Đồ án tốt nghiệp tìm hiểu về mạng ADHOC

Mục lục


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG AD-HOC
1.1 Giới thiệu chương

Ở chương đầu tiên này chúng ta tìm hiểu về các vấn đề :
o Giới thiệu và phân loại mạng không dây.
o Mạng Ad-hoc.
o Các ứng dụng của mạng Ad-hoc.
o Vấn đề an ninh trong mạng.
1.2 Giới thiệu và phân loại mạng không dây
Những năm gần đây, công nghệ thông tin đã có những bước tiến vượt bậc và
được áp dụng vào hầu hết các mặt của đời sống xã hội như kinh tế, giáo dục, y tế,
quân sự… Xã hội càng phát triển thì nhu cầu tìm hiểu và cập nhật thông tin ngày
càng tăng, con người muốn được kết nối với thế giới ở bất kỳ chỗ nào, bất kỳ nơi
đâu. Điều đó giải thích tại sao mạng không dây lại được ra đời và phát triển
mạnh. Ngày nay, chúng ta có thể bắt gặp mạng không dây ở nhiều nơi như những
văn phòng, tòa nhà, các công ty, các tổ chức, tại các trường học, bệnh viện hay
thậm chí là các quán cà phê, quán ăn nhanh.
Nhờ những cải tiến nhanh chóng trong công nghệ mạng không dây và sự ra
đời của các dịch vụ và ứng dụng không dây mới, phạm vi truyền thông không dây
đã có những thay đổi đáng kể. Với sự nổi lên của các mạng tế bào thế hệ thứ ba
làm tăng tốc độ truyền dữ liệu, cho phép cung cấp các dịch vụ dữ liệu di động đa
dạng với tốc độ cao hơn. Trong khi đó thì các chuẩn mới cho sóng vô tuyến phạm
vi ngắn như Bluetooth, 802.11, HiperLAN và truyền hồng ngoại đang hỗ trợ để
tạo phạm vi rộng hơn cho các ứng dụng mới tại các hộ gia đình hay xí nghiệp,
cho phép truyền thông không dây dữ liệu đa phương tiện được tốt hơn.
Nói chung, khái niệm mạng không dây ám chỉ mạng sử dụng phương tiện
truyền là sóng hồng ngoại hoặc vô tuyến điện để chia sẻ thông tin và các tài
nguyên giữa các thiết bị. Nhiều kiểu thiết bị không dây đang được sử dụng phổ

biến ngày nay như các thiết bị cá nhân cầm tay (PDA), các máy tính xách tay
(notebook, netbook), các máy điện thoại di động, cảm biến không dây (wireless


sensor), các thiết bị nhận vệ tinh… Truyền thông không dây có các đặc tính như
sau:
 Nhiễu cao hơn trong khi độ tin cậy thấp hơn
o Các tín hiệu hồng ngoại chịu nhiễu từ ánh sang mặt trời và các

nguồn nhiệt và có thể bị che chắn bởi nhiều loại vật cản. Các tín
hiệu vô tuyến điện thường có thể xuyên qua nhiều loại vật cản
tuy nhiên chúng có thể bị nhiễu bởi các thiết bị điện và điện tử.
o Truyền quảng bá đồng nghĩa với việc tất cả các thiết bị có khả
năng gây nhiễu cho nhau.
Tự nhiễu bởi đặc tính truyền đa đường (multi-path fading)
 Băng thông và tốc độ truyền thấp hơn
o Thông thường tốc độ truyền của mạng không dây chậm hơn và
o

không ổn định so với mạng có dây, dẫn đến độ trễ và biến động
trễ (jitter) cao hơn.
 Các điều kiện mạng biến đổi cao và thất thường
o Tỉ lệ mất mát dữ liệu cao hơn do nhiễu.
o Việc di chuyển của người dùng dẫn đến việc bị ngắt kết nối
thường xuyên.
o Sự thay đổi kênh khi những người dùng di chuyển vòng quanh.
o Năng lượng nhận được giảm dần theo khoảng cách.
 Các tài nguyên tính toán và năng lượng bị hạn chế.
o Sức mạnh tính toán, bộ nhớ, kích thước ổ đĩa, dung lượng pin bị
hạn chế cũng như việc giới hạn kích cỡ thiết bị, trọng lượng và

chi phí.
o Sự hạn chế của các tần số với các quy định khắt khe o Sự khan
hiếm và đắt của phổ.
o Giới hạn kích cỡ thiết bị dẫn tới việc các kết quả bị giới hạn
trong giao diện người dùng và màn hình.
 Độ bao phủ dịch vụ bị hạn chế.
o Do việc giới hạn công suất phát của thiết bị mạng dẫn đến
khoảng cách truyền bị hạn chế, việc thực thi dịch vụ trong mạng
không dây phải đối mặt với nhiều ràng buộc và chịu nhiều
thách thức hơn so với mạng có dây.
 Thực hiện bảo mật khó hơn.


o

Do giao diện sóng vô tuyến là có thể bị truy cập bởi bất kỳ
người nào trong phạm vi phủ sóng của thiết bị phát, đảm bảo an
ninh mạng không dây là khó thực thi hơn.

