WSN中SPIN路由协议的改进
WSN 中SPIN 路由协议的改进
沈明玉沈明玉，，郑立坤
(合肥工业大学计算机与信息学院，合肥 230009)
摘 要：无线传感器网络在实时应用中存在节点能量有限、数据传播延时大等问题。为此，提出一种改进的SPIN 路由协议。通过比较最小跳数的数目控制数据的传播方向，选择一条到达Sink 节点实时性能最优的路径。仿真结果显示，改进协议可以减少传输过程中数据包的数量，降低网络能耗，延长网络生命周期。
关键词关键词：：无线传感器网络；SPIN 协议；实时应用；最小跳数；路由协议；节点能耗
Improvement of SPIN Routing Protocol in Wireless Sensor Network
SHEN Ming-yu, ZHENG Li-kun
(School of Computer and Information, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)
【Abstract 】There are some problems such as limited node energy and propagation delay of data when Wireless Sensor Network(WSN) is used in real-time applications. This paper proposes an improved routing protocol based on SPIN protocol. By comparing minimum number of hops, it controls propagation direction of data, and chooses a path with the best real-time performance to Sink. Simulation results show that the improved protocol can reduce the network energy consumption by reducing data packets in transmission, so that the network life cycle is extended.
【Key words 】Wireless Sensor Network(WSN); SPIN protocol; real-time application; minimum hop; routing protocol; node energy consumption DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.05.025
计 算 机 工 程 Computer Engineering 第38卷 第5期 V ol.38 No.5 2012年3月 March 2012 ·网络与通信网络与通信·· 文章编号文章编号：：1000—3428(2012)05—0086—03 文献标识码文献标识码：：A 中图分类号中图分类号：：TP393
1 概述
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)的应用
背景各不相同，单一的路由协议不能满足各种应用的需求。
因此，应结合具体的应用设计不同的路由协议[1-2]。WSN 中
的节点多采用能量有限的电池供电，所以，降低节点能量消
耗在整个网络的设计中需要重点考虑[3-5]。在实时应用中需要
源节点将感知到的数据直接传到Sink 节点，为此，文献[6]
提出了一种改进的SPIN 协议——SPIN-M 。该协议在最小跳
数发现阶段将各节点到Sink 节点的最小跳数信息保存下来，
在协商阶段通过最小跳数的比较来判断数据传播的方向，限
制数据包向Sink 节点相反的方向传播，从而减少了DATA 数
据包的传输，降低了网络产生拥塞的可能性，进而使整个网
络的能耗和时延都得到了降低。但该文并没有讨论有多个符
合条件的邻居节点在Sink 节点同一侧时如何选择接收数据
节点。
针对SPIN-M 存在的问题，本文提出一种改进的协议
SPIN-MM 。在该协议中，只选择一条到达Sink 节点的路由，
其余符合条件的节点仍可以保存下来充当数据不可达时的备
份节点。 2 SPIN 协议
SPIN 协议[7]使用节点间的协商机制和资源自适应机制，使节点只广播其他节点所没有的数据，从而减少冗余数据，
降低能量消耗，并解决了传统协议存在的“内爆”、“重叠”
以及盲目使用资源等问题。SPIN 协议采用三次握手来实现数
据的交互，如图1所示，其中，灰色的节点代表当前状态有
数据交互。协议运行过程中使用了3种报文数据：ADV ，REQ
和DATA 。ADV 用于数据的广播，当某一个节点有数据可以
共享时，可以用ADV 数据包通知邻居节点，ADV 消息比实
际的数据长度短，如果相邻节点中没有对该信息感兴趣的节点，发送ADV
进行探测消耗的能量比直接发送数据小。REQ 用于请求发送数据，收到ADV 消息的节点如果对ADV 中描述的信息感兴趣并且此前没有请求过该消息，则发送REQ 数据包。DATA 为原始感知数据包，里面装载了原始感知数据，DATA 源节点收到REQ 后，向发送REQ 的节点发送数据。
图1 SPIN 协议工作流程 基金项目基金项目：：合肥工业大学博士专项基金资助项目(GDBJ2009-005) 作者简介作者简介：：沈明玉(1962－)，男，副教授、博士、CCF 高级会员，主研方向：网络与信息安全；郑立坤，硕士研究生 收稿日期收稿日期：：2011-07-18 E-mail ：zlknet@https://www.wendangku.net/doc/e88370904.html,
沈明玉，郑立坤：WSN中SPIN路由协议的改进
第38卷第5期87 SPIN协议描述如下：
Step1当节点A有新的数据需要传输时，向所有的邻居
节点广播ADV数据包。
Step2邻居节点B收到ADV数据包时，如果对数据感
兴趣并且之前没有收到过该数据，就向A发送REQ请求该新
数据。
Step3A在收到REQ信息后，向B发送数据DATA。
Step4B重复A的步骤，这样网络中所有对此数据感兴趣
的节点最后都能获得该数据。
在有些应用中，数据需要直接传到Sink节点，由于SPIN
协议的数据包在转发过程中存在向Sink节点相反的方向转
发的情况，使数据经过不必要的跳数才到达Sink节点，大量
数据包的传播易引发网络的拥塞，浪费了能量并增加了数据
到达Sink节点的时延，因此在这些应用中SPIN协议的性能
会较差。
3 SPIN协议的改进
在报警监控、医疗[8]等应用中，数据必须第一时间到达
Sink节点以便做实时分析。离Sink节点越远，跳数相对就越
大，在SPIN-MM协议中增加了最小跳数发现阶段，用于计
算每个节点到达Sink节点的最小跳数，在协商阶段，通过节
点之间最小跳数大小的比较决定是否要发送DATA，接收数
据节点选择阶段用于选择下一跳节点，备份恢复阶段用于处
理出现数据不可达的情况。
改进的协议分为以下5个阶段：
(1)最小跳数发现阶段
SPIN-MM协议的最小跳数发现过程如图2所示。
88 计算机工程2012年3月5日
4.3结果分析
图3给出了3种协议的ADV包总数对比。实验中，有30个传感器节点分布在传感区域内，当有一个事件发生时，由于限制了数据的转发方向，源数据都向Sink节点方向传送，因此在SPIN-MM协议中不同跳段的ADV包都有不同程度的减少，与SPIN协议、SPIN-M协议相比，SPIN-MM协议只需更少的ADV包就可以将DATA转发到Sink节点。
图3 3种协议的ADV包总数对比
图4为3种协议的平均能耗对比。从中可以看出，在有不同节点数量的传感器网络中，由于ADV包的减少，源数据传到Sink节点的不必要数据包会减少，从而节省了传输开销，降低了能耗。其中，协议SPIN-MM所消耗的能量最少，使网络的生命周期得到了延长。
图4 3种协议的
种协议的平均能耗对比
平均能耗对比
图5为3种协议的平均延迟时间对比。可以看出，传输到Sink节点数据的减少减轻了网络拥塞，SPIN-MM协议相比SPIN协议、SPIN-M协议有更小的延迟时间，这样，数据就可以更快地到达Sink节点。
图5 3种协议的
种协议的平均延迟时间对比
平均延迟时间对比
5结束语
本文提出了一种适合实时应用的路由改进协议。仿真结果表明，本文协议使能耗得到了一定程度的降低，实时性也得到了提高，有效缓解了“热点”问题。但此传输路径未必是能量节省的最优路径，如何在能量消耗和实时性之间达到一种最佳平衡状态，是今后需要研究的工作。
参考文献
[1]唐勇, 周明天, 张欣. 无线传感器网络路由协议研究进
展[J]. 软件学报, 2006, 17(3): 410-421.
