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1、网络通讯与安全本栏目责任编辑： 冯蕾引言是一个按需路由算法， 它的单播和多播都是通过循环发现路由的方式来实现的。本文只讨论多播的情况。当源节点想要加入到某个多播组的时候， 它会向所有节点广播消息， 但只有多播树上的节点才会回应它的消息。源节点通常会收到很多节点的回复信息， 它会根据序列号和跳数的大小从中挑选出最佳的路径 。路径一旦建立，将会根据需要来保存和维护它， 并且具有快速修复断开路径的功能。这一点对于拓扑结构动荡的 网络来说， 是十分重要的。多播路由算法简介一次给一些有明确定义的组发送消息称之为多播， 它的路由算法为多播路由算法。 为了实现多播路由， 每个路由器计算一棵生成树， 该生成树
2、覆盖所有其它路由器。 当一个进程给一个组发送多播分组的时候， 第一个路由器检查它的生成树并对该树进行修剪，去掉那些并不通向该成员主机的所有路径。的多播路由算法采取的就是这种方式。多播算法描述多播树的建立当一个节点想要加入多播组的时候， 它广播一个分组信息并且等待回复信息。假如它一直没有收到回复信息， 那么该节点就认为这个多播组不存在其它成员， 并且把自己设为该多播组的群首（） ， 将自己的序列号初始为。 然后向网络广播一个 信息，该 分 组 信 息 的 内 容 如 下：，。有两种定义，和。当为的时候 ，表示要修改群首信息。 当为的时候 ， 表明到达的节点不是多播树上的节点。因此 ， 只有当多播
3、树上的节点收到的没有标记的时候，的值才可用来表示该节点与群首之间的距离。节点收到信息的时候， 会记录下该组的地址和序列号， 如果不是重复信息， 它将通过信息来更新信息 （信息的内容为组地址和群 首 的地 址） ， 若 节 点 为 多 播 组 成 员 节 点 ， 还 要 更新序列号； 重复信息将会被丢弃。路由请求 （）当 某 节 点 想 加 入 多 播 组 时 ， 它 就 广 播 路 由 请 求 信 息。的 内 容 为 ：，。分 为和两种， 当节点想要加入多播组的时候，设置为。如果是（ 节点为多播树上的节点， 但不是多播组成员 ， 只是传递信息的中间节点 ， 该 节 点 称 之 为） 接 收，它
4、就再把这个广播给邻节点，直到接收节点为多播组成员节点为止。当接收节点为多播组成员节点的时候， 节点发送一个回复信息给源节点（将详细讲述回复信息） 。同单播算法一样，源节点将选择最佳路径，建立逆向路由，并且更新（多播路由表， 详细内容见）中相应的条目。 当该路由被选中的时候， 这个路由才会被激活（详细讲述激活信息） 。路由回复 （）多播树上的节点收到后， 如果自己所记录的多播组序列号大于等于中 多 播 组 序列 号 ， 它 便 响 应 此 信息。 （ 注 ： 群首是始终可以响应的 ） 响应节点通过更新路由表中请求节点的下一跳信息来更新自己的路由和， 然后单播给源节点。 当沿着逆向路径回传时， 此
5、路径上的每一个节点收到后都在路由和中 添 加 对 应 的 路 由 条 目 。的 内 容 为，回复分组的仅仅设置为。如果发送的节点为多播组成员，那么将会被初始为， 否则它的值将被设为响应节点到多播组的距离。 因此 ， 当源节点 收 到回 复 的 时 候 ，的 值 表 示 的 是 源 节 点 到 多 播组的距离 。激活信息前面我们讲到源节点向多播树广播，会收到好几个回复信息。源节点除了在一定的时间内选择最佳路由，收稿日期 ： 作者简介 ： 杨薇 （ ） ， 女， 江西萍乡人， 硕士研究生， 研究方向 ： 网络技术与信息安全； 李克清 ， 博士在读 ， 副教授 ， 研究方向 ： 计算机网络安全。AO
