基于社区的容迟网络路由方法_周瑞涛
收稿日期：２０１１－０６－
２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１０１２１４
）作者简介：周瑞涛（１９８１—），男，博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｒｔ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；曹元大（１９４４—），男，教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙ
ｄｃａｏ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．第３２卷 第９期２０１２年９月
北京理工大学学报
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３２ Ｎｏ．９Ｓｅｐ
．２０１２基于社区的容迟网络路由方法
周瑞涛１， 曹元大１， 胡晶晶２， 朱东锋
１
（１．北京理工大学计算机学院智能信息技术实验室，北京 １０００８１；２．北京理工大学软件学院，北京 １０００８１）摘 要：提出一种基于社区的容迟网络路由方法．通过对网络节点历史运动轨迹点聚类建立其热点活动区域，把热点区域重叠度较高的节点归为同一社区．在源节点和目的节点社区中以洪泛的方式加快消息扩算和传递速度．同时，针对热点区域准确地选择中继节点，降低了冗余消息数量．模拟结果显示，该方法能够提高消息传递数量，并且大大降低系统负载率．
关键词：容迟网络（ＤＴＮ）
；聚类；社区中图分类号：ＴＰ ３９３．０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０６４５（２０１２）０９－０９６６－
０５Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂａｓｅｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｄｅｌａｙ
ａｎｄ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ＮｅｔｗｏｒｋｓＺＨＯＵ Ｒｕｉ－ｔａｏ１， ＣＡＯ Ｙｕａｎ－ｄａ１， ＨＵ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ２， ＺＨＵ Ｄｏｎｇ－ｆｅｎｇ
１
（１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮｓ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｍｏｂｉｌｉｔｙ
ｔｒａｃｋｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｖｉｓｉｔｅｄ ａｒｅａ ｏｆ ＤＴＮｎｏｄｅｓ，ｃａｌｌｅｄ ｈｏｍｅ ａｒｅａ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｎｏｄｅｓ ｗｈｏｓｅ ｈｏｍｅ ａｒｅａｓ ｏｖｅｒｌａｐ ｍｏｓｔ ａｒｅｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．Ｔｈｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｐｅｅｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｆｌｏｏｄｉｎｇ
ｎｏｄｅｓ ｉｎｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｈｏｍｅ ａｒｅａ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｎｏｄｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙｒａｔｅ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｌｅｓｓ
ｏｖｅｒｈｅａｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮ）；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ 容迟网络体系结构用来解决受限环境下的网络通信问题［１］
，此类环境中，由于节点的运动规律、生命周期等特性，节点间往往不存在一条永久的端到端路径，例如星际网络、传感器网络等．
“存储转发”是该类网络最基本的路由方式．消息需要缓存在中继节点中等待合适的转发机会出现才被传至下一跳节点，直到成功传递．容迟网络路由技术要解决的关键问题是如何选择合适的中继节点．
Ｅｐ
ｉｄｅｍｉｃ［２］
通过以洪泛方式传播消息，能够适应各种网络环境，但是往往导致非常高的网络负载；通过限制Ｅｐ
ｉｄｅｍｉｃ洪泛的副本数量，其很多变体被提出来［３－
４］；在社区模型下，ＰＲＯＰＨＥＴ［５］利用节点
间接触的历史信息预测未来的相遇概率指导路由；
Ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｄｉｎｇ［６］和Ｅｒａｓｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ［７］
通过编码的
方式应对报文丢失；此外，还有基于模型［８］
、控制节点运动［
９］
等方法应对各种各样的容迟网络环境．作者针对社区模型的特点，通过对节点历史运动轨迹点聚类，建立热点活动区域，进而建立社区辅助路由．在源节点社区中洪泛消息使其在产生之初迅速传播开，同样在目的节点社区中通过洪泛的方式迅速路由消息到目的节点．同时，利用节点活动的热点区域准确地选择中继节点降低消息冗余，节省网络资源．
１ 社区模型中的路由
容迟网络路由技术研究中经常采用Ｒａｎｄｏｍ
Ｗａｙｐ
ｏｉｎｔ模型，网络节点随机选择目的地、速度等，节点间没有差异性．现实环境中，节点的运动往往有一定的规律．ＰＲＯＰＨＥＴ算法就是基于对现实的观察，假定过去相遇比较频繁的节点，在将来相遇的概率也比较大．
定义１ 如果一群节点相遇频率比较高，称这些节点为一个社区．由多个社区构成的网络模型称之为社区模型．
社区模型中，ＰＲＯＰＨＥＴ所作的预测比较准确，能够实现较好的路由性能，但是往往会浪费比较多的传输机会．如图１所示，节点ＡＢＣ，ＤＥＦ分别属于两个社区中的节点，节点间的虚线为虚连接，表示节点间有较高的接触机会，
