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1、基于Ad Hoc和挪動(dòng)IP的無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析與研究 　　摘要簡(jiǎn)要介紹了adh和挪動(dòng)ip的工作原理，討論了一種基于adh和挪動(dòng)ip集成的無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造，并分析了其工作過(guò)程和效勞性能。關(guān)鍵詞adh挪動(dòng)ip無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)0引言隨著互聯(lián)網(wǎng)和挪動(dòng)通信技術(shù)的飛速開展，無(wú)線挪動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)〔irelessbileinternet〕正日益受到人們的關(guān)注。它使全球網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、無(wú)縫地接入，從根本上改變了全球通信業(yè)的相貌。目前，通過(guò)挪動(dòng)ip實(shí)現(xiàn)adh接入internet以拓展互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線應(yīng)用范圍，正成為無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究熱點(diǎn)。1adh網(wǎng)絡(luò)和挪動(dòng)ip技術(shù)概述1.1adh網(wǎng)絡(luò)概述adh網(wǎng)絡(luò)即

2、自組網(wǎng)〔selfrganizednetrk〕，是一種特殊的對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)，它使用無(wú)線通信技術(shù)，由一組帶有無(wú)線收發(fā)裝置的挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的地位平等，無(wú)需設(shè)置任何的中心控制節(jié)點(diǎn)，也被稱為多跳無(wú)線網(wǎng)〔ultihpirelessnetrk〕、無(wú)固定設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)〔infrastruturelessnetrk〕，具有無(wú)中心、自組織、多跳路由、動(dòng)態(tài)拓?fù)涞忍攸c(diǎn)。adh網(wǎng)絡(luò)通過(guò)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的互相協(xié)作來(lái)進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，而不依賴于任何固定的網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施，每個(gè)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)都具有報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)才能；當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要和另一個(gè)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，它或使用直接的無(wú)線鏈路，或通過(guò)到目的節(jié)點(diǎn)的多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，即經(jīng)過(guò)多跳路由，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)

3、組織和運(yùn)行。adh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議通常被分為兩類：先驗(yàn)式〔prative〕和反響式〔reative〕。先驗(yàn)式協(xié)議通過(guò)周期性路由控制信息的交換，每個(gè)節(jié)點(diǎn)始終維護(hù)到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的路由，如dsdv和lsr；反響式協(xié)議在節(jié)點(diǎn)需要時(shí)才發(fā)現(xiàn)路由，并且僅維護(hù)活動(dòng)路由，如adv和dsr。1.2挪動(dòng)ip概述挪動(dòng)ip是用于挪動(dòng)主機(jī)挪動(dòng)性管理的一組網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，其目的是使挪動(dòng)中的主機(jī)在保持原ip地址不變的條件下能保持通信，類似于挪動(dòng) 系統(tǒng)中的遨游，可適用于各種不同類型的挪動(dòng)通信系統(tǒng)。它定義了四個(gè)功能實(shí)體：挪動(dòng)主機(jī)〔bilehst〕、通信主機(jī)〔rrespndinghst〕、家鄉(xiāng)代理〔heagent〕和外地代理〔fre

4、ignagent〕。挪動(dòng)主機(jī)是一個(gè)能在子網(wǎng)間挪動(dòng)的主機(jī)，當(dāng)internet上的通信主機(jī)向挪動(dòng)主機(jī)發(fā)送ip數(shù)據(jù)包時(shí)，數(shù)據(jù)包將交付到挪動(dòng)主機(jī)的家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)挪動(dòng)主機(jī)分開了家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包將通過(guò)隧道〔tunnel〕機(jī)制交付到外地網(wǎng)絡(luò)，外地代理負(fù)責(zé)拆封數(shù)據(jù)包并轉(zhuǎn)發(fā)到挪動(dòng)主機(jī)。2adh和挪動(dòng)ip集成原因分析adh網(wǎng)絡(luò)有很強(qiáng)的獨(dú)立性，但它所使用的路由算法大多數(shù)只適用于單個(gè)adh網(wǎng)絡(luò)，很少涉及如何實(shí)現(xiàn)adh網(wǎng)絡(luò)與internet的互聯(lián)，這些因素使它難以大范圍與互聯(lián)網(wǎng)通信。挪動(dòng)ip使節(jié)點(diǎn)在不同的子網(wǎng)間切換時(shí)仍可保持正在進(jìn)展的通信，它提供了一種ip路由機(jī)制，使挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以以一個(gè)永久的ip地址連接到任何子網(wǎng)中，它

