主动网络协议栈的设计与仿真实现new

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1、http://www.paper.edu.cn主动网络协议栈的设计与仿真实现赵钦北京邮电大学，北京(100876)E-mail：shihou1000@sina.com摘要：本文提出了一种基于主动网络思想的MANET通信协议栈的设计方案。主动网络是一个开放的、可扩展的、可编程的网络系统。MANET（移动自组织网络）是由一组无线移动节点组成的，临时的，多跳的，无基础设施支持的无中心网络。利用OPNET仿真软件，该协议栈的基本功能已经得到了初步实现。通过配置该协议栈，仿真节点既能够传输主动网络数据，又具

2、有MANET节点的移动性与自组织能力。关键词：主动网络；协议栈；仿真中图分类号：TP3911．引言在传统的Internet网络中，网络边缘的终端节点可以对IP包提供直到应用层的各种处理能力，对于IP包的各种复杂的计算都是放在终端节点上完成的；网络内部的路由器节点只提供到网络层的处理，对到来的IP包只执行路由选择这样的简单计算。由于传统网络系统的主要功能是被动的传送到达的IP包，对IP包本身的语义不作分析、处理，因而称之为被动网络（PassiveNetwork）。在被动网络中，网络节点是一个封闭的集

3、成系统，只能对IP包执行有限的计算处理，因而难以动态的扩展新的网络服务。鉴于被动网络的封闭性和局限性，美国国防部高级研究计划署DARPA在1994年提出了主动网络的概念。主动网络是一个开放的、可扩展的、可编程的网络系统。它的基本思想是：将程序嵌入主动包中，使程序和数据一起在网络上传输；网络的中间节点运行主动包中的程序，利用中间节点的计算能力处理主动包中的数据或者执行特定的操作。主动网络允许用户向网络节点注入定制的程序，网络节点以此来修改或扩展网络的基础配置，从而实现快速、动态的设定和配置网络。目前

4、，主动网络的研究取得了丰硕的成果，许多研究组织实现[1]了不同的主动网络原型系统。近年来，无线通信网络无论在技术上还是在商业上，都获得了飞速的发展，并且已经在世界范围内被广泛地应用。我们通常提及的无线通信网络一般都是有中心的，要基于预设的基础设施才能运行。但是在某些场合下，我们需要一种不依赖于任何预设的基础设施，能够临时快速自动组网的移动网络，Adhoc网络就是满足这种需要的网络。Adhoc网络是由一组无线移动节点组成的，多跳的，临时性的，无基础设施支持的无中心网络。Adhoc网络[2]中的节点不

5、仅具备普通移动终端的功能，还具有转发报文的路由器功能。Adhoc网络由于能快速、灵活、方便地支持用户的移动性，逐渐成为个人通信和Internet发展的方向，而主动网络的概念又被看作是下一代Internet的发展趋势；因此，基于主动网络思想的Adhoc网络的研究成为了一个新的课题。在研究新的网络系统时，我们可以使用仿真模拟软件辅助或验证理论研究，因此本文借助于OPNET仿真平台设计并实现了一个简单的Adhoc主动网络，为进一步的深入研究奠定了基础。2．主动节点主动网络体系结构的关键在于主动节点(AN

6、：ActiveNode)的体系结构，这是由于主动网络与传统被动网络最基本的区别在于：主动网络中存在主动节点，它们具有执行主动代码，-1-http://www.paper.edu.cn对数据包进行计算处理的能力。至于节点之间，仍然是路由和传输的问题，而路由实质上也是在节点内部确定的。[3]2.1主动节点体系结构规范主动网络工作组提出的主动节点的逻辑体系结构包括三个部分：主动应用AA（ActiveApplication），执行环境EE（ExecutionEnvironment）和节点操作系统（Node

7、OS）。这三个部分既相互关联，彼此之间又具有一定的独立性。它们的作用分别如下：主动应用AA，由一段主动程序代码、与主动代码相关的数据以及状态参数等组成。通过执行环境EE对AA调用和执行，主动节点可以实现用户定制的网络服务。AA在主动网络中具有流动性。执行环境EE，定义了一个虚拟机和主动网络用户可调用的编程接口，用户通过以数据包的形式向节点的EE发送编码指令，用以控制虚拟机，一般来讲，指令的执行将更新EE和主动节点的状态信息，也可能导致EE立即或稍后传递其他的数据包。主动网络体系结构框架允许多个EE

8、同时共存于单个节点中。节点操作系统NodeOS，提供了执行环境所赖以生存的基本功能，它管理主动节点的资源，并且在资源(如传输、计算、存储等)之间进行协调。因此，NodeOS把EE从资源管理的细节以及其他EE的行为影响中分离出来，EE则反过来把与末端用户的交互作用细节从NodeOS独立出来。NodeOS在EE和支撑物理资源(如传输带宽、处理器周期和存储等)之间进行操作，能够并发地支持多个EE，为它们提供通用的低层功能。通用低层功能包括：EE接收和发送数据包所需的支撑通道，在多个EE之