路由协议范文

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一、OSPF介绍

OSPF：Open Shortest Path First 开放最短路径优先是基于RFC 2328的开放标准协议，它非常复杂涉及到多种数据类型，网络类型，数据通告过程等，灵活的接口类型，可以随处设置通告网络地址，方便的修改链路开销等。

二、OSPF邻居关系的建立

1.在局域网中路由器A启动后处于down状态，此时没有其它路由器与它进行信息交换，它会从启用OSPF协议的接口向外发送Hello分组，发送分组使用组播地址：224.0.0.5。

2.所有运行OSPF的直连路由器将会收到Hello分组，并将路由器A加入到邻居列表中，此时的邻居处于Init状态（初始化状态）。

3.所有收到Hello分组的路由器都会向路由器A发送一个单播应答分组，其中包含它们自身的信息，并包含自己的邻居表（其中包括路由器A）。

4.路由器A收到这些Hello分组后，将它们加入到自己的邻居表中，并发现自己在邻居的邻居表中，这时就建立了双向邻居关系（two-way）状态。

5.在广播型网络中要选举DR和BDR，选举后路由器处于预启动（exstart）状态。

6.在预启动状态下路由间要交换一个或多个的DBD分组（DDP），这时路由器处于交换状态。在DBD中包含邻居路由器的网络、链路信息摘要，路由器根据其中的序列号判断收到的链路状态的新旧程度。

7.当路由器收到DBD后，使用LSAck分组来确认DBD包，并将收到的LSDB与自身的相比较，如果收到的较新，则路由器向对方发出一个LSR请求，进入加载状态，对方会用LSU进行回应，LSU中包含详细的路由信息。

8.当对方提供了自身的LSA后，相邻路由器处于同步状态和完成邻接状态，在lan中路由器只与DR和BDR建立完全邻接关系，而与DRothers只建立双向邻接关系，此时的相邻路由器进入了Full状态，完成了信息同步。

三、OSPF的分区机制

OSPF路由协议可以使用在大型网络规模中，如要规模太大，路由器需要维持很大的链路状态作息，构建大的链路状态数据库存（LSDB），路由表要较大，影响工作效率，并且当网络中拓扑出现问题时，会引起大的路由波动，所有路由器要重建路由表，所以分区的概念被提出来。

设计者可以将整个网络分为多个区域，每个区域内部的路由器只需要了解本区域内部的网络拓扑情况，而不用掌握所有路由器的链路情况，这样LSDB就减小了很多，并且当其它区域的网络拓扑变化时，相应的信息不会扩散到本区域外，如变化后影响到其它区域，这时ABR才会生成LSA发往其它区域，这样大部分的拓扑变化被隐藏在区域内部，其它区域的自身并不需要明白这些，内部路由器只需维持本区域的LSDB即可，这样就减少了协议数据包，减轻路由器及链路的负载。

四、OSPF的分组类型

1.HELLO报文（Hello Packet）。最常用的一种报文，周期性的发送给本路由器的邻居。内容包括一些定时器的数值，DR，BDR，以及自己已知的邻居。

2.DBD报文（Database Description Packet）。两台路由器进行数据库同步时，用DD报文来描述自己的LSDB，内容包括LSDB中每一条LSA的摘要（摘要是指LSA的HEAD，通过该HEAD可以唯一标识一条LSA）。这样做是为了减少路由器之间传递信息的量，因为LSA的HEAD只占一条LSA的整个数据量的一小部分，根据HEAD，对端路由器就可以判断出是否已经有了这条LSA。

3.LSR报文（Link State Request Packet）。两台路由器互相交换过DD报文之后，知道对端的路由器有哪些LSA是本地的LSDB所缺少的或是对端更新的LSA，这时需要发送LSR报文向对方请求所需的LSA。内容包括所需要的LSA的摘要。

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路由协议就是在路由指导IP数据包发送过程中事先约定好的规定和标准。由于路由设备的基本功能是通过寻址与转发实现网络的互联互通，因此路由设备成为现代通信网络的基础设施。随着移动通信网络、固定网络以及因特网的发展，网络的主要应用基于网际协议（Internet Protocol，IP）化的趋势更加明显，从而使路由设备的地位和作用越发重要。

1.路由协议概述

1.1 RIP协议概述

RIP（Routing information Protocol，路由信息协议）是应用较早、使用较普遍的内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），适用于小型同类网络的一个自治系统（AS）内的路由信息的传递。RIP协议是基于距离矢量算法（Distance Vector Algorithms，DVA）。它使用“跳数”，即metric来衡量到达目标地址的路由距离。

