可信802.11DSR邻节点探测及维护方法技术

技术编号:6548063 阅读:224 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种可信802.11DSR邻节点探测方法,当网络中任一节点拟发送单播报文且又尚未获取下一跳邻节点MAC地址时,可将源路由、网络层确认请求以及报文内容封装于802.11广播帧中发送。下一跳节点收到该广播帧后,则回送封装有网络层确认的802.11单播帧。上述广播帧与单播帧均持有上一跳发送节点的真实IP-MAC地址信息对,用于分别代替广播帧的ARP_RQT报文和单播帧的ARP_REP报文,在探寻邻接点可达性及其IP-MAC地址信息对的同时可通过广播帧实施单播报文的可靠性传输。本方法有效解决了802.11DSR网络应用传统ARP机制时数据通信效率及数据传输可靠性都低下的技术难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可信802. IlDSR邻节点探测及信息获取、以及对邻节点的维护方法。
技术介绍
移动Ad hoc网络(Mobile Ad hoc Network, MANET)是由一系列具有移动无线收发能力的节点组成的自治网络系统,具备自行组网、多跳(Multi-hop)通信等特殊能力。尽管存在拓扑变换频繁、无线信道不稳、链路带宽受限以及计算存储资源紧张等特点,但是由于MANET网络不依赖于任何固定基础设施即能正常工作,具有良好的移动性、自组性和抗毁性,且相对传统有线网络部署便利、成本低廉,在军事战场、灾难救援以及民生、商业等领域具有广阔的应用前景,由此成为近年来的研究热点。既有MANET研究大多习惯采用成熟高效的802. 11无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)技术作为底层无线通信工作协议。由于 802. 11 本身定义的 DCF (Distributed Coordination Function)工作模式即可实现多节点单跳(Single-hop) Ad hoc网络自组,在此基础上应用MANET路由协议, 即可实现移动节点间多跳Ad hoc组网功能,因此在MANET研究中获得广泛应用。MANET核心技术中,支持移动多跳通信的MANET路由协议属重中之重。一般而言, MANET路由协议分为两大类,分别是先验式路由协议(Proactive Routing Protocol)和反应式路有协议(Reactive Routing Protocol,通常又称为按需路由协议,即On-demand Routing Protocol)。已经由IETF批准成为RFC的三个MANET路由协仪中,0LSR(Optimized Link State Routing Protocol, RFC 3626)属于先验式路由协议,而 AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector,RFC 3561)及 DSR(The Dynamic Source Routing Protocol, RFC 4728)均属于反应式路由协议。其中,反应式路由协议有别于传统先验式表驱动路由方法,当且仅当有数据传输需求时,才会寻找去往目的地的最优路径。这一特性使得反应式路由协议可以灵活地适应各类MANET拓扑变换场景,且相比先验式路由,能有效减小路由协议维护所需的通信载荷。DSR即属于经典MANET反应式路由协义,它主要定义了 MANET网络中路由发现与路由维护两大功能。考虑四节点的简单应用场景,假设四个节点一字排开,只有相邻节点在相互信号覆盖范围内,非相邻节点均不可直接通信。因此,故若源节点S欲与目的节点T通信,则必须经过中间结点(Intermediate Node, IN) INl和IN2进行通信转发。图1展示了在此场景中DSR执行路由发现以及在获取源路由(Source Route,记为SRC_RTE,即由一系列从源端到目的端之间各节点的唯一地址标识组成的路径)后执行数据通信的过程。其中,源节点 S首先根据数据通信需求以广播(Broadcast)方式发起去往目的节点T的路由请求(Route Request,记为RRQT)。中间节点在接收到该广播请求后,将自身节点唯一标识插入到RRQT 中携带的SRC_RTE末端,然后继续转发(对于已转发过的RRQT,则不再重复转发)。因此RRQT 经中间节点IN1、IN2分别转发后,最终达到目的节点Τ。T收到RRQT后,经检查发现请求目3标即自身,于是将自身节点唯一标识插入到RRQT所携SRC_RTE末端,构成完整的SRC_RTE 信息,并生成路由回复(Route R印ly,记为RREP)报文,以单播(Unicast)方式回送完整的源路由信息至源端S。当S节点通过RREP获取了到达T的SRC_RTE后,便可开始以单播方式发送携带有SRC_RTE信息的数据报文(记为DATA)。图1示例中,RRQT、RREP与DATA后面括号内为SRC_RTE信息。如果考虑此场景采用802. 11 DCF作为底层通信协议,则根据协议规定可知,无论是广播还是单播报文,最终都会在数据链路层被封装为以太网帧(Ethernet Frame),其最大的区别则在于目的MAC (Media Access Control)地址不同。广播帧采用广播地址,即 OxFF-FF-FF-FF-FF-FF作为目的MAC地址,而单播则采用特定的目的主机网卡地址作为目的MAC地址。因此,必须解决的问题则是在采用802. 11 DCF的MANET DSR应用场景中,如何获取并维护下一跳(Next-hop)节点的MAC地址,以确保单播报文的有效传送?换言之, 则是在此场景中,应该如何进行邻节点探测与维护?在没有采用双向通信链路(Bidirectional Link)的DSR场景中,由于缺乏链路层确认机制(Link-layer Acknowledgement Mechanism),故报文发送节点只能通过网络层确认机制(Network-layer Acknowledgement Mechanism)来保障报文逐跳传送的有效性(一般而言,偏硬件实现的链路层确认机制相比纯软件实现的网络层确认机制更为高效),否则将极大增加数据报文丢包率。采用网络层确认机制时,DSR协议将报文内容和网络层确认请求 (Network Acknowledgement Request,记为 ACK_RQT) —同发送;而下一跳节点在收到 DSR 网络层确认请求后则会回送网络层确认(Network Acknowledgement,记为ACK)。若ACK_ RQT发起节点未能在指定时间内收到对应ACK,则会根据重发策略再次发送该报文。重发次数达到指定最大请求数后依然未能收到对应ACK时,ACK_RQT发起节点则认为该下一跳节点不可达。在图1示例的基础上,图2展示了一般情况下在缺乏链路层确认机制的DSR场景中采用网络层确认机制的DSR路由发现与通信过程,其中ACK_RQT后面括号中的节点标识用以描述该DSR网络层确认请求的目标节点。而在采用802. 11 DCF这样的具有双向通信链路的场景中(针对单播具有链路层确认机制),执行邻节点维护通常由两种方法,一是采用传统的ARP (Address Resolution Protocol )机制,二则是像AODV协议所定义的那样,周期性发送Hello报文执行邻节点探测与维护。采用周期性Hello探测机制可以较好的适应网络拓扑变换的情况,但是为尽早发现邻居节点的变化,理论上探测周期越短越好,而这又必然极大增加协议开销。采用ARP 机制,则可以做到仅在有需求时才去探寻下一跳邻居可达性(及MAC地址),并在获取邻居信息后根据策略缓存较长的一段时间,从而有效减少邻节点维护开销,并充分利用双向通信链路所特有的链路层确认机制来提供数据逐跳传输的可靠性保障。然而,ARP机制在此环境下的主要缺陷则在于1)ARP报文有效交互后才能执行成帧操作并发送数据的工作方式必然增加数据传输延迟。SRC_RTE路径上相邻通信节点之间的ARP报文交互将导致单播报文传送延迟的增加,且路径越长,跳数(Hops)越大,产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可信802.11DSR邻节点探测方法,其特征在于:当网络中任一节点拟发送单播报文且又尚未获取下一跳邻节点MAC地址时,将源路由和网络层确认请求以及报文内容封装于802.11广播帧中发送,下一跳节点收到该广播帧后,回送封装有网络层确认的802.11单播帧;上述广播帧与单播帧均持有发送节点的真实IP-MAC地址信息对,用于分别替代ARP请求广播帧和ARP回复单播帧,探询邻节点可达性及邻节点IP-MAC地址信息对,且同时基于网络层确认机制实施,使广播帧中单播报文逐跳传送。