节点旁边数字表示对预测的未来相遇概率．假如Ａ有一消息ｍ需要传给Ｄ．Ａ与Ｂ频繁相遇过程中，由于Ｂ对Ｄ的预测概率小于Ａ对Ｄ的预测概率，Ａ不会把ｍ传给Ｂ，但Ｂ对Ｄ的同社区成员Ｅ的预测概率比较高，假如Ｂ能把消息传给Ｅ，
则Ｅ能迅速将ｍ传至目的节点Ｄ．同样的，在目的社区中，Ｅ也不会把ｍ传给Ｆ，因为Ｅ对Ｄ的预测概率高于Ｆ对Ｄ的预测概率
．
图１ 社区模型中ＰＲＯＰＨＥＴ路由
Ｆｉｇ．１ ＰＲＯＰＨＥＴ ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
ｍｏｄｅｌ
根据定义１，如果把消息传递给目的节点的同社区节点，消息就能以较快的速度路由至目的节点．在源节点社区中，也可以借助其他社区成员寻找目的节点的同社区节点，提高发现概率．
定义２ 社区路由算法：消息在源节点社区和目的节点社区中以洪泛的方式向成员节点扩散．
Ｚｈｏｕ
Ｒ［１０］
验证了社区模型中该路由算法能够实现很高的消息传递率以及较低的网络负载．本文中将针对社区模型的特点，对节点的历史运动轨迹聚类，进而自动识别社区，完成整个网络社区模型的构建．同时，根据不同社区的地理位置，可以精确选择中继节点，实现消息快速路由．
２ 基于聚类的社区识别
假定节点运动过程中经常到达某一区域，即该区域为节点过去出现的热点地区，那么在不久的将来，
该节点在此热点区域出现的概率也非常高．很多现实环境都表现出这样的特征，例如，研究动物习性的网络中，动物经常在同一片区域觅食饮水；校园里学生经常出现在宿舍、
教室等地．利用节点历史运动信息建立其过去活动的热点区域，有利于准确预测该节点将来出现的位置，有目的地指导路由．
定义３ 节点访问最频繁的区域称为节点的ＨＯＭＥ区，记为Ｈｉ，ｉ是节点标示．
２．１ 节点ＨＯＭＥ区的建立
为简化系统复杂性，节点ＨＯＭＥ区均用圆形区域表示，记为Ｈ＝＜Ｃｘ，ｙ，ｒ＞，Ｃｘ，ｙ表示圆心，ｒ为半径．
节点记录其运动的最近ｎ个目的地，记为Ｐ＝｛ｐ１，ｐ２，．．．，ｐｎ｝．采用基于距离的聚类算法对Ｐ中的点进行聚类，生成节点ＨＯＭＥ区．过程如下：
步骤１ 遍历Ｐ，找出ｐｍ和ｐｎ，二者是集合Ｐ中距离最近的两个元素，即：
Ｄｐｍｐｎ＝ｍｉｎ｛Ｄｐｉｐｊ
，１≤ｉ，ｊ≤ｎ，ｉ≠ｊ｝． 步骤２ 如果ｐｍ和ｐｎ均为点，
则二者形成新类，以ｐ′ｍ替代，ｐ′ｍ＝＜Ｃ′ｘ，ｙ，ｋ＞，其中聚类中心Ｃ′
ｘ，ｙ
＝
ｐｍｘ＋ｐｍｙ２，ｐｎｘ＋ｐｎｙ
（
）
２
，聚类中点的数量ｋ＝２；如
果ｐｍ和ｐｎ中有一个或者两个是类，则以类的中心
为点进行操作，合并ｐｍ和ｐｎ，求出新的中心点和类
所包含点的数量．
步骤３ 经过上一步的聚类，Ｐ包含的元素为
类和点的集合．如果某一类ｐ′＝＜Ｃ′
ｘ，ｙ，ｋ＞包含的点的数量ｋ≥ω，则终止聚类，ｐ′为节点的ＨＯＭＥ
区，其中ω为聚类终止阈值，然后转步骤４；如果所有类包含的节点数量ｋ＜ω，
则转步骤１，继续聚类．步骤４ 根据聚类所得ｐ′＝＜Ｃ′
ｘ，ｙ，ｋ＞计算区域半径ｒ．ｐ′包含点的集合Ｐ′
＝｛ｐ１，ｐ２，…，ｐｋ｝
，则ｒ＝ｍａｘ｛ＤＣ′ｘ，ｙ，ｐｊ，ｊ∈［１，ｋ］｝，即半径为圆心到最远的点的距离．ＨＯＭＥ区聚类结果为：Ｈ＝＜Ｃ′
ｘ，ｙ，
ｒ＞．
由于节点运动模型的不确定性，节点的ＨＯＭＥ
区可能随时间变化，每经过时间τ，节点根据最近的目的地重新聚类，更新ＨＯＭＥ区．
７
６９第９期周瑞涛等：基于社区的容迟网络路由方法
２．２ 社区识别
如果多个节点ＨＯＭＥ区重叠度比较大，则认为它们处于同一社区．但是，由于容迟网络链接不稳定、
带宽受限等因素，维护一个多边关系的社区代价是很大的．因此，解除节点间双向的社区关系，让每个节点独立维护属于自己的社区成员，
以降低系统复杂度．每个节点选择一定数量与自己ＨＯＭＥ区重合度较大的节点，作为自己社区的成员．２个节点ＨＯＭＥ区的关系主要有不相交、
包含、相交３种，如图２所示．图２（ａ
）不相交的两个节点不存在“社区关系”；图２（ｂ）包含关系的节点间关系密切，相遇概率很高，二者均认为对方和自己处于同一社区；图２（ｃ）ＨＯＭＥ区相交的２个节点根据区域重叠程度决定对方是否和自己在一个社区内．根据交点和２个圆心确定的角度大小近似衡量重叠的程度，如角度α，β所示，角度越大表示重叠的范围越大．
定义４ 节点ｉ确定与节点ｊＨＯＭＥ区重叠度的函数为Ο（ｉ，ｊ），令Ｈｉ＝＜Ｃｘ，ｙ，
ｒ＞，Ｈｊ＝＜Ｃｘ′，ｙ′，ｒ′＞，ｄ＝Ｄ（Ｃｘ，ｙ，Ｃｘ′，ｙ
′），则Φ（ｉ，ｊ）＝－ｄ ｄ＞ｒ＋ｒ′ａｒｃｃｏｓ［（ｒ２＋ｄ２－ｒ′２）／（２ｒｄ）］／ｄ｜ｒ－ｒ′｜＜ｄ＜ｒ＋ｒ
′π／ｄ０＜ｄ≤｜ｒ－ｒ′
｜
ｍａｘ ｄ＝烅烄
烆
０
． 节点ｉ对网络节点根据函数Φ排序，
选择前κ个节点作为自己同社区成员．κ的取值要尽可能反
映实际情况，如果太小，不足以充分利用社区成员；如果太大，会造成网络负载过大
．
图２ 节点ＨＯＭＥ区重叠关系
Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
ｏｆ ｔｗｏ ＨＯＭＥ ａｒｅａｓ
３ 基于社区的路由算法
３．１ 路由表
节点路由表中保存网络中其他节点的ＨＯＭＥ
区信息，路由表条目的格式为（节点ｉｄ，节点ＨＯＭＥ区信息）．其中节点ＨＯＭＥ区包含的属性有：①圆心坐标；②半径；③更新时间．当２个节点ｉ，ｊ相遇
时，
路由表更新步骤如下．步骤１ ｉ和ｊ互换各自ＨＯＭＥ区，并更新到路由表中；
步骤２ 互换路由表，根据对方路由表条目更新自己的路由表：①如果发现新节点，则复制对方路由表条目；②根据双方路由表条目中ＨＯＭＥ区的更新时间把节点的ＨＯＭＥ区更新为最新状态．通过路由表中的信息，节点能够看到整个网络的概貌，
可以比较准确地选择中继节点，使消息向目的节点活动的热点区域路由．３．２ 路由算法
容迟网络路由算法是为了选择合适的中继节点，以更快地传递消息．社区模型中，节点分为两类：①属于源节点或者目的节点社区的节点；②不
属于这两个社区的节点，
称之为游离节点．路由算法描述如下：当携带消息ｍ的节点ｉ与节点ｊ相遇时，有如下步骤．
步骤１ ｉ根据自己路由表计算源节点和目的节点的社区成员，如果ｊ是其中一员，则消息ｍ副本转发给它，否则，转步骤２；
步骤２ 查看ｊ当前运动的目的地，根据运动路线，计算ｊ是否能把ｍ带到离目的节点ＨＯＭＥ区更近的范围，如果是，则把ｍ副本转发给它，否则，不进行转发操作．
上述路由策略使消息在创建之初，在源节点社
８６９北京理工大学学报第３２卷
区中洪泛，迅速传播开来寻找转发机会，并且准确地选择中继节点将消息尽快送到目的节点社区中的任何一员，然后依然采用洪泛方式，快速地把消息传递给目的节点．该方法只在源节点和目的节点社区中进行小范围洪泛，会节省很多系统资源．如果采用反馈式的通信方式，也能快捷地清除社区节点中的无效消息．
４ 实验结果
为验证所提出的管理策略的效果，在ＤＴ－ＮＯＮＥ模拟器下搭建了实验环境．主要检验一下３