[2]Chang J H, Tassiulas L. Maximum Lifetime Routing in Wireless
Sensor Networks[J]. IEEE/ACM Transactions on Networking, 2004, 12(4): 609-619.
[3]Cullar D, Estrin D, Strvastava M. Overview of Sensor Network[J].
Computer, 2004, 37(8): 41-49.
[4]Akyildiz I F, Weilian S, Yogesh S, et al. A Survey on Routing
Protocols for Wireless Sensor Networks[J]. IEEE Communications Magazine, 2002, 40(8): 102-114.
[5]Al-Karaki J N, Kamal A E. Routing Techniques in Wireless Sensor
Networks: A Survey[J]. IEEE Personal Communications, 2004, 11(6): 6-28.
[6]Rehena Z, Roy S, Mukherjee N. A Modified SPIN for Wireless
Sensor Networks[C]//Proceedings of the 3rd International Conference on Communication Systems and Networks. [S. l.]: IEEE Press, 2011: 1-4.
[7]Kulik J, Heinzelman W, Balakrishnan H. Negotiation-based
Protocols for Disseminating Information in Wireless Sensor Networks[J]. Wireless Networks, 2002, 8(2/3): 169-185.
[8]明光照, 张大龙, 李鸥. 医疗监护系统中WSN节点的软件设
计[J]. 计算机工程, 2010, 36(1): 256-259.
编辑张帆
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ (上接第78页)
[3] Nielsen M, Krukow K, Sassone V. A Bayesian Model for
Event-based Trust[J]. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, 2007, 172(4): 499-521.
[4] Milner R. Communicating and Mobile Systems: the Pi-
calculus[M]. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1999.
[5] Pokozy-Korenblat K, Priami C. Toward Extracting π-calculus
from UML Sequence and State Diagrams[J]. Electronic Notes in Theoretical Computer Science, 2004, 101(11): 51-72. [6] Zhao Yefei, Yang Zongyuan, Xie Jinkui. Pi-calculus Based
Assembly Mechanism of UML State Diagram and Validation of Model Refinement[C]//Proc. of International Conference on Electronic Computer Technology. Macau, China: IEEE Computer Society, 2009: 604-609.
[7] Victor B, Moller F. The Mobility Workbench——A Tool for
the π-calculus[C]//Proc. of the 6th International Conference on Computer Aided Verification. Berlin, Germany: Springer- Verlag, 1994: 428-440.
编辑任吉慧
沈明玉，郑立坤：WSN中SPIN路由协议的改进
第38卷第5期 1
无线传感器网络路由协议
无线传感器网络的关键技术有路由协议、MAC协议、拓扑控制、定位技术等。路由协议: 数据包的传送需要通过多跳通信方式到达目的端,因此路由选择算法就是网络层设计的一个主要任务。路由协议主要负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点,它主要包括两个方面的功能: 1、寻找源节点与目的节点间的优化路径。 2、将数据分组沿着优化路径正确转发。 无线传感器与传统的无线网络协议不同之处,它受到能量消耗的制约,并且只能获取到局部拓扑结构的信息,由于这两个原因,无线传感器的路由协议要能够在局部网络信息的基础上选择合适路径。传感器由于它很强的应用相关性,不同应用中的路由协议差别很大,没有通用的路由协议。无线路由器的路由协议应具备以下特点: （1）能量优先。需要考虑到节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。（2）基于局部拓扑信息。WSN为了节省通信能量,通常采用多跳的通信模式,因此节点如何在只能获取到局部拓扑信息与资源有限的情况下实现简单高效的路由机制,这就是WSN的一个基本问题。 （3）以数据为中心。传统路由协议通常以地址作为节点的标识与路由的依据,而WSN由于节点的随机分布,所关注的就是监测区域的感知数据,而不就是具体哪个节点获取的信息,要形成以数据为中心的消息转发路径。（4）应用相关。设计者需要针对每一个具体应用的需求,设计与之适应的特定路由机制。 现介绍几种常见的路由协议(平面路由协议、网络分层路由协议、地理定位辅助路由协议): 一、平面路由协议 平面路由协议中,逻辑结构时平面结构,节点间地位平等,通过局部操作与反馈信息来生成路由。当汇聚点向某些区域发送查询并等待来自于这些区域内传感器所采集的相关数据,其中的数据不能采用全局统一的ID,而就是要采用基于属性的命名机制进行描述。平面路由的优点就是结构简单、鲁棒性(即路由机制的容错能力)较好,缺点就是缺乏对通信资源的优化管理,对网络动态变化的反应速度较慢。其中典型的平面路由协议有以下几种: 1、1、洪泛式路由(Flooding): 这就是一种传统的网络通信路由协议。这种算法不要求维护网络的拓扑结构与相关路由的计算,仅要求接受到信息的节点以广播形式转发数据包。例如:S节点要传送一段数据给D节点,它需要通过网络将副本传送给它每一个邻居节点,一直到传送到节点D为止或者为该数据所设定的生存期限为零为止。优点在于:实现简单;不需要为保持网络拓扑信息与实现复杂路由发现算法消耗计算资源;适用于鲁棒性较高的场合。但同时也有相应的缺点:一个节点可能得到一个数据的多个副本;存在部分重叠,如果相邻节点同时对某件事作出反应,则两个节点的邻居节点将收到两份数据副本;盲目使用资源,无法作出自适应的路由选择。 为克服Flooding算法这些固有的缺陷,S、Hedetniemi等人提出闲聊式(Gossiping)策略。这种算法采用随机性原则,即节点发送数据时不再采用广播形式,而就是随机选取一个相邻节点转发它接收到的数据副本(避免了消息爆炸的结果)。
路由协议的分类
路由协议的分类。什么是自治域系统、IGP、EGP。 自治域（自治系统），在同一种路由协议上使用不同的自治域，可以有效的分割 路由信息，即自治域A中的路由器不会与自治域B中的路由器交换路由 信息。一个AS是一组共享相似的路由策略并在单一管理域中运行的路由器的集合。一个AS可以是一些运行单个IGP（内部网关协议）协议的路由器集合。也可以是一些运行不同路由选择协议但都属于同一个组织机构的路由器集合。不管是哪种情况，外部世界都将整个AS看作是一个实体。按照工作区域，路由协议可以分为IGP和EGP： IGP(InteriorGateway Protocols)内部网关协议 在同一个自治系统内交换路由信息，RIP、OSPF和IS—lS 都属于IGP。IGP的主要目的是发现和计算自治域内的路由信息。 EGP(Exterior Gateway Protocols)外部网关协议 用于连接不同的自治系统，在不同的自治系统之间交换路由信息，主要使用路由策略和路由过滤等控制路由信息在自治域间的传播 什么是管理距离，有什么作用。 管理距离是指一种路由协议的路由可信度。每一种路由协议按可靠性从高到低，依次分配一个信任等级，这个信任等级就叫管理距离。对于两种不同的路由协议到一个目的地的路由信息，路由器首先根据管理距离决定相信哪一个协议。 防止环路的方法有哪些？ RIP：有六种防止环路的措施：设定无穷大的值（16）路由毒化水平分割毒化反转触发更新抑制计时器 OSPF有哪些状态，在每种状态下进行哪些操作？OSPF有哪三个表？为什么需要DR、BDR，如何选择。 OSPF路由器在完全邻接之前,所经过的几个状态: 1.Down:此状态还没有与其他路由器交换信息。首先从其ospf接口向外发送hello分组，还并不知道DR(若为广播网络)和任何其他路由器。发送hello分组使用组播地址224.0.0.5。 2.Attempt: 只适于NBMA网络,在NBMA网络中邻居是手动指定的,在该状态下,路由器将使用HelloInterval取代PollInterval 来发送Hello包. 3.Init: 表明在DeadInterval里收到了Hello包,但是2-Way通信仍然没有建立起来. 4.two-way: 双向会话建立,而RID彼此出现在对方的邻居列表中。(若为广播网络：例如：以太网。在这个时候应该选举DR,BDR。) 5.ExStart: 信息交换初始状态，在这个状态下,本地路由器和邻居将建立Master/Slave关系,并确定DD Sequence Number,路由器ID大的的成为Master. 6.Exchange: 信息交换状态，本地路由器和邻居交换一个或多个DBD分组（也叫DDP) 。DBD包含有关LSDB中LSA条目的摘要信息)。 7.Loading: 信息加载状态：收到DBD后,将收到的信息同LSDB中的信息进行比较。如果DBD中有更新的链路状态条目，则向对方发送一个LSR，用于请求新的LSA 。 8.Full: 完全邻接状态,邻接间的链路状态数据库同步完成，通过邻居链路状态请求列表为空且邻居状态为Loading判断。
推荐-常用动态路由协议安全性分析及应用
常用动态路由协议安全性分析及应用 【摘要】路由器寻找的最佳路径是路由协议，它能保持各个路由器间的路由表相同，实现各个路由器间的相互连通，且在网络间传递数据包。可见，动态路由协议是借助路由器间的信息传递，计算、更新网络结构。但在此过程中，存在一定弊端影响常用动态路由器安全性。现就BGP、OSFP 和RIP V2三种常用的动态路由协议安全性进行分析，并总结其应用。 【关键词】动态路由安全性应用 连接网络的重要硬件设备，是路由器，它可以实现数据包的传递。而动态路由协议指的是路由器表的更新过程，它能够满足网络结构变化的需求。常用的动态路由分为三种，分别为BGP协议、OSPF协议和RIP V2协议。如果在数据包传递过程中，协议出现漏洞，那么容易被人利用，给网络安全造成严重影响。所以，分析常用动态路由协议安全性显得尤为重要。 一、常用动态路由协议安全性分析 1.1 BGP协议安全性 多个相互连接的商业网络共同组成了Internet。各个ISP或企业网络，需要定义一个自治系统号，即ASN，它们
的分配由IANA完成[1]。自治系统号共有65535个，其中私用保留的为65512―65535。路由信息在共享状态下，此号码的维护方式可以采取层的方式。BGP采用会话管理，其中TCP 的179端口可起到触发作用，使Keepalive和update信息被触发，且累及其邻居，从而更新和传播BGP路由表。 然而，因BGP的传输方式以TCP为主，那么容易导致BGP 出现关于TCP的诸多问题，例如拒绝服务攻击，预测序列号，SYN Flood攻击等。BGP主要是利用TCP的序列号，未使用自身的序列号。所以，一旦设备应用可预测序列号，就容易受到该类型攻击。在Internet中运行的大部分路由器都采用了Cisco设备，没有采用预测序列号方案，这就降低了受到攻击的风险。一些BGP在默认状态下，未采用相关的认证机制，有些BGP继续沿用明文密码，这样，大大增加了受到攻击的可能性。 实际应用BGP协议时，还会受到伪造报文攻击等其他攻击。但通常情况下，BGP主要在核心网的出口应用，且配置密码认证，因此，BGP协议的安全性相对较高。 1.2 OSPF协议安全性 复杂是OSPF运行机制的主要特征，运行中的诸多环节都有可能受到攻击者的攻击，给OSPF带来不同程度伤害。攻击方式分为以下几种。一是资源消耗攻击。将不同类型的OSPF报文不间断大量发送，这样极易导致攻击实体资源枯
