AODV协议分析

1 AODV 报文格式
AODV 有三种基本的协议报文类型:RREQ 路由请求报文、RREP路由回复报文和RRER 路由错误报文。
1.1 RREQ 报文
a. 对RREQ 的处理
接收到RREQ 的结点做如下处理:
(1)创建一个表项,先不分配有效序列号,用于记录反向路径。
(2)如果在“路由发现定时”内已收到一个具有相同标识的RREQ 报文,则抛弃该报文,不做任何处理;否则,对该表项进行更新如下:
I.下一跳结点=广播RREQ 的邻居。
II.跳数=RREQ 报文的“跳计数”字段值。
III.设置表项的“过时计时器”。
(3)如果满足以下条件,则结点产生“路由回答报文”RREP,并发送到信源;否则更新RREQ 报文并广播更新后的RREQ 报文。
I.该结点是信宿。
II.结点的路由表中有到信宿的活动表项,且表项的信宿序列号大于RREQ中的信宿序列号。
(4)更新RREQ 报文并广播更新后的RREQ 报文
I.信宿序列号=本结点收到的信宿相关的最大序列号。
II.跳计数加1。
1.2 RREP 报文
(1)信宿结点产生RREP
执行如下操作:
I.如果收到相应的RREQ 的信宿序列号与信宿维护的当前序列号相等,则信宿将自己维护的序列号加1,否则不变。
II.跳计数=0。
III.定时器值。
(2)中间结点产生的RREP
执行如下操作:
I.本结点获取的该信宿的最大序列号。
II.跳计数=本结点到信宿的跳数(查相应表项即可得到)。
III.更新本结点维护的“前向路由表项”的下一跳和“反向路由表项”的前一跳
b. 对RREP 的处理
结点对接收到的RREP 作如下处理。
(1)如果没有与RREP 报文中的信宿相匹配的表项,则先创建一个“前向路表”空表项。
(2)否则,满足如下条件对已有表项进行更新。
条件:
I.现有表项的信宿序列号小于RREP 报文中的序列号。
II.现有的表项没有激活。
III.信宿序列号相同,但RREP 报文的“跳计数”值小于表项相对应的值;通过更新或创建,产生一个新的前向路由。
更新:
IV.下一跳=广播RREP 的邻居结点。
V.信宿序列号=RREP 中的信宿序列号。
VI.跳计数加1。
(3)按照上述的过程,任何转发RREP 的结点,都记录了到信宿的下一跳,当RREP到达信源时。结点地址匹配,不再转发RREP,信源到信宿的前向路由已经建立起来了。信源可以沿这条前向路径进行数据传输。
1.3 RRER 报文
邻居间周期性的互相广播“Hello”报文,用来保持联系,若在一段时间内没有收到“Hello”报文,则认定为链路断。例如当结点X、Y 之间链路产生断路使数据无法通过此条链路传至信宿,则结点X 会产生RRER 报文向信源报告此情况。RRER 通过广播形式传送,维护路由表的结点收到此报文会更新路由表(将X、Y
间的路由设成无效),并转发RRER 报文。


