Nghiên cứu một số giao thức định tuyến trên mạng manet

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐỖ VĂN LAI

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng, năm 2021


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

ĐỖ VĂN LAI

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIAO THỨC
ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET

Chuyên ngành: Hệ thống Thông tin
Mã số: 8480104

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. PHẠM ANH PHƢƠNG

Đà Nẵng, năm 2021

i

LỜI CẢM ƠN
Em xin trân trọng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất đến thầy
giáo hướng dẫn, Tiến sĩ Phạm Anh Phƣơng, người đã tận tình dẫn dắt và tạo mọi
điều kiện tốt nhất để em có thể hồn thành luận văn này. Đây chính là những hành
trang vững chắc cho sự nghiệp trong tương lai của em.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Tin học trường Đại học Sư
Phạm Đà Nẵng, các thầy giáo của Đại Học Sư Phạm Hà Nội, Đại Học Khoa Học Huế,
Đại Học Đà Nẵng, các cán bộ phòng Khoa Sau Đại Học trường Đại Học Sư Phạm Đà
Nẵng những người đã trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho
em trong q trình học tập và hồn thành khóa học.
Xin được cảm ơn Lãnh đạo Ủy ban Phường Nại Hiên Đông, quận Sơn Trà
thành phố Đà Nẵng đã tạo mọi điều kiện để bản thân được tham gia và hoàn thành tốt
khoá học.
Xin chân thành cảm ơn các anh chị em lớp cao học Hệ Thống Thông Tin, K3536 và các bạn đồng nghiệp đã luôn bên cạnh, động viên, khuyến khích tơi trong suốt
thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!


ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn: Nghiên cứu một số giao thức định tuyến trên mạng
Manet là một cơng trình nghiên cứu độc lập dưới sự hướng dẫn của giáo viên: TS.
Phạm Anh Phương. Luận văn là sản phẩm mà tôi đã nỗ lực nghiên cứu trong quá trình
học tập tại trường cũng như sự giúp đỡ của Giáo viên Hương dẫn. Các số liệu và kết
quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không tr ng l p với các đề tài
khác. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin
trích dẫn trong luận văn được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên

Đỗ Văn Lai




v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... ii
TÓM TẮT .................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT..................................................... vii
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................... ix
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................1
2. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài ..................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................2
5. Giải pháp đề xuất ...................................................................................................2
6. Kết quả dự kiến .....................................................................................................2
7. Bố cục của luận văn...............................................................................................2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG MANET ......3
1.1. Khái quát về mạng khơng dây ..................................................................................4
1.2. Những đ c điểm chính của mạng không dây ...........................................................4
1.3. Các giao thức định tuyến mạng MANET .................................................................5
1.4. Một số ứng dụng của mạng không dây ................................................................. 10

1.5. Kết luận chương 1 ................................................................................................. 12
CHƢƠNG 2. MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET .. 13
2.1. Giao thức định tuyến CBRP (Cluster Based Routing Protocol) ........................... 13
2.1.1. Cơ chế định tuyến CBRP ............................................................................. 14
2.1.2. Duy trì tuyến đường ..................................................................................... 16
2.1.3. Cơ chế cảm biến trạng thái kết nối ............................................................... 17
2.1.4. Cơ chế hình thành cụm (Cluster) ................................................................. 19
2.1.5. Khám phá cụm liền kề (Adjacent Cluster Discovery) ................................. 23
2.2. Giao thức định tuyến ZRP (Zone Routing Protocol) ............................................ 26
2.2.1. V ng định tuyến và định tuyến nội v ng (Intrazone Routing Protocol IARP) ............................................................................................................................ 26
2.2.2. Định tuyến liên v ng (IERP) ........................................................................ 28
2.2.3. Giải pháp quảng bá biên BRP (Bordercast Resolution Protocol) ................ 30
2.2.4. Cơ chế kiểm soát truy vấn (Query Control) ................................................. 31


vi
2.3. Giao thức định tuyến DSDV (Destination - Sequenced Distance - Vector) .............. 34
2.4. Giao thức định tuyến AODV ................................................................................. 37
2.4.1. Khám phá đường .......................................................................................... 38
2.4.2. Thiết lập đường đảo chiều ............................................................................ 39
2.4.3. Thiết lập đường chuyển tiếp ......................................................................... 39
2.4.4. Quản lý bản định tuyến ................................................................................ 40
2.4.5. Duy trì đường ............................................................................................... 41
2.4.6. Xử lý lỗi, hết hạn và xóa bỏ tuyến ............................................................... 43
2.4.7. Quản lý kết nối nội v ng .............................................................................. 44
2.4.8. So sánh ưu điểm và nhược điểm của các giao thức ZRP, CBRP ................. 45
2.4.9. So sánh các giao thức định tuyến ................................................................. 46
2.5. Kết luận chương 2 ................................................................................................. 47
CHƢƠNG 3. ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN TRÊN MẠNG MANET .............................................................................. 48

3.1. Giới thiệu môi trường mô phỏng NS ..................................................................... 48
3.1.1. Tổng quan về NS2 ........................................................................................ 48
3.1.2. Kiến trúc của NS2 ........................................................................................ 48
3.2. Mô phỏng mạng không dây trong môi trường mạng NS ...................................... 50
3.2.1. Tạo MobileNode trong NS ........................................................................... 50
3.2.2. Tạo sự hoạt động cho nút ............................................................................. 51
3.2.3. Các bước viết mã tcl để thực thi mô phỏng mạng wireless: ........................ 52
3.3. Mô phỏng giao thức định tuyến ZRP .................................................................... 54
3.3.1. Cài đ t module mô phỏng ZRP .................................................................... 54
3.3.2. Xây dựng kịch bản mơ phỏng ...................................................................... 55
3.4. Phân tích kết quả mơ phỏng .................................................................................. 56
3.4.1. Đánh giá hiệu năng của giao thức định tuyến ZRP ...................................... 56
3.4.2. So sánh hiệu năng hoạt động của giao thức ZRP với CBRP ....................... 61
3.5. Kết luận chương 3 ................................................................................................. 64
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Nghĩa tiếng anh

Nghĩa tiếng việt

AODV

Ad-hoc On Demand Distance Vector

BSS

Basic Service Sets

Mô hình mạng cơ sở

CBR

Constant Bit Rate

Tốc độ bít khơng đổi

DSDV

Destination Sequenced Distance
Vector

DSR

Dynamic Source Routing

IARP

Internet Address Resolution
Protocol

IBSS

Infrastructure Basic Service Sets

FQMM

Flexible QoS model for MANETs

MAC

Media Access Control

Địa chỉ truy cập đường truyền

MANET

Mobile Ad hoc Network

Mạng di động tùy biến không
dây

ZRP

Zone Routing Protocol

Giao thức định tuyến vùng

OFDM

Orthogonal Frequency Division
Multiplexing

QoS

Quality of Service

RREP

Route Replay

Phản hồi thông tin định tuyến

RREQ

Router Request

Yêu cầu thông tin định tuyến

CBRP

Cluster Based Routing Protocol

Giao thức định tuyến vector
khoảng cách theo yêu cầu

Giao thức định tuyến khoảng
cách tuần tự đích
Định tuyến nguồn động
Giao thức phân giải ngược
lại địa chỉ Internet
Mơ hình mạng độc lập
Mơ hình QoS thiết kế cho

mạng di động

Ghép kênh phân tần số trực
giao
Chất lượng dịch vụ

Giao thức định tuyến dựa
trên cụm


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

2.1.