LEACH路由协议及改进
信息与通信学院 MPLS技术 （小论文） 学号：S314080096 专业：信息与通信工程学生姓名：曲艺卓 任课教师：安澄全副教授 2015年4月
MPLS技术 曲艺卓 哈尔滨工程大学 摘要：MPLS 是一种实现标签交换的机制，它兼有基于二层交换的分组转发技术和第三层路由选择技术的优点。而 MPLS VPN 是一种基于 MPLS 技术的 IP VPN，是在网络路由和交换设备上应用 MPLS 技术，简化核心路由器的路由选择方式，利用结合传统路由技术的标记交换实现的护虚拟专用网络(IP VPN)。MPLS VPN 可以充分发挥骨干网的交换和路由选择能力，降低基础建设成本，满足用户网络应用以及提高管理的灵活性。这在构造企业内部网络上提供了巨大便利，同时也能更好的满足用户对信息传输实时性、安全性等方面的需求。 关键词：MPLS技术；标签；IP交换 1.引言 随着网络技术的迅速发展和信息化程度不断的深化，各种网络应用越来越丰富，有越来越多的业务要在网络上运行。应用者需要基于应用的丰富业务，而管理者需要在基础设施上整合各种各样的传统业务和IP 业务，不同的应用和业务类型往往有不同的使用者、安全级别，甚至这些应用中IP 地址段都有重叠。传统的IP 网络在提供比如电子邮件、聊天、WEB 访问等基本业务的时候，可以实现任意点对点的服务，但这只是“尽力而为”的服务。在面对园区甚至城域网范围的VPN 应用、安全内容传输、无线网络融合等应用时，传统IP 网络并不能很好的保证性能和安全性。在这些需求的推动下，基于多协议标签交换（Multiprotocol Label Switching, MPLS）的IP网络正逐渐成为替代传统单一IP 网络的新的应用平台。 2 MPLS原理 2.1MPLS 简介 在上世纪90 年代中期，当时路由器技术的发展远远滞后于网络的发展速度与规模，主要表现在转发效率低下，无法提供QOS 保障。本质原因是所有的路由查找算法均使用最长匹配原则，必须使用软件查找；而IP 的特点就是只关心过程，不注意结果。当时业界有这样一种议论：过于简单的IP 技术无法承载网络的未来，基于IP 技术的因特网必将在几年之后崩溃。 随后ATM 技术出现了，ATM 技术以其完美的QoS 保障与算法，企图完全
网络基础 IPv6路由协议及安全
网络基础IPv6路由协议及安全 IPV6的概念现在已并不陌生。面对这个新的网络命令者，与前一个主宰者IPV4的不同，具体体现在哪里呢？下面就对IPV6路由协议在安全问题上，从以下三个方面做一个深入的研究。 1．协议安全 在协议安全层面上，IPV6路由协议全面支持认证头（AH）认证和封装安全有效负荷（ESP）信息安全封装扩展头。AH认证支持hmac_md5_96、hmac_sha_1_96认证加密算法，ESP封装支持DES_CBC、3DES_CBC以及Null等三种算法。 2．网络安全 IPv6路由协议的网络安全包括以下４个方面，详细介绍如下： ●端到端的安全保证。在两端主机上对报文进行IPSec封装，中间路由器实现对有IPSec扩展头的 IPV6报文进行透传，从而实现端到端的安全。 ●对内部网络的保密。当内部主机与因特网上其他主机进行通信时，为了保证内部网络的安全，可 以通过配置的IPSec网关实现。因为IPSec作为IPV6路由协议的扩展报头不能被中间路由器而 只能被目的节点解析处理，因此IPSec网关可以通过IPSec隧道的方式实现，也可以通过IPV6 路由协议扩展头中提供的路由头和逐跳选项头结合应用层网关技术来实现。后者的实现方式更加 灵活，有利于提供完善的内部网络安全，但是比较复杂。 ●通过安全隧道构建安全的VPN。此处的VPN是通过IPV6路由协议的IPSec隧道实现的。在路 由器之间建立IPSec的安全隧道，构成安全的VPN是最常用的安全网络组建方式。IPSec网关的 路由器实际上就是IPSec隧道的终点和起点，为了满足转发性能的要求，该路由器需要专用的加 密板卡。 ●通过隧道嵌套实现网络安全。通过隧道嵌套的方式可以获得多重的安全保护。当配置了IPSec的 主机通过安全隧道接入到配置了IPSee网关的路由器，并且该路由器作为外部隧道的终结点将外 部隧道封装剥除时，嵌套的内部安全隧道就构成了对内部网络的安全隔离。 3．其他安全保障 IPV6路由协议的IPSec为网络数据和信息内容的有效性、一致性以及完整性提供了保证，但是数据网络的安全威胁是多层面的，它们分布在物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等各个部分。 对于物理层的安全隐患，可以通过配置冗余设备、冗余线路、安全供电、保障电磁兼容环境以及加强安全管理来防护。 对于物理层以上层面的安全隐患，可以采用以下防护手段：通过诸如AAA、TACACS+、RADIUS等安全访问控制协议控制用户对网络的访问权限来防止针对应用层的攻击；通过MAC地址和IP地址绑定、限制每端口的MAC地址使用数量、设立每端口广播包流量门限、使用基于端口和VLAN的ACL、建立安全用户隧道等来防范针对二层网络的攻击；通过进行路由过滤、对路由信息的加密和认证、定向组播控制、提高路由收敛速度、减轻路由振荡的影响等措施来加强三层网络的安全性。 路由器和交换机对IPSec的完善支持保证了网络数据和信息内容的有效性、一致性以及完整性，并且为网络安全提供了诸多解决办法。
RIP路由协议详解
RIP路由协议（Routing Information Protocols，路由信息协议）是使用最广泛的距离向量协议，它是由施乐（Xerox）在70年代开发的。当时，RIP是XNS （Xerox Network Service，施乐网络服务）协议簇的一部分。TCP/IP版本的RIP是施乐协议的改进版。RIP最大的特点是，无论实现原理还是配置方法，都非常简单。 度量方法RIP的度量是基于跳数（hops count）的，每经过一台路由器，路径的跳数加一。如此一来，跳数越多，路径就越长，RIP算法会优先选择跳数少的路径。RIP支持的最大跳数是15，跳数为16的网络被认为不可达。 路由更新RIP路由协议中路由的更新是通过定时广播实现的。缺省情况下，路由器每隔30秒向与它相连的网络广播自己的路由表，接到广播的路由器将收到的信息添加至自身的路由表中。每个路由器都如此广播，最终网络上所有的路由器都会得知全部的路由信息。正常情况下，每30秒路由器就可以收到一次路由信息确认，如果经过180秒，即6个更新周期，一个路由项都没有得到确认，路由器就认为它已失效了。