5、的擴(kuò)展性使其能在整個(gè)internet上應(yīng)用。為了到達(dá)adh網(wǎng)絡(luò)中的挪動(dòng)主機(jī)可以在不同的adh網(wǎng)絡(luò)間挪動(dòng)和隨時(shí)接入互聯(lián)網(wǎng)，我們利用挪動(dòng)ip的可擴(kuò)展及可在不同網(wǎng)絡(luò)中遨游的特性，從而實(shí)現(xiàn)adh網(wǎng)絡(luò)與internet的互聯(lián)。3adh和挪動(dòng)ip結(jié)合的體系構(gòu)造及工作過(guò)程近幾年，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者從事adh網(wǎng)絡(luò)和挪動(dòng)ip集成方面的研究，并且提出了不同的解決方案。在此我們以圖1所示的簡(jiǎn)單構(gòu)造模型為例來(lái)討論adh和挪動(dòng)ip的結(jié)合思想及工作過(guò)程。圖1體系構(gòu)造3.1體系構(gòu)造在圖1所描繪的體系構(gòu)造中，無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)adh網(wǎng)組成，每個(gè)adh網(wǎng)相當(dāng)于一個(gè)子網(wǎng)，它們都通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)〔即基站〕接入internet，每個(gè)網(wǎng)關(guān)需

6、配置兩塊網(wǎng)卡：一塊連接有線網(wǎng)絡(luò)，另一塊連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其職責(zé)是在adh網(wǎng)和internet之間轉(zhuǎn)發(fā)/中繼數(shù)據(jù)包；為支持挪動(dòng)ip，每一個(gè)網(wǎng)關(guān)還同時(shí)扮演外地代理的角色，周期性地播送代理公告消息，同時(shí)運(yùn)行adh路由協(xié)議、挪動(dòng)ip協(xié)議和internet路由協(xié)議，保證adh網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)利用自組網(wǎng)路由協(xié)議來(lái)創(chuàng)立和維持路由，并通過(guò)挪動(dòng)ip實(shí)現(xiàn)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的挪動(dòng)管理。由于挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間可以進(jìn)展多跳通信，在不添加任何固定設(shè)施的情況下，只要有一個(gè)支持挪動(dòng)ip的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)可以訪問internet，網(wǎng)絡(luò)就能有效地訪問internet。3.2工作過(guò)程在上述無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)挪動(dòng)ip實(shí)現(xiàn)adh接入internet的幾個(gè)主要過(guò)

7、程簡(jiǎn)述如下：〔1〕網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)。網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)是adh與internet連接的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)適宜的網(wǎng)關(guān)發(fā)現(xiàn)方法可以同時(shí)解決地址分配及路由等問題。當(dāng)adh網(wǎng)的 　　挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，首先要判斷目的節(jié)點(diǎn)是否在本網(wǎng)內(nèi)，這時(shí)節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由協(xié)議發(fā)起路由查找，假設(shè)找到就斷定目的節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)內(nèi)，并使用adh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議進(jìn)展通信，假設(shè)找不到就判斷目的節(jié)點(diǎn)在internet中，就需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)展外部訪問。通常，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)通告算法周期性地在本adh網(wǎng)內(nèi)發(fā)布網(wǎng)關(guān)信息通告，以說(shuō)明它是當(dāng)前可用的internet接入網(wǎng)關(guān)，當(dāng)adh網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)想要發(fā)送數(shù)據(jù)到internet節(jié)點(diǎn)時(shí)，它首先必須將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。對(duì)于