Tổng hợp quá trình định tuyến liên vùng (IERP)

29

2.2.

So sánh các giao thức định tuyến

47

3.1.

Tỷ lệ gói tin gửi thành cơng theo N

56

3.2.

Độ trễ trung bình theo N

58

3.3.

Tỷ lệ gói tin gửi thành cơng theo v

59

3.4.

Độ trễ trung bình theo v

60

3.5.

Tỷ lệ gói tin gửi thành công của ZRP so với CBRP theo N

61

3.6.

Tỷ lệ gói tin gửi thành cơng của ZRP và CBRP theo v

63


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

Phân loại các giao thức trong MANET

6

2.1.

Định tuyến gói tin từ nút nguồn S đến nút đích D

15

2.2.

Sơ đồ cơ chế định tuyến CBRP

16

2.3.

Sửa chữa tuyến đường khu vực

17

2.4.

Liên kết các cụm

19

2.5.

Hình thành cụm

21

2.6.

Bảo trì cụm

23

2.7.

Cụm liền kề

23

2.8.

Cụm liền kề cách 2, 3 bước nhảy

24

2.9.

Liên kết cụm

26

2.10.

Một ví dụ v ng định tuyến của nút A với p = 2

27

2.11.

Một ví dụ về hoạt động IERP

29

2.12.

Sơ đồ cơ chế định tuyến ZRP

31

2.13.

Ví dụ phát hiện truy vấn

32

2.14.

V ng định tuyến mở rộng của E

33

2.15.

Quá trình gửi yêu cầu khám phá đường

38

2.16.

Tóm tắt xử lý nhận tại một nút

42

2.17.

So sánh các giao thức định tuyến

46

3.1.

Tổng quan về NS dưới góc độ người dùng

49

3.2.

Mơ hình mạng mơ phỏng đang hoạt động

55

3.3.

Biểu đồ về sự tác động của N

57

3.4.

Biểu đồ về độ trễ trung bình theo N

58

3.5.

Biểu đồ sự tác động của v

60

3.6.

Biểu đồ về độ trễ trung bình theo v

61

3.7.

Biểu đồ về tỷ lệ gửi gói tin thành cơng theo N

62

3.8.

Biểu đồ về tỷ lệ gửi gói tin thành công theo v

63


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Ngày nay, với sự b ng nổ và phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin và sự
đa dạng các thiết bị di động cá nhân như: laptop, smartphone, tablet thì nhu cầu kết nối
giữa các thiết bị này cũng ngày càng đòi hỏi cao hơn về dịch vụ người sử dụng như
chất lượng, dịch vụ QoS, tốc độ. Với sự cải tiến của công nghệ truyền thông không
dây, trong vài năm trở lại đây mạng không dây ngày nay đã thu hút được sự quan tâm
chú ý và phát triển ngày càng mạnh mẽ.
Mạng di động t y biến không dây - MANET (Mobile Ad-hoc Network) - là
một trong những công nghệ truyền thông không dây; bao gồm các thiết bị di động vơ
tuyến kết nối ngang hàng với nhau có khả năng thu phát độc lập, hình thành nên một
mạng tạm thời mà không cần sự trợ giúp của các thiết bị trung tâm cũng như các cơ sở
hạ tầng mạng cố định, nên nó vừa đóng vai trị truyền thơng, vừa đóng vai trị như thiết
bị định tuyến, với chi phí hoạt động thấp, triển khai nhanh, có tính di động cao, các
thiết bị có thể di chuyển một cách t y ý mà vẫn có thể truy cập mạng và có thể trao đổi
dữ liệu với nhau, dễ dàng bổ sung, thay thế các thiết bị tham gia trong mạng mà khơng
cần phải cấu hình phức tạp lại tồn bộ hình trạng (topo) của mạng. Vì thế, một số giao
thức định tuyến truyền thống khơng cịn ph hợp với mạng MANET mà được thay thế
b ng các giao thức định tuyến thích nghi, bản ghi và lai. Tuy nhiên, hiện nay mạng
MANET chưa được ứng dụng rộng rãi và vẫn cịn những hạn chế như bán kính phủ
sóng cịn hạn chế, thiết bị phần cứng còn đắt, khả năng bảo mật chưa cao.
Để giải quyết những vấn đề này đã có nhiều nghiên cứu để cải tiến về giao thức
truyền cũng như định tuyến đường truyền trên mạng để mạng đạt được hiệu quả hoạt
động tốt hơn như những cải tiến của DSDV, OLSR, DDR, TORA cũng được nghiên
cứu nhiều. Bên cạnh đó, cịn nghiên cứu các giao thức định tuyến lai kết hợp cả giao
thức định tuyến bản ghi và thích nghi như ZRP, HARP, DST, SHARP.
Chính vì những lý do trên, tôi chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ là: “Nghiên cứu
một số giao thức định tuyến trên mạng Manet” để hiểu tính tối ưu của các giao thức
định tuyến trên mạng MANET.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
2.1. Mục tiêu
- Tìm hiểu rõ mạng di động t y biến không dây (Mobile Ad Hoc Network –

MANET)
- Mô phỏng được một số giao thức định tuyến.


