Kiến trúc mạng adhoc di động manet

Với sự phát triển tiên tiến về hiệu năng trong công nghệ truyền thông vô tuyến và máy tính, việc truyền thông vô tuyến di động được mong đợi là sẽ được sử dụng và ứng dụng rộng rãi, trong đó liên quan nhiều đến việc sử dụng bộ giao thức IP. Kết nối mạng adhoc di động được thực hiện để cung cấp hoạt động mạnh mẽ và hiệu quả trong thông tin di động vô tuyến bằng cách kết hợp các chức năng định tuyến vào các nốt di động. Các mạng như vậy thường có tính động, thay đổi với tốc độ cao, cấu hình mạng ngẫu nhiên nhiều chặng (multihop) bao gồm nhiều liên kết vô tuyến có băng tần giới hạn. Trong cộng đồng Internet, việc hỗ trợ định tuyến cho các host di động được thực hiện bằng công nghệ IP di động (mobile IP). Đây là công nghệ hỗ trợ chuyển mạng trong đó các host có thể được kết nối tới mạng Internet bởi nhiều phương tiện ngoài vùng địa chỉ cố định của nó. Host có thể được kết nối vật lý trực tiếp tới mạng cố định trên một phân mạng ngoài hoặc được kết nối qua một liên kết vô tuyến, đường dây dial-up . Để hỗ trợ tính di động này yêu cầu việc quản lý địa chỉ, các đặc tính tăng cường về hỗ trợ hoạt động giữa các giao thức, nhưng các chức năng mạng lõi như định tuyến từng chặng (hop-by-hop) vẫn dựa trên các giao thức định tuyến hiện có trong mạng cố định. Ngược lại, mục tiêu của kết nối mạng ad hoc di động là để mở rộng tính di động cho vùng mạng di động, vô tuyến tự trị, trong đó một nhóm các nốt có thể là các router và host được kết hợp với nhau để hình thành hạ tầng định tuyến mạng theo một thể thức đặc biệt của mạng adhoc. Mạng Adhoc di động (MANET) bao gồm các miền router kết nối lỏng với nhau. Một mạng MANET được đặc trưng bởi một hoặc nhiều giao diện mạng MANET, các giao diện được phân biệt bởi “khả năng tiếp cận không đối xứng” thay đổi theo thời gian của nó đối với các router lân cận. Các router này nhận dạng và duy trì một cấu trúc định tuyến giữa chúng. Các router có thể giao tiếp thông qua các kênh vô tuyến động với khả năng tiếp cận không đối xứng, có thể di động và có thể tham gia hoặc rời khỏi mạng bất kì thời điểm nào. Để giao tiếp với nhau, các nốt mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng của nó với địa chỉ địa phương có giá trị trong khu vực của mạng adhoc đó. Các nốt mạng adhoc có thể phải cấu hình các địa chỉ toàn cầu có thể được định tuyến, để giao tiếp với các thiết bị khác trên mạng Internet. Nhìn từ góc độ lớp IP, mạng MANET có vai trò như một mạng multi-hop lớp 3 được tạo thành bởi các liên kết. Do vậy mỗi nốt mạng adhoc trong mạng MANET sẽ hoạt động như một router lớp 3 để cung cấp kết nối với các nốt khác trong mạng. Mỗi nốt adhoc duy trì các tuyến tới các nốt khác trong mạng MANET và các tuyến mạng tới các nốt đích ở ngoài mạng MANET đó. Nếu đã được kết nối với mạng Internet, các mạng MANET sẽ trở thành mạng rìa (edge network), nghĩa là biên giới của chúng được xác định bởi các router rìa (edge-router). Do bản chất của các liên kết tạo nên mạng MANET, các nốt adhoc trong mạng không chia sẻ truy nhập cho liên kết đơn báo hiệu đa điểm (multicast). Như vậy, trong mạng MANET không dự trữ hay dành riêng liên kết đa điểm multicast và liên kết quảng bá broadcast. Chuyên đề này đưa ra kiến trúc mạng MANET dưới quan điểm mạng IP và mạng Internet bao gồm động cơ ban đầu của mạng MANET và các đặc tính cũng như thử thách đối với mạng MANET. Chuyền đề cũng đưa ra định nghĩa mạng MANET, các thực thể khác và các khái niệm về kiến trúc mạng MANET.

pdf19 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 10/06/2013 | Lượt xem: 1814 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Kiến trúc mạng adhoc di động manet, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆN KHOA HỌC KỸ THUẬT BƯU ĐIỆN Giới thiệu chuyên đề: KIẾN TRÚC MẠNG ADHOC DI ĐỘNG (MANET) Hà nội – 2007 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 2/19 Nội dung 1 Giới thiệu phạm vi và lý do lựa chọn chuyên đề .........................................................3 2 Thuật ngữ và các chữ viết tắt ......................................................................................4 2.1 Các chữ viết tắt...................................................................................................4 2.2 Thuật ngữ ...........................................................................................................4 3 Ứng dụng của mạng MANET.....................................................................................6 4 Các đặc điểm của mạng MANET ...............................................................................6 5 Động lực của mạng MANET ......................................................................................7 5.1 Các mạng gói vô tuyến .......................................................................................8 5.2 Mạng gói vô tuyến và mạng Internet...................................................................8 5.3 Mạng gói vô tuyến và mạng MANET.................................................................8 6 Các đặc điểm của giao diện MANET..........................................................................9 6.1 Chất lượng giao diện – vô tuyến, di động, tính ngẫu nhiên (wireless, mobile, Adhoc) .........................................................................................................................9 6.2 Những khó khăn đối với mạng MANET...........................................................10 6.2.1 Giao diện bán quảng bá SBI....................................................................10 6.2.2 Mối liên hệ giữa các router MANET cạnh nhau và vùng lân cận mở rộng của các router .........................................................................................................11 6.2.3 Thành phần của mạng MANET...............................................................11 7 Đánh địa chỉ và mô hình tiền tố địa chỉ của mạng MANET ......................................12 7.1 Kiến trúc địa chỉ thông thường .........................................................................12 7.2 Cấu hình giao diện MANET .............................................................................13 7.3 Routers và Hosts trong mạng MANET .............................................................14 8 Định tuyến di động lớp IP.........................................................................................14 8.1 Phối hợp với định tuyến IP chuẩn .....................................................................15 9 Ví trí của mạng MANET trong ngăn xếp mạng ........................................................16 10 Chia sẻ thông tin qua các lớp mạng...........................................................................16 11 Nguyên tắc phân loại các hình thức triển khai mạng .................................................17 11.1 Tính khả dụng của dịch vụ................................................................................17 11.2 Số lượng router MANET trong một mạng MANET..........................................17 12 Các vấn đề về bảo mật ..............................................................................................18 13 Tài liệu tham khảo....................................................................................................19 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 3/19 1 Giới thiệu phạm vi và lý do lựa chọn chuyên đề Với sự phát triển tiên tiến về hiệu năng trong công nghệ truyền thông vô tuyến và máy tính, việc truyền thông vô tuyến di động được mong đợi là sẽ được sử dụng và ứng dụng rộng rãi, trong đó liên quan nhiều đến việc sử dụng bộ giao thức IP. Kết nối mạng adhoc di động được thực hiện để cung cấp hoạt động mạnh mẽ và hiệu quả trong thông tin di động vô tuyến bằng cách kết hợp các chức năng định tuyến vào các nốt di động. Các mạng như vậy thường có tính động, thay đổi với tốc độ cao, cấu hình mạng ngẫu nhiên nhiều chặng (multihop) bao gồm nhiều liên kết vô tuyến có băng tần giới hạn. Trong cộng đồng Internet, việc hỗ trợ định tuyến cho các host di động được thực hiện bằng công nghệ IP di động (mobile IP). Đây là công nghệ hỗ trợ chuyển mạng trong đó các host có thể được kết nối tới mạng Internet bởi nhiều phương tiện ngoài vùng địa chỉ cố định của nó. Host có thể được kết nối vật lý trực tiếp tới mạng cố định trên một phân mạng ngoài hoặc được kết nối qua một liên kết vô tuyến, đường dây dial-up... Để hỗ trợ tính di động này yêu cầu việc quản lý địa chỉ, các đặc tính tăng cường về hỗ trợ hoạt động giữa các giao thức, nhưng các chức năng mạng lõi như định tuyến từng chặng (hop-by-hop) vẫn dựa trên các giao thức định tuyến hiện có trong mạng cố định. Ngược lại, mục tiêu của kết nối mạng ad hoc di động là để mở rộng tính di động cho vùng mạng di động, vô tuyến tự trị, trong đó một nhóm các nốt có thể là các router và host được kết hợp với nhau để hình thành hạ tầng định tuyến mạng theo một thể thức đặc biệt của mạng adhoc. Mạng Adhoc di động (MANET) bao gồm các miền router kết nối lỏng với nhau. Một mạng MANET được đặc trưng bởi một hoặc nhiều giao diện mạng MANET, các giao diện được phân biệt bởi “khả năng tiếp cận không đối xứng” thay đổi theo thời gian của nó đối với các router lân cận. Các router này nhận dạng và duy trì một cấu trúc định tuyến giữa chúng. Các router có thể giao tiếp thông qua các kênh vô tuyến động với khả năng tiếp cận không đối xứng, có thể di động và có thể tham gia hoặc rời khỏi mạng bất kì thời điểm nào. Để giao tiếp với nhau, các nốt mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng của nó với địa chỉ địa phương có giá trị trong khu vực của mạng adhoc đó. Các nốt mạng adhoc có thể phải cấu hình các địa chỉ toàn cầu có thể được định tuyến, để giao tiếp với các thiết bị khác trên mạng Internet. Nhìn từ góc độ lớp IP, mạng MANET có vai trò như một mạng multi-hop lớp 3 được tạo thành bởi các liên kết. Do vậy mỗi nốt mạng adhoc trong mạng MANET sẽ hoạt động như một router lớp 3 để cung cấp kết nối với các nốt khác trong mạng. Mỗi nốt adhoc duy trì các tuyến tới các nốt khác trong mạng MANET và các tuyến mạng tới các nốt đích ở ngoài mạng MANET đó. Nếu đã được kết nối với mạng Internet, các mạng MANET sẽ trở thành mạng rìa (edge network), nghĩa là biên giới của chúng được xác định bởi các router rìa (edge-router). Do bản chất của các liên kết tạo nên mạng MANET, các nốt adhoc trong mạng không chia sẻ truy nhập cho liên kết Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 4/19 đơn báo hiệu đa điểm (multicast). Như vậy, trong mạng MANET không dự trữ hay dành riêng liên kết đa điểm multicast và liên kết quảng bá broadcast. Chuyên đề này đưa ra kiến trúc mạng MANET dưới quan điểm mạng IP và mạng Internet bao gồm động cơ ban đầu của mạng MANET và các đặc tính cũng như thử thách đối với mạng MANET. Chuyền đề cũng đưa ra định nghĩa mạng MANET, các thực thể khác và các khái niệm về kiến trúc mạng MANET. Đây là một trong những khuyến nghị mới nhất của IETF được đưa ra thang 10/2007. 2 Thuật ngữ và các chữ viết tắt 2.1 Các chữ viết tắt AS Autonomous System Hệ thống tự trị BR Border Router Router biên MAC Medium Access Control Lớp điều khiển truy nhập MANET Mobile Adhoc Network Mạng adhoc di động MNR MANET Router Router MANET P2P Peer to peer Ngang cấp PR Packet Radio Mạng gói vô tuyến SBI Semi-Broadcast Interface Giao diện bán quảng bá 2.2 Thuật ngữ Các thuật ngữ sau đây được sử dụng trong tài liệu: Node (N): bất kì thiết bị (router hay host) hoạt động theo giao thức IP Router (R): là nốt thực hiện chuyển tiếp các gói tin IP không có địa chỉ đích gửi tới Router đó. Host (H): bất kì nốt nào không phải là router, tức là nốt không thực hiện chuyển tiếp các gói tin tới các nốt khác. Liên kết (link): là phương tiện truyền thông trong đó các node có thể giao tiếp tại lớp liên kết, tức là lớp ngay dưới lớp IP. Ví dụ điển hình là các mạng Ethernet, liên kết điểm-điểm PPP, X.25, Frame Relay hay các mạng ATM cũng như các đường xuyên hầm lớp Internet như đường hầm qua IPv4 hay IPv6. Khả năng tiếp cận không đối xứng: mô tả hai đặc điểm của các tính năng giao tiếp của các loại giao diện nhất định. Thứ nhất, truyền thông ngoại động nghĩa là các gói tin từ X có thể tới Y, và các gói tin từ Y có thể đến Z nhưng các gói từ X không thể tới Z. Thứ hai, truyền thông bất song hướng (non-bidirectional) nghĩa là các gói tin từ X có thể tới Y nhưng các gói từ Y không thể tới X. Nhiều giao diện vô tuyến/không dây có thể thể hiện hai đặc điểm này. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 5/19 Nốt lân cận (neighbor): Trong trường hợp định tuyến, hai router sẽ là hai nốt lân cận nếu một nốt có thể gửi/nhận các gói tin IP giao thức định tuyến tới nốt kia mà không cần chuyển qua nốt trung gian trên cùng lớp đó. Giao diện (interface): là điểm gắn kết của một nốt tới một liên kết truyền thông Giao diện bán quảng bá SBI (Semi-Broadcast Interface): giao diện có khả năng quảng bá có thể có “khả năng tiếp cận không đối xứng”. Các giao diện vô tuyến đa truy nhập thường là giao diện SBI. Lưu ý rằng giao diện SBI có thể có khả năng tiếp cận không đối xứng nhưng nó cũng có thể không có đặc tính này. Vùng định tuyến (Routing Domain): vùng định tuyến là một mạng được liên kết với nhau bởi chính sách định tuyến chặt chẽ và cơ cấu tổ chức thống nhất. Router biên BR (Border Router): router biên tham gia vào nhiều vùng định tuyến và thường thực hiện nhiều giao thức định tuyến. Router biên xác định biên giới giữa nhiều vùng định tuyến của nó. Router biên chịu trách nhiệm thể hiện một nhóm các nốt có thể được tiếp cận qua chính các nốt đó tới mỗi vùng định tuyến. Router biên xác định thông tin định tuyến để truyền giữa các vùng định tuyến khác nhau. Giao diện mạng MANET (MANET Interface): được phân biệt bởi khả năng tiếp cận không đối xứng theo đổi theo thời gian của nó (ví dụ: SBI) trong số các router lân cận. Router MANET (MNR): được phân biệt bởi một hay nhiều giao diện MANET. Một router MANET có thể không có hoặc có nhiều giao diện non-MANET. Router MANET chị trách nhiệm che dấu các đặc điểm của mạng MANET khỏi các nốt không có khả năng nhận ra mạng MANET. Router MANET với giao diện MANET đơn được minh họa trong hình 1. Hình 1 Router MANET với một giao diện MANET Vùng lân cận MANET: là một nhóm các router lân cận có thể giao tiếp qua các giao diện MANET mà không cần chuyển qua bất kì router trung gian nào. Mạng MANET: là vùng định tuyến bao gồm các router MANET. Ví dụ về mạng MANET được minh họa trong hình 3. Tùy thuộc vào chiến lược quản lý và triển khai, việc tập hợp và phân mảnh các mạng MANET có thể là một đặc tính được hỗ trợ. Nói cách khác, nếu xuất hiện một đường truyền thông giữa hai router MANET hoặc hai mạng MANET riêng biệt thì hai mạng MANET này sẽ hợp lại thành một MANET lớn hơn. Tương tự như vậy, nếu đường truyền thông giữa hai router MANET biến mất và không có đường truyền nào Router MANET Giao diện MANET Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 6/19 thay thế giữa hai routers này thì mạng MANET sẽ bị phân tách thành hai mạng MANET riêng biệt. Khi kết nối với các mạng khác như mạng Internet, mạng MANET được bao quanh bởi các router biên BR. Nghĩa là router biên của mạng MANET tạo ra biên giới giữa một mạng MANET và các vùng định tuyến khác. 3 Ứng dụng của mạng MANET Công nghệ mạng adhoc di động tương tự như mạng vô tuyến gói di động (Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) và kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, Multihop, Wireless Networking). Vấn đề nổi trội của kết nối mạng di động với sự nhấn mạnh về hoạt động của giao thức IP di động sẽ được mở rộng dần và yêu cầu công nghệ kết nối di động có khả năng tương thích cao để có thể quản lý hiệu quả các nhóm mạng ad hoc nhiều chặng, trong đó các nhóm mạng có thể hoạt động độc lập hoặc cũng có thể kêt nối với một số điểm Internet cố định. Các ứng dụng của công nghệ MANET có thể bao gồm các ứng dụng công nghiệp và thương mại liên quan đến trao đổi dữ liệu di động có tính chất cộng tác lẫn các máy. Ngoài ra, các mạng di động cấu hình lưới có thể được vận hành một cách hiệu quả dưới dạng mạng thay thế hoặc mạng mở rộng của mạng di động tổ ong. Việc kết nối mạng trong quân đội cũng yêu cầu các dịch vụ dữ liệu IP trong các mạng truyền thong di động vô tuyến, nhiều mạng trong số này bao gồm các phần với cấu hình mạng tự trị với tính động cao. Bên cạnh đó, sự phát triển của các công nghệ tính toán và truyền thông có thể cung cấp các ứng dụng cho các mạng MANET. Khi được kết hợp một cách hợp lý với truyền thông vệ tinh, mạng MANET có thể cung cấp các phương thức cực kỳ linh hoạt trong việc thiết lập truyền thông cho hoạt động cứu hỏa, cứu thương, khắc phục sự cố tai nạn hoặc các trường hợp cần triển khai mạng thật nhanh chóng để phục vụ tức thì. 4 Các đặc điểm của mạng MANET Một mạng MANET bao gồm các hạ tầng di động (ví dụ một router với nhiều host và thiết bị truyền thông vô tuyến), ở đây được gọi là các nốt (node), đang di chuyển tự do. Các nốt có thể được đặt trên máy bay, tầu thủy, xe kéo, ô tô hoặc được mang theo người hay các thiết bị nhỏ, và có thể bao gồm nhiều host trên một router. Một mạng MANET là một hệ thống các nốt di động tự trị. Hệ thống có thể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng để giao tiếp với mạng cố định. Trong chế độ hoạt động với cổng giao tiếp với mạng cố định, mạng MANET hoạt động như một mạng “đuôi” liên kết với một mạng internet cố định. Các mạng “đuôi” truyền lưu lượng xuất phát và/hoặc đến các nốt trong mạng, nhưng không cho phép truyền lưu lượng ngoài chuyển tiếp qua mạng. Các nốt mạng MANET bao gồm các bộ phát và bộ thu sử dụng ăng ten mọi hướng (omni) để phát quảng bá hoặc ăng ten định hướng để phát điểm-điểm, có thể điều Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 7/19 chỉnh được, hoặc kết hợp các loại ăng ten này. Tại một thời điểm nào đó, tùy thuộc vào vị trí của các nốt và vùng phủ sóng bộ thu và bộ phát của chúng, mức công suất phát và mức nhiễu đồng kênh, một kết nối vô tuyến dưới dạng ngẫu nhiên, đồ thị nhiều chặng hay mạng ad hoc tồn tại giữa các nốt. Cấu hình adhoc này có thể thay đổi theo thời gian khi các nốt di chuyển hoặc điều chỉnh các thông số thu phát của chúng. Mạng MANET có một số đặc điểm nổi bật sau đây: 1. Cấu hình động: Các nốt di chuyển tự do, do vậy cấu hình mạng gồm nhiều chặng có thể thay đổi ngẫu nhiên và liên tục tại bất kì thời điểm nào, và có thể bao gồm cả liên kết song hướng và một hướng. 