如果经过240秒，即8个更新周期，路由项仍没有得到确认，它就被从路由表中删除。上面的30秒，180秒和240秒的延时都是由计时器控制的，它们分别是更新计时器（_updateTimer）、无效计时器（Invalid Timer）和刷新计时器（Flush Timer）。 路由循环距离向量类的算法容易产生路由循环，RIP路由协议是距离向量算法的一种，所以它也不例外。如果网络上有路由循环，信息就会循环传递，永远不能到达目的地。为了避免这个问题，RIP等距离向量算法实现了下面4个机制。 水平分割（split horizon）。水平分割保证路由器记住每一条路由信息的来源，并且不在收到这条信息的端口上再次发送它。这是保证不产生路由循环的最基本措施。 毒性逆转（poison reverse）。当一条路径信息变为无效之后，路由器并不立即将它从路由表中删除，而是用16，即不可达的度量值将它广播出去。这样虽然增加了路由表的大小，但对消除路由循环很有帮助，它可以立即清除相邻路由器之间的任何环路。 触发更新（trigger update）。当路由表发生变化时，更新报文立即广播给相邻的所有路由器，而不是等待30秒的更新周期。同样，当一个路由器刚启动RIP 路由协议时，它广播请求报文。收到此广播的相邻路由器立即应答一个更新报文，而不必等到下一个更新周期。这样，网络拓扑的变化会最快地在网络上传播开，减少了路由循环产生的可能性。 抑制计时（holddown timer）。一条路由信息无效之后，一段时间内这条路由都处于抑制状态，即在一定时间内不再接收关于同一目的地址的路由更新。如果，路由器从一个网段上得知一条路径失效，然后，立即在另一个网段上得知这个路由有效。这个有效的信息往往是不正确的，抑制计时避免了这个问题，而且，当一条链路频繁起停时，抑制计时减少了路由的浮动，增加了网络的稳定性。 即便采用了上面的4种方法，路由循环的问题也不能完全解决，只是得到了最大程度的减少。一旦路由循环真的出现，路由项的度量值就会出现计数到无穷大（_countto Infinity）的情况。这是因为路由信息被循环传递，每传过一个路由器，度量值就加1，一直加到16，路径就成为不可达的了。RIP路由协议选择16作为不可达的度量值是很巧妙的，它既足够的大，保证了多数网络能够正常运行，又足够小，使得计数到无穷大所花费的时间最短。 邻居有些网络是NBMA（Non-Broad_cast MultiAccess，非广播多路访问）
常用路由协议的分析及比较
路由分为静态路由和动态路由，其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定，网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化，路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径，由此得到动态路由表。 根据路由算法 动态路由协议可分为距离向量路由协议（Distance V ector Routing Protocol）和链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）。距离向量路由协议基于Bellman-Ford算法，主要有RIP、IGRP（IGRP为Cisco公司的私有协议）；链路状态路由协议基于图论中非常著名的Dijkstra 算法，即最短优先路径（Shortest Path First，SPF）算法，如OSPF。在距离向量路由协议中，路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器；而在链路状态路由协议中，路由器将链路状态信息传递给在同一区域内的所有路由器。 根据路由器在自治系统（AS）中的位置 可将路由协议分为内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）和外部网关协议（External Gateway Protocol，EGP，也叫域间路由协议）。域间路由协议有两种：外部网关协议（EGP）和边界网关协议（BGP）。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的，在处理选路循环和设置选路策略时，具有明显的缺点，目前已被BGP代替。 EIGRP是Cisco公司的私有协议，是一种混合协议，它既有距离向量路由协议的特点，同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点，适合不同类型的网络。下面分别加以阐述。 2 静态路由 静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立，并且只能由网络管理员更改，所以只适于网络传输状态比较简单的环境。静态路由具有以下特点： ·静态路由无需进行路由交换，因此节省网络的带宽、CPU的利用率和路由器的内存。 ·静态路由具有更高的安全性。在使用静态路由的网络中，所有要连到网络上的路由器都需在邻接路由器上设置其相应的路由。因此，在某种程度上提高了网络的安全性。 ·有的情况下必须使用静态路由，如DDR、使用NA T技术的网络环境。 静态路由具有以下缺点： ·管理者必须真正理解网络的拓扑并正确配置路由。 ·网络的扩展性能差。如果要在网络上增加一个网络，管理者必须在所有路由器上加一条路由。 ·配置烦琐，特别是当需要跨越几台路由器通信时，其路由配置更为复杂。 3 动态路由
无线传感器网络典型路由协议分类比较
无线传感器网络典型路由协议 摘要：本文主要以节点的传播方式为出发点，分析集中典型的路由协议。 关键字：无线网络路由协议性能 1. 引言 随着微电子技术、计算技术和无线通信技术的进步，多功能传感器快速发展，进而使无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）成为目前研究热点。WSN 是由部署在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成，形成一个多跳的自组织网络系统，使其在小体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等功能，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并提供给终端用户。本文首先简要说明衡量路由协议的四个标准，然后就WSN 中路由协议的几种路由协议提出新的分类方法。 2. 路由协议的衡量标准 无线传感器网络的路由协议不同于传统网络的协议，它具有能量优先、基于局部的拓扑信息、以数据为中心和应用相关四个特点，因而，根据具体的应用设计路由机制时，从四个方面衡量路由协议的优劣： （1）能量高效 （2）可扩展性 （3）健壮性 （4）快速收敛性 3. 路由协议的分类 针对不同传感器网络的应用，研究人员提出了不同的路由协议，目前已有的分类方式主要有两种：按网络结构可以分为平面路由协议、分级网络路由协议和基于位置路由协议；按协议的应用特征可以分为基于多径路由协议、基于可靠路由协议、基于协商路由协议、基于查询路由协议、基于位置路由协议和基于QoS 路由协议。本文就各个协议的不同侧重点提出一种新的分类方法，把现有的代表性路由协议按节点的传播方式划分为广播式路由协议、坐标式路由协议和分簇式路由协议。下面进行详细的介绍和分析。 4. 广播式路由协议