2
2.2. Nhiệm vụ
- Tìm hiểu về các giao thức định tuyến trong mạng MANET.
- Xây dựng mô phỏng các giao thức định thức để đánh giá tính tối ưu của các
giao thức định tuyến trên mạng MANET.
Trên cơ sở lý thuyết và so sánh, đánh giá tính tối ưu của một số giao thức định
tuyến CBRP, ZRP, DSDV, AODV và cuối c ng đưa ra kết luận về tính tối ưu của giao
thức định tuyến.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Một số giao thức định tuyến CBRP, ZRP, DSDV, AODV trên mạng MANET.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu đề tài là nắm và hiểu rõ về mạng không dây mà đ c biệt
là mạng MANET, một số giao thức định tuyến lai trên mạng MANET đồng thời đánh
giá được các giao thức định tuyến dựa trên chương trình mơ phỏng NS-2.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để hồn thành mục tiêu đề ra, tơi chọn phương pháp nghiên cứu lý thuyết và
tiến hành mô phỏng thực nghiệm. Cụ thể như sau:
- Về lý thuyết: Thu thập, tìm hiểu, phân tích các tài liệu và thơng tin có liên quan
đến luận văn.
- Về thực nghiệm: Mô phỏng một số giao thức định tuyến.
5. Giải pháp đề xuất
- Nghiên cứu mạng không dây t y biến MANET và các giao thức định tuyến.
- Chọn lựa 1 ho c 2 giao thức định tuyến ph hợp để mô phỏng.
6. Kết quả dự kiến
6.1. Lý thuyết

- Nghiên cứu tổng quan về mạng không dây và mạng MANET.
- Nghiên cứu các giao thức định tuyến trong mạng MANET.
- Tìm hiểu về mô phỏng b ng NS2
6.2. Thực tiễn
Hiểu sâu về mạng không dây và các giao thức định tuyến.
7. Bố cục của luận văn
Luận văn tổ chức thành 3 chương chính như sau:
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHƠNG DÂY VÀ MẠNG MANET
Chƣơng 2: MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET
Chƣơng 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH
TUYẾN TRÊN MẠNG MANET


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ MẠNG MANET
Mạng không dây ad hoc (Wireless ad hoc network – WANET hay Mobile ad
hoc network – MANET) là một loại mạng không dây phân tán. Mạng này không dựa
trên cơ sở hạ tầng có sẵn từ trước, mỗi thiết bị (nút) tham gia định tuyến mạng b ng
cách chuyển tiếp dữ liệu cho nút khác. Mỗi nút mạng có một giao diện vô tuyến và
giao tiếp với nút mạng khác thông qua sóng vơ tuyến ho c tia hồng ngoại. Mạng Ad
hoc được hình thành bởi các nút di động có khả năng phát hiện ra sự có m t của các
nút khác và tự định dạng để tạo nên mạng mà không cần phải thông qua máy chủ
(server) quản trị mạng
Mạng t y biến không dây (Wireless ad-hoc network) là một tập hợp gồm nhiều
hơn một thiết bị/nút mạng với khả năng nối mạng và giao tiếp không dây với nhau mà
không cần sự hỗ trợ của một sự quản trị trung tâm nào. Mỗi nút trong một mạng t y
biến không dây hoạt động vừa như một máy chủ (host) vừa như một thiết bị định
tuyến.

Mạng loại này được gọi là t y biến (ad-hoc) vì mỗi nút đều sẵn sàng chuyển
tiếp dữ liệu cho các nút khác, và do đó việc quyết định xem nút nào sẽ thực hiện việc
chuyển tiếp dữ liệu được dựa trên tình trạng kết nối của mạng. Điều này trái ngược với
các công nghệ mạng cũ hơn, mà trong đó nhiệm vụ chuyển tiếp dữ liệu được thực hiện
bởi một số nút chuyên biệt, thường là có phần cứng đ c biệt và được xếp thành các
loại như thiết bị định tuyến, thiết bị chuyển mạch, hub, tường lửa. Cấu hình tối thiểu
và khả năng triển khai nhanh chóng làm cho mạng t y biến khơng dây thích hợp cho
các tình huống khẩn cấp như các thảm họa, xung đột quân sự, cấp cứu y tế, v.v..
Tô pô của mạng t y biến khơng dây nói chung là động, do tình trạng kết nối
giữa các nút mạng có thể thay đổi theo thời gian t y theo chuyển động của nút, sự xuất
hiện của nút mới và việc nút cũ rời khỏi mạng. Do đó, các giao thức định tuyến hiệu
quả là cần thiết để cho phép các nút giao tiếp với nhau. Các thiết bị ho c nút mạng t y
biến phải có khả năng phát hiện sự có m t của các thiết bị khác để có thể giao tiếp và
chia sẻ thơng tin. Ngồi ra, nó cịn phải có khả năng xác định các loại dịch vụ và thuộc
tính tương ứng. Do các nút có thể liên tục thay đổi, các thông tin định tuyến cũng phải
thay đổi theo để phản ánh các thay đổi của tình trạng của các đường kết nối.
Một lợi điểm của làm việc đa ch ng so với đơn ch ng là triển khai đa ch ng tạo
thuận lợi cho việc d ng lại tài nguyên kênh truyền về cả không gian, thời gian và giảm
năng lượng phát cần thiết.


4
1.1. Khái quát về mạng không dây
Hiện nay, các mạng không dây và các thiết bị di động đang ngày càng trở nên
phổ biến khi nó giúp cho người sử dụng có thể truy cập vào thơng tin và truyền thông
mọi lúc mọi nơi. Thông thường, việc kết nối thông tin liên lạc với các thiết bị không
dây thường được hỗ trợ bởi một cơ sở hạ tầng cố định có dây. Một thiết bị di động sẽ
sử dụng một cách thức định tuyến single-hop liên lạc qua môi trường vô tuyến để kết
nối đến một máy trạm cơ sở của hệ thống mạng có dây. Ngược lại, các mạng ad-hoc
không sử dụng bất kỳ cơ sở hạ tầng cố định. Mạng Adhoc là một tập hợp các nút mạng