个方面的网络性能：
①消息传递率，
代表了网络传递消息的能力；②平均消息延迟，成功传递的消息在网络中的平均延迟时间；
③网络负载，
定义为（Ｎｒ－Ｎｄ）／Ｎｄ，其中Ｎｒ为中继转发的消息数量，Ｎｄ为最终成功传递的消息数量．
４．１ 实验模型
网络模型采用文献［５］中类似的结构，３ｋｍ×３ｋｍ区域划分成１
６个区域．每个区域有５个点选择其为活动热点区，
称之为节点ＨＯＭＥ．节点选择运动目的地在其ＨＯＭＥ内的概率要远高于其他区
域．此外，网络中有１０个点在整个区域内做Ｒａｎ－ｄｏｍ Ｗａｙｐｏｉｎｔ运动．区域内的节点选择目的地的概率如表１所示．
表１ 节点选择目的地的概率Ｔａｂ．１ Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ
当前位置概率
目的地ＨＯＭＥ
其他ＨＯＭＥ ０．７ ０．３
其他
０．８
０．２
系统模拟运行时间为１２ｈ，初始８ ０００ｓ为系统预热时间，该段时间内节点间不发送消息，仅建立路由信息．节点根据表２中概率随机选择目的地，以随机的速度ｖ运动到目的，停留一段时间ｔ，然后选择下一个目的地．系统具体参数见表２．
表２ 系统参数表Ｔａｂ．２ Ｓｙｓｔｅｍ ｐ
ａｒａｍｅｔｅｒｓ网络节点数量
节点传输速率／
（ｋＢ·ｓ
－１）节点运动停留
等待时间／ｓ节点运动速度／
（ｍ·ｓ
－１）节点运动范围／
（ｋｍ×ｋｍ）
消息有效
期／ｍｉｎ消息大
小／ｋＢ消息生成时间间隔／ｓ系统模拟运
行时间／ｈ９０
２５０
０～１２０
５～１０
３×３
２０～１２０
２５０
２５～３５
１２
４．２ 模拟结果
对网络性能的模拟结果显示在图３～图５中，每幅图包含３条曲线，分别代表本文所提出的社区
路由方法（ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒｏｕｔｉｎｇ）、Ｐｒｏｐｈｅｔ和Ｅｐｉ－ｄｅｍｉｃ
．
４．２．１ 消息传递率
由于容迟网络的不稳定性，
把消息成功传递是首要任务．由图３可以看出，随着节点缓存的增大，３种路由算法都能传递更多的消息．更大的缓存意
味着消息能够被缓存更长时间，延迟被丢弃的时间，
从而提高转发机会．当缓存增大到一定程度，消息传递数量达到最大值，
再增加缓存也无意义．从图３中可以看出，基于社区的路由方法比其他二者能够提高消息传递率．模拟试验中同社区节点数量选择３，４，５时消息传递率都优于其他二者．如果社区节
９
６９第９期周瑞涛等：基于社区的容迟网络路由方法
点数量较多的情况下，系统增加了社区内洪泛的消息数量，占用太多缓存空间，造成消息传递率下降．极端情况是将所有网络节点都当成自己社区节点的情况下，路由方法等同于Ｅｐｉｄｅｍｉｃ．
４．２．２ 平均消息延迟
如图４所示，随着节点缓存增加，消息被缓存的时间也越长，因此消息的平均延迟必然会增加．综合图３消息传递率可以看出，成功传递消息越多，消息被缓存的平均时间也会越长．基于社区的路由方法中，消息平均延迟略高于其他二者．
４．２．３ 系统负载率
图５所示，基于社区的路由方法具有最低的系统负载率．由于该方法非常有效地选择中继节点，大大减少了消息转发次数，系统中无效转发的数量降低很多．随着节点缓存增加，节点缓存时间变长，从而有效传递的机会随之增加，总体上系统负载率随节点缓存增加而降低．
５ 结束语
提出了一种基于社区的容迟网络路由方法．该方法对社区模型中网络节点的历史运动轨迹点聚类，建立其活动热点区域，并根据此区域建立节点社区，利用社区节点洪泛消息，加快传播速度．此外，针对目的节点的热点活动区域选择中继节点，提高了消息传递的准确性．利用ＤＴＮ－ＯＮＥ模拟工具，结果显示该方法能够提高消息传递率，并且很大程度上降低了系统负载率．基于社区的路由方法中，社区节点数量的选择会影响系统性能，下一步工作将研究如何让系统自适应地选择合适的社区节点数量．
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［９］Ｚｈａｏ Ｗ，Ａｍｍａｒ Ｍ，Ｚｅｇｕｒａ Ｅ．Ａ ｍｅｓｓａｇｅ ｆｅｒｒｙｉｎｇ ａｐ－ｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｄａｔａ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｉｎ ｓｐａｒｓｅ ｍｏｂｉｌｅ ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔ－ｗｏｒｋｓ［Ｃ］∥Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＣＭ ＭｏｂｉＨｏｃ’０１．ＮｅｗＹｏｒｋ，ＵＳＡ：ＡＣＭ Ｐｒｅｓｓ，２００４：１８７－１９８．
［１０］Ｚｈｏｕ Ｒ，Ｃａｏ Ｄ，Ｊｉｎ Ｊ．Ｇｒｏｕｐ ｂａｓｅｄ ｅｐｉｄｅｍｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇｆｏｒ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｔｏｌｅｒａｎｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｃ］∥Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＷｉＣＯＭ ２０１０．Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ：ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉ－ｅｔｙ，２０１０：１－４．
（责任编辑：刘芳）
０
７
９北京理工大学学报第３２卷
物联网DTN容迟网络技术概述(pdf 115页)
DTN与新兴信息转移模式北京邮电大学计算机学院 段鹏瑞
提纲 ?DTN网络概述 ?DTN网络体系结构?DTN路由机制 ?节点移动模型 ?DTN网络支撑技术?应用
DTN网络概述 ?DTN ?Delay Tolerant Networks，Disruption Tolerant Networks， 容迟网络、容断网络、受限网络 ?DTN is a network of regional networks. It is an overlay on top of regional networks, including the Internet. ?DTN 最初是容迟网络研究组(DTNRG)为星际网络 IPN(interplanetary network)通信而提出来的,其主要目标是支持具有间歇性连通、延迟大、错误率高等通信特征的不同网络的互联和互操作,如互联Internet 和传感器网络、移动自组织网络等.