四种路由协议比较
内部网关协议RIP：基于距离向量的路由协议。（1）仅和相邻路由器交换信息，交换的信息是自己的路由表。（2）按固定的时间间隔交换信息。RIP协议用UDP报文进行传送。 RIP实现简单，但它能使用的最大距离为15,16是不可到达，所以RIP只适用于小规模网络。RIP还有一个特点就是好消息传播的快，坏消息传播的慢。 RIP为了防止成环：可以用水平分割的方法，即从本端口接收到的路由，不再从本接口发送出去。 内部网关协议OSPF：使用分布式的链路状态协议。（1）向本自治系统内的所有路由器发送信息，用洪泛法。，路由器向所有相邻的路由器发送信息，这个相邻的路由器再向所有它相邻的路由器发送信息。（2）发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路专题。（3）只有链路状态变化时，才用洪泛法发送信息，OSPF没有RIP那样坏消息传播的慢的问题。而不像RIP那样每隔30s交换一次路由信息。OSPF协议知道全网的拓扑结构图。OSPF更新收敛的快是重要特点。OSPF不用UDP而是直接用IP数据报传送。OSPF的数据包很短，这样可以减少路由信息的通信量。 注：RIP交换的是路由表，即到目的网络的最短距离，RIP就是根据最短距离选路的。OSPF发送的信息是与本路由器相邻的链路状态，即与本路由器都和哪些路由器相邻以及该链路的度量，如距离，费用带宽。所以交换完路由信息以后，形成数据库，然后利用SPF算法（如Dijkstra静态路由算法）再算出路径，形成SPF树。每个路由单元根据SPF树生成自己的路由表。对OSPF而言，主要的消耗就在SPF的算法处理中，最常用的是Dijkstra静态路由算法。当一条链路down，每台路由器都会获得变化的信息，在网络拓扑更新之后，每台路由器就会重新计算SPT。这样计算SPT的计算量特别大，消耗CPU。。在目前的实际应用中，重新计算SPT就是删除当前的SPT，调用最短路径优先算法重新构造SPT。所以需要提出一种快速收敛的算法，来消除冗余存储或冗余计算。如下图我们只需要计算第二张图中区域的节点，即只对部分变化的节点重新计算路径，大大减少了计算量。
常用动态路由协议安全性分析
题目常用动态路由协议安全性分析 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。本论文的成果属于云南警官学院所有。 论文（设计）作者签名：李世悦
2016年6 月15 日
目录 第一章前言 (4) 第二章路由器 (5) 2.1路由器的概念.............................. 错误！未定义书签。 2.2路由器的作用和功能......................... 错误！未定义书签。第三章动态路由概述 ............................ 错误！未定义书签。第四章RIP OSPF BGP-4三个协议的使用情况....... 错误！未定义书签。 4.1路由信息协议RIP........................... 错误！未定义书签。 4.2OSPF协议.................................. 错误！未定义书签。 4.3BGP-4协议................................. 错误！未定义书签。第五章安全性分析.............................. 错误！未定义书签。 5.1RIP协议的安全性分析........................ 错误！未定义书签。 5.2OSPF协议的安全性分析....................... 错误！未定义书签。 5.3BGP-4协议的安全性分析...................... 错误！未定义书签。第六章总结..................................... 错误！未定义书签。小结.......................................... 错误！未定义书签。致谢. (14) 常用动态路由协议安全性分析 计算机科学专业与技术
无线传感器网络路由协议研究报告
无线传感器网络路由协议的研究 摘 要：对无线传感器网络及其特点进行了学习归纳，指出了无线传感网络 什么是路由协议？ 路由器提供了异构网互联的机制，实现将一个网络的数据包发送到另一个网络。而路由就是指导IP数据包发送的路径信息。路由协议就是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。 路由协议有哪些？ 路由协议主要运行于路由器上，路由协议是用来确定到达路径的，它包括RIP，IGRP(Cisco私有协议)，EIGRP(Cisco私有协议)，OSPF，IS-IS，BGP。起到一个地图导航，负责找路的作用。它工作在网络层。 路由选择协议主要是运行在路由器上的协议，主要用来进行路径选择。 路由协议作为TCP/IP协议族中重要成员之一，其选路过程实现的好坏会影响整个Internet网络的效率。按应用范围的不同，路由协议可分为两类:在一个AS(Autonomous System，自治系统，指一个互连网络，就是把整个Internet划分为许多较小的网络单位，这些小的网络有权自主地决定在本系统中应采用何种路由协议)内的路由协议称为内部网关协议(interior gateway protocol)，AS之间的路由协议称为外部网关协议(exterior gateway protocol)。这里网关是路由器的旧称。正在使用的内部网关路由协议有以下几种:RIP-1，RIP-2，IGRP，EIGRP，IS-IS和OSPF。