di động không dây n m phân tán về m t địa lý tạo thành một mạng tạm thời mà không
sử dụng bất cứ cấu trúc hạ tầng mạng có sẵn hay sự quản lý tập trung nào. Các nút
trong hệ thống mạng di động không dây t y biến liên lạc với nhau thông qua cách thức
định tuyến single-hop và multi-hop trong môi trường mạng ngang hàng (peer-to-peer).
Các nút trung gian giữa một c p của các nút giao tiếp sẽ đóng vai trị như một router.
Vì vậy, các nút hoạt động cả hai như là máy chủ cũng như các bộ định tuyến. Các nút
trong mạng ad hoc có thể có khả năng di động, và do đó, việc tạo ra các bảng định
tuyến trong mạng cũng bị ảnh hưởng bởi việc bổ sung và xóa các nút khi nó di
chuyển. Cấu trúc liên kết của mạng khơng dây có thể thay đổi ngẫu nhiên, nhanh
chóng, và bất ngờ. [1][13]
Kỹ thuật không dây là phương thức truyền dữ liệu từ điểm này đến điểm khác
không sử dụng đường truyền vật lý, mà có thể sử dụng sóng vơ tuyến, hồng ngoại hay
qua vệ tinh. Là mạng sử dụng công nghệ mà cho phép hai hay nhiều thiết bị kết nối
với nhau b ng một giao thức chuẩn, nhưng không cần kết nối vật lý hay không cần sử
dụng dây mạng. Mạng không dây cho phép dễ dàng bổ sung, thay thế các thiết bị tham
gia mạng mà không cần phải cấu hình lại tồn bộ hình trạng của mạng.
Khác với các hệ thống mạng có dây, việc định tuyến tìm đường đi tối ưu để
truyền dữ liệu trong các hệ thống mạng khơng dây khá phức tạp, địi hỏi phải có các
cơ chế điều khiển ph hợp với từng mơ hình cụ thể. Đây là một trong những hạn chế
lớn nhất của mạng không dây làm ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu. [11]
1.2. Những đặc điểm chính của mạng không dây
Kiến trúc mạng thay đổi liên tục: Kiến trúc mạng luôn biến đổi do sự di
chuyển của các nút mạng. Các nút của mạng Ad-học luôn biến đổi, thay đổi vị trí và
di chuyển tự do theo nhiều hướng không thể xác định, dẫn đến liên kết giữa các nút
mạng thay đổi liên tục. Vì vậy, kiến trúc mạng thay đổi liên tục làm ảnh hưởng đến
hoạt động trao đổi thông tin giữa các nút mạng.
Multihopping: một mạng multi-hop là một mạng lưới đi từ nguồn đi qua nhiều
điểm để đến các nút khác. Các nút trong mạng Ad-hoc có thể kết nối với các nút khác

5
trong mạng mà không cần phải kết nối trực tiếp với nhau. Các nút có thể định tuyến
đến các nút khác thông qua các nút trung gian trong mạng.
Tự thiết lập: Mạng Ad-học không phụ thuộc vào bất kỳ một kiến trúc mạng
sẵn có nào cũng như sự quản lý tập trung tại bất kỳ một nút mạng nào. Các nút có
vai trị ngang nhau và hoạt động độc lập nhau. Các nút phải tự thiết lập các thông
tin cần thiết cho chính mình (địa chỉ mạng, thơng tin định tuyến, …) khi gia nhập
vào mạng cũng như tự điều chỉnh thơng tin khi mạng thay đổi. Do đó, các giao thức
định tuyến trong mạng Ad-hoc phải có cơ chế tự thiết lập, cập nhật và quản lý các
thông tin cần thiết cho các nút mạng.[13]
Khoảng cách sóng ngắn: Các nút trong mạng Ad-hoc sử dụng tần số radio để
trao đổi dữ liệu với nhau, nên khoảng cách sóng giữa các thiết bị di động là rất hạn
chế.
Năng lƣợng hạn chế: Hầu hết các nút của mạng Ad-hoc (ví dụ, máy tính xách
tay, PDA, cảm biến) có nguồn cung cấp năng lượng hạn chế và khơng có khả năng để
tạo ra năng lượng mới (ví dụ, tấm pin m t trời). Việc thiết kế giao thức nh m tiết kiệm
năng lượng một cách hiệu quả (ví dụ, MAC, định tuyến, khám phá tài nguyên) là rất
quan trọng.
Khả năng mở rộng: Trong một số ứng dụng mạng Ad-hoc có thể phát triển
đến vài ngàn các nút. Mạng Ad-học có thể dễ dàng bổ sung ho c xóa bỏ các nút trong
mạng.
Băng thơng hạn chế: Các liên kết khơng dây có băng thơng thấp hơn so với
đường truyền cáp và chúng cịn chịu ảnh hưởng của sự nhiễu, suy giảm tín hiệu, các
điều kiện giao thoa vì thế mà thường nhỏ hơn tốc độ truyền lớn nhất của sóng vơ
tuyến.
Bảo mật yếu: Đ c điểm của mạng Ad-hoc là truyền sóng qua mơi trường
khơng khí, điều này khiến cho cơ chế bảo mật kém hơn so với mơi trường truyền cáp
vì nó tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị tấn công, nghe lén đường truyền, giả mạo, DoS.[11]
1.3. Các giao thức định tuyến mạng MANET
Trong mạng máy tính để định tuyến đường đi trong quá trình truyền dữ liệu

người ta thường d ng các bộ định tuyến. Hay định tuyến là cách thức mà các bộ định
tuyến, các máy tính ho c các thiết bị mạng sử dụng để tìm đường trong việc phát gói
tin tới địa chỉ đích trên mạng, đảm bảo tìm đường đi tốt nhất từ lớp mạng này sang lớp
mạng khác để dưa dữ liệu đến dích mong muốn.
Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET
Vấn đề luôn được đ t ra đối với các mạng MANET chính là phương pháp gửi
thơng tin giữa các nút khơng có liên kết trực tiếp, khi mà các nút trong mạng di chuyển


6
khơng theo các dự đốn và dẫn tới cấu hình mạng thường xuyên thay đổi. Vì vậy, cách
tiếp cận định tuyến trong các mạng cố định truyền thống không thể áp dụng được đối
với các mạng t y biến di động không dây. Một phương pháp phổ biến để phân biệt các
giao thức định tuyến trong mạng MANET dựa trên cách thức trao đổi thông tin định
tuyến giữa các nút theo phương pháp này, các giao thức định tuyến được chia thành 3
loại: Giao thức định tuyến chủ động (Proactive Routing Protocol), Giao thức định
tuyến bị động (Reactive Routing Protocol) và Giao thức định tuyến lai ghép (Hybrid
Routing Protocol) [1].

