aodv协议的研究与分析

1 AODV 报文格式
AODV 有三种基本的协议报文类型：RREQ 报文、RREP 报文和RRER 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。