基于高速以太网的移动多跳网的研究.doc
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基于高速以太网的移动多跳网的研究,页数 78 字数 42892摘 要硕 士 学 位 论 文移动多跳网manet（mobile ad hoc networks）是一种特殊的无线移动网络。网络中所有节点地位平等，无需设置任何的中心控制节点。网络中的节点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。manet被广泛的应...
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基于高速以太网的移动多跳网的研究
页数 78 字数 42892
摘 要
硕 士 学 位 论 文
移动多跳网MANET（Mobile Ad hoc Networks）是一种特殊的无线移动网络。网络中所有节点地位平等，无需设置任何的中心控制节点。网络中的节点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。MANET被广泛的应用于军事、紧急临时场合等诸多领域，并成为今后普及计算环境的重要组成部分。
MANET的协议调试十分重要，而其多跳性和节点的移动性使协议的调试十分困难。所以MANET的协议调试通常采用仿真，但传统的仿真工具在仿真大规模移动多跳网时往往实时性和可扩展性不能满足被测协议运行时对网络环境的要求。
ManTS（MANET Test System）是一个可以在有线局域网上仿真出无线的MANET环境的动态的MANET测试系统。ManTS采取分布式的体系结构，并利用真实传输和虚拟传输的相结合的方式来提高系统的实时性和可扩展性。被测协议不需要修改，就直接能在ManTS上实时运行；ManTS中的节点数量可以动态变化，可以满足大规模测试的需要。
AODV是一种重要的MANET网络按需路由协议，它只当源节点需要时才生成路由,本文详细分析了AODV路由协议的工作过程，而且分析了该协议现在存在的安全问题（路由表溢出和黑洞问题），并且在分析已有解决方案的基础上提出解决方案。
为了使ManTS可以方便操作、实用化和更能逼真地仿真MANET环境，对现在的ManTS各项性能进行了提高和优化。并在ManTS系统上仿真了MANET路由协议中的AODV协议，最后，在特定的实验环境下验证AODV路由协议的性能指标，得出实验数据并分析。
关键词：移动多跳网（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 录
第一章 绪论 1
1.1 有线局域网的现状以及存在的主要问题 1
1.2 无线网络以及移动多跳网络的发展 1
1.3 移动多跳网中的协议 3
1.4 论文内容和结构安排 4
第二章 论文的研究背景 6
2.1移动多跳网简介 6
2.1.1 移动多跳网的特点 6
2.1.2 移动多跳网的应用领域 8
2.2 ManTS的简介 9
2.2.1 ManTS的网络拓扑 9
2.2.2 ManTS的体系结构 9
2.2.3 ManTS的运行流程 11
2.3 小结 11
第三章 ManTS中主要算法 12
3.1 ManTS物理层及其仿真 12
3.1.1 IEEE802.11中传输模式及其比较 12
3.1.2 IEEE802.11物理层 14
3.1.3 ManTS物理层参数选取 15
3.2 ManTS MAC层及其仿真 17
3.2.1 IEEE802.11 MAC的结构 17
3.2.2 分布式协调功能 17
3.2.3 RTS/CTS机制 20
3.2.4 ManTS中MAC层仿真 21
3.3 隐藏节点和暴露节点问题 24
3.3.1 隐藏节点和暴露节点问题 24
3.3.2 解决隐藏节点和暴露节点问题的策略 27
3.4 小结 28
第四章 MANET的路由协议 29
4.1 MANET的路由协议的简介 29
4.2 理想的MANET的路由协议的特点 29
4.3 路由协议面临的主要的关键问题 30
4.4 MANET的路由协议分类 32
4.4.1 先应式路由协议和按需路由协议 32
4.5 MANET的安全性 34
4.5.1 系统脆弱性 34
4.5.2 路由协议的安全威胁 35
4.5.3 对路由的攻击 35
4.5.4 对传输信息的攻击 37
4.6 安全路由 37
4.7 小结 38
第五章 AODV协议算法的研究 39
5.1 AODV基本思想 39
5.2 AODV协议的路由建立 39
5.3 AODV协议的关键问题 40
5.3.1目的节点序列号 40
5.3.2局部连接性（邻居表）的管理 41
5.4 算法描述 41
5.5路由维护 45
5.6 路由管理 45
5.7 AODV协议的安全问题 47
5.7.1 AODV安全增强方案 48
5.7.2 路由表溢出问题的解决方案 49
5.7.3 黑洞问题的解决方案 50
5.8 AODV存在的问题及现有对AODV协议改进的方法 51
5.8.1 AODV协议存在的问题 51
5.8.2 AODV协议的改进方法 51
5.9 小结 52
第六章 AODV协议算法的性能测试 53
6.1 端到端的平均延迟 53
6.2 分组平均投递率 53
6.3 路由开销 53
6.4 实验结果和分析 54
6.4.1 实验环境 54
6.4.2 选取参数 54
6.4.3 实验结果和分析 55
6.5 小结 57
第七章 仿真测试系统ManTS性能的改善 58
7.1 数据收集 58
7.2 数据分析 58
7.3 用户界面 58
7.4 提高系统实时性 59
7.5 小结 60
结 束 语 61
•论文工作总结 61
•工作展望 61
参考文献 63