Hiện nay có nhiều kiểu mạng không dây tồn tại và có thể được phân loại theo
nhiều cách đa dạng phụ thuộc vào tiêu chuẩn được lựa chọn cho việc phân loại.
1.3 Phân loại theo định dạng và kiến trúc mạng

Các mạng không dây có thể được chia thành hai kiểu lớn dựa trên cách làm
thế nào mạng được khởi tạo và kiến trúc mạng bên dưới. Người ta có thể phân
loại thành:
 Mạng dựa trên cơ sở hạ tầng: Mạng dựa trên cơ sở hạ tầng được

tạo bởi các nút mạng có kết nối không dây, có thể di động, chúng
truyền thông với nhau một cách trực tiếp hoặc thông qua một nút

thuộc mạng có dây (nút cố định), nút này đồng thời đóng vai trò nút
cổng, qua đó các nút mạng không dây có thể kết nối với các máy
tính trong mạng có dây và Internet. Lấy ví dụ mạng gồm một số nút
di động không dây kết nối với một hoặc một vài AP (Access Point),
các AP này có thể kết nối với mạng LAN có dây và Internet.
WLAN thuộc kiểu này.
 Mạng không có cơ sở hạ tầng (Ad-hoc): Trong trường hợp này

mạng được tạo một cách động thông qua việc kết hợp của một tập
tùy ý các nút độc lập. Không có sự sắp xếp trước bất chấp vai trò
xác định của mỗi nút. Thay vì đó, mỗi nút đưa ra quyết định một
cách độc lập dựa trên tình huống mạng không cần sử dụng cơ sở hạ
tầng mạng tồn tại trước. Lấy ví dụ, hai chiếc máy tính được trang bị
với cạc mạng không dây có thể thiết lập mạng độc lập mỗi khi
chúng nằm trong phạm vi của thiết bị kia. Trong mạng Ad-hoc, mỗi
nút thực hiện chức năng tương đương với một bộ định tuyến, cộng


tác với các nút khác để thực hiện việc phát hiện và bảo đảm các
1.3.1

tuyến tới các nút trong mạng.
Phân loại theo công nghệ truy cập đường truyền
Phụ thuộc vào các chuẩn xác định (tần số, phương pháp truyền sóng và

điều khiển truy cập đường truyền… ) các mạng không dây có thể được phân loại
như sau:
Các mạng GSM
Các mạng TDMA
Các mạng CDMA

Các mạng vệ tinh
Các mạng Wi-fi (802.11)
Các mạng Hyperlan2
Các mạng Bluetooth
Các mạng hồng ngoại
Phân loại theo ứng dụng mạng
o
o
o
o
o
o
o
o

1.3.2

Các mạng không dây cũng có thể được phân loại dựa trên đối tượng sử
dụng mạng và các ứng dụng mà mạng cung cấp, ví dụ:
Các mạng doanh nghiệp
Các mạng gia đình
Các mạng quân sự
Các mạng cảm biến
Các mạng xe cộ tự động
1.4 Mạng không dây Ad-hoc
1.4.1 Đặc điểm của mạng không dây Ad-hoc
o
o
o
o

o

Mạng Ad-hoc gồm những nền tảng di động, là các nút mà chúng có thể tự
do di chuyển. Các nút có thể ở trong máy bay, tàu, xe… thậm chí trên người hoặc
những thiết bị rất nhỏ và có thể có nhiều máy chủ trên mỗi router. Mạng Ad-hoc
là một hê thống tự động của các nút di động. Hệ thống có thể hoạt động độc lập
hoặc có cổng ra vào và giao diện với một mạng cố định. Các nút trong mạng Adhoc được trang bị truyền thông không dây và thu nhận sử dụng anten có thể phát
song theo mọi hướng, hướng cao, hay một số sự kết hợp.


Mạng Ad-hoc hay còn gọi là mạng tùy biến không dây, tên đầy đủ là
Wireless Ad-hoc Network, là tập hợp 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 tùy biến không dây hoạt động
vừa như một máy chủ vừa như một thiết bị định tuyến.
Mạng loại này được gọi là tùy biến 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
chuyến tiếp dữ liệu được dựa trên tình trạng kết nối của mạng. Điều này trái
ngược với các công nghệ cũ, mà trong đó nhiệm vụ chuyển tiếp dữ liệu được thực
hiện bởi một số nút chuyên biệt, thường là có phần cứng đặc 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 tùy biến không
dây thích hợp cho các tình huống khẩn cấp như các thảm họa, xung đột quân sự,
cấp cứu y tế....
Topo của mạng tùy biến không dây nói chung là động, do tình trạng kết
nối giữa các nút mạng có thể thay đổi theo thời gian tùy theo chuyển động của
nút, sự xuất hiện của nút mới và việc 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
hoặc nút mạng tùy biến phải có khả năng phát hiện sự có mặt của các thiết bị
khác để có thể giao tiếp và chia sẻ thông tin. Ngoài ra, nó còn 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 thay đổi của
tình trạng của các đường kết nối.


Hình 1.1. Mạng Ad-hoc

Hình 1.2: So sánh mạng Ad-hoc với mạng có cơ sở hạ tầng

Một số đặc điểm của Ad-hoc:


o

Chức năng của topo: các nút di chuyển tự do, do đó các topo mạng
thường là multihop có thể thay đổi ngẫu nhiên và nhanh chóng vào các
thời điểm không thể đoán trước, có thể bao gồm các liên kết hai chiều

và theo đường dẫn duy nhất.
o Băng thông hạn chế, khả năng thay đổi liên kết: Liên kết không dây
sẽ tiếp tục có công suất thấp hơn các loại khác. Ngoài ra, thông qua
việc thực hiện các giao tiếp không dây sau khi đã tính toán ảnh hưởng
của người truy cập, sự nhiễu song, tiếng ồn và sự can thiệp có điều
kiện… thường nhỏ hơn rất nhiều so với khả năng truyền tối đa của
song vô tuyến.
o Hạn chế năng lượng hoạt động: Một vài hoặc tất cả các nút trong
mạng Ad-hoc có thế dựa vào năng lượng yếu hoặc cạn kiệt. Đối với các
nút, quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống là tiêu chí tối ưu hóa có thể
o

bảo tồn được năng lượng.
Giới hạn an ninh vật lý: Mạng di động không dây thường dễ bị đe dọa
về an minh vật lý hơn là cáp cố định. Khả năng nghe trộm, giả mạo và
từ chối các cuộc truy cập của dịch vụ nên được xem xét cẩn thận.

Đặc điểm chính của Ad-hoc là sử dụng phân quyền cho các nút mạng. Các
nút mạng tự sắp xếp và triển khai, mạng Ad-hoc không có đường truyền chuyên
dụng, không dùng các đường truyền cố định hay các đường truyền vật lý.
Một số kỹ thuật liên quan hay dùng:
o
o
o

Tính không đồng nhất giữa các thiết bị.
Đặc trưng lưu lượng mạng.
Di chuyển của các nút trong một tuyến.