6、DV 路由算法的多播通信杨薇 ， 李克清（长江大学计算机科学学院，湖北 荆州）摘要 ：网络具有网络拓扑结构易变的特性， 再加上移动网络本身具有的通信带宽有限， 电池能源有限等特性， 使得设计适合的路由协议具有一定的难度。（ ） 是现在被广泛应用于 网络中的一种按需路由算法 ， 并且还设计了多播功能。多播是指一次给一个有明确定义的组发送消息。的多播功能是路由器通过建立多播书树的方法实现的 。 本文主要介绍路由协议算法的多播通信， 其中详细介绍了多播树的建立过程和维护过程。 并且选取传输半径和发包率为参数进行仿真性能分析。关键词 ：网络 ； 多播通信 ； 多播树 ； 中图分类号：文献标识码：文章编
7、号 ：（） ， （ ，）： ， （） ， ， ：；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 网络通讯与安全本栏目责任编辑： 冯蕾电脑知识与技术还 有 会 激 活 所 选 择 路 由 的 下 一 跳 信 息 ， 即 沿 着 所 选 路 径 单 播消 息 。的 内 容 为，。的定 义 为种 ， 分 别 是， 和。 当节点想要加入多播树的时候将设置为， 想要脱离多播树的时候则设置为。新的群首被选定或多播树被分割的时候设置为。而则
8、被用于树的维护 。路径上的节点收到后， 激活中相应条目， 此过程一直进行到发送的源节点为止。信息保证了多播树是单径的， 节点只会沿着中激活的路由转发数据包。多播树的维护多播树的修剪当多播组的成员想要脱离多播树的时候， 它便发送一个信息 。 当该节点为多播树叶子节点的时候 ，的设置为； 为非叶子节点的时候，设置为。我们先来看第一种情况。如图，为想要脱离多播树的成员节点。是个叶子节点，它发送一个带有标记的信息给它的下一跳。 如果为非多播组成员节点， 只是一个， 那么和将从多播树里被剪除掉； 如果为多播组成员，将被保留，被删除并被的路由表删除， 于是变成了叶子节点。本例被剪除 。现 在 我 们 讨
9、论 第 二 种 情 况 ，即脱离节点为非叶子节点 的 时 候（为） 。在这种情况下， 我们不能把节点直接从多播 树 中 断开 ， 因为这样会导致整个 多 播 树的连接中断。 节点会向下 一 跳 发送带有标记的信息 ，直 到 信 息 到 达 多 播 组 成 员 为 止 。然后将到达的第一个成员 设 为 新的多播组群首，新的群首广播，将的设为， 增加多播组序列号， 并且在中更新对应的路由条目， 建立新的多播组， 即建立一棵新的多播树。连接断开和修复当多播树上的连接发生断开时， 为了避免环路， 我们规 定 断开的下游节点（） 负责修复断开。下游节点是通过发送一个带有标记的称之为多播组群首扩展的信息来
10、进行修复工作的。该信息包含了一个， 它表示当前节 点 到 群 首 之 间 的 距 离 。 图所 示 下 游 节 点 的 这 个 扩 展 域的值为， 因为它到群首的跳数为。 这意味着只有那些到群首距离小于等于的节点才可以响应扩展信息。这样就能避免由于下游节点中多个节点响应而造成的环路。因 为的设 置 为， 所以只有多播树上的 节 点才 能 响 应 它 。 当 这 种 节 点 收 到的扩展域的时候，它会检查这个的值是不是到群首的最短距离， 如果是 ， 并且 它 的 序 列 号 大 于 等 于所包含的序列号， 那么该节点就可以直接发送回复信息给下游节点。然后下游节点在一定时间内选有最大序列号和到多播
11、树成员跳数最短的路由， 并激活所 选 择 路 由 的 下 一 跳 信 息 ， 然 后 沿 着 所 选 路 径 单 播 激 活 消 息（） ， 如前面所述， 多播树的修复就完成了。修复完成之后， 多播路由表中的路由条目也会相应改变。合并两棵多播树当网络被分割的时候， 一个多播组将会有两个群首， 这 两个群首周期性的广播信息 ， 这两个被分割的网络通过互相联系， 多播组成员也通过知道新群首的信息。 这种情况下的两棵树将会被合并。地址较小的那个群首被选为执行合并操作 ， 并且操作完毕后不再是群首。 这样做避免了两个群首同时采取不同的合并操作而造成环路。当地址较小的群首（ 假定较小 ）收到来自另一个群
