延迟容忍网络路由技术综述_杨炎_200921060406

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1、延迟容忍网络路由技术综述摘要：延迟容忍网络及其新型体系结构提出后，路由作为延迟容忍网络的核心之一，成为了研究的重点和热点。本文针对单播路由协议，将路由协议的分类进行总结，并详细介绍新近的DTN路由算法；文章路由研究中的仿真平台进行了概括性的论述，基于各路由协议的仿真结果列出了路由性能对比表。最后总结现阶段DTN路由所面临的问题和缺陷，并在此基础上指出未来路由的研究方向。【关键词】延迟容忍网络（DTN），体系结构，路由协议，仿真器1引言延迟容忍网络（DelayTolerantNetworks，简称DTN），也称为“挑战性网络”，来源于行星际通信网络[1

2、]。现泛指在任意时间点，几乎不存在源地址到目的地址的端到端的路径的无线网。随着计算机技术的发展以及其他领域研究的需要，这样的挑战网络已相继出现，并在人们的日常生活的幕后扮演着重要的角色。现有的挑战性网络主要包括生态环境监控网络[2][3]，Peoplenet[4]，海洋无线传感网络[5]，无线车载自组织网络[6]，军事网络[7]，灾难恢复网络[8]以及边远乡村的访问[9]等。延迟容忍网络的主要研究机构有三个：星际互联网(interplanetarynetworking,IPN)[10]，互联网研究任务组(InternetResearchTaskFor

3、ce)[11]建立的DTNRG（DTNResearchGroup）[12]以及美国国防部高级研究局（DARPA）。延迟容忍网络的研究方向主要分为DTN体系结构路，DTN路由和DTN安全问题。路由作为延迟容忍网络的研究核心之一，成为DTN学者们研究的重点和热点。延迟容忍网络往往具有高延迟，低传输率，间歇型连接、节点频繁移动，延迟容忍、错误容忍、有限的存储以及通信环境恶劣等特点，使得传统的基于TCP/IP的端到端通信的互联网技术无法很好地为其提供服务。主要体现在如下方面：表1TCP/IP网络与DTN网络对比网络特性网络类型传统网络（TCP/IP）延迟容忍

4、网络（DTN）端到端的连接传输层提供未提供数据传输率高低连接时间持续的双向的端到端的连接周期性或者间断性的连接传输错误率低的端到端的数据传输错误率数据传输错误率高，丢包频繁传播延迟网络传播时延小由于网络分割，传播时延大节点属性普通节点，资源相对充足，路由不受资源限制资源、寿命有限，节点计算、处理与存储空间比普通节点差可靠传输网络拥塞控制使其吞吐量随着往返延迟、信息丢失概率的增加而降低网络拥塞管理、流量控制异常困难安全性节点存在于虚拟网络空间，安全较高，但仍然存在安全威胁节点处于真实物理世界，安全性低，除受传统网络威胁外还遭遇窃听修改消息、路由欺骗等攻

5、击网络协议网络协议统一，端到端的路径采用单一的路由网络通信环境的异构导致通信协议多样性，路由协议非常复杂面对着延迟容忍网络以上所述的特性，若仍然使用传统的TCP/IP体系结构，会造成极大的传输时甚至几乎不可达的网络传输。为了使这种网络更好地与现有Internet之间实现互操作，并改善网络的传输性能，K.Fall等科学家提出了延迟容忍网络的架构——Bundles[1]。此后，学者们纷纷在此架构上研究提出新型的DTN路由。由于DTN网络的特殊性质，实现高性能的延迟容忍网络路由面临着新的挑战。主要体现在：可靠的传输率和可容忍的延迟，最大化消息传输的成功率和

6、最小化传输延迟是DTN路由的首要目标；合理的资源分配，低资源消耗，DTN中路由算法大多以牺牲资源消耗来获取可靠的传输率；一定安全性和可靠性，延迟容忍网络的安全性虽已独立展开研究，但路由的安全性严重的影响了整个网络的安全；较低的算法复杂度，易于部署，大部分路由协议由于算法的复杂度高而难于部署；良好的可扩展性，可扩展性可保障路由算法对不同的网络做出适当修改以适用于该网络。DTN路由的研究也可大体划分为移动模型、单播路由、组播路由和选播路由四个小方向。学者们在传统的随机移动模型的基础上相继提出建立基于地图驱动的车载移动模型、基于角色分配的灾难移动模型[26

7、]等，而CRAWDAD工程[13]也提供部分场景生活的真实跟踪及记录，这些都为更好的研究路由中的移动模型打下坚实的基础。近年来，在研究者的共同努力下，DTN单播路由不断改进和完善，已将部分路由发挥到极致，比如传染路由（epidemicrouting）[14]。启发式的机会主义路由[10]和社会路由[28]近期成为路由的热点，在DTN路由界引起新一轮的热潮。2现有路由协议及其分类由于当前DTN网络所涉网络类型甚广，而各个网络特征差异较大，因此目前不存在DTN网络路由的统一分类。本节主要针对单播路由，总结近年来国内外在DTN路由上的分类及分类标准。文献[

8、16]根据路由协议在数据包的转发过程中是否创建了数据包副本，将DTN路由划分为基于转发的路由（forward