RIP协议的工作过程，路由器启动后，路由表中只有那些与其直接连接的网络地址。在每个路由器启动后，路由器以广播的形式向相邻的路由器发送自己完整的路由表。收到报文的路由器依据该信息来更新自己的路由表。最终所有的路由器都会有一份完整的路由表，得知整个网络的状态，达到汇聚状态。如图1中，R2的路由表开始只有与它直连的网络2和网络3的路由信息。接着它收到R1和R3发给它的路由表，它根据收到路由表中的路由信息，将自己路由表中没有的路由信息添加进来，并将原有的距离加1。当R2把它从R1，R3获得的路由信息汇聚起来发给R1，R3后，R1，R3也将自己的路由表更新，这时，就达到了汇聚状态。

在达到汇聚状态后，路由器每隔30秒向与他相连的网络广播自己的路由表，如果180秒（6个更新周期）一个路由项没有得到确认，则该路径失效。若经过240（8个更新周期）秒路由项仍没有得到确认，它就被从路由表中删除。30，180，240秒的延时都是由计数器控制的，它们分别是：更新计时器（Update Timer）， 无效计时器（Invalid Timer）和刷新计时器（Flush Timer）。

路由器在收到某一邻居路由器的路由信息后，对本路由表中没有的项目，增加该路由项。前提条件是，该路由项的度量值少于16，即可达，因为这是新的目的网络;对本路由表中已有的路由项，当下一跳的地址不同时，只在度量值减少的情况下更新该路由项的度量值，若下一跳的地址不同，但度量值相等，即代价一样，那此时保留旧表;若下一跳的地址相同，只要度量值有改变就更新该路由项的度量值，因为这里路由项的度量值，要以最新的消息为准。

1.2 OSPF协议概述

OSPF（Open Shortest Path First，最短路径优先）也是一个内部网关协议，用于在单一自治系统内决策路由。与RIP相对，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离向量路由协议。目前，OSPF协议是自治系统内主要采用的路由协议。

OSPF协议不仅能计算两个网络结点之间的最短路径，而且能计算通信费用。可根据网络用户的要求来平衡费用和性能，以选择相应的路由。在一个自治系统内可划分出若干个区域，每个区域根据自己的拓扑结构计算最短路径，这样做减少了OSPF路由实现的工作量。OSPF属动态的自适应协议，对于网络的拓扑结构变化可以迅速地做出反应，进行相应调整，提供短的收敛期，使路由表尽快稳定化。每个路由器都维护一个相同的、完整的全网链路状态数据库。这个数据库很庞大，寻径时， 该路由器以自己为根，构造最短路径树，然后再根据最短路径构造路由表。路由器彼此交换，并保存整个网络的链路信息，从而掌握全网的拓扑结构，并独立计算路由。

OSPF协议路由的计算过程为：每台OSPF路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态通告LSA，并通过更新报文将LSA发送给网络中的其他OSPF路由器;每台OSPF路由器都会收集其他路由器发来的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库LSDB，LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，LSDB是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述;OSPF路由器将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反应，各个路由器得到的有向图是完全一样的;每台路由器根据有向图，使用SPF（最短路径优先）算法计算出一棵以自己为根的最短路径树，这棵树给出了到自治系统各个节点的路由。

1.3 BGP协议概述

BGP（Border Gateway Protocol）是一种自治系统间的动态路由协议，它的基本功能是在自治系统间自动交换无环路的路由信息，通过交换带有自治系统号序列属性的路径可达信息，来构造自治区域的拓扑图，从而消除路由环路并实施用户配置的路由策略。与OSPF和RIP等在自治区域内部运行的协议对应，BGP是一种EGP（Exterior Gateway Protocol）协议，而OSPF、RIP、ISIS等为IGP（Interior Gateway Protocol）协议。BGP协议经常用于ISP之间。

BGP协议从1989年以来就已经开始使用。它最早的三个版本分别是RFC1105（BGP-1）、RFC1163（BGP-2）和RFC1267（BGP-3），当前使用的是RFC4271（BGP- 4）。 随着INTERNET的飞速发展，路由表的体积也迅速增加，自治区域间路由信息的交换量越来越大，影响了网络的性能。BGP支持无类别域间选路CIDR（Classless Inter Domain Routing），可以有效的减少日益增大的路由表。BGP-4正迅速成为事实上的Internet边界路由协议标准。