Ưu điểm của mạng Ad-hoc: Trong khi những mạng cơ bản thì cơ sở hạ
tầng, các trạm trung gian thu phát sóng là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng
mạng thì Ad-hoc các nút mạng kết nối thông qua các nút mạng, các nút có thể di
chuyển tự do trong cấu trúc mạng do đó có tính chất cơ động cao và làm giảm bớt


sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng, làm cho mạng dễ phát triển, tốc độ phát triển của
mạng nhanh.
Thách thức của mạng Ad-hoc: Chi phí cho việc sử dụng phổ tần số, việc
định tuyến, hiệu quả sử dụng nguồn điện, giao thức điều khiển truyền, định vị
cung cấp và truy cập dịch vụ.
1.5 Các ứng dụng của mạng Ad-hoc

Một số ứng dụng của công nghệ mạng Ad-hoc có thể bao gồm các ứng dụng
công nghiệp và thương mại liên quan đến trao đổi dữ liệu trên điện thoại di động.
Ngoài ra, dựa trên mạng lưới điện thoại di động có thể hoạt động mạnh mẽ, thay
thế các phương pháp rẻ tiền hoặc cải tiến các thiết bị dựa trên cơ sở hạ tầng mạng.
1.5.1

Ứng dụng trong quân đội
Mạng Ad-hoc cho quân đội, các nút phên nhóm theo bản chất tự nhiên của

chúng khi chúng cùng thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Xu hướng di động ở đây là
theo nhóm. Do đó, nếu đưa ra được một mô hình chuyển động theo nhóm, các
vấn đề của mạng Ad-hoc sẽ trở nên cụ thể hơn, cho phép phát triển một giải pháp
tối ưu.
1.5.2

Các ứng dụng trong cuộc sống
Mạng Ad-hoc rất lý tưởng trong các trường hợp không có sẵn một cơ sở hạ

tầng thông tin, tuy nhiên lại cần phải thành lập một trạm tạm thời nhằm trao đổi
thông tin và hợp tác cùng làm việc.
Cứu hộ: tại các vùng thiên tai, thảm họa, khó có thể có được một cơ sở hạ
tầng về thông tin vững chắc, hệ thống có trước đó rất có thể bị hỏng hoặc bị phá
hủy hoản toàn. Mỗi chiếc xe của cảnh sát, cứu hỏa, cứu thương… đều được trang
bị như một thiết bị đầu cuối di động, là một phần của mạng Ad-hoc. Mỗi nhân
viên cũng mang theo một thiết bị đầu cuối di động, các thiết bị đầu cuối này đều
liên kết với nhau, hình thành nên một mạng tạm thời nhằm trao đổi thông tin. Cấu


hình mạng thay đổi theo những thời điểm khác nhau. Ngoài ra, các thiết bị đầu
cuối di động không chỉ cung cấp chức năng gửi và nhận tin mà còn có thể chuyển

tiếp thông tin, đóng vai trò như router trên Internet.
Hội thảo: tất cả các người trong hội thảo có thể dùng thiết bị di động để
tạo thành một mạng Ad-hoc trong suốt thời gian đó. Các thiết bị có thể truyền
thông với nhau, truyền nhận các dữ liệu được sử dụng trong hội thảo, khi hội thảo
kết thúc, các thiết bị được tắt nguồn, mạng bị hủy bỏ.
Đời sống hằng ngày: Môi trường mạng ở đây là môi trường không dây không
có cấu trúc thuần túy, không có cơ sở hạ tầng về cáp, các thiết bị đầu cuối tự cấu
hình để thành lập mạng, mà không có sự quản lý tập trung. Mạng này có thể tự
chia nhỏ thành các mạng con, được trộn lẫn nhau một cách động.
1.6 Vấn đề an ninh

Các mạng không dây nói chung đều dễ bị đe dọa về an ninh hơn mạng cố
định. Một số cấp độ bảo mật thường được áp dụng giữa các mạng không dây để
giảm bớt các mối đe dọa. Không có liên kết mã hóa tại các tầng mạng, vấn đề bức
xúc nhất là một trong các router xác thực trước khi trao đổi điều khiển thông tin
mạng. Một số cấp độ xác thực khác nhau, từ không có an ninh và chia sẻ những
phương pháp tiếp cận đơn giản và đầy đủ. Để hỗ trợ các phương thức làm việc
nhóm, một số chế độ xác thực tùy chọn được thuần hóa để sử dụng trong Ad-hoc.
1.7 Tổng kết chương 1

Chương này đề cập đến những vấn đề tổng quát trong mạng Ad-hoc từ lịch sử
hình thành, khái niệm. Đặc biệt trong chương này đã đề cập và giới thiệu một số
công nghệ được sử dụng trong mạng Ad-hoc từ công nghệ phổ biến là Bluetooth
đến các công nghệ đã và sẽ được triển khai trong tương lai như UWB, FSO hứa
hẹn sẽ đem lại tương lai tươi sang nhất cho mạng không dây nói chung và mạng
Ad-hoc nói riêng.


CHƯƠNG 2: HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC GIAO THỨC
PROACTIVE TRONG MẠNG AD-HOC.