?物联网的四层架构 ?DTN 网络体系由多个底层运行独立通信协议的DTN 域组成,域间网关利用“存储-转发” 的模式工作,当去往目标DTN 域的链路存在时转发消息,否则,将消息存储在本地持久存储器中等待可用链路.服务理解交换感知 DTN网络概述
新型的网络 ?星际网络InterPlaNetary ?野生动物监测跟踪网 ?乡村通信网 ?水下传感网 ?车载网 ?Wireless military battlefield networks
传统TCP/IP网络 ?Internet ?A network of networks ?Packet switching ?IP with different link layer ?IP over everyting ?Everything over IP
路由算法分类
路由算法及分类 路由算法及分类： 1、非自适应算法，静态路由算法 不能根据网络流量和拓扑结构的变化更新路由表，使用静态路由表，也称为固定式路由选择算法。 特点：简单，开销少；灵活性差。 2、自适应算法，动态路由算法 可根据网络流量和拓扑结构的变化更新路由表。 特点：开销大；健壮性和灵活性好。 3、最优化原则（optimality principle） 如果路由器J 在路由器I 到K 的最优路由上，那么从J 到K 的最优路由会落在同一路由上。 4、汇集树（sink tree） 从所有的源结点到一个给定的目的结点的最优路由的集合形成了一个以目的结点为根的树，称为汇集树； 路由算法的目的是找出并使用汇集树。 几种典型的路由选择算法： 1、最短路径路由算法（Shortest Path Routing） 1）基本思想 构建子网的拓扑图，图中的每个结点代表一个路由器，每条弧代表一条通信线路。为了选择两个路由器间的路由，算法在图中找出最短路径。
2）测量路径长度的方法 结点数量 地理距离 传输延迟 距离、信道带宽等参数的加权函数 3）Dijkstra算法 每个结点用从源结点沿已知最佳路径到本结点的距离来标注，标注分为临时性标注和永久性标注； 初始时，所有结点都为临时性标注，标注为无穷大； 将源结点标注为0，且为永久性标注，并令其为工作结点； 检查与工作结点相邻的临时性结点，若该结点到工作结点的距离与工作结点的标注之和小于该结点的标注，则用新计算得到的和重新标注该结点； 在整个图中查找具有最小值的临时性标注结点，将其变为永久性结点，并成为下一轮检查的工作结点； 重复第四、五步，直到目的结点成为工作结点； 2、洪泛及选择洪泛算法 1）洪泛算法（Flooding） 属于静态路由算法 a)基本思想 把收到的每一个包，向除了该包到来的线路外的所有输出线路发送。
复杂网络的某些性质研究及其应用
复杂网络的某些性质研究及其应用 自从Watts,Strogatz 1998年发现真实网络的小世界特性以来,复杂网络融合了图论、工程数学、计算机理论、社会科学等学科的有关理论与成果,已成为了一门单独的学科。经过十多年的研究,科学家们已经发现了一些典型复杂网络模型如小世界网络模型、无标度网络模型、确定性小世界网络模型等,同时也发现了这些典型网络模型的一些主要特性。 本文围绕复杂网络的小世界现象,针对典型复杂网络模型重点研究了网络节点度序列长度特性、电阻距离特性及其应用;基于代数图论中的凯莱图（Cayley）模型在随机化加边后也同样具有复杂网络的小世界特性,论文结合无线传感器网络和数据中心网络的应用需求,同时研究了基于代数图论的具有小世界特性的复杂网络模型及应用。论文主要成果如下:（1）在肖文俊等人提出复杂网络度序列长度新特性的基础上,论文从理论上证明了具有扩展幂律分布、泊松分布、指数分布的复杂网络模型的度序列长度的新特性:即度序列长度l与 log2N是同级别的结论,进一步完善了肖文俊等人的结论。 实验仿真结果及现实网络的数据验证了该结论的有效性。该结论从理论上解释了为什么现实世界的网络直径不大的问题,可以作为复杂网络的基本特性之一,同时论文提出了基于复杂网络的度序列长度的复杂网络模型。 针对复杂网络的搜索问题,论文完成了最短路径算法和最大度算法的仿真实验,结果表明在复杂网络中基于最大度的搜索算法相比基于最短路径的搜索算法更有效。（2）论文研究了复杂网络中的电阻距离特性及其在社团划分中应用的需求,提出了结合节点中心性指标与电阻距离的社团划分算法。 论文选择了节点度中心性、接近度指标、特征向量、聚类系数及最短路径等
计算机网络实验报告(路由算法、Socket编程)
计算机网络实验报告 班级： 姓名： 学号：
实验一 一．实验目的及要求 编写程序，模拟距离矢量路由算法的路由表交换过程，演示交换后的路由表的变化。 二．实验原理 距离矢量路由算法是这样工作的：每个路由器维护一张路由表（即一个矢量），它以网络中的每个路由器为索引，表中列出了当前已知的路由器到 每个目标路由器的最佳距离，以及所使用的线路。通过在邻居之间相互交换 信息，路由器不断地更新他们的内部路由表。 举例来说，假定使用延迟作为“距离”的度量标准，并且该路由器发送一个列表，其中包含了他到每一个目标路由器的延时估计值；同时，他也从 每个邻居路由器接收到一个类似的列表。假设一个路由器接收到来自邻居x 的一个列表，其中x（i）表示x估计的到达路由器i所需要的时间。如果该 路由器知道他到x的延时为m毫秒，那么他也知道在x（i）+m毫秒之间内经 过x可以到达路由器i。一个路由器针对每个邻居都执行这样的计算，就可 以发现最佳的估计值，然后在新的路由器表中使用这个最佳的估计值以及对 应的输出路线。 三．源程序： #include "stdio.h" #include "stdlib.h" #include "malloc.h" #include "graphics.h" #include "dos.h" #define VERNUM 7 typedef struct { int dis; int flag; int flag2; }RoutNode; char tmp[10]; RoutNode data[VERNUM][VERNUM]; void welcome(); void InitRoutData(FILE* pfile); void PrintRoutData(); void SendInf(int recv, int send); void Exchange(); int main() { int start, end, i, j, m, n; FILE *pfile;
基于社区的容迟网络路由方法_周瑞涛
收稿日期：２０１１－０６－ ２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１１０１２１４ ）作者简介：周瑞涛（１９８１—），男，博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｒｔ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；曹元大（１９４４—），男，教授，博士生导师，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙ ｄｃａｏ＠ｂｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．第３２卷 第９期２０１２年９月 北京理工大学学报 Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３２ Ｎｏ．９Ｓｅｐ ．２０１２基于社区的容迟网络路由方法 周瑞涛１， 曹元大１， 胡晶晶２， 朱东锋 １ （１．北京理工大学计算机学院智能信息技术实验室，北京 １０００８１；２．北京理工大学软件学院，北京 １０００８１）摘 要：提出一种基于社区的容迟网络路由方法．通过对网络节点历史运动轨迹点聚类建立其热点活动区域，把热点区域重叠度较高的节点归为同一社区．在源节点和目的节点社区中以洪泛的方式加快消息扩算和传递速度．同时，针对热点区域准确地选择中继节点，降低了冗余消息数量．模拟结果显示，该方法能够提高消息传递数量，并且大大降低系统负载率． 关键词：容迟网络（ＤＴＮ） ；聚类；社区中图分类号：ＴＰ ３９３．０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－０６４５（２０１２）０９－０９６６－ ０５Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｂａｓｅｄ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｄｅｌａｙ ａｎｄ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ＮｅｔｗｏｒｋｓＺＨＯＵ Ｒｕｉ－ｔａｏ１， ＣＡＯ Ｙｕａｎ－ｄａ１， ＨＵ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ２， ＺＨＵ Ｄｏｎｇ－ｆｅｎｇ １ （１．