BGP协议具有以下特性：

①BGP路由协议的着眼点在于控制路由的传播和选择最好的路由，而OSPF、RIP、IGP协议的着眼点在于发现和计算路由。

②通过携带AS路径信息以及BGP的路由通告原则，可以解决自治系统之间与内部的路由环路问题。

③BGP为路由信息附带丰富的路由属性，路由策略利用这些属性，可以灵活的控制选路。

④BGP-4支持无类别域间选路CIDR（Classless Inter Domain Routing），也称为supernetting（超网），这是对BGP-3的一个重要改进。

⑤与OSPF，RIP等IGP协议相比，BGP的拓扑图要更抽象一些。在BGP中，拓扑图的端点是一个AS区域，边是AS之间的链路。

⑥使用TCP作为其承载协议，端口号是179，提高了协议的可靠性。

⑦路由更新时，BGP只发送增量路由（增加、修改、删除的路由信息），大大减少了BGP传播路由时所占用的带宽，适用于在Internet上传播大量的路由信息。

简述BGP协议路由信息的传送过程。P代表所要宣告的网络地址前缀，A，B，C，D，E，F分别代表路由器所在的自治系统号。开始时，自治系统A中的边界路由器向自治系统B和C发送路由宣告，“从自治系统A可以到达网络P”。自治系统B和C中的边界路由器收到后，将自己的自治系统号加到AS-PATH路径中，再向他的其它EBGP邻居发送。当自治系统D收到了来自自治系统B和C的到达同一网络P的路由信息，此时虽然两个自治系统到达P的AS-PATH路径长度相同，自治D可以根据所配置的路由策略来决定选择哪一条路径。最终自治系统D选择了来自自治系统C的路径。

2.路由协议威胁分析

路由协议受到的威胁和攻击，可能伤害个人用户甚至整个运营网络。下面主要介绍了对路由协议产生影响的威胁行为。

影响路由协议的威胁行为：

下面列出了对路由协议产生影响的公认威胁行为[7]，这些威胁行为并不是针对某个特定的路由协议，而是存在目前所使用的大多数路由协议中。

（1）蓄意暴露信息

该威胁行为是指，攻击者控制了路由器，故意将路由信息给其它实体，而该实体本不会接收到这些暴露的信息。

该威胁行为是从设备的安全漏洞入手，跟路由协议本身的关系不大。但如果攻击者将路由信息发送给另外一个攻击者，该攻击者可以修改报文内容，这会对网络带来很大的影响。

（2）嗅探

所谓嗅探，就是攻击者监听和记录授权路由器之间的路由交换，以获得路由信息。

该威胁行为单独存在的时候并不会对网络造成危害，仅仅是获得路由信息，而路由信息本身并不存在机密性的内容。但该项威胁行为暴露出路由协议的一个脆弱性，即路由协议没有对路由信息加密保护的安全机制。

（3）欺骗

这里的欺骗是指一个非法设备假装一个合法身份。欺骗本身也不是一个真正的攻击，当它执行其它威胁行为时，才会导致威胁后果。例如，如果一个攻击者成功地伪造了一个路由器的身份，这个攻击者就会发送虚假的路由信息，可能会导致网络的崩溃。

对于路由协议的很多攻击都利用了该威胁行为，该威胁行为暴露了路由协议一个很大的脆弱性，即缺乏身份认证机制。

（4）不正当宣称

该威胁行为是指，当一个拜占庭路由器（合法的路由器做了错误的事）或者一个未授权的路由器宣告它控制了一些网络资源，而实际上它并没有，或者它所宣告的路由信息并没有被授权。

（5）虚假陈述

该威胁行为是指攻击者以错误的方式修改了路由信息。上一个威胁行为是由路由信息的源端产生的，该威胁行为主要是由路由信息的转发端产生的。例如，在RIP协议中，攻击者可能将路径长度从一跳增加到两跳。在BGP协议中，攻击者可能从AS-PATH中删除一些AS号。