Ad hoc Routing Protocols
Proactive

Reactive

Hybrid

WRP

DSR

ZRP

DSDV

TORA

ZHLS

GSR

AODV

DST

OLSR

LAR

HARP

LANMAR

MSR

CBRP

Hình 1.1. Phân loại các giao thức trong MANET
1.3.1.1. Giao thức định tuyến chủ động (Proactive Routing Protocol)
Trong phương pháp định tuyến theo bảng (chủ động), các nút trong mạng
MANET liên tục đánh giá các tuyến tới các nút để duy trì tính tương thích, cập nhật

của thơng tin định tuyến. Vì vậy, một nút nguồn có thể đưa ra một đường dẫn định
tuyến ngay lập tức khi cần. Trong các giao thức định tuyến theo bảng, tất cả các nút
cần duy trì thơng tin về cấu hình mạng. Khi cấu hình mạng thay đổi, các cập nhật được
truyền lan trong mạng nh m thông báo sự thay đổi. Hầu hết các giao thức định tuyến
theo bảng đều kế thừa và sửa đổi đ c tính tương thích từ các thuật toán chọn đường
dẫn ngắn nhất trong các mạng hữu tuyến truyền thống. Các thuật toán định tuyến theo
bảng được sử dụng cho các nút cập nhật trạng thái mạng và duy trì tuyến bất kể có lưu


7
lượng hay khơng. Vì vậy, tiêu đề thơng tin để duy trì cấu hình mạng đối với các giao
thức này thường là lớn. Một số giao thức định tuyến điển hình theo bảng trong
MANET gồm: Giao thức định tuyến khơng dây WRP (Wireless Routing Protocol),
định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Destination Sequence Distance
Vector), định tuyến trạng thái tối ưu liên kết OLSR (Optimized Link State Routing),
định tuyến trạng thái góc rộng (Fisheye State Routing). [1]
 Giao thức định tuyến DSDV (Destination Sequence Distance Vector)
DSDV (Destination Sequence Distance Vector) là một biến thể của giao thức
định tuyến theo vector khoảng cách theo kiểu chủ động, dựa trên ý tưởng của thuật
toán định tuyến kinh điển Bellman-Ford với một số cải tiến. Cải tiến mới của DSDV là
sử dụng kỹ thuật đánh số sequence number, kỹ thuật này d ng để nhận biết các đường
đi khơng cịn giá trị trong q trình cập nhật bảng định tuyến, do đó sẽ tránh được
vịng l p trong q trình định tuyến. Mỗi nút tăng số sequence number khi gửi thông
tin về bảng định tuyến của nó cho các nút khác trong mạng.[1]
 Giao thức định tuyến WRP (Wireless Routing Protocol)
Giao thức Wireless Routing Protocol (WRP) duy trì thơng tin định tuyến giữa
các nút trong mạng. Mỗi nút duy trì bốn bảng là bảng khoảng cách, bảng định tuyến,
bảng liên kết - chi phí và bảng danh sách truyền lại bản tin (MRL). Mỗi mục của MRL
chứa số thứ tự của thông báo cập nhật một truy cập truyền lại và một sự thừa nhận yêu
cầu cờ vector với một mục nhập cho mỗi người láng giềng và một danh sách các cập

nhật được gửi trong thông báo cập nhật. Các cập nhật bản ghi MRL trong một thông
báo cập nhật cần phải được truyền lại và các láng giềng mà nên thừa truyền của họ.
[1]
 Giao thức định tuyến GSR (Global State Routing)
Giao thức định tuyến Global State Routing (GSR) cải thiện liên kết định tuyến
trạng thái b ng cách tránh lũ lụt của định tuyến thông điệp. Mỗi nút duy trì một danh
sách nút láng giềng, một bảng cấu trúc liên kết, một bảng bước nhảy tiếp theo và một
bảng khoảng cách. Danh sách láng giềng của một nút có chứa danh sách các nút láng
giềng ở đây tất cả các nút có thể nghe được bởi một nút được giả định là nút láng
giềng. Các thông điệp định tuyến được tạo ra trên một sự thay đổi liên kết như trong
các giao thức trạng thái liên kết. Khi nhận được tin định tuyến, nút cập nhật bảng cấu
trúc liên kết của nó nếu số thứ tự của thơng điệp là mới hơn so với số thứ tự được lưu
trữ trong bảng. Sau này, nút dựng lại bảng và chương trình phát sóng thơng tin cho các
nút láng giềng định tuyến của nó. [1]
1.3.1.2. Giao thức định tuyến bị động (Reactive Routing Protocol)
Trong phương pháp định tuyến theo yêu cầu (bị động), các đường dẫn được tìm


8
kiếm chỉ khi cần thiết, hoạt động tìm tuyến đường bao gồm cả thủ tục xác định tuyến.
Thủ tục tìm tuyến kết thúc khi một tuyến đường khơng được tìm thấy ho c khơng có
tuyến khả dụng sau khi xác minh tồn bộ tập hốn vị tuyến. Trong mạng MANET, các
tuyến đường hoạt động có thể ngừng do tính di động của nút.
Vì vậy, thơng tin duy trì tuyến là tối quan trọng đối với các giao thức định
tuyến theo yêu cầu. So với các giao thức định tuyến theo bảng, các giao thức định
tuyến theo yêu cầu thường có tiêu đề trao đổi thông tin định tuyến nhỏ hơn. Vì vậy, về
m t nguyên tắc, các giao thức này có khả năng mở rộng tốt hơn đối với các giao thức
định tuyến theo bảng. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của các giao thức định tuyến theo
yêu cầu là trễ do tìm kiếm tuyến trước khi chuyển tiếp thơng tin dữ liệu. Ví dụ về một
số giao thức định tuyến theo 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 On- demand Distance Vector routing) và giao thức định tuyến theo
thứ tự tạm thời TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm). [1]
 Giao thức định tuyến DSR (Dynamic Source Routing)
DSR (Dynamic Source Routing) là giao thức định tuyến đơn giản và hiệu quả,
nó cho phép mạng tự động tổ chức và cấu hình mà khơng cần đến sự can thiệp của
người quản trị ho c cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng. [14]
Giao thức DSR sử dụng cơ chế định tuyến nguồn, ngĩa là bên gửi sẽ biết tồn
bộ thơng tin về đường đi đến đích. Trong đó Header của gói dữ liệu sẽ lưu trữ thứ tự
các nút mà gói tin cần phải đi qua để đạt tới đích. Do vậy các gói trung gian chỉ cần
giữu liên lạc với các nút láng giềng của nó để chuyển tiếp các gói tin. [1]
 Giao thức định tuyến AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector
routing)
Giao thức định tuyến AODV phát gói tin broadcast để yêu cầu tìm đường khi
có u cầu. AODV sử dụng nhiều cơ chế để duy trì thơng tin bảng định tuyến như nó
sử dụng bảng định tuyến truyền thống để lưu trữ thông tin định tuyến với mỗi entry
cho một địa chỉ đích. Khơng sử dụng cơ chế Source Routing và cũng không cần biết
thông tin về các nút láng giềng của nó, AODV dựa trên các thơng tin của các entry của
bảng định tuyến để phát gói tin RREP về nút nguồn và nút nguồn sử dụng thơng tin đó
để gửi gói tin đến đích. Để đảm bảo r ng thơng tin trong bảng định tuyến là mới nhất
thì AODV sử dụng kỹ thuật Sequence Number để loại bỏ các tuyến đường khơng cịn
giá trị trong bảng đinh tuyến. [1]
 Giao thức định tuyến TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm)
Giao thức định tuyến TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) là một
giao thức định tuyến giải quyết được nhược điểm của các giao thức định tuyến truyền