8、adh網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，每當(dāng)它收到〔以直接或間接方式〕一個(gè)網(wǎng)關(guān)通告消息之后，就會(huì)立即記錄下該網(wǎng)關(guān)的信息〔包括其ip地址、路由信息以及該信息的有效期(ttl)等〕，當(dāng)需要同本adh之外的節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，便向選擇的網(wǎng)關(guān)發(fā)送接入懇求消息，網(wǎng)關(guān)決定是否承受該懇求，并發(fā)送aept/rejet消息通知該節(jié)點(diǎn)。為了防止因多個(gè)adh網(wǎng)重疊而造成網(wǎng)關(guān)的效勞范圍變得不明晰，可設(shè)置一個(gè)參數(shù)n來(lái)限定網(wǎng)關(guān)的效勞范圍，任何在網(wǎng)關(guān)n跳范圍內(nèi)的挪動(dòng)主機(jī)可獲得網(wǎng)關(guān)的效勞，如圖1中網(wǎng)關(guān)g1的效勞范圍〔橢圓范圍內(nèi)區(qū)域〕n=3，主機(jī)a雖然和自組網(wǎng)1相連，但它不在網(wǎng)關(guān)g1的效勞范圍內(nèi)；假設(shè)一臺(tái)主機(jī)處在多個(gè)網(wǎng)關(guān)的效勞范圍內(nèi)，它可以選擇間隔 自己最近〔

9、跳數(shù)最小〕的網(wǎng)關(guān)，圖1中b、同時(shí)位于自組網(wǎng)2和自組網(wǎng)3中，而b選擇網(wǎng)關(guān)g2，選擇網(wǎng)關(guān)g3?！?〕協(xié)議轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)同時(shí)運(yùn)行adh路由協(xié)議、挪動(dòng)ip協(xié)議和internet路由協(xié)議，為了確保采用不同的協(xié)議adh與internet進(jìn)展通信，網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了adh協(xié)議和internet中的tp/ip協(xié)議的轉(zhuǎn)換?！?〕地址轉(zhuǎn)換。挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)后，網(wǎng)關(guān)對(duì)發(fā)往目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包進(jìn)展封裝，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換〔nat〕將數(shù)據(jù)包的源地址改為自己的地址，并將外層報(bào)頭的目的ip地址設(shè)為外地代理的ip地址，從而將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為由本地網(wǎng)關(guān)發(fā)往外地代理〔即目的節(jié)點(diǎn)的家鄉(xiāng)代理〕，在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上，維持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(nat)表

10、用來(lái)記錄通過(guò)本網(wǎng)關(guān)訪問internet的節(jié)點(diǎn)，以及它們各自的網(wǎng)絡(luò)地址的映射關(guān)系?！?〕路由選擇。在此體系構(gòu)造中，路由選擇分自組網(wǎng)內(nèi)路由選擇和網(wǎng)間路由選擇。自組網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)之間通信時(shí)〔圖1中d到e的傳輸〕，路由選擇采用自組網(wǎng)路由協(xié)議，如1.1節(jié)中adv路由協(xié)議。假設(shè)通信的節(jié)點(diǎn)中有一個(gè)在internet中，通信節(jié)點(diǎn)就通過(guò)adh路由協(xié)議獲得網(wǎng)關(guān)的路由，將數(shù)據(jù)發(fā)往網(wǎng)關(guān)。一旦數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入internet，那么根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ip路由協(xié)議進(jìn)展網(wǎng)間路由，將數(shù)據(jù)包發(fā)送到外地代理，外地代理查詢挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)表，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)往目的挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)〔如圖1中f到e的傳輸，即數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，從f到g2使用adv，從g2通過(guò)inte

11、rnet到g3使用標(biāo)準(zhǔn)ip路由，從g3到e再次使用adv〕，假設(shè)外地代理在挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)注冊(cè)表中沒有直接查詢到目的挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)，那么要進(jìn)展外地代理切換或網(wǎng)關(guān)切換?！?〕切換。當(dāng)目的主機(jī)從一個(gè)自組網(wǎng)挪動(dòng)進(jìn)入了另一個(gè)自組網(wǎng)，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其代理后，由挪動(dòng)ip負(fù)責(zé)在自組網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)原代理到新代理的切換，原代理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展封裝，采用挪動(dòng)ip路由協(xié)議，利用隧道機(jī)制將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至新代理，最后新代理將數(shù)據(jù)包直接發(fā)送到目的挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)〔如圖1中的通信主機(jī)n到d的傳輸，數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，從n到g3使用標(biāo)準(zhǔn)ip路由，從g3到g2使用隧道機(jī)制，從g2到d使用adv，數(shù)據(jù)包在g3被封裝，封裝包在g2被拆封〕。3.3性能分析總

12、結(jié)起來(lái)該體系構(gòu)造具有如下特點(diǎn)：〔1〕adh網(wǎng)內(nèi)部的通訊可以直接進(jìn)展。設(shè)想在一個(gè)校園內(nèi)部，假設(shè)用戶的之間可以直接或以多跳的方式通信，而不經(jīng)過(guò)公用的基站，就可以省去通過(guò)公用基站的費(fèi)用?！?〕增強(qiáng)了無(wú)線接入網(wǎng)的可靠性和擴(kuò)展性。挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)可能挪動(dòng)到基站覆蓋范圍以外，也可能因某些無(wú)線傳輸現(xiàn)象〔如衰減、多途徑干擾等〕或是障礙物等因素而無(wú)法直接訪問基站，這時(shí)節(jié)點(diǎn)仍可通過(guò)多跳路由的方式間接地訪問基站?！?〕微觀挪動(dòng)對(duì)家鄉(xiāng)代理來(lái)說(shuō)是透明的。當(dāng)挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)在adh網(wǎng)內(nèi)挪動(dòng)時(shí)，從網(wǎng)關(guān)到挪動(dòng)節(jié)點(diǎn)的路由是自動(dòng)改變的，家鄉(xiāng)代理無(wú)須更新位置信息。4完畢語(yǔ)目前，隨著挪動(dòng)通信技術(shù)逐漸普及，各種便攜式終端大量涌現(xiàn)，底層通信技術(shù)層出不窮

13、，越來(lái)越多的挪動(dòng)應(yīng)用正逐漸被人們所發(fā)現(xiàn)和熟悉，這都極大地推進(jìn)了無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和推廣。通過(guò)挪動(dòng)ip和adh網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，在不添加任何固定設(shè)施的情況下，傳統(tǒng)的接入點(diǎn)可以直接利用adh網(wǎng)的靈敏性并擴(kuò)展它們的覆蓋范圍，從而進(jìn)步了無(wú)線挪動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的工作效率和效勞質(zhì)量，在家庭、辦公、工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、軍事等多種領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。參考文獻(xiàn)：[1]〔美〕jaesf.kursekeith.rss著，陳鳴等譯.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)——自頂向下方法與internet特色.機(jī)械工業(yè)出版社，2022年6月[2]y.sun,e..belding-ryer,.e.perkins.internetnnetivityfrbileadhnetrks[j].internatinaljurnalfirelessinfratinnetrks,2002,9〔2〕:75-88[3].jelger,t.nel,a.frey.gateayandaddressautnfiguratinfripv6adhnetrks[z].ietfinternetdraft,draft-jelgeranet-gateay-autnf-v6[4]楊波等.挪動(dòng)ip和自組網(wǎng)的集成.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2022年6月