【技术特征摘要】
1.一种可信802. IlDSR邻节点探测方法,其特征在于当网络中任一节点拟发送单播报文且又尚未获取下一跳邻节点MAC地址时,将源路由和网络层确认请求以及报文内容封装于802. 11广播帧中发送,下一跳节点收到该广播帧后,回送封装有网络层确认的802. 11 单播帧;上述广播帧与单播帧均持有发送节点的真实IP-MAC地址信息对,用于分别替代 ARP请求广播帧和ARP回复单播帧,探询邻节点可达性及邻节点IP-MAC地址信息对,且同时基于网络层确认机制实施,使广播帧中单播报文逐跳传送。2.根据权利要求1所述的可信802.IlDSR邻节点探测方法,其特征在于当网络中任一节点在基于802. 11广播帧实现单播报文的传送,且获取到下一跳邻节点IP-MAC地址信息对之后,将去往该下一跳节点的单播报文封装为802. 11单播帧发送。3.根据权利要求1或2所述的可信802.IlDSR邻节点探测方法,其特征在于在可信 802. 11 DSR环境中本地节点发送单播报文流程为当DSR节点有单播报文发送时,本地节点根据单播报文所携带源路由中指定的下一跳IP地址检查IP-MAC地址映射表中是否存在匹配项若有,则...

【专利技术属性】
技术研发人员:张翔汪文勇
申请(专利权)人:电子科技大学
类型:发明
国别省市:90

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