9
thống là phá bỏ được vịng l p và có khả năng thích ứng cao với mơi trường mạng có
nhiều thay đổi dựa trên khái niệm “link reversal”. Nó tìm kiếm thông tin về đường đi

theo yêu cầu, cung ứng nhiều đường đi tới đích, xác lập đường đi một cách nhanh
chóng. TORA ít sử dụng đường đi tối ưu mà nó thường sử dụng các đường đi dài hơn
nh m để hạn chế việc phải tìm kiếm các đường đi mới làm ảnh hưởng đến lưu lượng
truyền trên mạng.
Cách thức hoạt động của TORA như một thuật ngữ hình nước chảy từ nút
nguồn đến nút đích của mạng các ống nước như mơ hình mạng thực tế. Các ống nước
đại diện cho liên kết của các nút, giao điểm các ống nước đại diện cho các nút, nước
trong ống nước đại diện cho các gói dữ liệu truyền đến đích. Mỗi nút có một trọng số
đến nút đích được tính tốn bởi giao thức định tuyến. Nếu một ống nước giữa nút A và
B bị ch n làm cho nước khơng thể chảy qua thì trọng số của nút A được đ t trọng số
lớn hơn các nút láng giềng của nó, đo đó nước sẽ chảy ngược trở ra nút A (chảy vào
các nút khác mà có thơng tin định tuyến qua nút A). [1]
1.3.1.3. Giao thức định tuyến lai ghép (Hybrid Routing Protocol)
Các giao thức định tuyến lai ghép được đề xuất để kết hợp các đ c tính ưu điểm
của các giao thức định tuyến theo bảng và theo yêu cầu. Thông thường, các giao thức
định tuyến lai ghép MANET được sử dụng trong kiến trúc phân cấp. Các giao thức
định tuyến theo bảng và theo yêu cầu được triển khai trong các cấp thích hợp. Một số
ví dụ về giao thức định tuyến lai ghép:
Giao thức ZRP (Zone Routing Protocol) Là một giao thức định tuyến lai kết
hợp với các tính năng tốt nhất của giao thức tiên phong và phản ứng làm việc trong sự
gắn kết. ZRP định nghĩa một khu vực cho từng node trong đó bao gồm tất cả các node
n m trong một khoảng cách nhất định trong các bước nhảy, được gọi là v ng bán kính
xung quanh các node được định nghĩa. Khoảng cách chính xác từ node đến bán kính
được gọi là biên giới của khu vực định nghĩa. Các giao thức liên kết trạng thái tiên
phong được sử dụng để giữ cho một node nhận thức đầy đủ cấu trúc liên kết trong
v ng của nó. Khi một node X cần có một con đường đến node Y trong v ng định
nghĩa của nó. Thì nó khởi tạo một phản ứng khám phá con đường tương tự như ngập
lụt. Vấn đề đ t ra khi một node muốn giao tiếp với các node khác ở ngoài v ng định
nghĩa. Khi đó, một yêu cầu định tuyến được gữi đến các node ở đường biên giới rồi từ
đó chuyển ra các node bên ngoài. Yêu cầu định tuyến trong ZRP Trả lời định tuyến

trong ZRP Việc sử dụng giao thức ZRP làm giảm thiểu chi phí kiểm sốt b ng cách sử
dụng cơ chế yêu cầu định tuyến lũ lụt. Bên cạnh đó, giao thức ZRP có xu hướng kiểm
sốt chi phí sản xuất cao hơn do sự chồng chéo của khu vực các node định tuyến. Vì
vậy, bán kính v ng định nghĩa có tác động đáng kể đến hiệu suất làm việc.[8]


10
ZHLS (Zone-based Hierarchical Link State routing) và giao thức định tuyến
mạng t y biến lai HARP (Hybrid Ad hoc Routing Protocol), giao thức định tuyến
SHARP (Sharp Hybrid Adaptive Routing Protocol), giao thức định tuyến DST
(Distributed Spanning Tree).[16]
Giao thức DSDV( Destination – Sequenced Distance – Vector) Là một trong
những giao thức đầu tiên được phát triển cho mạng Ad hoc. DSDV là một biến thể của
giao thức định tuyến distance vector theo kiểu proactive, dựa trên ý tưởng của thuật
toán định tuyến kinh điển Bell - Man - Ford với một chút cải tiến. Cải tiến mới của
DSDV là sử dụng kỹ thuật đánh số sequence number. Kỹ thuật này d ng để nhận ra
các con đường đi khơng cịn giá trị trong quá trình cập nhật bảng định tuyến, do đó, sẽ
tránh được vịng l p trong q trình định tuyến. Mỗi node sẽ tăng số sequence number
khi gởi thông tin về bảng định tuyến của nó cho các node khác trong mạng.
1.4. Một số ứng dụng của mạng không dây
Trong t m kiếm, cứu trợ: Khi chúng ta phải đối m t với một tình huống khơng
may như: động đất, bão lũ ho c những thảm hoạ khác. Mạng MANET rất có ích trong
những ứng dụng tìm kiếm và cứu trợ. Thảm hoạ để lại hậu quả lớn mà khơng thể liên
lạc thơng tin với nhau được, bởi vì chúng phá huỷ hết cơ sở hạ tầng mạng. Mạng
MANET có thể thiết lập lại mà khơng có những cơ sở hạ tầng, có thể cung cấp thơng
tin liên lạc đến những tổ chức liên quan để cứu trợ kịp thời.
Trong qn đội: Giao tiếp an tồn, bí mật là một trong những đ c điểm chủ
chốt của hoạt động phịng thủ thành cơng. Nhiều hoạt động phịng thủ diễn ra ở những
v ng cơ sở hạ tầng mạng không có sẵn. Việc sử dụng mạng MANET trong những tình
huống như vậy rất có ích. Những máy bay khơng qn đang bay cũng có thể thiết lập

mạng khơng dây ad hoc để liên lạc với nhau ho c để chia sẻ hình ảnh, dữ liệu. Những
nhóm qn đội đang di chuyển cũng có thể sử dụng mạng khơng dây ad hoc để liên lạc
với nhau.
Trong cơng tác chăm sóc sức kh e: Trao đổi thông tin đa phương tiện giữa
bệnh nhân và các cơ sở chăm sóc sức khỏe sẽ rất có ích trong những tình huống khẩn
cấp. Bệnh nhân được đưa đến bệnh viện b ng xe cấp cứu có thể sử dụng mạng ad hoc
để cung cấp các thơng tin về tình trạng bệnh nhân, nh m đưa ra một giải pháp tức thời.
Điều này sẽ rất có ích trong việc chuẩn bị một kế hoạch điều trị cho bệnh nhân đang
được đưa đến bệnh viện ho c trước khi đưa đến bệnh viện.
 Một số thuật toán định tuyến cơ sở
Thơng thường, tiến trình định tuyến thường chỉ hướng đi dựa vào bảng định
tuyến được tổ chức trong bộ nhớ của router, đó là bảng chứa những lộ trình tốt nhất
đến các đích khác nhau trong mạng. Vì vậy việc xây dựng bảng định tuyến trở nên vô


