基于按需算法的Ad hoc网络路由协议研究与改进

摘要

移动Ad hoc网络是由一组带无线收发装置的移动终端所组成的一个多跳、临时的自治系统。由于它不依赖固定的基础通信设施，没有中心控制节点，抗毁性强，故被广泛用于紧急事件、军事、民用以及多媒体应用等广泛领域。移动Ad hoc网络已经从无线通信领域中的一个分支逐渐发展到相对独立的领域，并日益受到通信业界的重视。 由于移动Ad hoc网络的自组织、动态拓扑以及无线接入等特性，使得传统路由协议在该环境下已无法有效适用。因此，该网络环境中的路由协议就成为Ad hoc网络研究的一个主要课题和研究热点。 本文首先介绍了Ad hoc网络的研究背景，包括其网络架构、技术特点、研究现状和发展等方面。分析了现有Ad hoc网络的路由协议，对不同协议的内容、特点和优缺点进行了分析和比较。其中，AODV作为一种典型的按需反应式路由协议，并作为本课题的研究对象，文中对其工作原理进行了详细阐述和剖析。 鉴于AODV协议活动路径稳定性较差，且在路由中断时需要重复路由发现以致效率较低，且缺乏安全机制等局限性，本文提出了该协议的改进性方案IAODV（Improved AODV）。该设计引入了基于路径综合稳定度的发现机制和多路径冗余机制，优化了协议的拥塞控制、本地恢复、邻居维护等环节，对协议的路由发现，路由响应及路由维护各个阶段进行了不同程度的改进，从而提高了协议的工作效率，增强了协议的可行性和扩展性。此外，在IAODV改进协议基础上，进一步提出了该协议的安全性解决方案，通过采用对称密钥协商交换和公钥认证的方式，在兼顾性能资源的同时保证了Ad hoc网络的路由安全。 本文采用目前流行的仿真平台NS2，描述了增新IAODV路由协议在此仿真平台中实现的具体流程和方法。通过报文投递率、端到端平均时延、路由控制开销等参数对AODV路由协议和改进型IAODV路由协议进行了性能分析和比较，验证了IAODV协议算法的综合性能优于原AODV协议。