延迟中断容忍网络

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1、延迟/中断容忍网络Delay/Disruption-TolerantNetworking（DTN）1.DTN网络概述基于TCP/IP协议的因特网服务模型基于以下假设：在通信持续的时间里，数据源和目的之间存在端到端路径任何一对节点之间的最大往返时间不会太长丢包率较小实际中存在一类不满足以上假设的网络，称为有缺陷的网络（challengednetworks），比如：陆地移动网络：网络发生分割采用非寻常媒体的网络：延迟可能很长军用自组织网络：经常中断传感器网络：节点资源受限，通信需要按计划调度已有的网络架构

2、及协议均不适合这类网络。DTN网络的提出1998年，NASA开始深空网络（也称星际网络，interplanetaryInternet，IPN）的研究，该组人员后来发展成为Internet的IPNSIG工作组。一部分人开始研究如何将IPN的概念运用到陆地应用中，寻找更通用的延迟容忍网络。IETF为此成立新的工作组，称为DTNRG。2004年初，DARPA提出中断容忍网络（disruption-tolerantnetworking），也简称为DTN，可以看作同一概念下的另一种叙述。DTN网络的特点DTN不

3、同于传统网络的特点如下：长延时节点资源有限间歇性连接不对称数据速率低信噪比（高误码率）影响DTN体系结构设计的因素（1）路径和链路特性高延迟、低速率、非对称链路：基于反馈机制的可靠通信模式不适用。断连：端到端之间断开连接比存在连接更常见。长排队延迟：断连造成长排队延迟，消息可能需要在路由器中保存很长时间，对路由器的存储压力很大。影响DTN体系结构设计的因素（续）（2）网络结构互操作性：尚未考虑互操作性，网络一般相当简单，范围上局限于本地，甚至可能无法提供支持分层协议栈的最基本抽象。这些系统常常不能实现

4、可靠性、拥塞控制和安全性。安全：链路容量是宝贵的资源，使用数据转发服务应当受到认证和访问控制机制的保护，只包括端节点的安全方法不太有吸引力。影响DTN体系结构设计的因素（续）（3）端系统特性有限的寿命：一个特定消息的往返时间甚至单程时间完全有可能超过发送节点的寿命。常规的端到端确认方案没有用，应当将可靠投递的责任委托给其它实体。低占空比操作：给传输调度和路由提出特殊问题。有限的资源：节点存储容量有限，而数据在节点要存储较长时间，如何设计有效的存储管理。因特网服务模型回顾因特网是由众多物理网络通过TCP

5、/IP协议形成的逻辑网络：TCP/IP协议运行在物理网络上，提供给用户统一网络的表示形式。不同物理网络的互操作通过IP协议实现：IP协议提供统一的编址形式、数据包格式和数据包转发方法IP包在每个节点上被映射到一个物理层帧中，依靠底层物理网络技术传输到下一个节点。端到端可靠性由端系统承担：连接的所有状态仅保存在端系统上，由端系统负责数据可靠传输。因此，因特网实际上就是一个覆盖网络：它运行在已有物理网络之上，提供包括路由、拥塞控制、可靠性、安全性、互操作性等在内的各种网络增强功能。在DTN环境下审视因特网

6、模型缺陷网络是一种新的物理网络，可以效仿因特网设计一个覆盖网络，在覆盖网络上提供路由、可靠性、安全性、互操作性等各种所需的网络增强功能。交互式消息传输不适合缺陷网络，电子邮件的异步消息投递机制接近解决缺陷网络中的许多问题，因此DTN可基于非交互式消息传输。由端系统保证可靠性不适合缺陷网络，应允许委托给其它节点。应用层代理可以方便地实现不同网络之间的名字映射和协议转换，应用层上实现的DTN可以提供网关功能。2.DTN架构设计[1][1]提出一个支持缺陷网络与其它网络（缺陷网络，常规网络）互操作的DTN网

7、络架构：DTN作为一个覆盖网运行在已有网络的协议栈上，采用非交互式消息传输机制；DTN在应用层上以代理的形式实现；不同网络之间的互操作通过网络边界上的DTN网关实现。（1）区域和DTN网关DTN架构包括区域和DTN网关的概念，不同的区域通过DTN网关互联。两个节点被认为在同一个区域中，如果它们不使用DTN网关（使用区域中已有协议）就能通信。连接两个区域的DTN网关逻辑上由两个部分组成，每一部分位于各自区域的传输层协议之上。与因特网路由器不同，DTN网关：关注可靠消息路由而不是尽力而为的分组交换；当要求

8、可靠投递时，负责将消息保存在非易失存储器中；负责名字解析；负责对到来的流量执行认证和访问控制检查。区域和DTN网关示例（2）名字元组（nametuples）为路由DTN消息，使用名字元组来标识对象或对象组。名字元组由可变长度的两部分组成，形为{区域名字，实体名字}：区域名字：层次结构的全局惟一名字，由DTN路由器解释，用于在DTN转发表中寻找到指定区域边界上的一个或多个DTN网关的路径。实体名字：标识指定区域内一个可解析名字，不要求全局唯一，可以是任何特