2. Các liên kết với dung lượng thay đổi-băng tần hạn chế: các liên kết vô tuyến có dung lượng thấp hơn nhiều so với các liên kết hữu tuyến tương ứng. Ngoài ra, thông lượng thực của liên kết vô tuyến sau khi tính toán ảnh hưởng của đa truy nhập, pha định, tạp âm và nhiễu... thường nhỏ hơn nhiều so với tốc độ truyền dẫn tối đa. Một ảnh hưởng của dung lượng thấp là tắc nghẽn thường là một hiện thường tiêu biểu chứ không phải ngoại lệ, nghĩa là lưu lượng tổng thường vượt quá dung lượng của mạng. Do mạng di động thường là một mở rộng của mạng cố định, người dùng mạng adhoc di động thường yêu cầu các dịch vụ tương tự. Nhu cầu này sẽ tiếp tục tăng do các ứng dụng kết nối mạng hợp tác và truyền thông đa phương tiện gia tăng. 3. Hoạt động tiết kiệm năng lượng: một số hoặc tất cả các nốt trong mạng MANET có thể dùng pin hoặc các phương tiện khác làm nguồn năng lượng. Đối với các nốt này, tiêu chí thiết kế hệ thống quan trọng nhất đối với việc tối ưu hóa có thể là sự tiết kiệm năng lượng. 4. Bảo mật vật lý hạn chế: Các mạng di động vô tuyến thường thiên về bảo mật lớp vật lý hơn so với các mạng hữu tuyến. Khả năng bị nghe trộm, giả mạo và tấn công từ chối dịch vụ (denial-of-service) cần được xem xét cẩn thận. Các kĩ thuật bảo mật liên kết hiệu có thường được áp dụng cho các mạng vô tuyến để giảm các nguy cơ về bảo mật. Bản chất không tập trung của điều khiển mạng trong mạng MANET cũng tạo ra những ưu điểm đối lại với nhược điểm “single point of failure” của các mạng quản lý tập trung. Ngoài ra, một số mạng (như mạng dùng trong quân đội hay mạng xa lộ) có thể khá lớn (bao gồm hàng chục hay hàng trăm nốt trong một vùng). Nhu cầu về khả năng mở rộng không đặc biệt đối với mạng MANET. Tuy nhiên, cùng với các đặc điểm đã nêu trên, các cơ chế để đạt được khả năng mở rộng cũng cần thiết đối với mạng MANET. 5 Động lực của mạng MANET Các nguyên lý thiết kế lõi giao thức IP như kết nối mạng không kết nối (connectionless) và chuyển tiếp dựa trên gói đặc biệt thích hợp áp dụng đối với Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 8/19 trường hợp mạng động như mạng MANET. Tuy nhiên, cần có thêm một số chức năng bổ sung để đáp ứng những thử thách và cơ hội trong mạng MANET. 5.1 Các mạng gói vô tuyến Động lực ban đầu của mạng MANET là kết nối mạng gói vô tuyến PR (Packet Radio). Trong mạng gói vô tuyến, mỗi router được trang bị một giao diện vô tuyến. Mỗi router đều có thể di động và các router có thể hoặc có thể trở thành bị phân tách về mặt không gian, do vậy các router không thể giao tiếp trực tiếp với nhau. Hai router có thể yêu cầu một hoặc nhiều router trung gian để chuyển tiếp (định tuyến) các gói tin thay mặt cho chúng. Trong ví dụ trong hình 2, để mạng PR1 gửi các gói tin đến mạng PR3, mạng PR2 trung gian phải chuyển tiếp cá gói tin này. Như vậy mạng PR2 phải nhận gói tin từ mạng PR1 tại giao diện của nó và quyết định truyền lại các gói tin qua cùng giao diện đó như khi các gói tin này được nhận để các gói tin này có thể đến được mạng PR3. Nhìn từ mạng PR2 thì cả mạng PR1 và PR3 đều là các router lân cận trong đó PR1 và PR3 lại không phải là các router lân cận của nhau. Hình 2 Mạng gói vô tuyến (PR) cơ bản 5.2 Mạng gói vô tuyến và mạng Internet Các mạng gói vô tuyến dẫn đến các thử thách liên quan đến kiến trúc mạng như làm thế nào để kết nối các mạng gói vô tuyến với các mạng khác, đặc biệt là các mạng cố định. Một thử thách khác nữa là làm thế nào để giải quyết sự khác biệt về đặc tính của các giao diện và các nốt khác nhau có mặt trong các mạng khác nhau. Các phương diện trên của mạng gói vô tuyến đã giúp kích thích sự phát triển của giao thức Internet, một kiến trúc dựa trên kết nối mạng không kết nối (connectionless networking) và chuyển tiếp dựa trên gói (packet-based forwarding), hai đặc điểm cho phép việc kết nối giữa các thiết bị khác loại bởi các công nghệ truyền thông hỗn hợp 5.3 Mạng gói vô tuyến và mạng MANET Cấu hình router trong hình 1 là cấu hình router MANET đơn giản nhất: một giao diện duy nhất triển khai các đặc điểm của giao diện MANET . Ngoài ra còn rất nhiều thử thách khác đối với cả mạng MANET và mạng gói vô tuyến như: các giao diện không dây dẫn đến việc chia sẻ tài nguyên truyền thông và dẫn đến sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các nốt lân cận, và các nốt này thường giao tiếp trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự thay đổi linh hoạt của các kênh vô tuyến và sự di chuyển của các nốt sẽ dẫn đến khả năng mất gói và sự thay đổi cấu hình mạng liên tục. PR1 PR2 PR3 Vùng giao tiếp Giao diện MANET đơn Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 9/19 Hình 3 cho thấy một giản đồ chung về mạng MANET: mỗi router MANET (MNR) có một hoặc nhiều giao diện MANET, qua đó các giao thức nhận ra giao diện MANET sẽ hoạt động để đảm bảo truyền thông trong mạng MANET và vận hành các giao diện khác không phải giao diện MANET, liên lạc với phía các host hoặc các mạng khác. Qua các giao diện nhận dạng không phải mạng MANET (non-MANET), các giao thức không cần nhận ra các đặc tính của mạng MANET. Hình 3 Ví dụ mạng Adhoc di động (MANET) 6 Các đặc điểm của giao diện MANET Do được thừa kế các đặc điểm từ mạng gói vô tuyến nên các đặc điểm chính của mạng MANET nằm ở các đặc điểm và chất lượng của các giao diện MANET và các thử thách tạo ra đối với việc phát triển và thiết kế giao thức. 6.1 Chất lượng giao diện – vô tuyến, di động, tính ngẫu nhiên (wireless, mobile, Adhoc) Trong mạng MANET, chất lượng ảnh hưởng đến việc thiết kế giao thức. Chất lượng cơ bản nhất là chính các đặc điểm của giao