攻击者可以通过删除，插入和替换来实现该威胁;也可以通过重放过期数据假装最新数据来实现。攻击者可以是网络外未授权的路由器，也可以是拜占庭路由器。

该威胁行为暴露了路由协议具有以下脆弱性。

①路由协议没有内在机制保证对等体之间通讯的消息的完整性和对等实体的真实性。

②路由协议中没有安全机制来保证路由器宣告的路由信息的真实性。

③路由协议中没有安全机制来抵挡重放攻击。

该威胁行为几乎暴露了路由协议存在的所有脆弱性，而正是由于该威胁行为的存在，对网络的稳定带来了极大地隐患。

（6）拒绝服务攻击

该威胁行为是指通过一些攻击手段使得路由器不能提供正常的服务，从而可能使整个网络中断服务。实现该威胁行为的方式有很多，如路由黑洞导致某条IP地址前缀不可达，或对某条路由的路径属性篡改会导致报文延迟或拒绝服务等，某个远程攻击者使用错误或伪造的路由消息关闭一个连接也被认为是拒绝服务攻击。而且对于承载路由协议的传输链路的攻击，也可能会导致路由器受到拒绝服务攻击。例如，BGP协议使用TCP作为其传输层协议，TCP RST攻击能重置两个对等体之间的连接;TCP容易受到SYN泛洪攻击，会使得初始化三次握手不结束，BGP协议也就无法建立连接。

显然，该威胁行为暴露了路由协议没有防止拒绝服务攻击的安全机制。而拒绝服务攻击是目前因特网上常采用的攻击手段，因为该攻击较简单，实现难度低，但带来的危害却是巨大的。网络中出现的很多安全事件，都是由该攻击造成的。因此，有效地防止拒绝服务攻击，是作为因特网基础设施的路由器所应该具有的安全机制。

3.结论

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）03-00-04

0 引 言

无线传感器网络（Wireless Sensor Networks， WSN）作为物联网的重要组成部分，具有广阔的应用前景[1]。传统网络主要应用于用户间的数据通信和资源共享， 相比之下，WSN应用范围更加广泛，例如环境监测、敌情侦查等。对于WSN路由协议，应用场景的不同会导致它们之间存在某些差异。本文主要从原理、特点以及优缺点三个方面对目前具有代表性的WSN路由协议进行分析，并对其特性进行归纳总结。

根据WSN中传感器节点的特性以及节点间数据传输的特征，可以将WSN路由协议分为以数据为中心的路由、层次路由、地理位置路由以及基于网络流量和服务质量的路由[2]。

1 以数据为中心的路由

传统网络中的路由协议通常是通过地址找到相对应的资源，即以地址为中心；而对于WSN，传感器节点的部署却无规律。在这种情况下，节点的具体编号对用户来说并不重要，用户只需要得到融合后的、有价值的数据即可，即WSN主要以数据为中心。以数据为中心的路由协议包括Flooding、Gossiping、SPIN、Directed Diffusion和Rumor。

1.1 Flooding路由协议

Flooding协议（洪泛路由协议）是一种传统的广播式路由协议[3]。当环境中的某一传感器节点监测或接收到数据时，无条件的将数据转发给自己的邻居节点。Flooding协议原理如图1所示。

Flooding协议最突出的特点在于节点对数据进行“无条件转发”，直到数据传遍整个网络或是达到规定的跳数上限为止。这一特点使得该协议容易实现，并且能较好地适应网络拓扑结构的改变。因此，它具有较强的鲁棒性，可以应用于军事领域或者恶劣环境。但该特点也给Flooding协议带来了一个致命的弱点，即信息爆炸问题。图1中同一个数据包被3次发送给E节点，这对于E节点来说，极大地浪费了能量。图2所示为其重叠问题示意图，其中深色部分为A、B节点所能感知到的区域的重叠部分，如果重叠区域有事件发生，那么该事件信息将被发送给C节点两次。重叠问题普遍存在而且很难避免，并且会随着节点分布密集程度的增大而变得愈发严重。

目前来讲，Flooding协议过于浪费网络资源和节点能量，因此很少被直接运用，一般将其作为衡量标准去评价其他路由算法。

1.2 Gossiping路由协议

Gossiping协议在Flooding协议的基础上演变而来。改进之处在于数据包被随机转发给某几个相邻节点，并非所有相邻节点，这可以在一定程度上控制信息内爆问题。但是由于节点转发数据包时随机选取的相邻节点可能并不是所有相邻节点里面距离该节点较近的几个点，很可能使得数据到达目的节点的时延增大，或是出现跳数已达最大但数据仍未传送到目的节点所导致的信息传送失败问题。

1.3 SPIN路由协议

SPIN（Sensor Protocol for Information via Negotiation）协议基于Flooding协议，改进之处在于节点之间通过协商（Negotiation）的方式缓解数据冗余问题。该协议包含以下三种数据包类型： 消息广播包（ADV）、 数据请求包（REQ）和数据包（DATA）。

图3所示为SPIN协议原理，其中S节点有新数据时则向其所有相邻节点ADV消息，假设A和C有该数据，则它们不回复给S任何消息；假设B没有该数据，则B需要回复REQ数据包，S收到REQ数据包后将原始数据DATA发送给B节点。B接收到DATA后与自己的数据进行融合并对B的相邻节点重复该过程。