2.1 Giới thiệu chương
Chương này đề cập đến các chủ đề:
o
o

Tổng quan về định tuyến trong mạng Ad-hoc.
Vấn đề định tuyến và sự phân loại các giao thức định tuyến trong mạng

Ad-hoc.
o Hoạt động của một số giao thức định tuyến Proactive trong mạng Ad-hoc.
2.2 Giới thiệu các giao thức định tuyến
Vấn đề định tuyến cơ bản là vấn đề tìm đường đi ngắn nhất cho một gói tin
được gửi từ một nút mạng tới nút đích của nó. Mỗi gói tin chứa ID của nút đích
trong header của nó. Khi một nút nhận được gói tin nó sẽ kiểm tra ID trong
header của gói tin nếu không phải là gửi cho nó nó sẽ chuyển tiếp tới nút kế tiếp
gần nó nhất. Quá trình chuyển tiếp diễn ra cho đến khi nó tới được nút đích. Vì lý
do này các phương pháp định tuyến được đưa ra với một mục tiêu chung là định
ra cho mỗi gói tin được truyền đi một đườn tối ưu.
Vấn đề định tuyến trong mạng Ad-hoc là một thách thức do các nút mạng
có xu hướng tự do chuyển động. Các liên kết có thể bị phá vỡ hoặc khôi phục bất
kỳ lúc nào và có những đặc điểm khác hẳn với những lý do khác. Ngoài ra, dải
thông trong mạng không dây là thấp, các nút mạng bị hạn chế bởi nguồn nuôi nên
tổng lưu lượng dành cho định tuyến cần phải nhỏ.
Có rất nhiều giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc, với mỗi cách tiếp cận khác
nhau thì lại có cách phân loại khác nhau. Song nhìn chung có thể phân thành 2
loại chính là định tuyến điều khiển bằng bảng ghi và định tuyến theo yêu cầu khởi
phát từ nguồn.


•

Định tuyến điều khiển theo bảng ghi: (Table-Driven Routing
Protocols) phương pháp này cố gắng duy trì thông tin định tuyến
cập nhật liên tục từ mỗi nút mạng đến mọi nút mạng khác trong
mạng. Các giao thức loại này yêu cầu mỗi nút mạng luôn duy trì
một hoặc nhiều bảng ghi để lưu trữ thông tin định tuyến, và chúng
đáp ứng những thay đổi trong topo mạng bằng cách phát quảng bá
rộng rãi các thông tin cập nhật tuyến qua mạng để duy trì tầm kiểm
soát mạng một cách liên tục, duy trì một cái nhìn nhất quán về
mạng. Các vùng nào khác nhau về số bảng ghi liên quan đến định
tuyến cần thiết và các phương thức thay đổi cấu trúc mạng sẽ được

phát quảng bá để cho tất cả mọi nút mạng đều có thể biết được.
• Định tuyến theo yêu cầu khởi phát từ nguồn: (Source Initiated Ondemand Routing) phương pháp này chỉ tạo ra các tuyến khi nút mạng
nguồn cần đến. Khi một nút mạng yêu cầu một tuyến đến đích, nó phải
khởi đầu một quá trình khám phá tuyến. Quá trình này chỉ hoàn tất khi
đã tìm ra một tuyến sẵn sang hoặc tất cả các tuyến khả thi đều được
duy trì bởi một số dạng thủ tục cho đến khi tuyến đó không thể truy
cập từ nút mạng nguồn hoặc là không còn cần thiết trong mạng Adhoc.


•

Hình 2.1: Các kiểu giao thức trong mạng tùy biến

Một số giao thức định tuyến trong mạng Ad-hoc:








DSDV (Destination sequence distance vector)
OLSR ( Optizimized Link State Routing)
CGRS ( Clusterhead Gateway Routing Switch)
WRP ( Wireless Routing Protocol)
AODV ( Ad-hoc On-Demand Distance Vector)
DSR (Dynamic Source Routing )

2.3 Giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV
AODV ( Ad-hoc On-Demand Distance Vector ) là một giao thức định
tuyến phản ứng được phát triển đặc biệt cho Ad-hoc. Trong AODV khi một nút
cần gửi dữ liệu cho các nút khác mà đường đi chưa được xác định trước, nó sẽ cố
tìm một đường đi mới bằng cách sử dụng bản tin yêu cầu tìm đường RREQ, bản
tin này được quảng bá trong mạng, chứa địa chỉ IP của nút nguồn và nút đích mà
có cần tìm. Bản tin RREQ dẽ được broadcast trên toàn mạng cho đến khi nào có
một nút biết được đường tới đích hoặc chính nút đích đáp lại với bản tin phản hồi
RREQ. Bản tin RREQ được gửi trở lại nguồn và nút nguồn sẽ sử dụng thông tin
đường đi của bản tin này để thiết lập được liên kết end-to-end từ nút khởi đầu đến
nút đích.
Giao thức định tuyến AODV sẽ thực hiện một số quá trình xử lý như sau:


2.3.1 Tìm đường
Quá trình tìm đường được khởi tạo bất cứ khi nào một nút cần truyền thông
tin với nút khác mà đường liên kết giữa chúng không được tìm thấy trong bảng
định tuyến. Mỗi nút duy trì hai bộ đếm riêng biệt, một số thứ tự và một ID quảng
bá. Nút nguồn bắt đầu tìm đường bằng việc quảng bá một gói tin yêu cầu đường
RREQ (Route ReQuest) tói các nút lân cận của nó.

Gói tin RREQ chứa một số trường như sau:
<source_addr source sequence#, Broadcast ID dest_sequence#, hop_cnt>
<địa chỉ nguồn, thứ tự nguồn#, ID quảng bá, địa chỉ đích, thứ tự đích#, hop
count>
Cặp <source_addr, broadcast_id> xác định đơn nhất một RREQ, broadcast_id
được tăng lên mỗi khi nguồn phát ra một gói tin RREQ mới. Mỗi nút lân cận sẽ
gửi lại một bản tin trả lời RREP (Route Reply) nếu thỏa mãn yêu cầu của gói
RREQ hoặc sẽ quảng bá gói tin RREQ sau khi tang giá trị của trường hop_cnt.
Một nút có thể nhận nhiều bản sao của cùng một gói tin RREQ từ các nút khác
nhau. Khi một nút trung gian nhận được RREQ, nếu nó đã nhận được một RREQ
với cùng broadcast id và địa chỉ đích, nó sẽ loại bỏ gói tin RREQ đến sau. Nếu
một nút không thỏa mãn RREQ, nó giữ lại các thông tin cần thiết để thiết lập
đường chuyển tiếp đảo chiều cho gói tin RREQ, các thông tin này bao gồm:
•
•
•
•
•