diện vô tuyến, tính di động và sự tương tác ngẫu nhiên không theo thể thức nhất định (Ad hoc). Các giao diện vô tuyến thường có các đặc điểm phức tạp hơn so với các giao diện hữu tuyến. Nhiều giao thức (như IPv6) không được thiết kế để hoạt động trong các mạng vô tuyến với khả năng tiếp cận không đối xứng. Các giao diện vô tuyến cũng có thể hoạt động với hiệu năng (tỉ lệ mất gói, tốc độ dữ liệu) thay đổi linh hoạt theo thời gian và các yếu tố này có ảnh hưởng lớn đối với giao tiếp nội bộ. Tính di động của các thiết bị trong mạng cũng làm ảnh hưởng lớn đến việc truyền thông, nó làm tăng thêm khó khăn trong việc thiết lập và duy trì mối quan hệ giữa các nốt mạng. MNR MNR MNR MNR MNR MNR Truyền thông trong mạng MANET Các nốt và các mạng khác Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 10/19 Kết nối mạng adhoc (adhoc networking) còn tạo thêm một số vấn đề do nó cho phép các nốt tham gia và rời bỏ mạng, thậm chí thành lập một mạng mới, tại bất kì thời điểm nào. 6.2 Những khó khăn đối với mạng MANET Các đặc điểm của mạng MANET dẫn đến nhiều thử thách dưới nhiều hình thức do vậy cần phải có giao thức hoạt động riêng cho mạng MANET. 6.2.1 Giao diện bán quảng bá SBI Với một giao diện SBI có khả năng tiếp cận không đối xứng thay đổi theo thời gian và các router MANET phân bố rời rạc trong không gian, mỗi router có thể có tầm nhìn khác nhau đối với mạng MANET. Nghĩa là mỗi nốt có thể nhìn thấy nhóm các router MANET lân cận khác nhau. Hình 4 Các router lân cận giao diện SBI Nhóm các router MANET lân cận do mỗi router MANET nhận thấy trong khu vực xung quanh thuờng yêu cầu các router MANET khác gửi các gói từ cùng giao diện vô tuyến mà các router này nhận các gói tin. Về mặt cấu hình mạng, việc chuyển tiếp các gói tin qua cùng một giao diện sẽ dẫn đến việc một gói tin sẽ được gửi đến nhiều router do đuợc truyền qua phuơng tiện truyền thông vô tuyến tại một vị trí mới. Một ví dụ đuợc chỉ ra trong hình 4, mỗi router có thể giao tiếp với một nhóm router khác nhau. Việc chuyển tiếp các gói tin qua cùng giao diện mà các router nhận các gói tin tới cũng dẫn dến nhân đôi số lượng gói tin IP mà các router nhận đuợc với nhiều hơn một router lân cận trong khi đang chuyển sang tiếp cận nhóm các router lân cận mới. Do vậy, việc phát hiện gói tin đuợc nhân đôi cũng là một phần luôn có trong vấn đề thiết kế giao thức MANET MNR1 MNR2 MNR3 Dải truyền thông Giao diện SBI đơn MNR1 MNR2 MNR3 MNR2 MNR1 MNR3 MNR2 Các router lân cận Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 11/19 6.2.2 Mối liên hệ giữa các router MANET cạnh nhau và vùng lân cận mở rộng của các router Việc xác định quá trình quyết định sự có mặt của các router bên cạnh, sự tiếp tục có mặt và kết thúc có mặt là một thử thách lớn đối với mạng MANET. Mối liên hệ giữa các router cạnh nhau rất khó xác định do các đặc điểm của giao diện MANET. Hai nốt bất kì có thể là nốt lân cận hoặc không phải nốt lân cận và một số cơ chế đơn giản đuợc sử dụng để xác định mối quan hệ nốt lân cận như: chỉ nhận gói đơn, tỉ lệ mất gói chấp nhận được, và bắt tay đơn giản. RFC2461 thực hiện trao đổi bản tin ban đầu để xác định mối quan hệ lân cận hoặc sự vắng mặt. Trong mạng với giao diện MANET các loại mối quan hệ nốt lân cận cũng như các cơ chế phát hiện và duy trì trạng thái của các mối liên hệ sẽ mở rộng hơn. Các giao diện mạng vô tuyến có thể thực hiện truyền thông đơn hướng. Các mạng vô tuyến động cũng có thể thực hiện phân phối các gói thay đổi lớn theo thời gian giữa các cặp giao diện mạng, do vậy tỉ lệ mất gói có thể không đủ để xác định mối quan hệ nốt lân cận. Tương tự như vậy, khi các nốt di chuyển tương đối với nhau, tỉ lệ mất gói cũ có thể không ảnh hưởng đến khả năng truyền thông trong tương lai. Trong mạng MANET với giao diện SBI, các router MANET trong cùng một vùng không gian nhỏ thường được kết nối với các router ở gần với mật độ dày đặc. Các router này tạo thành một tập các mối quan hệ nốt lân cận mở rộng. Tập các router này được gọi là một quần thể MANET (MANET neighborhood). Một quần thể MANET thường bao gồm một vài router MANET, với mỗi router lại được kết nối dày đặc với các router khác. Các mối quan hệ quần thể động này không thích hợp với các giao thức Internet được thiết kế cho các mạng cố định như mô hình mạng Ethernet. Với mối quan hệ quần thể mờ nhạt như vậy giữa các router MANET, mô hình địa chỉ liên kết với một Ethernet link là không hợp lý. Ví dụ, trong một mạng Ethernet, các nốt thường được thông báo dải các địa chỉ đang sử dụng trên liên kết (“on-link”). Trong mạng MANET thì các router MANET không thể chắc chắn được nhóm router MANET nào đó sẽ luôn có thể kết nối tới được. Thay vào đó, các router MANET phải dò tìm và xác định ra các router lân cận của nó và sau đó xử lý đối với sự thay đổi trong số các router lân cận này theo thời gian. 6.2.3 Thành phần của mạng MANET Do các đặc điểm của mạng MANET (di động, vô tuyến, không dự tính trước) nên việc xác định các thành phần của một mạng MANET là rất khó khăn, nếu không nói là không thể trong một số trường hợp nhất định. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 12/19 Hình 5 Mạng MANET Tại một thời điểm mạng MANET có thể bao gồm một số nốt nào đó, nhưng tại thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành nhiều mạng MANET. Sau đó nó lại có thể nhập lại thành một nhóm mới các node và tạo thành mạng MANET lớn hơn. Các router nhất định trong một mạng MANET có thể kết nối với các vùng định tuyến khác nhau. Các router này được gọi là router biên BR (border router), và chúng thường chạy nhiều giao thức định tuyến. Các router biên có nhiệm vụ lựa chọn thông tin định tuyến để thông báo giữa các vùng định tuyến liên quan đến nhau. Router biên cũng cho thấy các router có thể tiếp cận được thông qua nó. Khi các thành viên trong mạng MANET thay đổi, thì kết nối của các router biên trong mạng MANET cũng thay đổi. Do vậy, rất khó để router biên có thể thể hiện tập hợp cố định các nốt tiếp cận được (reachable node). Nó có thể lựa chọn không thông báo bất kì thông tin định tuyến nào về mạng MANET đó cho các vùng định tuyến khác. 7 Đánh địa chỉ và mô hình tiền tố địa chỉ của mạng MANET Mục này trình bày mô hình kiến trúc cho mạng MANET trong đó đảm bảo được tính nguyên vẹn của kiến trúc địa chỉ IP hiện tại đồng thời cho phép các đặc tính riêng cua giao diện MANET. 