附录 名词缩写 65
攻读硕士学位期间所发表的论文 67
致 谢 69
参考文献
[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] 赵志峰 郑少仁，移动多跳网介绍
[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
页数 78 字数 42892
摘 要
硕 士 学 位 论 文
移动多跳网MANET（Mobile Ad hoc Networks）是一种特殊的无线移动网络。网络中所有节点地位平等，无需设置任何的中心控制节点。网络中的节点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。MANET被广泛的应用于军事、紧急临时场合等诸多领域，并成为今后普及计算环境的重要组成部分。
MANET的协议调试十分重要，而其多跳性和节点的移动性使协议的调试十分困难。所以MANET的协议调试通常采用仿真，但传统的仿真工具在仿真大规模移动多跳网时往往实时性和可扩展性不能满足被测协议运行时对网络环境的要求。
ManTS（MANET Test System）是一个可以在有线局域网上仿真出无线的MANET环境的动态的MANET测试系统。ManTS采取分布式的体系结构，并利用真实传输和虚拟传输的相结合的方式来提高系统的实时性和可扩展性。被测协议不需要修改，就直接能在ManTS上实时运行；ManTS中的节点数量可以动态变化，可以满足大规模测试的需要。
AODV是一种重要的MANET网络按需路由协议，它只当源节点需要时才生成路由,本文详细分析了AODV路由协议的工作过程，而且分析了该协议现在存在的安全问题（路由表溢出和黑洞问题），并且在分析已有解决方案的基础上提出解决方案。
为了使ManTS可以方便操作、实用化和更能逼真地仿真MANET环境，对现在的ManTS各项性能进行了提高和优化。并在ManTS系统上仿真了MANET路由协议中的AODV协议，最后，在特定的实验环境下验证AODV路由协议的性能指标，得出实验数据并分析。
关键词：移动多跳网（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 录
第一章 绪论 1
1.1 有线局域网的现状以及存在的主要问题 1
1.2 无线网络以及移动多跳网络的发展 1
1.3 移动多跳网中的协议 3
1.4 论文内容和结构安排 4
第二章 论文的研究背景 6
2.1移动多跳网简介 6
2.1.1 移动多跳网的特点 6
2.1.2 移动多跳网的应用领域 8
2.2 ManTS的简介 9
2.2.1 ManTS的网络拓扑 9
2.2.2 ManTS的体系结构 9
2.2.3 ManTS的运行流程 11
2.3 小结 11
第三章 ManTS中主要算法 12
3.1 ManTS物理层及其仿真 12
3.1.1 IEEE802.11中传输模式及其比较 12
3.1.2 IEEE802.11物理层 14
3.1.3 ManTS物理层参数选取 15
3.2 ManTS MAC层及其仿真 17
3.2.1 IEEE802.11 MAC的结构 17
3.2.2 分布式协调功能 17
3.2.3 RTS/CTS机制 20
3.2.4 ManTS中MAC层仿真 21
3.3 隐藏节点和暴露节点问题 24
3.3.1 隐藏节点和暴露节点问题 24
3.3.2 解决隐藏节点和暴露节点问题的策略 27
3.4 小结 28
第四章 MANET的路由协议 29
4.1 MANET的路由协议的简介 29
4.2 理想的MANET的路由协议的特点 29
4.3 路由协议面临的主要的关键问题 30
4.4 MANET的路由协议分类 32
4.4.1 先应式路由协议和按需路由协议 32
4.5 MANET的安全性 34
4.5.1 系统脆弱性 34
4.5.2 路由协议的安全威胁 35
4.5.3 对路由的攻击 35
4.5.4 对传输信息的攻击 37
4.6 安全路由 37
4.7 小结 38
第五章 AODV协议算法的研究 39
5.1 AODV基本思想 39
5.2 AODV协议的路由建立 39
5.3 AODV协议的关键问题 40
5.3.1目的节点序列号 40
5.3.2局部连接性（邻居表）的管理 41
5.4 算法描述 41
5.5路由维护 45
5.6 路由管理 45
5.7 AODV协议的安全问题 47
5.7.1 AODV安全增强方案 48
5.7.2 路由表溢出问题的解决方案 49
5.7.3 黑洞问题的解决方案 50
5.8 AODV存在的问题及现有对AODV协议改进的方法 51
5.8.1 AODV协议存在的问题 51
5.8.2 AODV协议的改进方法 51
5.9 小结 52
第六章 AODV协议算法的性能测试 53
6.1 端到端的平均延迟 53
6.2 分组平均投递率 53
6.3 路由开销 53
6.4 实验结果和分析 54
6.4.1 实验环境 54
6.4.2 选取参数 54
6.4.3 实验结果和分析 55
6.5 小结 57
第七章 仿真测试系统ManTS性能的改善 58
7.1 数据收集 58
7.2 数据分析 58
7.3 用户界面 58
7.4 提高系统实时性 59
7.5 小结 60
结 束 语 61
•论文工作总结 61
•工作展望 61
参考文献 63
附录 名词缩写 65
攻读硕士学位期间所发表的论文 67
致 谢 69
参考文献
[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] 赵志峰 郑少仁，移动多跳网介绍
[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