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮｓ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｔｒａｃｋｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｖｉｓｉｔｅｄ ａｒｅａ ｏｆ ＤＴＮｎｏｄｅｓ，ｃａｌｌｅｄ ｈｏｍｅ ａｒｅａ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅ ｎｏｄｅｓ ｗｈｏｓｅ ｈｏｍｅ ａｒｅａｓ ｏｖｅｒｌａｐ ｍｏｓｔ ａｒｅｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ．Ｔｈｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｐｅｅｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｂｙ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｎｏｄｅｓ ｉｎｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｈｏｍｅ ａｒｅａ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｎｏｄｅｓ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｍｅｓｓａｇｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙｒａｔｅ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｌｅｓｓ ｏｖｅｒｈｅａｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｌａｙ ａｎｄ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＤＴＮ）；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ 容迟网络体系结构用来解决受限环境下的网络通信问题［１］ ，此类环境中，由于节点的运动规律、生命周期等特性，节点间往往不存在一条永久的端到端路径，例如星际网络、传感器网络等． “存储转发”是该类网络最基本的路由方式．消息需要缓存在中继节点中等待合适的转发机会出现才被传至下一跳节点，直到成功传递．容迟网络路由技术要解决的关键问题是如何选择合适的中继节点． Ｅｐ ｉｄｅｍｉｃ［２］ 通过以洪泛方式传播消息，能够适应各种网络环境，但是往往导致非常高的网络负载；通过限制Ｅｐ ｉｄｅｍｉｃ洪泛的副本数量，其很多变体被提出来［３－ ４］；在社区模型下，ＰＲＯＰＨＥＴ［５］利用节点 间接触的历史信息预测未来的相遇概率指导路由； Ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｄｉｎｇ［６］和Ｅｒａｓｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ［７］ 通过编码的 方式应对报文丢失；此外，还有基于模型［８］ 、控制节点运动［ ９］ 等方法应对各种各样的容迟网络环境．作者针对社区模型的特点，通过对节点历史运动轨迹点聚类，建立热点活动区域，进而建立社区辅助路由．在源节点社区中洪泛消息使其在产生之初迅速传播开，同样在目的节点社区中通过洪泛的方式迅速路由消息到目的节点．同时，利用节点活动的热点区域准确地选择中继节点降低消息冗余，节省网络资源．
机会网路典型路由算法
1.1机会网路典型路由算法研究 机会网络是一种节点分布稀疏、网络拓扑结构不断发生变化的间歇性通信网络。数据以多跳方式，采用“接收-携带-转发”的机制传输给目的节点，如果中间节点没有合适的可供传输的路径或节点，则无法立刻将数据转发出去，而是保存在节点缓存中，等到出现合适的传输机会之后，再将消息转发出去。而现有的有线网络和无线自组织网络中基于TCP/IP 协议的端到端路由协议已经不再适用于机会网络。因此，如何在机会网络中寻找一条时延尽可能低、消耗尽可能小、传输成功率尽可能高的路径，将消息准确传递到目的节点，是机会网络中一个极具挑战性的问题。从不同角度出发，机会网络的路由策略有不同的分类方式[27]。按照消息传输方式可分为洪泛路由策略和转发路由策略；按照路由所使用报文的份数可分为单报文路由策略和多报文路由策略；按照节点所掌握的网络拓扑信息还可分为确定性路由策略和随机性路由策略。本文按照消息传输方式不同将目前的路由协议分为如下几类：直接传输路由策略(Direct Transmission)、基于泛洪的路由策略(Flooding Based)、基于情景感知的路由策略(Context Based)、基于社区的路由策略(Community Based)、基于编码的路由策略(Coding Based)、基于预测的路由策略(Predicted Based)。 1.1.1基于副本或泛洪的路由策略 直接传输(Direct Transmission，DT)路由在运行过程中，不产生消息副本，消息一直保存在源节点缓存中，直到源节点在运动过程中遇到目的节点，才将消息转发给目的节点。DT 路由协议由于没有进行路由优化处理，也没有产生任何副本消息，因此传输时延很大。为了减少网络中消息的传输时延，研究人员提出了基于泛洪的路由协议，通过消息携带节点产生大量的消息副本，转发给每一个相遇的节点，完成消息的投递。根据网络中消息副本数量的多少，还可以将基于泛洪的路由分为两大系列：泛洪路由和限制性泛洪路由。 最简单的泛洪路由为传染病路由或称为流行性路由(Epidemic Routing)[13]。顾名思义，传染病路由中消息的分发类似于传染病病毒散发，当消息携带节点在移动过程中碰到没有携带该消息的节点时，便产生消息副本并传递给对方，然后该节点将消息存储在自身缓存中，继续转发给所遇到的其他节点，直到消息传递到目的节点或者消息的TTL 等于零。 实际的网络中，节点的缓存和能量都有限，不可能保证足够的带宽资源，Epidemic 路由的性能将急剧下降，另外大量的冗余信息将过多地消耗节点能量，
容迟网络体系结构及关键技术
https://www.360docs.net/doc/7c11861148.html, 容迟网络的体系结构及关键技术 樊秀梅? xmfan@https://www.360docs.net/doc/7c11861148.html, （北京理工大学计算机科学技术学院，北京，100081） 摘要：当前的Internet体系结构和其中许多协议无法很好的适用存在高延迟路径和频繁分裂的网络。当端节点具有严格的能量和存储限制时，问题将更加恶化。由于移动性和特殊应用缺乏“常常连接”的基础结构，像陆地移动网络、军事无线自组织网络、星际网络及传感器网络这样的网络有它们自己的专有协议而不采用IP协议。为了实现这些网络之间的互联，研究者们提出了在端到端连接和节点资源都受限时的一种网络体系结构和应用接口，称为延迟容忍网络（简称容迟网络，DTN）。DTN作为网络互联时传输层上的覆盖网可用来满足随意的异步信息可靠转发。本文综述和分析了容迟网络的应用背景、体系结构、关键技术和开放研究问题，并给出了未来的发展方向和应用前景。 