7.1 Kiến trúc địa chỉ thông thường Mô hình kiến trúc coi các router MANET như là các router thường với các nốt có thể được kết nối. Các nốt đã được kết nối này có thể được kết nối phía sau router, tức là router chịu trách nhiệm thông báo vị trí của địa chỉ riêng hoặc nhóm các địa chỉ (nghĩa là một địa chỉ tiền tố mạng con – subnet prefix). MNR1 MNR2 MNR3 MNR4 MNR5 MNR6 MNR7 MANET MNR1 MNR2 MNR3 MNR7 MNR4 MNR6 MNR5 MANET MANET Thay đổi theo thời gian Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 13/19 Cấu hình này ngụ ý rằng nhìn từ các nốt này và các ứng dụng chạy trên chúng, các nốt này không thể hiện các đặc điểm riêng của giao diện mạng MANET. Một router MANET có thể được phân nhiều tiền tố hoặc không có tiền tố nào. Ví dụ, nếu một router được phân một tiền tố là p::, thì các tiền tố mạng con rút ra từ tiền tố này như p:1::/64, p:2::/64, ... có thể được cấp phát cho các giao diện không phải MANET của các router MANET và các nốt trên các giao diện này có thể được cấp phát địa chỉ từ tiền tố này và được cấu hình với tiền tố này tùy theo cơ chế tự động đánh địa chỉ đang quản lý các giao diện này. Khái niệm này được minh họa trong hình 6. Các giao diện MANET không được cấu hình với tiền tố này. Cấu hình chi tiết của các giao diện MANET được mô tả chi tiết trong mục tiếp theo. Hình 6 Ví dụ router MANET và các tiền tố 7.2 Cấu hình giao diện MANET Các hoạt động đặc biệt của giao diện được thể hiện bởi các router MANET. Các đặc tính này có thể bao gồm khả năng tiếp cận không đối xứng, các giao diện bán quảng bá, các mối quan hệ lân cận của các router MANET, việc thay đổi các thành viên trong mạng MANET, sự thay đổi cấu hình mạng nhanh chóng... Sau đây là các đặc điểm của giao diện MANET trong đó có phân biệt về cấu hình và hoạt động của giao diện MANET. Tiền tố duy nhất Các giao diện MANET có các đặc điểm ở trên phải được cấu hình bằng tiền tố duy nhất. Lý do của yêu cầu này là để cho không có hai giao diện MANET nào được cấu hình xuất hiện với cùng một tiền tố IP. Một phương thức để làm được điều này là tiền tố /128 (IPv6) hoặc tiền tố /32 (IPv4). Lưu ý là độ dài của tiền tố trên giao diện MANET có thể ngắn hơn /128 (IPv6) hoặc /32(IPv4), miễn là các tiền tố này là duy nhất đối với một giao diện MANET. Các yêu cầu này không phải là ngoại lệ mà là Loopback Router MANET : : : : : : N N : : : : : Giao diện MANET P:2::1 P:2::K Tiền tố hợp lệ = = = = = = = = <== P : : /62 = = = = = = = = = Tiền tố được cấp phát = = = = = = = = <== P :1 ::/64 = = = = = = = = = Tiền tố được cấp phát = = = = = = = = <== P :2::/64 = = = = = = = = = * * * = = = = = = = = = : = = Các giao = = diện khác = = = = = = = = = Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 14/19 tuyên bố rõ ràng rằng trong vấn đề này mạng MANET không khác biệt so với các mạng khác Quy mô phát quảng bá/đa điểm liên kết nội bộ Trên một giao diện MANET, một gói tin được phát đa điểm (multicast) hoặc được phát quảng bá (broadcast) tới giao diện MANET của các router MANET lân cận, không phụ thuộc vào địa chỉ mà chúng được cấu hình. Các gói tin multicast/broadcast không bao giờ được chuyển tiếp (forward). Do một mạng MANET có thể bao gồm nhiều chặng (hops), các nốt không thể giả thiết rằng một gói tin được gửi tới địa chỉ multicast/broadcast sẽ tới được tất cả các router trong mạng MANET. 7.3 Routers và Hosts trong mạng MANET Mô hình đánh địa chỉ mạng MANET trình bày trong mục này sẽ cho thấy sự khác biệt rõ hơn giữa vai trò của router và host trong một mạng MANET. · Các đặc điểm giao diện MANET chỉ được thể hiện ở các router MANET chạy các giao thức thích hợp · Các nốt và mạng/mạng con trên giao diện không phải MANET không được tính đến khi xem xét các đặc điểm của mạng MANET · Ứng dụng trên host và các giao thức chạy ổn định, không thay đổi. Các giao thức MANET là các giao thức đã được phát triển để hoạt động trên các giao diện MANET và có khả năng nhận ra mạng MANET. Nhóm làm việc MANET (MANET Workgroup) của tổ chức IETF có nhiệm vụ phát triển các giao thức định tuyến cho các giao diện MANET và nhóm làm việc Autoconf thì có nhiệm vụ phát triển các giao thức tự cấu hình cho các giao diện MANET và các router MANET. Lưu ý rằng việc đánh địa chỉ tương tự như định tuyến trong mạng Internet có cấu trúc. Các router chạy giao thức định tuyến qua các router kết nối với nhau với các đặc điểm mà chỉ giao thức định tuyến đó có. Mặt khác, các host kết nối với router qua các giao diện với các đặc điểm đã được xác định trước đó. 8 Định tuyến di động lớp IP Khả năng định tuyến di động tăng cường tại lớp IP có thể đem lại lợi ích tương tự mạng internet, tức là “khả năng làm việc liên mạng internet trên nền tảng mạng hỗn tạp”. Trong trường hợp này, hạ tầng mạng là vô tuyến, bao gồm các công nghệ vô tuyến, các giao thức truy nhập kênh, v.v… Định tuyến IP tăng cường và các dịch vụ mạng liên quan cung cấp khả năng duy trì tính toàn vẹn cho phần liên mạng di động trong môi trường mạng động, thay đổi liên tục. Nói một cách khác, lợi ích thực tế khi sử dụng định tuyến mức IP trong mạng MANET là để cung cấp sự ổn định lớp mạng cho các mạng nhiều chặng (multi-hop) bao gồm các nốt sử dụng phương tiện lớp vật lý hỗn hợp; nghĩa là sự hỗn hợp của các công nghệ mạng con (subnet). Về cơ bản, một nốt MANET bao gồm một router có liên kết về vật lý với nhiều host IP (hoặc các thiết bị có địa chỉ IP) có thể có nhiều Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 15/19 giao diện vô tuyến – mỗi giao diện sử dụng một công nghệ vô tuyến khác nhau. Vì vậy, một nốt MANET với các diện sử dụng các công nghệ vô tuyến A và B có thể liên lạc với bất kỳ nốt MANET bất kì có giao diện với công nghệ A hoặc B. Kết