Địa chỉ IP đích
Địa chỉ IP nguồn
ID quảng bá
Thời gian sống cho đường đảo chiều
Số thứ tự của nút nguồn

2.3.2 Thiết lập đường đảo chiều
Có 2 số thứ tự: số thứ tự nguồn và số thứ tự đích.
Số thứ tự nguồn được sử dụng để duy trì thông tin về độ mới của tuyến
đường đảo chiều đến nguồn, số thứ tự đích chỉ rõ tuyến đường tới đích phải mới

như thế nào mới được nút nguồn chấp nhận. RREQ đi từ một nguồn đến nhiều
đích khác nhau, các đường đảo chiều về nút nguồn sẽ được thiết lập tự động lại
tất cả các nút mà nó đi qua. Để thiết lập đường đảo chiều, một nút ghi lại địa chỉ
của nút lân cận từ bản sao RREQ đầu tiên mà nó nhận được. Tuyến đường đảo
chiều này được duy trì trong khoảng thời gian ít nhất đủ cho gói tin RREQ đi qua
mạng và tạo được phản hồi về cho bên gửi.
2.3.3 Thiết lập đường chuyển tiếp
Khi một nút trung gian nhận được bản tin RREQ, nếu nó có chứa tuyến
đường đến đích mong muốn trong bảng định tuyến, nó sẽ kiểm tra tính khả dụng
của tuyến đường đó bằng cách so sánh số thứ tự đích tương ứng với tuyến đường
có trong bảng định tuyến của nó với số thứ tự đích trong gói tin RREQ mà nó
nhận được.
Nếu số thứ tự đích của RREQ lớn hơn số thứ tự đích được lưu giữ bởi nút trung
gian thì nút đó không được sử dụng thông tin về tuyến đường đến đích trong bảng
định tuyến để trả lời cho gói tin RREQ. Thay vào đó, nó sẽ phải tiếp tục quảng bá
gói tin RREQ. Nút trung gian chỉ có thể phản hồi khi nó có một tuyến đường đến
đích với số thứ tự đích tương ứng lớn hơn hoặc bằng số thứ tự đích chứa trông
RREQ. Khi nút trung gian có một tuyến đến đích khả dụng và gói tin RREQ chưa
được xử lý trước đó, thì nó sẽ trả lời bằng một gói tin RREQ theo đường truyền
đơn hướng ngược lại nút mà nó đã nhận RREQ trước đó.


Khi RREQ được quảng bá đến một nút có thể cung cấp tuyến đường đến
đích mong muốn, một đường đảo chiều tới nút nguồn của RREQ sẽ được thiết
lập.
Mỗi nút dọc theo tuyến đảo chiều mà RREQ quay lại nguồn sẽ đóng vai
trò là một nút chuyển tiếp, các nút này sẽ cập nhật lại toàn bộ thông tin về tuyến
đường giữa nguồn và đích đồng thời ghi lại số thự tự đích gần nhất của nút đích.
Tuyến đường mà RREQ quay lại nguồn gọi là tuyến đường chuyển tiếp. Các nút

không nằm trên tuyến chuyển tiếp sẽ xóa các tuyến ngược chiều mà chúng đã
thiết lập trước đó khi khoảng thời gian ACTIVE_ROUTE_TIMEOUT kết thúc.
Một nút sẽ chuyển gói tin RREQ đầu tiên về nguồn ngay khi nó nhận
được. Nếu nó nhận nhiều gói tin RREP, cập nhật thông tin định tuyến và truyền
bản tin RREQ chỉ được thực hiện khi RREP chứa số thứ tự đích lớn hơn so với
giá trị số thứ tự đích trong RREP trước đó hoặc bằng nhưng tuyến đường mới có
số hop-count nhỏ hơn. Việc tăng số lượng RREP gửi về nguồn đảm bảo thông tin
được cập nhật nhanh và nhiều nhất. Nút nguồn có thể thực hiện truyền dữ liệu
sớm nhất có thể khi nó hoàn thành quá trình cập nhật thông tin định tuyến nếu nó
học được một tuyến đường tốt hơn.
2.3.4 Quản lý bảng định tuyến
Ngoài các số thứ tự nguồn và đích, có thông tin hữu dụng khác cũng được lưu
trong các hạng mục của bảng định tuyến gọi là “ trạng thái mềm” và được liên kết
với các mục. Liên kết với các mục đích tuyến đường đảo chiều là một bộ đếm
thời gian được gọi là bộ đếm thời gian giới hạn yêu cầu đường. Với các nút
không nằm trên đường từ nguồn đến đích, thông tin về các đường đảo chiều sẽ
được xóa khi thời gian giới hạn kết thúc. Thời gian giới hạn này phụ thuộc vào độ
lớn của mạng. Một tham số quan trọng khác liên quan đến các mục định tuyến là
giới hạn thời gian lưu trữ cho các tuyến đường, sau khoảng thời gian này tuyến
đường đó được xem như không hợp lệ. Trong mỗi mục của bảng định tuyến, địa


chỉ hoạt động của các nút lân cận thông qua các gói tin định tuyến cũng được
duy trì. Một nút lân cận được xem là liên kết với nguồn nếu nó khởi tạo hoặc
chuyển tiếp ít nhất một gói tin cho nguồn đó trong ACTIVE_ROUTE TIMEOUT
gần nhất. Thông tin định tuyến này được duy trì để tất cả các nút nguồn hoạt động
có thể được thông báo khi một liên kết dọc theo đường tới đích bị phá vỡ. Một
mục tuyến đường được xem là hiệu dụng nếu nó được sử dụng bởi bất kỳ nút lân
cận nào.
Mỗi mục bảng định tuyến chứa các thông tin sau:







