移动Ad-Hoc网络自动配置算法研究

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随着无线通信技术的飞速发展,移动Ad-Hoc网络得到了广泛的应用和研究。与传统的无线通信技术相比,移动Ad-Hoc网络技术不依赖基础设施且能够快速和灵活配置,能适用于要求高抗毁性和动态高效通信的场合。它既能够作为一种独立的技术完成一些传统网络技术无法完成的任务,也能作为一种辅助技术与其它技术,如蜂窝网络技术等相结合,以达到扩展应用范围、改进性能和降低费用等目的。移动Ad-Hoc网络展现了极其诱人的应用前景,也带来了许多技术上的挑战。为了在网络内正确地建_上路由以支持数据报文转发,每个移动Ad-Hoc网络节点必须配置唯一的地址。在实际的移动Ad-Hoc网络应用中,如何采用动态的方式为移动节点配置IP地址,是极其基本和极为重要的问题。尽管已经存在一些针对移动Ad-Hoc网络设计的自动配置解决方案,但至今尚没有任何一种能够成熟到成为标准。因此,如何动态地为移动节点配置有效的IP地址,依然是该领域亟待解决的热点问题。本文针对移动Ad-Hoc网络的地址自动配置问题作了系统深入的研究,并提出了新的方案,以支持高效的数据路由功能。主要工作和创新点包括以下方面: 1.介绍了Ad-Hoc网络技术的应用背景、发展历史以及当前研究现状;综述了前人在移动Ad-Hoc网络自动配置方面的研究成果和未解决问题;阐述了本文要达到的目标。 2.提出了基于生成树的地址自动配置新方法,借助生成树能实现更均匀的地址资源配置。通过为每个节点配置冗余地址,使得每个节点都拥有进一步分配地址的能力,从而加速了新节点获取地址配置的过程:改进了网络标识的定义和使用方式,即使不同的子网偶而不幸地使用了相同的网络标识,该方法也能正确地处理子网间的合并,从而避免了前人对网络标识唯一性的不合理假设。分析和仿真表明,与AAAC和Prophet等方法相比,该方法能更好地支持网络分裂与合并,有效地降低了网络通信开销和配置延迟。 3.针对扁平网络结构的局限性,将层次结构思想应用到自动配置问题,通过引入地址代理的概念来组织IP地址,使得地址层次的建立和维护得到了简化。分析和仿真表明基于地址代理的层次方案,只需花费几乎可忽略的通信负担,就能有效地减少地址初始冲突概率,并加速地址冲突检测,因而能更好地支持移动Ad-Hoc网络频繁的分裂与合并场景。 4.通过引入虚拟地址代理的概念,将层次化的思想应用于存在聚簇协议的网络环境。重用聚簇结构极大地简化了地址配置和维护过程:同时,由于最大化了簇头节点地址的有效期,基于聚簇结构的自动配置方法,还能够促进簇结构的管理,增强网络虚拟主干路由功能的可用性和稳定性。 5.为了减少层次结构的维护负担,引入了一种松散的域结构,用于管理地址的配置和更新过程。这种松散的域结构去除了层次结构的维护费用,更加适合节点不断移动、拓扑不断变化的移动Ad-Hoc网络。 6.为了对现存的Ad-Hoc网络自动配置协议增加隐私保护支持,提出一种简单的隐私扩展方法,将标准文档RFC3041所提出的隐私编址方案扩展到了Ad-Hoc网络环境中。通过引入了随机二分法,来代替传统二分法,使得一批采用地址池的自动配置协议能够实现隐私保护支持。除了隐私考虑,该方法还使得地址的分布更加均匀,能够降低网络合并时的地址冲突概率。
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