该路由协议的核心基于元数据（Metadata）的协商（Negotiation）过程。协议中采用“三次握手”机制，即节点只对回复REQ信息的节点发送原始数据，这相比给所有相邻节点发送原始数据而言，大大减少了冗余数据的传输。

该协议仍然有一些不足之处。若某一个节点收到多个相邻节点的REQ消息，这时需采用“退避算法”，该方法可能会增加时延，也可能会有某些节点对许多消息都“感兴趣”，那么它将接收大量数据，这些节点的能量容易耗尽。

1.4 DD路由协议

DD协议（Directed Diffusion定向扩散路由协议）中路径的建立过程需要经历以下三个阶段：

（1）“兴趣扩散”阶段，汇聚节点（Sink）采用周期性洪泛方式广播自己的“兴趣”，即自己要接收何种类型的消息；

（2）“梯度建立”阶段，兴趣扩散路径即为数据传输路径，只是传输方向相反；

（3）“强化路径”阶段，即从“梯度建立”阶段所得到的路径中选取合适路径进行数据传输。

DD协议实现过程如图4所示。

当加强路径中的某一段出现故障时，原加强路径上的节点会启动新的加强过程，从而建立新的加强路径。“加强路径”的修复如图5所示。

DD协议中路径加强机制可以显著提高数据的传输速率，但加强路径上的节点会消耗大量能量，为了确保能量均衡消耗，需要周期性替换加强路径，这将增加网络维护的难度。当某一加强路径出现故障并且暂未更新加强路径时，多次失败的发送过程也会增大端到端时延并耗费部分节点的能量[4]。

1.5 Rumor路由协议

对于某些节点较少、需要传输的数据量较少或是已知事件发生区域的WSN来说，运用上面提及的几种路由协议将会带来一些不必要的开销。Rumor协议（谣传路由协议）能够在一定程度上缓解这种问题，减少网络中的冗余数据量。该协议中引入（Agent）消息概念，消息由感知到信息的传感器节点产生[5]。Sink节点产生查询消息、源节点产生消息，两者均在网络中随机传播，到两者传播路径出现交点为止，即构成一条完整的数据传输路径。Rumor路由协议原理如图6所示，实线为消息传播路径，虚线为查询消息传播路径，两条路径在B点处会合，从而形成一条完整的传输线路。

Rumor协议使用单播随机转发方式能够在一定程度上减少网络的开销，但由于每个传感器节点需要维护的列表数目增加了，维护的难度也就增大了。协议中采用的随机转发方式无法保证数据传输的路径是最短路径，因此无法保证数据传输的时效性，并且容易出现环路。

2 层次路由

层次路由也叫集群结构路由，它通过引入簇的概念实现网络内节点的分层管理。簇头和簇成员各司其职，共同完成数据的传输。

2.1 LEACH协议

LEACH协议（Low-energy Adaptive Clustering Hierarchy，低功耗自适应集簇分层型协议）通过特定的簇头选举算法确定哪些节点为某一个特定周期内的簇头，簇头通过广播方式告知其它节点自己是簇头。非簇头节点选择加入某个簇之后，会被分配固定的时间片用于发送消息，簇头负责对后续的消息发送过程进行管理。

该协议通过对传感器节点的分层管理，优化网络体系结构，并且利用簇头节点的信息融合能力减少网络中的冗余数据。不足之处在于，通过簇头选举算法选举产生的多个簇头并不一定能够遍及整个网络，因此可能导致某些节点无法接收和发送数据。

2.2 TTDD路由协议

TTDD协议（Two-Tier Data Dissemination）相比其他WSN路由协议而言可以很好地处理Sink节点移动问题。传输数据前先以源节点为中心建立网格，最接近网格交叉点的节点负责转发数据。Sink节点在其所处网格区间通过洪泛方式发起查询请求，距离Sink节点最近的转发节点作为直接转发节点并向其上游节点传送查询消息，直到查询消息传送到源节点为止。查询消息走过的路径即为数据传输路径，但两者传送方向相反。该协议中定义了初级（PA）和直接（IA），以便Sink节点在等待数据时可以继续移动。

TTDD适用于节点分布较为密集的网络，机制的存在使得Sink节点即使是在等待查询数据时仍然可以继续移动，这更贴近实际的网络环境。但网格尺寸的确定对整个算法的效率来讲影响较大，因此划分合适大小的网格对于该算法来讲较为重要。