Đích
Next hop
Số hop
Các nút lân cận
Thời gian giới hạn cho bảng mục tuyến đường

Trong thời gian hiệu dụng, tuyến đường sẽ được sử dụng cho truyền dữ
liệu từ nguồn đến đích, thời điểm hết hạn sẽ được cập nhật lại bằng cách cộng
thời điểm thực hiện truyền dẫn với khoảng thời gian giới hạn. Nếu một tuyến mới
được yêu cầu cho một nút, nó sẽ so sánh số thứ tự đích của tuyến đường hiện tại.
Tuyến đường với số thứ tự đích lớn hơn sẽ được chọn. Nếu các số thứ tự là như
nhau, tuyến mới chỉ được chọn khi nó có chi phí nhỏ hơn để đến đích.
2.3.5 Duy trì tuyến
Di chuyển của các nút không nằm trên tuyến đường nguồn – đích thì
không ảnh hưởng đến hoạt động liên kết giữa 2 nút này. Nếu nút nguồn di chuyển
nó có thể khởi tạo lại thủ tục tìm đường để thiết lập một tuyến đường tới đích.
Khi đích hoặc một số nút trung gian di chuyển, một gói tin RREQ đặc biệt sẽ
được gửi từ các nút chịu ảnh hưởng. Sử dụng bản tin cố định để đảm bảo các liên
kết đối xứng, cũng như hướng lỗi liên kết. Theo cách khác lỗi có thể được phát
hiện bằng việc sử dụng các báo nhận lớp liên kết LLACK (Link Layer
ACKnowledgments). Một tuyến lỗi cũng được chỉ ra nếu nỗ lực chuyển tiếp một
gói tin đến nút kế tiếp mà không được.

Khi một nút không thể gửi tới nút kế tiếp, nó sẽ truyền ngược lại một gói
tin RREQ không liên kết vói số thứ tự mới lớn hơn số thứ tự đã được biết đến
trước đó và hop-count của tất cả các nút lân cận hoạt động ngược chiểu. Các nút
này tiếp tục chuyển tiếp gói tin cho đến khi tất cả các nút nguồn hoạt động được
thông báo. Nó sẽ kết thúc AODV chỉ duy trì các tuyến không lặp và một số lượng
nút hữu hạn trong mạng.
Khi nhận các thông báo về một liên kết bị phá vỡ nút nguồn có thể khởi
động lại quá trình tìm đường nếu nó vẫn yêu cầu một tuyến đường đến đích. Để
xác định một tuyến như vậy trước tiên nó kiểm tra xem có tuyến đường nào được
sử dụng gần đấy không, cũng như kiểm tra các khối điều khiển giao thức lớp trên
để biết được có kết nối nào đang hoạt động với đích hay không. Khi một nút
quyết định cần xây dựng lại tuyến đường đến đích, nó sẽ gửi một gói tin RREQ
với một số thứ tự đích lớn hơn số thứ tự đích được biết trước đó, đảm bảo tuyến
đường đang xây dựng là hoàn toàn mới và sẽ không có nút nào trả lời nếu chúng
vẫn đang xrm tuyến đường trước đó là hợp lệ.
2.3.6 Xử lý lỗi, hết hạn và xóa bỏ tuyến
Thông thường, việc xử lý RERR và liên kết gãy cần đến các bước sau:
•
•
•

Làm mất hiệu lực các tuyến hiện tại
Liệt kê các đích bị ảnh hưởng
Xác định rõ nếu có bất kỳ nút lân cận nào có thể bị ảnh

•

hưởng
Thực hiện một RERR tới các nút lân cận.

Một bản tin RERR có thể broadcast, unicast hay multicast. Ngay cả khi
bản tin RERR là một unicast lặp lại tới một số chặng trước,nó được xem là một
bản tin điều khiển đơn. Với cách hiểu đó, một nút không nên khởi tạo nhiều hơn
một lượng RERR_RATELIMIT bản tin RERR trên một giây.
Một nút bắt đầu xử lý cho một RERR trong ba hoàn cảnh sau:


o

Nếu nó phát hiện một liên kết gãy cho chặng tói của một
tuyến hoạt động trong bảng định tuyến của nó trong khi

o

truyền dữ liệu.
Nếu có được một gói dữ liệu đi đến một nút mà nó không có

một tuyến hoạt động và không được sửa chữa.
o Nếu nó nhận một RERR từ một nút lân cận cho một hoặc
nhiều tuyến hoạt động.
2.3.7 Quản lý kết nối nội vùng
Các nút có thể học thông tin từ nút lân cận của chúng bằng một hoặc nhiều
cách khác nhau. Bất cứ khi nào một nút nhận được quảng bá từ một nút lân cận
nó cập nhật thông tin kết nối nội bộ để đảm bảo đang liên kết với nút lân cận này.
Khi một nút chưa gửi gói tin nào cho các nút lân cận một bản tin, một bản tin
RREP đặc biệt chứa nhận dạng và số thứ tự của nó. Số thứ tự của nút không được
thay đổi khi truyền dẫn bản tin. Bản tin không được qquangr bá ra ngoài vùng lân
cận do giá trị thời gian sống là 1 (Time to live). Các nút lân cận nhận gói tin này
sẽ cập nhật thông tin kết nối nội bộ chứa trong gói tin. Nhận một quảng bá hoặc
một bản tin từ nút lân cận mới hoặc mất liên tục các gói tin từ một nút lân cận

trước đó trong vùng lân cận được hiểu là kết nối nội bộ đã bị thay đổi. Nếu bản
tin không được nhận từ nút kế tiếp dọc theo tuyến đường hiệu dụng, các nút lân
cận hoạt động sẽ dựa vào nút kế tiếp đó để gửi thông báo lỗi kết nối. Số lần mất
tin cho phép lý tưởng là 2. Quản lý kết nối nội bộ với các bản tin có thể được sử
dụng để đảm bảo chỉ các nút có thể kết nối song hướng mới được xem là lân cận
của nhau. Với mục đích này, mỗi bản tin được gửi bởi một nút liệt kê danh sách
các nút mà nó nghe được. Mỗi nút kiểm tra để đảm bảo nó chỉ sử dụng các tuyến
đường đến nút lân cận mà nó nghe được qua bản tin.