关键词：容迟网络、高延迟路径、频繁网络分裂、覆盖网络 中图分类号: TP393 文献标识码: A 文章编号: State-of-the-Art Architecture and Techniques for Delay-Tolerant Networks Fan Xiumei （School of computer science and technology, Beijing Institute of Technology, Beijing,100081） xmfan@https://www.360docs.net/doc/7c11861148.html, Abstract: The successful architecture and supporting protocols of today’s Internet operate poorly when faced with operating environments characterized by very long delay paths and frequent network partitions. These problems are exacerbated by end-nodes that have severe power or memory constraints. Because of lacking “always-on” infrastructure in mobile and extreme environments, many such networks have their own specialized protocols, and do not utilize IP. To achieve interoperability between them, researchers have proposed a network architecture and application interface structured around optionally and reliable asynchronous message forwarding, with limited expectations of end-to-end connectivity and node resources. This architecture is called Delay-Tolerant Networks (DTN). It operates as an overlay network above the transport layer. In this paper, we discuss state-of-the-art architecture and key techniques for DTN and potential issues. It is our purpose to stimulate more research in this new emerging network. Key words: Delay-Tolerant Networks, high delay path, frequently network disconnection, overlay network. 1 引言 TCP/IP提供了一种基于不同链路层技术的端到端通信机制，已成为不同网络互联的基础。通常来说，TCP/IP协议簇的平稳运行依赖如下物理链路特性假定：①在数据源和目的地之间存在端到端的路径；②在网络中任何节点对之间的最大往返时间（RTT）不能太长；③端到端的分组丢失率较小。不幸的是，现在有一类越来越重要的所谓“受限网络（Challenged network）[1]”，它可能违反了上述假定中的一个或多个，这使得当前的TCP/IP模型不能很好地为其提供服务。 “受限网络”最初是由于主机和路由器的移动而出现的，也可能是由于能量管理或冲突导致的网络断 ?本文受到国家自然科学基金（No. 90604012）与北京理工大学基础研究基金（No. BIT-UBF-200501F4209）资助。樊秀梅，博士，副教授。研究领域为计算机网络传输控制、无线网络、网络性能评价。
路由算法分类比较
路由算法是路由协议必须高效地提供其功能，尽量减少软件和应用的开销。 路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。 关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，有两种主要的路由算法：总体式路由算法和分散式路由算法。采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息——而没有网络中的每个路由器的信息。这些算法也被称为DV（距离向量）算法。采用总体式路由算法时，每个路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。这些算法也被称为LS（链路状态）算法。 收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 路由算法的核心是路由选择算法，设计路由算法时要考虑的技术要素有： 1、选择最短路由还是最佳路由； 2、通信子网是采用虚电路操作方式还是采用数据报的操作方式； 3、采用分布式路由算法还是采用集中式路由算法； 4、考虑关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源； 5、确定采用静态路由还是动态路由。 各路由算法的区别点包括：静态与动态、单路径与多路径、平坦与分层、主机智能与路由器智能、域内与域间、链接状态与距离向量。 链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表中描述其自己链接状态的部分。 距离向量算法（也叫做 Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部分，但只发给其邻居。 也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发送较多的更新信息。 metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。
容迟网络路由算法
容迟网络中路由算法 摘要：容迟网络的主要目标是支持具有链路间歇性连通、时延大、错误率高等通信特征的不同网络的互联和互操作；由于节点移动性、链路间歇连通、网络频繁割裂等特点，容迟网络中的源节点和目的节点之间在多数情景下不存在一条连通路径，因此节点采用“存储携带转发”的路由模式。数据转发算法是移动容迟网络研究的一个重要方面。相比传统无线传感器网络的路由算法，移动容迟网络的数据转发算法不仅要提高网络节点的能量效率、延长网络生存期，对如何提高消息传输成功率、降低消息传输时延与通信开销的研究则更加具有实际意义。现有的移动容迟网络数据转发算法大致可分为：基于消息复制的转发算法、基于历史信息的转发算法、基于先验知识的转发算法、基础设施辅助的转发算法和基于社会网络的转发算法。 关键词容迟网络；社会网络；路由协议；数据分发；优化算法 容迟网络（Delay Tolerant Networks,DTNs）是近年来无线网络领域内的一个研究热点，泛指部署在极端环境下由于节点的移动或者能量调度等原因而导致节点间只能间歇性进行通倍甚至长时间处于中断状态的一类网络[1-3]。其概念起源于星际网络（Interplanetary Internet,IPN），与传统通信网络模型相比，移动容迟网络具有网络间歇性连通、节点资源受限、传播时延高等特点。DTN作为未来互联网络发展的一个新方向，在环境监测、交通管理、水下探测和发展中国家偏远地区网络基础建设具有广泛的应用前景和实用价值。 如何做出正确高效的路由选择一直是无线网络领域内的关键技术和主要研究课题，然而传统的基于的路由协议、移动网络和无线传感网络的路由协议均很难在容迟网络中工作。一方面，与传统通信网络模型不同，移动容迟网络中不存在稳定可靠的端到端链路，使得现有的基于端到端连通性假设的无线传感器网络路由算法不能适用于该网络环境。另一方面，相对于传统的无线传感器网络路算法，移动容迟网络数据转发算法不仅需要综合考虑如何提高网络节点的能量效率、延长网络生存期，研究如何提高消息传输成功率、降低消息传输延迟与通信开销则具有更加实际的意义。目前，移动容迟网络的数据转发算法大致可分为以下几种方式：基于消息复制的转发算法、基于历史信息的转发算法、基于先验知识的转发算法、基础设施辅助的转发算法和基于社会网络的转发算法。 1容迟网络概述 1.1 容迟网络起源 上世纪九十年代，美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)等研究机构在美国国防部高级研究计划署(Defense
计算机网络距离矢量路由算法实验报告
计算机网络实验报告
距离矢量路由算法 一，实验内容： A D 设计一个算法，实现上面拓扑图的各个结点之间路由表的交换，要求显示出结点路由表的交换过程并显示每次交换结束后的各个结点保存的路由表的内容。最后显示交换了几次后各个结点路由表开始变得稳定。 二，算法设计： 首先创建一个类。它有两个成员变量。一个是二维数组型的x[i][j]用来存放从加点i到结点j的距离，一个是一位数组型的y[i]用来存放从源结点到目标结点i的路径上的第一个途经的结点。然后为每一个结点实例化一个对象用来存放此节点的路由表。初始化各个节点的路由表，如果两个节点之间有连线则将其之间的距离赋给x[i][j],y[j]=j.如果没有直接路径则设 x[i][j]=1000,y[j]=0.算法开始的时候各个结点交换路由表。比较如果有类似x[i][j]和x[j][k]的项则设置 x[i][k]=MIN(x[i][k],x[i][j]+x[j][k]),为了在结点A的邻居节点执行距离矢量路由更新时，它使用的是A的旧表，可以再设置两个二