nối multi-hop của công nghệ A tạo ra cấu hình nhiều chặng lớp vật lý, kết nối nhiều chặng của công nghệ B tạo ra một cấu hình nhiều chặng lớp vật lý khác (có thể khác so với cấu hình nhiều chặng lớp vật lý của công nghệ A), và sự kết hợp của các công nghệ này tạo ra một cấu hình khác (vì mặt đồ thị thì gọi là đa đồ thị - multigraph), gọi là “cấu trúc định tuyến IP” của mạng MANET. Các nốt MANET đưa ra quyết định định tuyến sử dụng cấu trúc định tuyến IP có thể giao tiếp với nhau sử dụng một trong hai hoặc cả hai cấu hình lớp vật lý đó. Khi các công nghệ lớp vật lý mới được phát triển, các bộ điều khiển thiết bị mới sẽ được viết và cấu hình multihop lớp vật lý mới sẽ được bổ sung thêm vào cấu trúc định tuyến IP này. Tương tự như vậy, các công nghệ cũ cũng có thể được dễ dàng gỡ bỏ. Đây chính là chức năng và sự linh hoạt về cấu trúc mang định tuyến lớp IP có thể hỗ trợ, nó có ưu điểm tiết kiệm về kinh tế khi thay đổi quy mô về phần cứng. Khái niệm “nhận dạng nốt” (khác với khái niệm “nhận dạng giao diện”) là rất quan trọng trong việc hỗ trợ cấu hình multigraph của cấu trúc định tuyến. Đây chính là yếu tố hợp nhất các giao diện vô tuyến và nhận dạng chúng theo hạ tầng di động. Vấn đề này cho phép sự linh hoạt tối đa khi cấp phát địa chỉ. Nhận dạng nốt được sử dụng tại lớp IP để tính toán định tuyến. 8.1 Phối hợp với định tuyến IP chuẩn Có thể thấy rằng mạng MANET sẽ hoạt động như các mạng “gốc”, nghĩa là mọi lưu lượng được truyền qua các nốt MANET sẽ là nguồn hoặc đích trong mạng. Do sự giới hạn về công suất và băng tần, mạng MANET không hoạt động như các mạng chuyển tiếp (transit) chuyên chở lưu lượng đến và đi qua mạng MANET (mặc dù sự giới hạn này có thể khắc phục bằng các công nghệ mới sau này). Đặc điểm này thực sự làm giảm số lượng bản tin quảng cáo định tuyến cần thiết trong việc phối hợp hoạt động với mạng Internet cố định hiện có. Đối với hoạt động của mạng gốc, khả năng phối hợp hoạt động định tuyến có thể đạt được bằng cách kết hợp các cơ chế như anycast dựa trên MANET và IP di động. Khả năng phối hợp hoạt động trong tương lai có thể đạt được bằng cách sử dụng các cơ chế khác ngoài IP di động. Sự tương tác với định tuyến IP chuẩn có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một mô hình địa chỉ MANET chung cho tất cả các giao thức định tuyến MANET. Giải pháp này đang được xem xét, cho phép định tuyến qua cấu trúc đa công nghệ, cho phép nhiều host trên một router và đảm bảo phối hợp hoạt động trong thời gian dài gắn kết với kiến trúc địa chỉ IP. Việc cung cấp các đặc điểm này yêu cầu xác định các giao diện host và router với địa chỉ IP, xác định router với một nhận dạng router (router ID) riêng biệt, và cho phép các router có thể có nhiều giao diện vô tuyến và hữu tuyến. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 16/19 9 Ví trí của mạng MANET trong ngăn xếp mạng Tuy Workgroup MANET tập trung vào định tuyến lớp mạng (lớp 3) nhưng không có nghĩa MANET và các giao thức của chúng chỉ giới hạn áp dụng ở lớp 3. Các giao thức MANET đang được thử nghiệm áp dụng ở các lớp khác nhau. Những khó khăn và thử thách như đã nói ở trên tồn tại độc lập với vị trí lớp mà giao thức MANET được triển khai. Tất nhiên, chính các giao thức cần được bổ sung để phù hợp với lớp sẽ triển khai giao thức này. Một ví dụ về định tuyến trong mạng MANET ở lớp con IP là định tuyến ở lớp MAC (lớp 2). Kiểu định tuyến này thường được gọi là phát nối cầu (bridging) và có thể hoạt động trong các mạng vô tuyến thuần nhất để phân phối các khung qua nhiều chặng liên kết (hops). Định tuyến lớp 2 che đi các chặng liên kết lớp 2 khỏi lớp 3. Cách hoạt động này có ưu điểm do mạng này có thể bắt chước một cách trong suốt hoạt động của mạng Ethernet xét trên một số phạm vi. Khả năng bắt chước mạng Ethernet cho phép mạng MANET lớp 2 thực hiện các giao thức mạng lớp 3 hiện có. Ví dụ, nếu các giao thức lớp 3 thực hiện phát quảng bá bản tin với khối lượng lớn hoặc nếu các thiết bị giả thiết rằng tài nguyên băng tần tốc độ cao là sẵn có (available). Các mạng MANET lớp 2 không hỗ trợ giao diện hỗn hợp. Nghĩa là mạng MANET lớp 2 không có khả năng phát bridging qua các giao diện hỗn hợp. Ví dụ, phát bridging lớp 2 không thể phát trực tiếp các công nghệ lớp 2 với các cơ chế đánh địa chỉ khác nhau. Khi kích thước khung của công nghệ lớp hai thay đổi có thể dẫn đến yêu cầu chia một khung thành các khung nhỏ với định dạng khác nhau. Các mạng MANET lớp 3 cho phép kết nối mạng hỗn hợp, do IP được xây dựng với đặc điểm này. Việc tạo ra một mạng MANET tại lớp 3 cho thấy rằng các giao thức lớp 3 phải giải quyết được những thử thách được trình bày ở trên. Các giao thức giống MANET có thể được sử dụng tại các lớp khác, cả các lớp trên và dưới lớp 3. Một ví dụ khác là các mạng ngang cấp P2P (peer-to-peer), các mạng này cũng có những khó khăn giống như đối với mạng MANET. 10 Chia sẻ thông tin qua các lớp mạng Trong các mạng vô tuyến, và đặc biệt trong mạng MANET việc truyền thông tin bổ sung qua các lớp mạng có thể được xem xét. Ví dụ, lớp liên kết phản hồi rằng không gửi được hoặc không nhận được một gói tin/khung nào đó, thông tin này có thể được lớp mạng sử dụng để chỉ ra một router MANET lân cận không thể tiếp cận được. Thông tin này và giao diện mở rộng có thể giảm bớt hoặc loại bỏ được các bản tin của các lớp trên. Ngoài ra, nó còn có thể giảm đáng kể độ trễ. Lưu ý rằng mặc dù thông tin của lớp dưới rất hữu ích nhưng cũng cần phải xem xét hoặc lọc bỏ trước khi đưa ra nhận định về trạng thái của mạng. Ví dụ, việc phân phối không thành công Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 17/19 một gói tin hay một khung không phải là dấu hiệu tốt để cho rằng không thể tiếp cận được nốt nào đó. Trong các mạng có nhiều lớp khác nhau của các cơ chế MANET, việc chia sẻ thông tin qua các lớp khác nhau có thể mang tính chất quan trọng sống còn hơn việc tạo ra và duy trì mạng. Ví dụ, nếu mạng P2P được chạy ở tầng trên cùng của một mạng MANET lớp 3, thì hai mạng này có thể chia sẻ thông tin để sử dụng một cấu hình tối ưu hóa tương tự nhau, hoặc hai mạng có thể chia sẻ thông tin về sự thay đổi trạng thái router MANET lân cận để giảm tải các bản tin hoặc giảm trễ. 11 Nguyên tắc phân loại các hình thức triển khai mạng Sự phát triển mạnh mẽ của các giao diện vô tuyến với giá rẻ hiện tại và trong tương lai tiếp tục kích thích mối quan tâm và sự phát triển về kĩ thuật trong lĩnh vực MANET dẫn đến nhiều hình thức triển khai mạng. Trong mục này ta sẽ trình bày một số đặc điểm mô tả các trường hợp triển khai mạng MANET. 