Hình 2.2: Quá trình khám phá tuyến trong AODV

2.4 Giao thức định tuyến nguồn động DSR
Giao thức định tuyến nguồn động (Dynamic Source Routing DSR) là một
giao thức định tuyến đơn giản và hiệu quả được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong
mạng tùy biến không dây đa hop có tốc độ di chuyển cao của những nút di động.
Sử dụng DSR, mạng có khả năng tự cấu hình và tự tổ chức hoàn toàn, không yêu
cầu có sự tồn tại của cơ sở hạ tầng mạng hoặc sự quản trị mạng. Các nút mạng
hợp tác để chuyển tiếp các gói dữ liệu cho mỗi nút khác để cho phép sự truyền
thong qua nhiều hop giữa các nút trong mạng di chuyển hoặc tham gia hoặc rời
mạng, và khi các điều kiện truyền không dây như là các nguồn nhiễu thay đổi, tất
cả các tuyến đường được tự động xác định và duy trì bởi giao thức định tuyến
DSR.
Giao thức DSR gồm có 2 cơ chế làm việc chủ yếu với nhau cho phép
khám phá và duy trì định tuyến nguồn trong mạng tùy biến.
2.4.1 Định tuyến nguồn
DSR phát hiện và sử dụng định tuyến nguồn. Nút gửi tin sẽ nắm toàn bộ
thông tin về trình tự sắp xếp của các chặng của mạng tới một nút đích. Ưu điểm
quan trọng của thủ tục định tuyến nguồn là các nút trung gian không cần phải duy
trì việc cập nhật thông tin định tuyến khi chuyển tiếp các gói tin bởi vì bản thân

các gói đã mang thông tin quyết định việc định tuyến.


Giao thức định tuyến dựa trên các tuyến nguồn còn có thêm 2 lợi ích. Thứ
nhất, giao thức có thể chứng minh được một cách đơn giản tính không lặp vòng
bởi vì tuyến nguồn được sử dụng đế điều khiển định tuyến các gói. Thứ hai, mỗi
tuyến nguồn là một bản kê sẵn về một đường truyền cụ thể, tin cậy để truyền các
thông tin qua mạng. DSR sử dụng tuyến nguồn và mỗi gói được định tuyến dựa
trên một tuyến nguồn khám phá được, tuy nhiên những cải thiện gần đây đối với
DSR đã cho phép hầu hết các gói tin không phải mang theo tiêu đề chứa đầy đủ
thông tin về tuyến nguồn nữa.
Phát hiện đường đi RD(Route Discovery): Là cơ chế tìm đường khi nút
gốc S muốn gửi gói dữ liệu tới nút đích D nhưng chưa biết đường đi.
Duy trì đường đi RM(Route Maintenance): Là cơ chế trong đó nút S có
khả năng tìm dường mới khi đường truyền đang sử dụng bị gián đoạn do cấu hình
mạng đã thay đổi hoặc kết nối giữa các nút trong đường truyền đó không hoạt
động. Khi phát hiện ra đường truyền cũ bị đứt, S có thể tìm một đường truyền tới
D khác mà nó biết hoặc thực hiện cơ chết RD để tìm ra đường mới.
Trong DSR, mỗi cơ chế duy trì và phát hiện đường truyền hoạt động hoàn
toàn “theo yêu cầu” (on demand). Đặc biệt không giống những giao thức khác,
DSR không yêu cầu các gói gửi theo định kỳ dưới bất kỳ kiểu nào ở bất kỳ tầng
nào trong mạng. Ví dụ, DSR không sử dụng bất kỳ sự quảng bá định tuyến theo
định kỳ, khả năng phán đoán trạng thái liên kết, hoặc các gói dò tìm nút lân cận
nào, và không phụ thuộc vào những chức năng từ bất kỳ giao thức cơ sở nào
trong mạng. Cách hoạt động hoàn toàn theo yêu cầu này và không có sự hoạt
động theo định kỳ cho phép số các gói dữ liệu xuống mức không, khi tất cả các
nút dường như đứng một chôt đối với nhau và tất cả các tuyến đường cần cho
truyền thông hiện tại được phát hiện.

Hình 2.3: Định tuyến nguồn động DSR
2.4.2

Cơ chế phát hiện đường đi RD:
Khi một nút S cần gửi một gói tin tới nút đích D, S ghi thứ tự các
bước đi trong cả đường đi tới D vào phần thông tin leader của gói tin.
Thông thường, S sẽ lấy thông tin về đường đi thích hợp tới D bằng cách
tìm trong bộ nhớ các đường đi được lưu lại từ những lần trước (Route
Cache) của nút. Nếu không tìm thấy, S khởi tạo cơ chế RD để tìm đường
đi. Trong trường hợp này, S được gọi là gốc và D được gọi là đích của cơ
chế RD.
A

B

C

D

E


Để bắt đầu cơ chế RD, nút A truyền một yêu cầu định tuyến(Route Request
RReq) như một gói tin dạng quảng bá, là thông tin được nhận bởi hầu hết các nút
trong phạm vi truyền thông không dây hiện tại của nút A.
Mỗi yêu cầu định tuyến chứa nhận dạng gốc và đích duy nhất của cơ chế
RD. Mỗi yêu cầu định tuyến cũng chứa một bản tin ghi địa chỉ các nút trung gian
gọi là bảng ghi định tuyến (Route record).
Khi các nút khác nhận yêu cầu định tuyến này, nếu nó là đích của quá trình
RD nó sẽ trả về một phản hồi định tuyến (Route Reply RRep) tới nút gốc của quá