3 地理位置路由

对于WSN网络来讲，短距离、少跳数的传输通常情况下能够缩短传播时延并节省能量[6]。节点可以利用一些地理位置信息选择合适的发送路径，从而提高网络性能。地理位置路由协议主要包括GPSR协议和GEAR协议。

3.1 GPSR路由协议

GPSR协议（Greedy Perimeter Stateless Routing）要求节点知道自己的地理位置，想要发送数据的节点利用贪婪算法选取转发节点。

贪婪算法的示意图如图7所示，B节点有数据需要发送，B的邻居节点C比B节点离目的节点A更近，因此B将数据转发给C。C再根据贪婪算法重复此过程，当数据包传送到目的节点A时此次传送过程才结束。由图7贪婪算法示意图不难发现， B-C-D-E-A的传送距离比实线标出的线路更短，但是由于F点相比E点距离D点更近，因此D点选择把数据发送给F点。贪婪算法所产生的“局部优化”问题，可能会增加数据的传播时延。

GPSR协议中不需要花费大量精力去维护网络拓扑结构，它既能支持静态WSN，又能支持动态WSN。但贪婪算法的使用可能导致协议实现过程中出现路由空洞问题，这时需要采用其他算法以达到整个路由算法收敛的目的，因而会在一定程度上增加传播时延[7]。

3.2 GEAR协议

GEAR协议（Geographic and Energy Aware Routing）与GPSR协议都需要将目标区域分割成若干个子区域，但GEAR协议中消息是向子区域的中心位置发送。GEAR协议与GPSR协议不同之处在于，节点需要知道自身剩余能量，并根据位置和剩余能量两个要素按照一定权重计算代价。代价计算见公式（1）所示：

估计：F（Ni，R）=α・D（Ni，R）+（1-α）・LE（Ni）

实际：F（Ni，R）=α・EC（Ni，R）+（1-α）・LE（Ni） （1）

说明：Ni为具有转发需求节点的邻居节点，R为目标区域的中心位置。若N不知道Ni的实际代价时使用估计代价。D（Ni， R）代表Ni和R的距离； LE（Ni）表示Ni的剩余能量；EC（Ni，R）表示Ni到R的能量损耗；α代表权重。

GEAR协议利用位置信息避免了查询消息的内爆问题，同时它在选择转发路径时考虑了节点到达指定区域的代价，这其中涉及消息传送过程消耗的能量以及节点剩余能量，以此达到均衡消息的目的。但由于使用了贪婪算法，该协议在实现过程中较容易出现路由空洞问题。

4 基于网络流量和服务质量的路由

对于WSN这个特殊的网络，传输路径的选择需要参考网络流量或是QoS性能指标，这时需要使用基于网络流量和服务质量的路由协议。例如基于QoS的SAR协议和SPEED协议。

4.1 SAR协议

SAR协议（Sequential Assignment Routing）是首个在WSN中做到保证网络服务质量的路由协议[8]。在该协议中，Sink节点的所有一跳邻居节点都以它为根创建生成树，见图8第一部分；其他节点重复此过程，多个生成树的叠加可以得到图8中第二部分。在路径汇总图中，有多条可达Sink节点且具有不同QoS参数的路径可供选择。节点发送数据时，按照QoS以及能量剩余情况选择合适路径进行传输。

SAR协议在保证QoS的基础上，通过维护传感器节点和Sink节点间的多条路径，使得某个节点或某条路径出现故障时，网络仍可以正常运行，从而增强网络的健壮性。不足之处在于节点需存储大量冗余路由信息，不仅浪费资源还导致路由信息维护的难度增大。

4.2 SPEED协议

SPEED协议是一种QoS协议，它通过设定一个速度门限对下一跳节点进行挑选，实现拥塞控制功能[8]。当节点准备发送数据包时，通过节点自身、邻居节点和目的节点三者的距离关系划分出一个转发结点候选集合，选取转发速度高于规定的门限值的节点构成转发节点集合。如果转发节点集合为空，可以通过调整门限值重新选取。

协议中对邻居节点的筛选过程，有利于保证传输的实时性，并使整个网络的传输负荷处于动态平衡状态，调节节点的能量消耗[9]。因SPEED协议同时也是与地理位置相关的路由协议并使用了贪婪算法，因此很难避免路由空洞问题[10]。

5 结 语

本文主要针对目前存在的典型WSN路由协议，从原理、特点和优缺点进行分析，以便为日后的WSN路由协议研究提供一些参考。

参考文献

[1]周雅琴，谭定忠.无线传感器网络应用及研究现状[J]. 传感器世界， 2009，5（5）：35-40.