维数组用来暂时存放各个节点的新路由表，待各个节点一次交换都完毕后在把暂存的新节点依次赋给各个节点的路由表。各个节点都执行此操作，为了确定供交换了几次可以设置一个标质量k.初始k=0，交换一次K就加一，最后k的值便是交换的次数。 三，遇到的问题及解决方案： 刚开始遇到这个题目是觉得无从下手，觉得这个图这么复杂函数循环又没有规律怎样让各个节点依次交换呢，又怎样判断什么时候各个节点的路由表变稳定呢？着一些列的问题使自己变得很烦躁。待到心情平静下来认真的一点一点推敲的时候发现只有七个节点，为每个节点设置一个交换函数也不麻烦而且这样思路便变得非常的清楚，至于怎样知道何时路由表稳定则我在每个结点函数中设置了一个标志量，在主函数中将其初始化为零，在下面的结点函数中都将其变成1，这样只有调用子函数这个标志量便会变成1，检测标质量是否为1来判断路由表是否变的稳定。 四，源代码 package wangluo; class Jiedian { int y[]=new int[8]; //存放路径上的下一个节点 int x[][]=new int[8][8]; //存放节点间的距离 } public class Luyou { public static void main(String[] args) { Jiedian a=new Jiedian();
基于复杂网络理论的移动自组网路由算法研究
基于复杂网络理论的移动自组网路由算法研究 摘要：伴随移动通信技术和流媒体技术的快速发展及日益普及，移动学习在教育领域应运而生并成为一种新的学习趋势。为了适应现代教育技术的发展，促进教学改革的要求，在分析移动学习和流媒体技术现状的基础上，阐述了移动学习的特性，提出了基于流媒体技术的移动学习平台体系结构。 关键词：移动学习流媒体平台设计 伴随着全球范围的移动通信技术和流媒体技术的快速发展及日益普及，移动学习（mobile learning）代表着一种新的学习趋势在教育领域应运而生，并逐渐成为远程学习和终身学习的发展趋势和研究热点。本文结合流媒体技术与移动通信技术，采用c/s模式构建随时随地高效自主的个性化移动教学平台，为移动学习在教育中的进一步应用奠定了基础。 1、移动学习与流媒体技术 移动学习和流媒体技术是两种新兴的网络技术，目前它们都处在快速发展与完善阶段。移动学习(m-learning)是随着移动通信技术的发展和设备的普及，在数字化学习（e-learning）基础上出现的又一新型学习模式。具体而言，借助方便、灵活的移动终端和无线网络，为用户提供可以随时随地访问的学习资源和服务，是将移动计算技术与数字化学习结合起来的一种学习方式。 流媒体运用特殊的数据压缩和传输技术，通过将动态多媒体文件分成数据包由流媒体服务器压缩后向用户连续、实时传送，用户不必
等待整个文件全部下载完毕，只须经过几秒或十几秒的启动延时，完成对开始的几个数据包的缓冲便可进行播放，使启动延时十倍、百倍地缩短。在客户端播放的同时，文件的剩余部分将在后台从服务器上继续下载，支持边下载边播放，大大降低了对系统的要求。 2、移动学习具有的特性 移动学习是学习者应用移动通信终端能够在任何时间、任何地点根据自己的需要进行自主学习。作为一种新的学习方式，移动学习有机地结合了移动网络通信和流媒体技术，它具有如下特性：(1)学习形式具有移动性。(2)学习方式具有交互性。(3)学习工具具有普及性。(4)学习资源具有丰富性。 移动学习实现的技术基础是移动计算技术和网络互联技术，实现的工具是小型化的移动计算设备。近年来，智能手机操作系统的飞速发展和处理器能力、屏幕显示功能的不断增强，为实现更为先进的移动学习系统提供了有利的条件。 枯燥乏味的纯文字形式难以让人接受，移动学习通过将word、txt 和html格式与声音、图片、视频及动画完全整合，以生动活泼的形式来呈现丰富的学习资源，具有更高的学习效率。总之，学习资源设计能够提供多种格式以满足不同学习者学习的个性偏好。 3、移动学习平台的设计 随着我国第三代移动通信的投入运营和流媒体技术的飞速发展，为移动学习提供了技术基础。移动学习平台紧紧围绕学生、教师和管理员的服务需求进行设计。
rip路由算法
思东张宏科 Rip协议的工作原理及仿真分析--中国空间技术研究院西安分院李园利王宇二 三距离向量路由算法(Bellman-Ford Routing Algorithm)，也叫做最大流量演算法(Ford-Fulkerson Algorithm)，其被距离向量协议作为一个算法，如RIP, BGP, ISO IDRP, NOVELL IPX。使用这个算法的路由器必须掌握这个距离表(它是一个一维排列-“一个向量”)，它告诉在网络中每个节点的最远和最近距离。在距离表中的这个信息是根据临近接点信息的改变而时时更新的。表中数据的量和在网络中的所有的接点(除了它自己本身)是等同的。这个表中的列代表直接和它相连的邻居，行代表在网络中的所有目的地。每个数据包括传送数据包到每个在网上的目的地的路径和距离/或时间在那个路径上来传输(我们叫这个为“成本”)。这个在那个算法中的度量公式是跳跃的次数，等待时间，流出数据包的数量，等等。 在距离向量路由算法中，相邻路由器之间周期性地相互交换各自的路由表备份。当网络拓扑结构发生变化时，路由器之间也将及时地相互通知有关变更信息。
相邻路由器B发送请求报文，路由器B的RIP收到请求报文后，响应请求，回发包含本地路由表信息的响应报文。路由器A的RIP收到响应报文后，修改本地路由表的信息，同时以触发修改的形式向相邻路由器B广播本地路由修改信息。路由器B收到触发修改报文后，又向其各自的相邻路由器发送触发修改报文。在一连串触发修改广播后，各路由器的路由都得到修改并保持最新信息。同时，RIP每30秒向相邻路由器广播本地路由表，各相邻路由器的RIP在收到路由报文后，对本地路由进行的维护，在众多路由中选择一条最佳路由并向各自的相邻网广播路由修改信息，使路由达到全局的有效。运行RIP协议的路由器并不是把每一条新的路由信息都添加到自己的路由表中。而是根据Bellman-ford算法的最佳度量的计算公式获得D(i,j)，并根据D(i,j)的结果，更新路由条目： （1）如果路由条目是新的，则接受路由器将把该条目加入路由表中； （2）如果此路由已存在于路由表，但新的路由条目具有不同的来源，并且该条目具有更低的跳数，则路由表将用新的条目替换已存在的条目； （3）如果此路由已存在于路由表中，并且两个条目的来源相同，则路由表将用新的条目替换已存在的条目，尽管两者的度量值一样。 五稳定性---RIP 协议每30秒向相邻路由器发送一次路由更新信息，同时监听来自网络中的其它相邻路由器的路由信息，从而实现对本地路由表的动态维护，以确保IP层发送报文时选择正确的路由。 在实际系统中，我们可以将无穷大设置为网络的最大跳数加1。但是当采用时延作为距离的长度时，将很难定义一个合适的时延上界。该时延的上界应足够大，以避免将长时延的路径认为是故障的链路 六公平性---它对好消息的反应迅速，但对坏消息却反应迟钝 1)、协议中规定，一条有效的路由信息的度量（metric）不能超过15，这就使得该协议不能应用于很大型的网络，应该说正是由于设计者考虑到该协议只适合于小型网络所以才进行了这一限制。对于metric为16的目标网络来说，即认为其不可到达。 2)、该路由协议应用到实际中时，很容易出现“计数到无穷大”的现象，这使得路由收敛很慢，在网络拓扑结构变化以后需要很长时间路由信息才能稳定下来。 3)、该协议以跳数，即报文经过的路由器个数为衡量标准，并以此来选择路由，这一措施欠合理性，因为没有考虑网络延时、可靠性、线路负荷等因素对传输质量和速度的影响。
无线自组织网络路由算法研究
1无线自组织网络路由算法研究 摘要：移动Ad Hoc网络是一种特殊的无线移动网络，其路由设计问题是无线移动网络领域的热点问题。随着制造工艺和设备性能的不断进步以及基础理论研究的不断深入，移动Ad Hoc网络开始从军用进入商用和民用领域，如会议数据分发、数字化农业、保健医疗、智能公路等。因此如何进一步提高路由协议的性能是当前急需解决的重要问题。本文从自组织网络常用路由协议出发，简要介绍表驱动路由协议CGSR、WRP、DSDV，以及按需路由协议AODV、DSR，其中以DSDV、AODV、DSR为本文重点内容，介绍其路由算法，分析比较表驱动路由协议以及按需路由协议的性能。本文也简要介绍了AODV路由节点中断时如何应对的改进办法--本地修复。另外，本文也将Ad Hoc多播路由协议作为研究对象，综述多播路由协议面临问题及其主要协议，但不涉及具体算法。 