2 协议从接收到一个分组开始的基本流程
AODV 路由协议主要包括以下几个组件:
1、协议实体
2、路由表
3、定时器
(1)广播定时器
(2)周期Hello 报文广播定时器
(3)用于邻居管理的定时器
(4)用于路由缓存的定时器
(5)用于本地修复的定时器
(6)缓存广播ID 的定时器
4、日志记录器
5、路由缓存队列
当协议接收到一个分组,即recv(Packet*, Handler*)函数被调用,函数根据分组类型调用不同的处理函数进行处理。
1、如果是协议分组,则将分组的ttl 值减1,并调用recvAODV(Packet*)函数进行处理。recvAODV 函数再根据分组的不同类型来调用不同的函数进行处理。
(1)如果接收到的是路由请求分组,则调用recvRequest(Packet*)函数进行处理。如果该分组由节点自身产生或已经接收过的,会被节点丢 弃,并结束处理。否则,节点将缓存该分组的序列号,并将该分组发送来的路径添加到反向路由中,转发相应分组。然后,节点根据该分组的目的地址进行判断并调 用不同函数进行
处理。如果节点自身即为目的节点,则调用sendReply(nsaddr_t, u_int32_t,nsaddr_t, u_int32_t, u_int32_t, double)函数进行响应。如果节点不是目的节点,但知道通往目的节点的路由,则调用sendReply 函数进行响应,并在源和目的前驱列表中分别插入到源和目的的下一跳节点。否则,不能直接响应该请求,
将跳数加1,并调用forward(aodv_rt_entry*, Packet*, double)函数转发该分组。在sendReply 函数中,节点首先查找到达目的节点(即发送路由请求分组的节点)的路由,创建并填充分组,然后调用 Scheduler::instance().schedule()函数来发送该分组。
(2)如果接收到的是路由响应分组,则调用recvReply(Packet*)函数进行处理。节点首先查询前往分组目的节点的路由,如果不存在则新增一 条路由项。然后,节点更新到该目的节点的路由项,并发送所有相关分组。如果节点为目的节点则更新路由发现延迟并发送所有相关的分组。如果节点不是目的节 点,但知道通往目的节点的路由,则将跳数加1,调用forward 函数转发该分组,并修改响应的前驱列表。如果节点不是目的节点,也不知道通往目的节点的路由,则丢弃该分组。
(3)如果接收到的是路由错误分组,则调用recvError(Packet*)函数进行处理。
节点首先清除所有受到影响的路由项,丢弃所有受影响的分组。然后,如果前驱节点中存在会受该路由错误影响的分组,则调用 sendError(Packet*, bool)函数转发该分组。sendError 函数创建并填充分组, 然后调用Scheduler::instance().schedule()函数来发送该分组。
(4)如果接收到的是Hello 消息分组,则调用recvHello(Packet*)函数进行处理。节点会将该邻居的信息添加到邻居列表中(或更新该邻居的信息)。
2、如果是数据分组,则节点丢弃已经发送过或者ttl 为0 的分组,并结束处理。如果分组是由上层协议产生的,则节点添加IP 报头。随后,节点根据目的路由进行不同处理。
(1)如果目的节点路由未知,则调用rt_resolve(Packet*)函数进行路由解析和转发。如果目的节点路由在路由表中存在,则直接调用 forward 函数进行转发。如果分组是由节点自身产生的,则将分组保存到缓冲队列中,并调用sendRequest(nsaddr_t)函数查询目的路由。如果目的路 由已知,但正在进行本地修复,则将分组保存到缓冲队列中。否则,丢弃该分组,并调用sendError 函数报错。
(2)如果目的节点路由已知,则调用forward 进行转发。节点丢弃ttl 为0 的分组,并根据分组类型决定下一步操作。如果接收到的是数据分组,且自身为目的节点,则通过调用PortClassifier 对象的recv(Packet*, Handle*)函数将分组交递给高层协议, 并结束处理。否则, 节点设置分组属性, 并调用
Scheduler::instance().schedule (Handler*, Event*, double)函数来发送分组。其中,Handler 为基类中的属性target_(会根据脚本中的设置指向相应的协议实体), Event 为要发送的分组即可。以上就是在节点收到分组后的一个处理过程。

以下是各个定时器所做的工作。
1、广播定时器BroadcastTimer 在到时后调用id_purge()函数删除广播项中已超时的项目,并通过调用Scheduler:: instance().schedule()函数来设置下次被调用的时间(Handler 为this 指针,Event 为类属性intr)。
2、周期Hello 报文广播定时器HelloTimer 在到时后调用sendHello()函数向邻居创建并发送Hello 消息,并调用schedule()函数来设置下次被调用的时间。
3、邻居管理定时器NeighborTimer 在到时后调用nb_purge()函数来清除邻居列表中已超时的邻居项,并调用schedule()来设置下次被调用的时间。nb_purge会调用 nt_delete(nsaddr_t) 函数来清除超时的邻居项, 其又会调用handle_link_failure(nsaddr_t)函数来处理由于邻居节点被删除而引起的路由
变化。
4、路由缓存定时器RouteCacheTimer 在到时后调用rt_purge()函数来清除路由表中已超时的路由项,并丢弃相关的分组,再调用schedule()来设置下次被调用的时间。
5、本地修复定时器LocalRepairTimer 在调用后根据传递的分组的目的地址关闭相应的路由项。
6、缓存广播ID 定时器BroadcastID 用来保存广播分组的ID。

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参考文献地址:http://hi.baidu.com/sheva2007/blog/item/042cc2dfbd15731462279866.html

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