其中前3种路由协议采用的是距离向量算法，IS-IS和OSPF采用的是链路状态算法,EIGRP是结合了链路状态和距离矢量型路由选择协议的Cisco私有路由协议。对于小型网络，采用基于距离向量算法的路由协议易于配置和管理，且应用较为广泛，但在面对大型网络时，不但其固有的环路问题变得更难解决，所占用的带宽也迅速增长，以至于网络无法承受。因此对于大型网络，采用链路 ●1路由协议有哪些分类? (从至少两个方面进行描述) 1）IGP和EGP 2）距离向量和链路状态型的路由协议3）有类和无类的路由协议 ●２.简单描述距离矢量型协议和链路状态型协议的区别？ 1）距离矢量路由协议更新的是路由条目，链路状态路由协议更新的是拓扑 2）距离矢量路由协议发送周期性的更新、完整路由表更新，链路状态路由协议更新是非周期性的，部分的有边界的 3）距离矢量路由协议运行矢量路由协议会将，所有它知道的路由信息与邻居共享，但是只与直连邻居共享，运行链路状态路由协议的路由器只将他所直连的链路状态与邻居共享，这个邻居是指一个域内或区域内一个的所有路由器。 运行距离矢量型协议的路由器并不了解整个网络的拓扑，它们只知道自己直连的网络，和去往目的网络的吓一跳地址，而且距离矢量型协议是以条数作为选路的度量；运行链路状态型协议的路由器都有整个网络的拓扑，它们根据自己的所维持本地链路状态数据库来选择到达目的网络的最佳路径，链路状态型协议会根据链路上的时延带宽等因素算出一个开销最小的路径作为最优路径。 ●３.简单描述EIGRP协议中DUAL有限状态机的决策过程？ 当运行eigrp协议的路由器失去和后继路由器的连接时，路由器首先回查找自己的可行性后继路由器，如果存在可行性后继的话就把可行性后继提升为后继路由器，若没有的话就向所有的邻居路由器发送查询，每个接受到查询的路由器会查看自己的路由表，若有一条替代路由，则向发送查询的源路由器发送这条路由的信息，若没有就继续向自己的邻居发送查询，当发送查询的源路由器收到所有邻居路由器的回复后悔重新计算以选取新的后继。 ●４.EIGRP需要维护几张表? 每张表的作用分别是什么? EIGRP能够快速收敛的关键在于什么? 邻居表：确保直接邻居之间能够双向通信，保存邻居的IP等信息 拓扑表：拓扑表中存放着前往目标地址的所有路由的 路由表：从拓扑表中选择到达目标地址的最佳路由放入路由表 eigrp能够快速收敛关键：使用扩散更新算法（DUAL) ●５.EIGRP协议有哪几种Packet类型？每种类型的Packet的作用是什么? 1）Hello packet：以组播的方式定期发送，用于建立和维护邻居关系 2）ACK(acknowledgement) packet：以单播的方式发送HELLO包，包含一个不为零的确认号，用来 更新、查询和答复数据包。 3）Update packet：当路由器收到某个邻居路由器的第一个HELLO包时，以单播传送方式发送一个包含他所知道的路由信息的更新包。当路由信息发生变化时以组播方式发送只包含变化路由信息的更新包 4）Query（查询））packet：当一条链路失效，并且在拓扑表中没有任何可行后继路由器时，路由器需要重新进行路由计算，路由器就以组播的方式向它的邻居发送一个查询包。 5）Request（请求）packet最初是打算提供给路由服务器（server）使用的，但是从来没实现过. ）& Reply（应答）：以单播的方式回复查询方，对查询数据包进行应答。 ●６．OSPF协议中链路状态通告有几种类型? 它们的作用分别是什么? 1）路由器LSA：由区域内所有路由器产生，并且只能在本个区域内泛洪广播。 2）网络LSA ：由区域内的DR或BDR路由器产生，报文包括DR和BDR连接的路由器的链路信息。网络LSA也仅仅在产生这条网络LSA的区域内部进行泛洪。 3）网络汇总LSA ：由ABR产生，可以通知本区域内的路由器通往区域外的路由信息。 4）ASBR汇总LSA ：由ABR产生，但是它是一条主机路由，指向ASBR路由器地址的路由。 5）自治系统外部LSA ：由ASBR产生，告诉相同自治区的路由器通往外部自治区的路径。 6）组成员LSA 7）NSSA外部LSA ：由ASBR产生，几乎和LSA 5通告是相同的，但NSSA外部LSA通告仅仅在始发这个NSSA外部LSA 通告的非纯末梢区域内部进行泛洪。 ●７.OSPF协议有哪几种Packet类型? 每种类型的Packet的作用是什么? 1）hello：用于建立和维护ospf邻接关系 2）DBD数据库描述：检查链路状态数据库是否同步。 第八章 第八章 路由协议原理 Network Protocol Destinati on Network Connected RIP IGRP 10.120.2.0172.16.1.0172.17.3.0Exit Interface E0S0S1被动路由协议: IP ，IP IPX X ，APPLETalk 主动路由协议: RIP ，E IGR IGRP P ，OSPF 172.17.3.0 172.16.1.0 10.120.2.0E0S0 在TCP/IP 协议栈中，Rout Routing ing ing Protocol Protocol 工作在网络层，而Rout Routed ed ed Protocol Protocol 工作在传输层或者应用层 ，他们之间的关系为：Routing Protocol 负责学习最佳路径，而Routed Protocol 根据最佳路径将来 自上层的信息封装在IP 包里传输 路由协议和被路由协议的区别 路由器是如何进行选路？ ?路由器转发数据包的关键是路由表。 ?每个路由器中都保存着一张路由表，表中每条路由项都指明数据包到某子网或某主机应通过路由器的哪个物理端口发送，然后就可到达该路径的下一个路由器，或者不再经过别的路由器而传送到直接相连的网络中的目的主机。 要实现路由要实现路由，路由器，路由器，路由器必须知道必须知道必须知道::目的地址所有可能的路由路径最佳路由路径管理路由信息172.16.1.010.120.2.0 管理距离 Administrative Distances ?管理距离主要用于不同路由协议之间的可信度。 ?可信度的范围是：0 到255 之间,它表示一条路由选择信息源的可信性值.该值越小,可信度越高.0 为最信任,255 为最不信任. 