược lại sẽ thiết (từ nút 4 đến 1).Nút 4 cốgắng gửi đến nút 1

Hình 2- : Quá trình lấy bảng định tuyến của nút đích [2]

 Quá trình (nút 4 1) gửi RREP để trả lời cho nút 1 biết (nút 4 là nút cầntìm)

Hình 2- : Quá trình gửi data đến nút đích [2]

 Nút 1 sẽ gửi data đến nút 4 (Đó là nút cần tìm của nút 1)

Hình 2- : Quá trình truyền gói bị lỗi [2]

 Khi truyền dữ liệu bị lỗi packet sẽ gửi RERR về nút nguồn Khi nhận đượcRERR,một nút sẽ xóa thông tin từ nút nguồn đến nút đích.Khi nút nguồnnhận được thông tin RERR nút nguồn sẽ xóa và tạo một tuyến đườngRREQ mới

-Có 2 trường hợp sẽ xảy ra:

+ Phát hiện liên kết gãy tới node tiếp theo

+Nếu một node mạng được tìm thấy không tới được sẽ tạo một địa chỉ IP đíchcho mạng con này được thiết lập chèn số 0 vào nút mạng Nhận một RRER từmột nút lân cận cho một hoặc nhiều tuyến hoạt động

+Các nút lân cận có thể nhận RERR được truyền theo hướng unicast trongquá trình tới nút đích của gói RERR sẽ xác định được số lượng các đích khôngtới được và phải quay trở lại nút nguồn để tao RREQ mới

CHƯƠNG 5 Cơ chế khám phá tuyến (Router Discovery)

-Tiến trình khám phá tuyến được khởi động khi một node muốn trao đổi dữ liệuvới một node khác mà trong bảng định tuyến của nó không có thông tin định tuyếnđến node đích đó Khi đó tiến trình sẽ phát broadcast một gói RREQ cho các node

láng giềng của nó Thông tin trong RREQ ngoài địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, số count (được khởi tạo giá trị ban đầu là 0),… còn có các trường: số sequence numbercủa node nguồn, số broadcast ID, giá trị sequence number được biết lần cuối cùngcủa node đích Khi các node láng giềng nhận được gói RREQ, nó sẽ kiểm tra tuần

hop-tự theo các bước:

Hình 2- : Cơ chế xử lý khám phá đường tại node của AODV [3]

Bước 1: Xem các gói RREQ đã được xử lý chưa? Nếu đã được xử lý thì nó sẽ loại

bỏ gói tin đó và không xử lý thêm Ngược lại chuyển qua bước 2

Bước 2: Nếu trong bảng định tuyến của nó chứa đường đi đến đích, thì sẽ kiểm tra

giá trị Destination sequence number trong entry chứa thông tin về đường đi với số Destination sequence number trong gói RREQ, nếu số Destination sequence numbertrong RREQ lớn hơn số Destination squence number trong entry thì nó sẽ không sử dụng thông tin trong entry của bảng định tuyến để trả lời cho node nguồn mà nó sẽ tiếp tục phát Broadcast gói RREQ đó đến cho các node láng giềng của nó Ngượclại nó sẽ phát Unicast cho gói RREP ngược trở lại cho node láng giềng của nó đểbáo đã nhận gói RREQ Gói RREP ngoài các thông tin như: địa chỉ nguồn, địa chỉđích,… còn chứa các thông tin: destination sequence number, hop-count, TTL.Ngược lại thì qua bước 3

Bước 3: Nếu trong bảng định tuyến của nó không có đường đi đến đích thì nó sẽ

tăng số Hop-count lên 1, đồng thời nó sẽ tự động thiết lập một đường đi ngược(Reverse path) từ nó đến node nguồn bằng cách ghi nhận lại địa chỉ của node lánggiềng mà nó nhận gói RREQ lần đầu tiên Entry chứa đường đi ngược này sẽ đượctồn tại trong một khoảng thời gian đủ để gói RREQ tìm đường đi đến đích và góiRREP phản hồi cho node nguồn, sau đó entry này sẽ được xóa đi