关键词：Ad Hoc；DSDV；DSR；AODV；多播路由协议 Routing for ad-hoc wireless networks Liu Shuang (Class 001111，Student No. 00111127) Abstract:Mobile Ad Hoc networks are a special kind of wireless mobile networks, its routing design problem is a hot issue in the field of wireless mobile networks. With the deepening of the manufacturing process and equipment performance and progress of basic research, starting with mobile Ad Hoc networks into commercial and military civilian areas, such as meeting data distribution, digital agriculture, health care, smart highways. So how to further improve the performance of the routing protocol is an important current problems need to be resolved. In this paper, self-organizing network routing protocols commonly used starting brief table-driven routing protocols CGSR, WRP, DSDV, as well as on-demand routing protocols AODV, DSR, which DSDV, AODV, DSR key content for this article introduces its routing algorithm, analysis and comparison table performance-driven routing protocols and on-demand routing protocols. This article also briefly describes ways to improve how to deal with the AODV routing node is interrupted - local repair. In addition, the paper will also Ad Hoc multicast routing protocol for the study, summarized the problems faced by the multicast routing protocol and its main agreement, but does not involve a specific algorithm. Key words:Ad Hoc；DSDV；DSR；AODV；Multicast Routing Protocol 1 引言 无线自组织网络是一种没有固定基础设施的移动通信网络。也正因为没有固定基础设施的限制，无线自组织网络具有很大的灵活性，不受有线网络的限制，适合军事通信以及发生自然灾害现场有线通信设施已经被破坏的情况，具有广阔的发展前景。本文基于无线自组网络背景，立足于其特殊性，比较当前几种已经存在的路由协议，分析其优缺点，给出结论。 2 Ad Hoc网络特点 无线自组网是一种无线多跳通信网络，无固定基础设施，具有移动、自治的特点，可以在不能利用或不便利用现有通信设施的情况下，建立起通信支撑环境，拓宽了移动通信应用场合，其主要特征如下[2]： ⑴独立组网：即网络的组织无需依赖于任何规划和先验信息。节点开机后可以迅速、独立的组成一个网络。 ⑵多跳路由：由于单一节点发射功率以及覆盖范围的限制，当需要通信节点超出当前节点覆盖范围时，需要其它节点的转发，即要进行多跳路由。 ⑶动态拓扑结构：由于其移动性，使得网络内节
复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响
计算机科学与技术学院 毕业设计(论文) 论文题目复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响 指导教师职称讲师 学生姓名学号 专业班级 系主任院长 起止时间2013年10月11日至2014年5月23日 2014年5月23日
南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文） 目录 摘要 (i) Abstract (iii) 第一章绪论 (1) 1.1 课题的研究背景和意义 (1) 1.2 复杂网络上信息路由的鲁棒性概述 (2) 1.3 课题的提出及主要工作 (4) 第二章复杂网络的拓扑结构参数 (6) 2.1图的基本概念 (6) 2.2网络的聚类系数 (7) 2.3网络的度分布 (9) 2.4实际中的网络拓扑 (11) 2.4.1 Internet (11) 2.4.2 www (12) 2.4.3 其他网络阅读概述 (13) 第三章复杂网络模型 (14) 3.1 随机网络 (14) 3.2 小世界网络 (17) 3.3 无标度网络 (19) 第四章三种复杂网络模型上的信息路由鲁棒性仿真分析 (21) 4.1 MATLAB软件简介 (21) 4.2基于最短路径路由的级联故障模型 (22) 4.3 随机网络的的信息路由鲁棒性仿真 (24) 4.4小世界网络的信息路由鲁棒性仿真 (26) 4.5无标度网络的信息路由鲁棒性仿真 (28) 4.6 三种网络模型上结果的对比分析 (30) 第五章总结 (31) 参考文献 (32) 谢辞 (34)
复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响 摘要：现在社会越来越依赖于许多大规模网络，如Internet、交通网、物流网等，在这些网络上输送或路由着与人类密切相关的的大量信息流。一个网络的路由鲁棒性的强弱无疑是人们比较关心的问题。研究已表明，网络结构对其上的动力学行为有着重要影响，因此，越来越多的研究者基于典型的复杂网络模型对信息路由的鲁棒性展开研究。 本文首先概述了复杂网络上信息路由的鲁棒性研究现状。其次介绍了复杂网络的基本理论，如拓扑结构参数和典型的网络模型。然后，基于三种典型的复杂网络模型，包括WS小世界网络、BA无标度网络和ER随机网络，利用matlab 仿真研究在最短路径路由策略下，网络由随机攻击和蓄意攻击而引发的级联故障行为，详细分析了网络结构对信息路由鲁棒性的影响。仿真结果表明，在随机攻击下，无标度网络的路由鲁棒性强于随机网络，在蓄意攻击下，则正好相反，而小世界网络的路由鲁棒性始终介于随机网络与无标度网络之间，且重连概率对小世界网络的路由鲁棒性产生了影响，本研究为当前网络拓扑和路由的优化和重新设计提供参考。 关键词：复杂网络;信息路由;鲁棒性;级联故障
网络工程师须知：30个经典的路由问题
作为网络工程师，势必要经常和路由器打交道，面对着各种各样的路由问题，谁也不敢说全能搞定。今天，我们就来一起归拢一下各种路由问题，希望能对大家有所帮助。 1、什么时候使用多路由协议?当两种不同的路由协议要交换路由信息时，就要用到多路由协议。当然，路由再分配也可以交换路由信息。下列情况不必使用多路由协议:从老版本的内部网关协议( Interior Gateway Protocol，I G P)升级到新版本的I G P。 你想使用另一种路由协议但又必须保留原来的协议。 你想终止内部路由，以免受到其他没有严格过滤监管功能的路由器的干扰。 你在一个由多个厂家的路由器构成的环境下。 2、什么是距离向量路由协议?距离向量路由协议是为小型网络环境设计的。在大型网络环境下，这类协议在学习路由及保持路由将产生较大的流量，占用过多的带宽。如果在9 0秒内没有收到相邻站点发送的路由选择表更新，它才认为相邻站点不可达。每隔30秒，距离向量路由协议就要向相邻站点发送整个路由选择表，使相邻站点的路由选择表得到更新。这样，它就能从别的站点(直接相连的或其他方式连接的)收集一个网络的列表，以便进行路由选择。距离向量路由协议使用跳数作为度量值，来计算到达目的地要经过的路由器数。 例如，R I P使用B e l l m a n - F o r d算法确定最短路径，即只要经过最小的跳数就可到达目的地的线路。最大允许的跳数通常定为1 5。那些必须经过1 5个以上的路由器的终端被认为是不可到达的。 距离向量路由协议有如下几种: IP RIP、IPX RIP、A p p l e Talk RT M P和I G R P。 3、什么是链接状态路由协议?链接状态路由协议更适合大型网络，但由于它的复杂性，使得路由器需要更多的C P U资源。它能够在更短的时间内发现已经断了的链路或新连接的路由器，使得协议的会聚时间比距离向量路由协议更短。通常，在1 0秒钟之内没有收到邻站的H E L LO报文，它就认为邻站已不可达。一个链接状态路由器向它的邻站发送更新报文，通知它所知道的所有链路。它确定最优路径的度量值是一