[2]毕俊蕾.基于分簇的WSN路由算法的研究与设计[D].开封：河南大学，2008.

[3]黄化吉，冯穗力，秦丽姣，等.NS网络模拟和协议仿真[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[4]彭海英，唐伶俐，唐红.无线传感器网络中DD 路由协议的改进研究[J].计算机工程与应用，2007，43（14）：127-130.

[5]夏静，庄雷，白雨.无线传感器网络谣传路由研究及改进[J].微计算机信息（测控自动化），2007，23（7-1）：152-153.

[6]顾一中.无线传感器网络地理位置路由相关技术研究[D].南京：南京理工大学，2008.

[7]唐国明，谢羿，唐九阳，等.一种基于左、右手法则的GPSR分区边界转发路由协议[J].计算机应用研究， 2011，28（3）：1099-1101.

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1、引言

MANET为Mobile Ad hoc network的简称,移动Ad hoc网络(MANET)是一种无线自组织网络,由一组自由移动的无线节点组成。网络中节点同时具有普通节点和路由节点的能力,通过相互协作完成无线信号覆盖范围外的节点间通信。因此,网络的配置展开不需要固定的基础设施,具有较高灵活性,在军事、紧急救助、商业等领域有较好应

用前景。

2、MANET路由安全分析

因为移动Ad hoe网络的独特特征,它不但有传统有线网络的安全问题,还有一些新的问题。在无线移动自组织网络的大部分路由协议中,为了建立路由,节点间需交换网络中的拓扑信息。这使得路由协议成为恶意节点对网络攻击的主要目标。从对移动Ad hoe网络中路由协议的攻击方式来看,分为主动攻击和被动攻击两种。

被动攻击是指恶意节点并不发起对路由协议的攻击,只监听网络中的路由信息,从中获取有用内容。例如攻击者通过分析所捕获的数据,得知通向某个节点的路由请求较其它点更频繁,可能就会对该节点发起攻击,从而影响整个网络的安全和性能;或者从信息中分析网络中某些节点的位置,使得网络的拓扑信息被暴露。这种攻击方式一般不易监测。

主动攻击是指攻击者恶意插入路由数据包、更改路由信息、发送错误或无效的路由信息达到攻击目的。其攻击来源有两种,一是外部恶意攻击者,二是内部的不安全节点。外部攻击者主要是通过插入错误的路由信息,广播过时路由信息或修改信息内容来分隔网络,或产生大量的重传信息和无效路由来加大网络负载。内部不安全节点,是指网络中具有合法用户身份的节点受恶意节点利用,向其他节点广播不正确的路由信息,从而影响其它用户的安全工作。

3、MANET安全路由协议

MANET中的路由功能是通过中间节点相互协作实现的,因此中间节点的可信程度将会影响到路由的安全性。如两节点间存在链接,但不一定是可信链接;源节点和目的节点间存在的路由,由若干链接组成,但不一定是可信路由。这就需要建立一种信任模型提供对节点间的信任关系的维护、管理,从而提高链接和路由的可信性。

3.1现有信任模型

现有MANET路由协议安全方案中的信任模型包括:严格层次模型、分布式信任模型、PGP模型三种。严格层次模型主要采用PKI思想,需要存在可信第三方负责公钥证书的管理,属于集中式管理,管理中心的配置将影响网络性能及安全性。分布式信任模型是在PKI的基础上,将管理中心利用门限方案分散到网络中,只有满足门限要求数量的节点才能签发/撤销证书,提高了网络的安全性,但带来较大的网路开销,网络可用性被降低。PGP模型是以用户为中心的信任模型,每个节点负责维护与自身有关的关系,此类模型的安全性不高,不适用于大规模安全网络。MANET路由协议运行在网络协同环境中,节点问信任关系是动态变化的,因此需要建立一种动态信任模型,可以根据具体地路由行为调整节点间信任关系,同时考虑网络安全性、可用性及协议性能的平衡。模型应满足如下需求:

(1)分布式:路由功能是通过节点间协同操作完成的,因此信任模型的建立应该反映节点间的协同关系,即分布式管理;

(2)动态性:节点间的信任关系应根据拓扑结构,节点行为等因素动态调整;