11.1 Tính khả dụng của dịch vụ Các nốt thường mong muốn rằng luôn có một số dịch vụ/máy chủ khả dụng. Khi mô tả một trường hợp triển khai mạng, cần chỉ ra các dịch vụ sẵn có và khoảng cách giữa các nốt tham gia. Trong mạng MANET, các nốt có thể giả thiết một dịch vụ đang sẵn sàng trong khu vực địa phương (trong vòng một chặng IP) hoặc trong một quy mô nhỏ (một hoặc một số chặng IP – trong mạng MANET, trong một địa điểm, hoặc toàn cầu). Các nốt có thể giả thiết rằng không có dịch vụ hay server nào đang sẵn sàng. Cuối cùng, các nốt cũng có thể giả thiết rằng các server thỉnh thoảng ở trạng thái sẵn sàng nhưng không đảm bảo hay chắc chắn độ khả dụng. Một số nghiên cứu về cấu hình tự động, quản lý mạng và định tuyến trong hệ thống tự trị AS (Autonomous System) có thể được phát triển dựa trên điều kiện hoạt động và các giới hạn đã nêu ra. 11.2 Số lượng router MANET trong một mạng MANET Số lượng router MANET trong một vùng định tuyến MANET là vấn đề rất quan trọng. Số lượng này không phải là số lượng toàn bộ các nốt trong một mạng MANET (do các router MANET có thể hỗ trợ một nhóm các nốt kết nối với nhau) mà là số lượng router MANET có mặt trong một vùng định tuyến phẳng. Do số lượng router MANET không quyết định khả năng mở rộng của một giao thức MANET, số lượng router MANET có thể hợp thành mạng MANET cho trường hợp triển khai điển hình thường được sử dụng thường xuyên hơn. Để đơn giản, ta có thể định nghĩa các kích cỡ mạng như sau: Mạng nhỏ Từ 2 đến 30 routers MANET Mạng trung bình Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 18/19 Từ 30 đến 100 routers MANET Mạng lớn Từ 100 đến 1000 routers MANET Mạng rất lớn Nhiều hơn 1000 routers MANET Cho đến nay, các trường hợp mạng MANET kích thước vừa và nhỏ đã đưa ra khá nhiều và đã được thử nghiệm và triển khai. Các mạng MANET kích thước vừa và nhỏ có thể hoạt động tốt trong nhiều trường hợp mà không cần phân cấp. Đối với các mạng có kích thước lớn và rất lớn, việc phân cấp định tuyến (được sử dụng cho định tuyến trong mạng IP hữu tuyến) có thể được thực hiện. Cá vùng định tuyến phẳng đối với các mạng MANET kích thước lớn và rất lớn vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu trong khi mở rộng các thiết kế và giao thức hiện có. 12 Các vấn đề về bảo mật Mỗi router MANET có thể không biết trước các router lân cận của nó, nhưng nó phải xác định quần thể các router lân cận và theo dõi sự thay đổi của các router này như là sự thay đổi của mạng. Tương tự đối với các thành viên khác trong mạng MANET (mục 4.2.3), các router MANET có thể rời mạng hoặc gia nhập vào một mạng MANET, và do đó mạng MANET này có thể chia nhỏ hoặc hòa nhập vào mạng khác. Ngoài vấn đề này, nhiều router MANET được sử dụng để truyền thông qua các giao diện vô tuyến và bản chất mở của giao diện vô tuyến cũng có nghĩa là các nốt gần nhau thường có khả năng gửi và nhận các gói tin giao thức MANET. Nếu không có các biện pháp bảo mật, các router MANET hoạt động với các đặc điểm trên sẽ thể hiện các thông tin về giao thức và nhận các thông tin về giao thức từ các nốt bên cạnh. Việc bảo vệ các router MANET khỏi các nốt xung quanh có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các phương thức bảo mật bao gồm: mật khẩu chữ kí, đảm bảo nguyên vẹn dữ liệu và nhận thực thực thể ngang cấp. Các tình huống triển khai mạng MANET khác nhau sẽ có các yêu cầu về bảo mật khác nhau. Ví dụ, nếu một mạng MANET được triển khai cho quân đội thì việc để lộ cấu hình mạng cho bất kì tổ chức nào đều không thể được chấp nhận còn đối với mạng triển khai cho khu vực dân sự thì thông tin về cấu hình mạng sẽ ít quan trọng hơn. Ngoài ra, các tình huống triển khai khác nhau có thể yêu cầu các cơ chế khác nhau để giải quyết vấn đề bảo mật (ví dụ dùng mã khóa hoặc chứng thực chia sẻ trước), và chính các router MANET có thể có những yêu cầu thêm (ví dụ, công suất tính toán cho việc tạo và kiểm tra các mật mã). Vì vậy, do sự đa dạng của các router MANET và các tình huống triển khai, giao thức MANET cần cho phép nhiều cơ chế bảo mật thích hợp khác nhau. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Chuyên đề Kiến trúc mạng Adhoc di động MANET Trang 19/19 13 Tài liệu tham khảo [1] Macker, J. and S. Corson, "Mobile Ad hoc Networking: Routing Technology for Dynamic, Wireless Networks", IEEE Press, Mobile Ad hoc Networking, Chapter 9, 2003. [2] Freebersyser, J. and B. Leiner, "A DoD perspective on mobile ad hoc networks", Addison Wesley C. E. Perkin, Ed., 2001, pp. 29--51, July 2001. [3] F., "Requirements for IP Version 4 Routers", RFC 1812, June 1995. [4] Moy, J., "OSPF Version 2", STD 54, RFC 2328, April 1998. [5] Malkin, G., "RIP Version 2", STD 56, RFC 2453, November 1998. [6] Deering, S. and R. Hinden, "Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification", RFC 2460, December 1998. [7] Narten, T., Nordmark, E., and W. Simpson, "Neighbor Discovery for IP Version 6 (IPv6)", RFC 2461, [8] Thomson, S. and T. Narten, "IPv6 Stateless Address Autoconfiguration", RFC 2462, December 1998. [9] Corson, M. and J. Macker, "Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations", RFC 2501, January 1999. [10] Manner, J. and M. Kojo, "Mobility Related Terminology", RFC 3753, June 2004. [11] Hinden, R. and S. Deering, "IP Version 6 Addressing Architecture", RFC 4291, February 2006. [12] Thaler, D., "Multi-Link Subnet Issues", RFC 4903, June 2007. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfKiến trúc mạng Adhoc di động MANET.pdf