11
c ng quan trọng trong việc định tuyến trên các hệ thống mạng. Để định tuyến trên
mạng MANET, người ta thường sử dụng 2 thuật toán định tuyến: thuật toán vector
khoảng cách (Distance Vector) và thuật toán trạng thái liên kết (Link state)[11].
 Thuật toán vector khoảng cách (Distance Vector)
Thuật tốn này dùng thuật tốn Bellman – Ford, trong đó chỉ định một con số,
gọi là chi phí (hay trọng số), cho mỗi một liên kết giữa các nút trong mạng. Các nút
sẽ gửi thông tin về đường đi từ nút A đến nút B qua các kết nối mang lại tổng chi phí
thấp nhất.[1]
Hoạt động của thuật tốn như sau: Khi một nút khởi động lần đầu, nó chỉ biết
các nút kề trực tiếp với nó, gọi là nút láng giềng, và thơng tin để đi đến đó (thơng
tin này bao gồm danh sách của các nút đích, tổng chi phí đến từng đích và nút kế tiếp
để gửi dữ liệu đến đó tạo nên bảng định tuyến, hay bảng khoảng cách). Mỗi nút,
trong một tiến trình, gửi đến từng láng giềng tổng chi phí của nó để đi đến các nút
đích mà nó biết. Các nút láng giềng phân tích thơng tin này, và so sánh với những

thơng tin mà chúng đang “biết”; bất kỳ điều gì cải thiện được những thơng tin chúng
đang có, sẽ được đưa vào các bảng định tuyến của những láng giềng này. Đến khi kết
thúc, tất cả nút trên mạng sẽ tìm ra bước truyền kế tiếp tối ưu đến tất cả mọi đích, và
tổng chi phí tốt nhất.[15]
Khi trong một mạng có nút g p vấn đề, thì sẽ hủy các lộ trình đi qua nút này
và tạo nên thơng tin mới trong bảng định tuyến. Sau đó chúng chuyển thơng tin này
đến tất cả nút gần kề và l p lại quá trình trên. Cuối cùng, tất cả nút trên mạng nhận
được thơng tin cập nhật, và sau đó sẽ tìm đường đi mới đến tất cả các đích mà chúng
cịn tới được.
Ƣu điểm: Dễ cấu hình, router khơng phải xử lý nhiều nên không tốn nhiều
dung lượng bộ nhớ và CPU có tốc độ xử lý nhanh hơn.
Nhƣợc điểm: Hệ thống cung cấp các thơng số cịn q đơn giản (như Rip chỉ là
hop-count) dẫn đến việc các tuyến đường được chọn vào bảng định tuyến chưa phải
tuyến đường tốt nhất. Vì các gói tin cập nhật được gửi theo định kỳ nên một lượng
băng thông đáng kể sẽ bị chiếm. Do Router hội tụ chậm, dẫn đến việc sai lệch trong
bảng định tuyến gây nên hiện tượng vòng l p (loop).
 Thuật toán trạng thái liên kết (Link state)
Khi áp dụng các thuật toán trạng thái kết nối, mỗi nút sử dụng dữ liệu cơ sở
của nó như là một bản đồ của mạng với dạng một đồ thị. Để làm điều này, mỗi nút
phát đi tới toàn mạng những thơng tin về các nút khác mà nó có thể kết nối được, và
từng nút góp thơng tin một cách độc lập vào bản đồ. Sử dụng bản đồ này, mỗi nút
sau đó sẽ xác định được tuyến đường tốt nhất từ nó đến mọi nút khác.[1][15]


12
Thuật toán này xây dựng cấu trúc dữ liệu dưới dạng cây, trong đó nút hiện tại
là gốc, và chứa mọi nút khác trong mạng. Bắt đầu với một cây ban đầu chỉ chứa
chính nó. Sau đó, lần lượt từ tập các nút chưa được thêm vào cây, nó sẽ thêm nút
có chi phí thấp nhất để đến một nút đã có trên cây. Tiếp tục q trình đến khi mọi
nút đều được thêm vào cây. Cây này sau đó phục vụ để xây dựng bảng định tuyến,

đưa ra bước truyền kế tiếp tối ưu để từ một nút đến bất kỳ nút khác trên mạng.
Ƣu điểm: Có thể thích nghi được với đa số hệ thống, cho phép người thiết kế
có thể thiết kế mạng linh hoạt, phản ứng nhanh với tình huống xảy ra. Do khơng gởi
cập nhật định kỳ như Distance Vector, nên Link State bảo đảm được băng thông cho
các đường mạng.
Nhƣợc điểm: Do router phải xử lý nhiều, nên chiếm nhiều bộ nhớ, tốc độ CPU
chậm hơn nên tăng độ trễ. Việc sử dụng các giao thức định tuyến truyền thống trong
mạng MANET sẽ dẫn đến rất nhiều vấn đề trở ngại cần giải quyết: Tiêu tốn năng
lượng nguồn nuôi cho các cập nhập định kỳ như trong giao thức định tuyến Distance
Vector; Tiêu tốn băng thông mạng cho các cập nhập định kỳ; Làm quá tải bộ vi xử lý
của thiết bị: khi các thông tin cập nhật, số nút mạng tăng lên; Tạo ra nhiều đường đi dư
thừa.
1.5. Kết luận chƣơng 1
Chương này giới thiệu về mạng không dây và mạng MANET, với những ưu
điểm triển khai nhanh chóng, tự cấu hình và đáp ứng các đ c điểm di động mạng
không dây và mạng MANET hứa hẹn mang đến sự phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực. Tuy nhiên vẫn còn nhiều khó khăn thách thức về m t cơng nghệ cần giải quyết
như cấu trúc liên kết mạng thay đổi, vấn đề tiết kiệm năng lượng của các nút, lựa chọn
giao thức định tuyến ph hợp. Xét thấy vấn đề định tuyến trong mạng Adhoc là vấn đề
rất đáng quan tâm vì nó quyết định đến hiệu năng của mạng, vấn đề đó là làm định
hướng cho việc nghiên cứu các chương tiếp theo.