12、首的信息的时候， 它将一个带有和标记的通过它收到的那个节点单播给。 当的成员收到， 它会沿着多 播 树 把 消 息传 给， 只 有收 到消息才会对它作出响应。收到的时候 ， 它将设置为， 单播一个给节点 。 当的成员节点收到这个， 会更新群首信息， 将做为新的群首， 然后将沿树的路径发送给下一个节点， 直到到达。当收到的时候，它便得知它不再是群首了，将树合 并 并 且 改 变路径方向。其过程如图所示 。性能分析本 文 利 用仿 真 软 件 对进 行 性 能 仿 真 。是 通 过 广 播 的 方 式 在 节 点 间 转 发数 据 包 ， 因 此 节 点 的 传 输 半 径 在中扮演重要角色。 我
13、们选取节点的传输半径为到之间，为间隔，结合变化的移动速度来进行性能评估。同时 ， 选择合适的发包率对性能的影响也是非常大的， 所以发包率分别选取和 。本文利用仿真软件对进行性能仿真。 仿真环境是个移动节点，个组 ， 组成员个 ， 其运动的拓扑范围为， 数据包长为， 下面给出仿真图：图 参数改变时分组递交率的仿真图根据图所示传输半径越大， 移动速度越小， 其分 组 交 换 率越高并且接近。并且和数据相当接近。而图为传输半径在附近时分组交换率较高。其整体分组交换率要低于图。图 参数改变时分组递交率的仿真图由图可知传输半径越大冲突数越多， 半径为和的时候冲突数基本持平。 图所示当传输半径为的时候冲突
14、数最多。 并且冲突数发包率为的时候约为图 多播树叶子节点的修剪图 连接断开图 合并名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 网络通讯与安全本栏目责任编辑： 冯蕾（上接第页）图包的大小分别为和时，发送端发送包的速度对延迟的影响图包的大小分别为，和时，发送端发送包的速度对延迟的影响不同数据包大小的影响这个实验是在固定的背景流量以及固定的发送速 率 下 进 行的 。在试验中， 我们取个背景流量， 发送速率为进行试验。通过对图和图
15、的对比 ， 我们可以看出在中等背景流量和中等发送速率下， 当包较小时都没有明显的差异， 只有到了最后的字 节 出 现 了 较 大 的 差 异 。 而 且 我 们 已 经 知 道 在 网 络 中字节的帧是出现最多的。 因此可以看出， 不同包的大小对传输延迟是有一定影响的。图 正常情况下不同包大小的延迟情况结束语通过上面分析， 可以看出使用传统的重传超时算法时， 不 同的背景流量， 发送端不同的发送速率以及发送包的大小都会对传输延迟产生影响，进而也就会对的值产生一定的影响。如果值太大 ， 对于拥有小延迟的数据流是存在问题的， 问题表现在可能包很早就已经丢失了， 可是却要等到重传计时器超时才能被判断
16、为超时，这样就造成了系统性能的下降； 如果值太小 ，容易过早超时， 致使启动拥塞控制机制， 而且还可能导致不必要的重传， 增加了不必要的网络流量， 也能导致系统性能的下降。从中可以看出传统的重传超时算法在如今的网络应用中还存在着一些缺陷。另外 ， 如何改进重传超时算法， 提高网络的吞吐量和网络的性能， 更好地解决网络网络拥塞问题也是目前值得研究地一个课题。参考文献 ：，“ ， ”， ，“ ：”， ：“ ”，（），：“”，“”， ，“ ”，：，“”， ：章淼 ， 熊勇强 ， 吴建平 ，“重传计时器的实现和改进”计算机工程与应用，（）：，“”， 图 不同包的大小对延迟的影响时的倍 。图参数改变时包
17、冲突数的仿真图图参数改变时包冲突数的仿真图由此可知， 最佳传输半径的选取与发包率有直接关系， 发 包率不同其传输半径也不同。并且发包率越大分组交换率越低冲突数也越多， 因此发包率不益太大。结束语本文详细描述了路由协议算法的多播通信， 详细讲述了多播树的建立和维护的过程。 并且做了简单的仿真分析， 讲述了发包率对于传输半径的影响。目前对多播路由协议的研究还不是很成熟， 还需要在保障 ， 路由安全等方面进行深入研究 。选取最合适的传输半径和发包率获得最有效， 最稳定 ， 冲突最少的多播路由将是人们长期努力的方向。参考文献 ：， ， （），名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -