基于高速以太網(wǎng)的移動多跳網(wǎng)的研究
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摘 要
碩 士 學(xué) 位 論 文
移動多跳網(wǎng)MANET（Mobile Ad hoc Networks）是一種特殊的無線移動網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點地位平等，無需設(shè)置任何的中心控制節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉(zhuǎn)發(fā)能力。MANET被廣泛的應(yīng)用于軍事、緊急臨時場合等諸多領(lǐng)域，并成為今后普及計算環(huán)境的重要組成部分。
MANET的協(xié)議調(diào)試十分重要，而其多跳性和節(jié)點的移動性使協(xié)議的調(diào)試十分困難。所以MANET的協(xié)議調(diào)試通常采用仿真，但傳統(tǒng)的仿真工具在仿真大規(guī)模移動多跳網(wǎng)時往往實時性和可擴展性不能滿足被測協(xié)議運行時對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求。
ManTS（MANET Test System）是一個可以在有線局域網(wǎng)上仿真出無線的MANET環(huán)境的動態(tài)的MANET測試系統(tǒng)。ManTS采取分布式的體系結(jié)構(gòu)，并利用真實傳輸和虛擬傳輸?shù)南嘟Y(jié)合的方式來提高系統(tǒng)的實時性和可擴展性。被測協(xié)議不需要修改，就直接能在ManTS上實時運行；ManTS中的節(jié)點數(shù)量可以動態(tài)變化，可以滿足大規(guī)模測試的需要。
AODV是一種重要的MANET網(wǎng)絡(luò)按需路由協(xié)議，它只當(dāng)源節(jié)點需要時才生成路由,本文詳細(xì)分析了AODV路由協(xié)議的工作過程，而且分析了該協(xié)議現(xiàn)在存在的安全問題（路由表溢出和黑洞問題），并且在分析已有解決方案的基礎(chǔ)上提出解決方案。
為了使ManTS可以方便操作、實用化和更能逼真地仿真MANET環(huán)境，對現(xiàn)在的ManTS各項性能進行了提高和優(yōu)化。并在ManTS系統(tǒng)上仿真了MANET路由協(xié)議中的AODV協(xié)議，最后，在特定的實驗環(huán)境下驗證AODV路由協(xié)議的性能指標(biāo)，得出實驗數(shù)據(jù)并分析。


關(guān)鍵詞：移動多跳網(wǎng)（MANET）,仿真,AODV,路由安全
Abstract

Mobile Ad Hoc Network is a kind of special wireless mobile networks, in which every node is peer to peer, because there is not any center control node. Not only the node within the network does play a role of normal mobile terminal, but also is able to forward messages. MANET is widely deployed in the fields of military, temporary emergent occasion etc. and is becoming an important part of the pervasive computing environment.
Protocol testing is very important for MANET. However, its multi-hop characteristics and its nodes’ mobility make it difficult to test the protocol. Therefore, the most popular way of testing protocol for MANET is simulation. But the traditional simulation tools can not meet the demand of testing protocol in large scale, because they are lack of realtime-running and scalability.
ManTS (MANET Test System) can simulate a wireless MANET environment through a wired LAN, using a distributed architecture and running on the high speed LAN. To improve the real-time and scalability of the system, the combination of the true and virtual transmission is employed. Candidate protocol can run on ManTS in real-time without any modification. Moreover, the number of nodes in ManTS can vary dynamically, which makes ManTS be able to test in large scale.
AODV routing protocol is an important routing protocol used for MANET. It is an on demand algorithm, meaning that it builds routes between nodes only as desired by source nodes.this paper analyzes in detail the working process and the potential insecurity factors in AODV protocol,and proposes a solution based on the exist solution for the insecurity factors.
In order to be manipulated expediently and simulate a wireless MANET environment, ManTS must improve and optimize its performances.AODV in the MANET routing protocols is simulated by ManTS.The performances of AODV has been tested in a configured environment, and the results have been eva luated.
Keywords: mobile ad hoc network (MANET), simulation, AODV, routing security
目 錄
第一章 緒論 1
1.1 有線局域網(wǎng)的現(xiàn)狀以及存在的主要問題 1
1.2 無線網(wǎng)絡(luò)以及移動多跳網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1
1.3 移動多跳網(wǎng)中的協(xié)議 3
1.4 論文內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排 4
第二章 論文的研究背景 6
2.1移動多跳網(wǎng)簡介 6
2.1.1 移動多跳網(wǎng)的特點 6
2.1.2 移動多跳網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 8
2.2 ManTS的簡介 9
2.2.1 ManTS的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?9
2.2.2 ManTS的體系結(jié)構(gòu) 9
2.2.3 ManTS的運行流程 11
2.3 小結(jié) 11
第三章 ManTS中主要算法 12
3.1 ManTS物理層及其仿真 12
3.1.1 IEEE802.11中傳輸模式及其比較 12
3.1.2 IEEE802.11物理層 14
3.1.3 ManTS物理層參數(shù)選取 15
3.2 ManTS MAC層及其仿真 17
3.2.1 IEEE802.11 MAC的結(jié)構(gòu) 17
3.2.2 分布式協(xié)調(diào)功能 17
3.2.3 RTS/CTS機制 20
3.2.4 ManTS中MAC層仿真 21
3.3 隱藏節(jié)點和暴露節(jié)點問題 24
3.3.1 隱藏節(jié)點和暴露節(jié)點問題 24
3.3.2 解決隱藏節(jié)點和暴露節(jié)點問題的策略 27
3.4 小結(jié) 28
第四章 MANET的路由協(xié)議 29
4.1 MANET的路由協(xié)議的簡介 29
4.2 理想的MANET的路由協(xié)議的特點 29
4.3 路由協(xié)議面臨的主要的關(guān)鍵問題 30
4.4 MANET的路由協(xié)議分類 32
4.4.1 先應(yīng)式路由協(xié)議和按需路由協(xié)議 32
4.5 MANET的安全性 34
4.5.1 系統(tǒng)脆弱性 34
4.5.2 路由協(xié)議的安全威脅 35
4.5.3 對路由的攻擊 35
4.5.4 對傳輸信息的攻擊 37
4.6 安全路由 37
4.7 小結(jié) 38
第五章 AODV協(xié)議算法的研究 39
5.1 AODV基本思想 39
5.2 AODV協(xié)議的路由建立 39
5.3 AODV協(xié)議的關(guān)鍵問題 40
5.3.1目的節(jié)點序列號 40
5.3.2局部連接性（鄰居表）的管理 41
5.4 算法描述 41
5.5路由維護 45
5.6 路由管理 45
5.7 AODV協(xié)議的安全問題 47
5.7.1 AODV安全增強方案 48
5.7.2 路由表溢出問題的解決方案 49
5.7.3 黑洞問題的解決方案 50
5.8 AODV存在的問題及現(xiàn)有對AODV協(xié)議改進的方法 51
5.8.1 AODV協(xié)議存在的問題 51
5.8.2 AODV協(xié)議的改進方法 51
5.9 小結(jié) 52
第六章 AODV協(xié)議算法的性能測試 53
6.1 端到端的平均延遲 53
6.2 分組平均投遞率 53
6.3 路由開銷 53
6.4 實驗結(jié)果和分析 54
6.4.1 實驗環(huán)境 54
6.4.2 選取參數(shù) 54
6.4.3 實驗結(jié)果和分析 55
6.5 小結(jié) 57
第七章 仿真測試系統(tǒng)ManTS性能的改善 58
7.1 數(shù)據(jù)收集 58
7.2 數(shù)據(jù)分析 58
7.3 用戶界面 58
7.4 提高系統(tǒng)實時性 59
7.5 小結(jié) 60
結(jié) 束 語 61
•論文工作總結(jié) 61
•工作展望 61
參考文獻(xiàn) 63
附錄 名詞縮寫 65
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文 67
致 謝 69

參考文獻(xiàn)
[1] Elizabeth M. Royer, Chai-keong Toh, A Review of Current Routing Protocol for Ad hoc Mobile Wireless Networks, IEEE Personal Communication April 1999
[2] 趙志峰 鄭少仁，移動多跳網(wǎng)介紹
[3] Charles E. Perkins, Elizabeth M. Royer, Ad-hocOn-Demand Distance Vector Routing，[4] Hongmei Deng,Wei Li. Routing Security in Wireless Ad hoc Networks[J].IEEE Communication Magazine ,2002,40(10):70-75.
[5] Luke Klein-Berndt, A Quick Guide to AODV Routing