Quá trình kiểm tra này sẽ lặp tuần tự cho đến khi gặp node đích hoặc mộtnode trung gian mà có các đều kiện thỏa bước 2 Trong quá trình trả về gói RREP,một node có thể nhận cùng lúc nhiều gói RREP, khi đó nó sẽ chỉ xử lý gói RREP có

số Destination Sequence number lớn nhất, hoặc nếu cùng số Destination sequencenumber thì nó sẽ chọn gói RREP có số Hop-count nhỏ nhất Sau đó nó sẽ cập nhậtcác thông tin cần thiết vào trong bảng định tuyến của nó và chuyển gói RREP đi

CHƯƠNG 6 Cơ chế duy trì thông tin ngoại tuyến

-Cơ chế hoạt động của AODV là không cần phải biết thông tin về các nút lánggiềng, chỉ cần dựa vào các entry trong bảng định tuyến Vì vậy, khi một node nhậnthấy rằng Next hop (chặng kế tiếp) của nó không thể tìm thấy, thì nó sẽ phát một góiRRER (Route Error) khẩn cấp với số Sequence number bằng số Sequence numbertrước đó cộng thêm 1, Hop count bằng ∞ và gửi đến tất cả các node láng giềng đang

ở trạng thái active, những node đó sẽ tiếp tục chuyển gói tin đó đến các node láng

giềng của nó, và cứ như vậy cho đến khi tất cả các node trong mạng ở trạng thái

active nhận được gói tin này [3]

- Sau khi nhận thông báo này, các node sẽ xóa tất cả các đường đi có chứa node hỏng, đồng thời có thể sẽ khởi động lại tiến trình khám phá tuyến nếu nó có nhu cầuđịnh tuyến dữ liệu đến node bị hỏng đó bằng cách gửi một gói tin RREQ (với sốSequence number bằng số Sequence number mà nó biết trước đó cộng thêm 1) đếncác node láng giềng để tìm đến địa chỉ đích

không thể xử lý các chuyển động của nút

ở tốc độ cao do thiếu các tuyến thay thế

Các tuyến đường được tìm hiểu theo yêucầu do đó các thông tin tuyến đườngkhông thể cũ được

3 Thông lượng giảm do các tuyến

đường định kỳ cập nhật thông tin và nếu

sự di chuyển của nút ở tốc độ cao

Thông lượng ổn định nởi vì nó khôngphát sóng mọi thông tin định tuyến

Broadcasting “Hello” nút bên cạnh Gửi liên tục các tuyến

đường trong quá trìnhtruyền

Truyền dữ liệu đến 1 nút Phải đặt ra điểm bắt đầu

và kết thúc (I/O)

Duy trì tất cả các tuyến vàkhông cần tìm các tuyếnđường khác( nhưng chỉ có

1 đường dẫn tốt nhất)

- Thông thường nghiên cứu mạng không dây bao gồm kiểm tra và nghiên cứu môphỏng

- Vấn đề mô phỏng mạng là một vấn đề rất thiết thực nó đem lại cho cả quá trìnhthực hiện Đã có rất nhiều phần mềm mô phỏng hoạt động mạng và các thiết bịmạng ra đời nhằm phục vụ đánh giá và mô phỏng nghiên cứu mạng cho chất lượngtốt nhất

- NS2 là phần mềm mô phỏng mạng điều khiển sự kiện riêng rẽ hướng đối tượng,được phát triển tại UC Berkely, viết bằng ngôn ngữ C++ và OTcl

- NS rất hữu ích cho việc mô phỏng mạng diện rộng (WAN) và mạng local (LAN).+ Khả năng kiểm tra tính ổn định của các giao thức mạng đang tồn tại

+ Khả năng đánh giá các giao thức mạng mới trước khi đưa vào sử dụng

+ Khả năng thực thi những mô hình mạng lớn mà gần như ta không thể thực thiđược trong thực tế

+ Khả năng mô phỏng nhiều loại mạng khác nhau

6.2.1 Đại cương về NS-2

Đối với mạng có dây:

 Định tuyến: Vector khoảng cách (Distance Vector), trạng thái liên kết, vùngmulticast

 Các giao thức chuyển vận: TCP,UDP,RTP và SCTP.

 Các nguồn lưu lượng: Web,FTP,TELET,CBR,STOCHASTIC

 Các qui tắc hàng đời: Drop-tail, RED, FQ, SFQ, DRR

 Chất lượng dịch vụ QoS: IntServ và Differv

Đối với mạng không dây:

 Định tuyến cho mạng Ad-hoc( AODV, DSDV) và IP di động

 Truyền theo hướng trực tiếp,cảm biến MAC

6.2.2 Quá trình tải và cài đặt phần mềm NS2.

NS2 và NAM có thể cài đặt như sau:

 Tải phần mềm giả lập VM Ware mới nhất.(hoặc bản trên 10.)

 Tải đĩa Ubuntu bản giả lập Desktop để chạy giả lập Ubuntu bằng VMWare

 Sau đó ta tiền hành cài bản mô phỏng NAM http://www.isi.edu/nsnam/ns/.

Ns-allinone-2.28 trong Ubuntu

- C++ cho phần dữ liệu: Xử lý mỗi gói tin, thực thi nhanh chóng, chi tiết hóa,bổsung đầy đủ cho việc điều khiển,các thuật toán đối với bộ dữ liệu lớn

- Otcl cho phần điều khiển:

Simulation Program Chương trình Mô

phòng

rộng hướng đối tượng

NS Simulation Library Thư viện Mô phỏng NS

Event Scheduler Objects Các đối tượng bộ lập

lịch sự kiện Network Component Objects Các đối tượng thành

phần mạngNetwork Setup Helping Modules Các mô đun trợ giúp

thiết lập mạngPlumbling Modules Các mô đun Plumbling

Simulation Results Các kết quả mô phỏng

Analysis Phân tíchNAM Network Animator Minh họa mạng

Hình 2- : Sự đối ngẫu của C++ và Otcl [2]

-NS không những được viết bởi OTcl mà còn được viết bởi C++

-NS phân ra thực thi quá trình dữ liệu và điều khiển.Quá trình C++ được viết vàbiên dịch sự dụng

-Có thể sử dụng C++ phiên dịch ra Otcl qua liên kết của Otcl thực hiện các chứcnăng và cấu hình như C++ hoạt động như các hàm tương ứng

Hình 2- : Kiến trúc NS-2 [2]

 NS sử dụng hai ngôn ngữ lập trình: Ngôn ngữ kịch bản (Tcl – ToolCommand Language, đọc là tickle) và Ngôn ngữ lập trình hệ thống (C/C++)

 NS là tầng biên dịch Tcl để chạy các kịch bản Tcl

 Bằng cách sử dụng C++/OTcl, bộ mô phỏng mạng phải hoàn toàn là hướngđối tượng.

6.2.5 Các thành phần của mạng

Nút và sử định tuyến.

Hình 2- : Các nút trong miền Unicast và Multicast [7]

 Có hai quá trình tạo nút trong NS

 Unicast là có bộ phận phân loại địa chỉ thực hiện việc định tuyến Unicast vàmột bộ phân loại cổng

 Một nút multicast bổ sung thêm một bộ phân loại để phân loại gói tinMulticast từ các gói tin Unicast và bộ phân loại Multicast để thực hiện địnhtuyến Multicast

 Để tạo ra nút Multicast người dùng phải khai báo rõ ràng trong kịch bảngOtcl đầu vào ngay sau khi tạo ra một đối tượng lịch biểu.Khi đó tất cả cácnút sẽ được tao ra là các nút Multicast.Sau khi chỉ rõ kiểu nút người dùngcũng có thể lựa chọn một giao thức định tuyến đặc biệt khác hơn là sử dụngmột giao thức định tuyến mặc định

 Liên kết

+Một liên kết là một đối tượng cấu thành trong NS.Một người dùng tạo ra mộtliên kết sử dụng một hàm thành viên duplex-link của đối tượng mô phỏng.Hailiên kếtSimplex theo cả hai hưởng được tạo ra.

Hình 2- : Liên kết.

+Một điều cần lưu ý là một hàng đợi đầu ra của một nút được thực hiện thực

sự như một phần của đối tượng liên kết duplex-link

+Các gói tin được lấy ra tới đối tượng Delay đóng vai trò độ trễ của mối liênkết,các gói tin được gửi đến NullAgent và được giải phóng ở đó.Cuối cùng là tínhtoán thông số thời gian mỗi gói tin nhận được

Hình 2- : Quá trình Tracing [6]

 Người dùng có thể tạo ra một đối tượng trace đặc biệt giữa nút nguồn

và nút đích khi sử dụng câu lệnh creat-trace

6.2.6 Sử dụng phần mềm NS-2 mô phỏng mạng

 Khởi tạo và kết thúc

-Trong bộ công cụ giả lập ns-2, lớp quan trọng nhất là Simulator nó cung cấp cácthủ tục giao tiếp quản lý topology, lưu giữ các tham số cấu hình của các tham sốcấu hình của các thành phần trong topology

-Thông thường, các kịch bản giả lập bắt đầu bẳng việc giả lập, sau đó gọi cácphương thức để tạo các node, topo và cấu hình cho các node, các liên kết, ứngdụng

-Cú pháp để khởi tạo một đối tượng Simulator như sau:

Set tên_đối_tượng [new Simulator]

- Để có file đầu ra với dữ liệu mô phỏng hay các file sử dụng cho hiển thị (filenam) thì chúng ta cần tạo file này bằng cách sử dụng lệnh open như sau:

-Trong tập lệnh tcl,các file out.nam và out.tr không được gọi trực tiếp mà thông qua

1 tên biến tracefile1 và namfile

- Phương thức trace-all là tên của file mà các trace sẽ chạy

- Để gọi thủ tục hàm finish ta dùng lệnh $ns at t “finish” ,trong đó t là

thời điểm muốn gọi hàm finish tính bằng giây

- Để bắt đầu quá trình mô phỏng : $ns run.

 Danh sách các node láng giềng của nó (neighbor_)

 Danh sách các Agent (agent_)

 Loại node.

 Module định tuyến của node

Trong NS-2 có 2 loại liên kết:

 Liên kết đơn công ( simple link)

 Liên kết song công (duplex link)

Simple Link: là loại liên kết theo kiểu point to point giữa 2 nút mà chỉ có 1 node

-Agent 1 chiều là một nút có thể gửi hoặc nhận

-Agent 2 chiều là một nút có thể vừa nhận vừa gửi

Các Agent nhận dữ liệu.

 Agent / TCPSink

 Agent / TCPSink / DelAck

 Agent / TCPSink / Sack1

 Agent / Null

Các TCP Agent truyền dữ liệu

 Agent / TCP

Agent/UDP là agent không hướng đối tượng là không cơ chế phát hiện gói tin bị

mất khi truyền và truyền lại gói tin khi bị mất

Kết nối agent cho các nút.

Cài đặt ứng dụng cho agent.

Tạo kết nối giữa 2 agnet

Cấu hình cho 1 agent UDP:

Cấu hình TCP.

Set tcp [new agent/TCP] “tạo ra biến con trỏ tcp cho tác nhân TCP”

Set sink [new agent/TCPSink] “định nghĩa nút TCP đích và gán nó cho biến con

trỏ”

$ns attach-agent $A0 $tcp “định nghĩa nút nguồn kết nối TCP”

$ns attach-agent $A1 $tcp_sink “ kết nối TCP giữa các nút nguồn và đích”

6.2.7 Ứng dụng của NS-2

Có 2 loại ứng dụng:

-Phát sinh lưu lượng mạng

-Giả lập mạng (Simulated Applications)

 Phát sinh lưu lượng mạng

Có 3 loại phát sinh lưu lượng mạng:

-Exponential: Trạng thái ON,OFF

+ ON:Tốc độ dữ liệu không thay đổi

+ OFF:Không phát sinh thêm lưu lượng

 PacketSize_ : kích thước của gói dữ liệu

 burst_time_ : thời gian trung bình trong ở trạng thái ON

 idle_time_ : thời gian trung bình trong ở trạng thái OFF

 rate_ : tốc độ gởi các gói dữ liệu

$exponential set thamso

-Pareto: phát sinh lưu lượng theo trạng thái ON,OFF.

+ PacketSize_ : kích thước của gói dữ liệu

+ burst_time_ : thời gian trung bình trong ở trạng thái ON

+ idle_time_ : thời gian trung bình trong ở trạng thái OFF

 rate_ : tốc độ gởi các gói dữ liệu

$pareto set thamso

- CBR: dùng phát sinh các gói dữ liệu theo một tốc độ bit không đổi.

 PacketSize_ : kích thước của gói dữ liệu

 rate_ : tốc độ truyền dữ liệu

 interval_ : khoảng thời gian giữa hai lần truyền dữ liệu