trình RD, kèm theo một bản sao chép của bảng ghi định tuyến thu thập được từ
yêu cầu định tuyến, khi nút gốc nhận phản hồi định tuyến này, nó lưu trữ tuyến
đường trong bộ nhớ đệm định tuyến (Route Cache) để sử dụng gởi những gói dữ
liệu sau tới đích này.
Nếu nút này nhận yêu cầu định tuyến mà nó đã thấy thông điệp định tuyến
này gần đây từ cùng một gốc mang cùng yêu cầu và địa chỉ đích, nút này sẽ loại
bỏ yêu cầu cùng định tuyến đó. Mặt khác, nút này sẽ viết thêm vào bảng ghi định
tuyến trong yêu cầu định tuyến địa chỉ của chính nó và truyền yêu cầu định tuyến
này đi như một gói quảng bá cục bộ. Quá trình gửi trả lại phản hồi định tuyến tới
nút gốc của quá trình RD, như trong ví dụ, nút E gửi trả lời nút A, nút E sẽ kiểm
tra toàn bộ lưu trữ định tuyến của nó để tìm một tuyến dữ liệu chứa phản hồi định
tuyến. Mặt khác, E có thể thực thi cơ chế RD của nó với đích là A nhưng để tránh
sự đệ quy vô hạn của cơ chế RD nó phải mang phản hồi định tuyến này trong gói
chứa yêu cầu định tuyến của chính nó tới A.
Nút E có thể đảo ngược một cách đơn giản trật tự của các hop trong bảng
ghi định tuyến cái mà nó đang cố gắng gửi trong phản hồi định tuyến và sử dụng
bảng này như định tuyến nguồn trong gói mang phản hồi định tuyến của chính nó.
Khi gửi hoặc chuyến tiếp một gói tin bằng đường truyền xác định được,
mỗi nút có trách nhiệm kiểm chứng việc nhận dữ liệu của nút tiếp theo trong


đường đi. Gói dữ liệu sẽ được tiếp tục truyền cho tới khi có xác nhận đã nhận
được dữ liệu.
2.4.3

Duy trì tuyến
A

B

C

D

E

Ví dụ trong trường hợp trên, nút A khởi tạo một gói tin gởi tới nút E sử
dụng một định tuyến nguồn thông qua các nút trung gian B C D. Trong trường
hợp này, nút A chịu trách nhiệm liên kết từ A tới B, nút B chịu trách nhiệm liên
kết từ B tới C, nút C chịu trách nhiệm liên kết từ C tới D, nút D chịu trách nhiệm
liên kết từ D tới E.
Một tín hiệu thông báo đã nhận (tín hiệu Ack) có thể xác nhận rằng một
liên kết có khả năng truyền dữ liệu, nhưng nếu liên kết giữa 2 nút này là đơn
hướng, tín hiệu Ack thuộc phần mềm này có thể đi qua một tuyến đường khác,
đường dẫn đa hop.
Nếu không nhận được tín hiệu Ack, nút sẽ gửi truyền một yêu cầu tín hiệu
Ack tới nút nhận, nhưng sau khi yêu cầu tín hiệu Ack được truyền lại một số lần
cực đại, nếu vẫn không nhận được một tín hiệu Ack nào hết, thì nơi gởi sẽ xem
xét việc liên kết tới đích hop tiếp theo này hiện tại đã bị gián đoạn. Nó có thể xóa
liên kết này trong bảng lưu trữ định tuyến và có thể trả về một lỗi định tuyến
(Route Error) tới mỗi nút mà đã gởi một gói tin định tuyến.
Trong trường hợp trên, C không nhận được tín hiệu Ack từ D sau một số
lần yêu cầu, nó có thể trả về một lỗi định tuyến tới A. Nút A sẽ xóa liên kết bị
gián đoạn này trong bộ lưu trữ của nó.


Nếu A có trong bảng lưu trữ định tuyến của nó tuyến đường khác tới E, nó
có thể gởi gói tin sử dụng tuyến đường mới ngay tức thì. Mặt khác, nó có thể tiến
hành một cơ chế RD mới tới đích này.
2.5 Giao thức định tuyến vector khoảng cách DSDV (Destination Sequence

Distance Vector)
2.5.1 Mô tả
Giao thức định tuyến DSDV được mô tả là giao thức dựa trên bảng khởi
nguồn từ kỹ thuật định tuyến cổ điển Bellman-Ford. Các cải tiến từ kỹ thuật định
tuyến Bellman-Ford bao gồm việc trách tạo ra các vòng lặp trong các bảng định
tuyến và việc cập nhật định tuyến là đơn giản hơn. Mỗi nút di động trong mạng
đảm bảo bảng định tuyến trong đó tất cả các đích đến có thể nằm trong mạng và
số lượng các chặng tới mỗi đích đến được ghi lại. Mỗi đầu vào của bảng dịnh
tuyến được đánh dấu với số thứ tự và gán bởi đích đến. Số thứ tự này cho phép
các nút di động phân biệt các tuyến cũ so với các tuyến mới và để tránh việc xuất
hiện các vòng lặp định tuyến. Việc cập nhật bảng định tuyến được truyền định kỳ
thông qua mạng để bảo đảm tính nhất quán của bảng. Để hỗ trợ việc giảm lưu
lượng mạng lớn do quá trình cập nhật có thể tạo ra, các cập nhật tuyến có thể thi
hành bằng hai kiểu gói tin. Kiểu đầu tiên được biết đến với tên gọi là kết xuất đầy
đủ (full dump). Kiểu gói tin này mang tất cả thông tin định tuyến khả dụng.
Trong suốt các chu kỳ di chuyển, các gói tin này hiếm khi được truyền.
Các gói tin bổ sung (incremental) nhỏ hơn được sử dụng để truyền chỉ các
thông tin bị thay đổi kể từ gói tin kết xuất đầy đủ cuối cùng. Mỗi một quảng bá
nên thích hợp với kích cỡ chuẩn của NPDU nhờ đó làm giảm lưu lượng phát sinh.
Khi nhận được các gói tin cập nhật định tuyến bổ sung, các nút cập nhật bảng
định tuyến của nó
DSDV là giao thức định tuyến vector khoảng cách theo kiểu từng bước:
trong mỗi nút mạng duy trì bảng định tuyến lưu trữ đích có thể đến ở bước tiếp