第20卷 第3期2007年3月 传感技术学报 CHIN ES E JOURNAL OF S ENSORS AND ACTUA TORS Vol.20 No.3Mar.2007 An Improved Routing Protocol B ased on Directed Diff usion 3 S U J un 2y u 3 ,Z EN G Zi 2w ei ,S H I J i a 2peng (College of Com p uter Science and Engineering ,A nshan Universit y of Science and Technology ,A nshan L iaoning 114044,China ) Abstract :Energy for nodes is limited in wireless sensor network ,so it is necessary to make use of energy effectively by routing protocol.Based on directed diff usion ,t he paper p resent s an imp roved routing proto 2col which is named as DD_O H.By cont rolling t he diff usion of exploratory message wit h optimal hop s in f ree space model ,t he energy consumption can be more efficient.Theoretical analysis and simulation re 2sult s show t hat DD_O H achieves average energy saving. K ey w ords :wireless sensor networks ;directed diff usion ;exploratory message ;energy consumption EEACC :7230 基于定向扩散路由协议的改进 3 苏均宇3,曾子维,石嘉鹏 (鞍山科技大学计算机科学与工程学院,辽宁鞍山114044) 基金项目:辽宁省教育厅科学技术基金资助“无线传感器网络中并发事件处理的研究” (05L002)收稿日期:2006204230 修改日期:2006208223 摘 要:在无线传感器网络中,节点能量有限决定了路由协议需要高效利用能量.基于定向扩散协议在能量方面的不足提出一 种改进协议DD 2O H.采用自由空间模型,通过最佳跳数值控制探测数据的扩散范围,增强能量的高效利用.理论分析和仿真结果表明,与传统的定向扩散协议相比,改进的协议有效地减少了网络中节点的平均耗能,有利于延长节点和网络的工作寿命. 关键词:无线传感器网络;定向扩散;探测数据;能量消耗;中图分类号:TP393;TP212 文献标识码:A 文章编号:100421699(2007)0320673204 无线传感器网络中节点分布密集,数量庞大以及能量有限等特点,使传统网络和Ad Hoc 网络的路由协议都不适用于无线传感器网络.传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效带宽利用,其次考虑节约能量;而传感器网络的首要设计目标是能量的高效使用.因此,在传感器网络的研究过程中,许多新的路由协议得到了提出和发展.其中,Directed Diff usion (DD )[1,2]即定向扩散法就是一种经典的以数据为中心的路由协议[3].它的提出为以数据为中心的传感器网络路由设计指出了发展的主流方向,奠定了传感器网络路由设计的重要基础[4].但是,定向扩散协议仍存在一些不足.例如,周期性地进行兴趣扩散、探测数据转发导致能量开销较大.本文针对定向扩散在能耗方面的不足提出改进方案(directed diff usion based optimal hop ,DD 2O H ).利用节点到汇聚节点的最佳跳数值,控制参与转发探 测数据的邻节点的数量,理论分析和仿真结果都表明,改进算法有效地缩小了探测数据的转发范围,具有较好的路由性能. 1 定向扩散 定向扩散法是一种基于查询的路由机制[5].定向扩散中定义了兴趣和梯度两个概念.兴趣是对监测区域内感兴趣的信息的描述,用来表示查询任务.梯度一般定义为属性值和方向.属性值可以依据数据速率、功率或者地理信息确定.方向由接收节点指向发送兴趣的邻节点,引导数据扩散. 定向扩散路由机制可以分为兴趣扩散、梯度建立以及路径加强三个阶段.首先,汇聚节点(sink )根据不同应用需求定义不同的“兴趣”消息,采用洪泛的方法将兴趣广播到整个区域或部分区域内的所有传感器节点.同时,完成从数据源(source )到汇聚节 WSN的路由协议分类 2011年11月07日14:03 来源：本站整理作者：秩名我要评论(0) 目前国内外科研人员已设计了多种面向WSN的路由协议，将其分为四类：以数据为中心的、分层次的、基于位置的、基于数据流模型和服务质量（QoS）要求的。 （1）以数据为中心的路由协议 此类路由协议是基于查询和目标数据命名之上的，通过数据融合减少冗余的数据传输。 ①Flooding协议和Gossiping协议：这是两个最经典和简单的传统网络路由协议，在Flooding协议中，节点产生或收到数据后向所有邻节点广播，数据包直到过期或到达目的地才停止传播。该协议具有严重缺陷：内爆（implosiON），节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据；交叠（overlap），节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据；资源利用盲目（resource blindness），节点不考虑自身资源限制，在任何情况下都转发数据。Gossiping协议是对Flooding协议的改进，节点将产生或收到的数据随机转发，避免 了内爆，但增加了时延。这两个协议不需要维护路由信息，也不需要任何算法，简单但扩展性很差。 ②SPIN协议：SPIN（sensor protocols for inf°rmatlon vla negotiation）协议节点利用三种消息进行通信：数据描述ADV、数据请求REQ和数据DATA。该协议以抽象的元数据对数据进行命名，命名方式没有统一标准。节点产生或收到数据后，用包含元数据的ADV 消息向邻节点通告，需要数据的邻节点用REQ消息提出请求，然后将DATA消息发送到请求节点。该协议的优点是ADV消息减轻了内爆问题；通过数据命名解决了交叠问题；节点根据自身资源和应用信息决定是否进行ADV通告，避免了资源利用盲目问题；与Flooding 协议和Gossiping协议路由协议有哪些
路由协议有哪些分类
路由协议原理
基于定向扩散路由协议的改进
WSN协议分类