13

CHƢƠNG 2
MỘT SỐ GIAO THỨC ĐỊNH TUYẾN TRÊN MẠNG MANET
Việc phát triển hỗ trợ cho việc định tuyến là một trong những thách thức quan
trọng nhất trong hệ thống mạng MANET. Đầu tiên, các nút trong một mạng MANET
được phép di chuyển một cách khơng kiểm sốt được dẫn đến những thay đổi nhanh

chóng cấu trúc liên kết dẫn đến thường xuyên gây ra thất bại tuyến đường thường
xuyên. Một giao thức định tuyến tốt cho môi trường mạng là giao thưc định tuyến tự
động thích ứng với thay đổi cấu trúc liên kết mạng. Thứ hai, các kênh không dây cơ
bản cung cấp băng thông thấp hơn nhiều và biến đổi nhiều hơn so với mạng có dây.
Các kênh không dây hoạt động như một phương tiện chia sẻ làm cho băng thơng có
sẵn cho mỗi nút thậm chí thấp hơn. Thứ ba, các nút chạy trên pin có nguồn cung cấp
năng lượng hạn chế. Để cho các nút tồn tại và giao tiếp trong thời gian dài hơn, điều
cần thiết là có một giao thức định tuyến cũng tiết kiệm được năng lượng hiệu quả.
Điều này cũng là một lý do tại sao các chi phí phải được giữ ở mức thấp. Như vậy,
giao thức định tuyến phải đáp ứng các mục tiêu mâu thuẫn thích ứng năng động và chi
phí thấp để cung cấp hiệu suất tổng thể tốt.
Cả hai giao thức định tuyến chủ động (Proactive) và bị động (Proactive) đều
có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Giao thức định tuyến lai ghép (Hybrid
Routing Protocol) kết hợp cả hai cơ chế giao thức định tuyến chủ động (Proactive) và
giao thức định tuyến bị động (Reactive). Giao thức này ph hợp với những mạng quy
mơ, kích thước lớn, mật độ các nút mạng dày đ c. Trong giao thức định tuyến này,
mạng được chia thành các v ng (zone). Mỗi nút duy trì cả thơng tin về kiến trúc mạng
trong v ng của nó và thơng tin về các v ng láng giềng. Đều đó có nghĩa là giao thức
định tuyến lai ghép sử dụng giao thức định tuyến bị động (Reactive) giữa các vùng và
giao thức định tuyến chủ động (Proactive) cho các nút mạng trong c ng một v ng. Do
đó, đường đi đến nỗi nút trong c ng một vùng được lập mà khơng cần phải định tuyến
ra ngồi vùng, trong khi đó các tiến trình khám phá đường và duy trì đường thì được
sử dụng để tìm kiếm và duy trì đường đi giữa các v ng với nhau.
2.1. Giao thức định tuyến CBRP (Cluster Based Routing Protocol)
Giao thức định tuyến dựa trên cụm (CBRP) là một giao thức định tuyến được
thiết kế để sử dụng trong các mạng MANET. Giao thức phân chia các nút của mạng
thành một số cụm chồng chéo ho c rời nhau một cách phân phối. Nút trưởng cụm
(Cluster head - CH) được bầu cho mỗi cụm để duy trì thơng tin thành viên nhóm.
Tuyến đường liên cụm được phát hiện tự động b ng cách sử dụng thông tin thành viên
cụm lưu giữ tại mỗi CH. B ng cách phân nhóm các nút thành các nhóm, giao thức

14
giảm thiểu hiệu quả lưu lượng lũ lụt trong thời gian khám phá tuyến đường và tăng tốc
quá trình này. Hơn nữa, giao thức đưa vào xem xét sự tồn tại của các liên kết đơn
hướng và sử dụng các liên kết cho cả nội bộ cụm và tuyến đường liên cụm.[9]
2.1.1. Cơ chế định tuyến CBRP
Khi một nút nguồn S muốn cung cấp dữ liệu đến nút D (không có tuyến đường
thích ứng trong bảng định tuyến), đầu tiên nút S sẽ kiểm tra neighbor table của mình,
nếu có một tuyến đường thích ứng, nó chỉ việc bổ sung thêm tuyến đường này vào
bảng định tuyến và trực tiếp gửi dữ liệu đến nút D. Ngược lại, nó sẽ bắt đầu một quá
trình khám phá tuyến đường để xác định vị trí tuyến đường thích hợp đến nút đích.
2.2.1.1. Khám phá tuyến đường
Về cơ bản, trong khám phá tuyến đường, chỉ có nút CH là lũ lụt thơng báo
Route Request Packets (RREQ) để tìm kiếm một tuyến đường nguồn. [9]
Để thực hiện khám phá tuyến đường đến nút đích D, nút nguồn S gửi một thông
báo RREQ, với trường địa chỉ nút mục tiêu được thiết lập là nút đích D. Nó điền vào
mục Neighboring Cluster Head với các nút CH của nó và các mục nút CH liền kề (từ
CAT), Gateway Node Address tương ứng ho c là nút CH của chính nó ho c là nút
gateway của cụm liền kề. Đây là thông báo RREQ ban đầu được phát sóng.
* Khi một nút M nhận đƣợc một thơng báo RREQ là nút thành viên
- Nếu nút đích D là nút láng giềng của nó, nó chỉ việc unicast RREQ đến nút D.
- Ngược lại; nếu nút M được xác định là nút gateway thì unicast gói tin RREQ
đến nút CH của nó.
Ngược lại, loại bỏ thơng báo RREQ. [9]
* Khi nào một nút C nhận đƣợc RREQ là nút CH
- Bước 1: Nếu nó đã nhận được thơng báo RREQ này trước đó (b ng cách kiểm
tra trường identification) thì nó loại bỏ thơng báo này; nếu không, tiếp tục thực hiện
bước 2.
- Bước 2: Ghi địa chỉ riêng của nó vào trong danh sách Cluster Address.

- Bước 3: Nếu nút D là nút láng giềng của nó ho c là cách 2 bước nhảy thì
unicast thơng báo RREQ đến nút D. Ngược lại, ghi địa chỉ các nút CH có liên kết hai
chiều vào trong CAT của nút C. Nếu địa chỉ các nút CH đã có trong danh sách
Neighboring Cluster Head của RREQ trước thì bỏ qua. Ngược lại, nếu địa chỉ các nút
CH đã có trong danh sách Cluster Address thì bỏ qua. Ngược lại, ghi mục địa chỉ các
nút CH vào trong c p Neighboring Clusterhead/Gateway Node phát sóng thơng báo
RREQ. [9]