(3)行为约束:模型应具有约束节点行为的能力,使得节点行为满足安全需求。

3.2动态信任模型

动态信任模型的基本思想是根据感知的节点行为动态调整节点间的信任关系。在MANET中主要是维护邻居节点间的信任关系。节点行为的采集方法主要分为两类:被动方式和主动方式。被动方式主要依靠混杂监听获得节点行为,由于无线信道存在信号冲突问题所以该方法准确性不高。主动方式主要依靠错误查询/回复机制,将错误定位到某两个节点间的链接。节点行为的采集范围主要是反映路由功能的行为,包括路由请求、路由回复、数据转发、差错信息等,应根据具体协议制定。动态信任模型主要分为三个部分:信任来源、信任量化和信任计算。信任来源:信任来源分为两类,直接信任和推荐信任。直接信任依靠混杂监听模式获得邻居节点行为,包括数据包转发、控制包转发、路由发现/回复、路由出错等。推荐信任主要依靠错误询问/回复机制,根据路由中间节点的回复消息将错误定位到两个节点间的链接;信任划分:根据网络应用环境和具体安全需求将信任划分为不同等级。可以采取连续方式,例如将信任度规定在[o,1]之间,也可以采取离散方式,例如将安全划分为1至5五个信任等级;信任评估:根据节点行为对信任关系的影响程度赋予不同的权值。例如,将路由伪造、篡改,数据包丢弃分配不同的权值。

3.3 MANET路由协议

到目前为止,已提出的适用于MANET网络的路由协议已有十几种,如DSDV、WRP、FSR、AODV、DSR、TORA、LAR、OLSR等。

3.4 MANET 安全路由协议

解决移动Ad hoc网络独有特点所带来的安全要求,国外许多研究者相继提出不同的见解和方案。以下几种方案具有代表性,普遍为该领域内专业人员引述:

SPAAR(安全定位Ad hoc路由协议),采用基于位置的设计思想,要求每个节点许通过GPS(全球定位系统)或其他定位服务掌握自己的地理位置,并拥有可信任认证服务器的身份认证。SPAAR协议的工作前提是各个节点只与自己的单跳(one―hop)邻节点通信。而每次处理路由时,对节点的身份验证则可能导致通信延时。前述内容无疑都增加了路由开销。故该协议只适合于高危险性的战略环境。

基于DSDV(目的节点排序距离矢量路由协议)的表驱动式路由协议SEAD(安全有效的距离矢量路由协议),以及基于Adhoc网络DSR(动态源路由协议)思想的按需路由安全协议Ariadne。因此该协议可以保证路由信息的完整性,但是网络中各节点必须及时的更新自己的路由表的记录内容,否则会加大认证开销。同时,由于采用了距离矢量路由算法,该机制受到网络规模的约束。后者引用广播认证机制TESLA,利用其中的MAC(消息鉴别码)对消息来源加以认证确保信息的真实性,从而避免了路由黑洞,路由伪造等攻击。但是,TESLA机制要求通信时钟同步,在Ad hoe网络中由于节点的移动性,这一点根本无法保证。

SRP(安全路由协议),使用此协议的前提是源节点和目的节点间已经建立的安全连接(S A),并拥有共享密钥。SRP包头附加于Ad hoc基本路由协议之后,其中携带了请求序列号和请求识别符用以表明路由包的及时性,以及消息鉴别码MAC。MAC的计算是以源节点地址、目的节点地址、每个路由请求的序列号以及源节点与目标节点的共享密钥作为单向散列函数的输入而产生。每次RREQ包到达目的节点后,目的节点都对其中的路由信息进行Hash运算(利用共享密钥K)生成相应的MAC,再通过RREP包把路由信息连同MAC一起返回给源节点。

SAR(安全意识路由协议),该协议允许用户划分路由协议的安全等级。该协议提出“保护质量”(Quality of Protection)的思想,把网络中的所有节点划分为多个信任级,具有某一个信任等级的节点在传输数据时只选择同级别的节点进行转发。源节点发起的路由发现请求也同样需要设定安全等级。为了实现这一设计目标,假设每个信任级别中的所有节点均共享一个安全连接SA(Secure Association)。各节点在进行路由发现时对所有的RREQ、RREP等路由维护数据包均用本信任级别的密钥加密后再传送。

4、总结

与其他无线网络不同的是,Ad hoc网络没有部署可信赖的网络基础设施,其安全问题主要关注的是如何确保分布式网络协议能安全地操作,以及如何在对等节点之间建立起信任关系。这在很大程度上依赖于路由是否安全及密钥管理机制是否健全。路由安全一般在控制层面利用消息认证技术来解决,而密钥管理机制则相对复杂,其难点在于必须以自组织的方式管理所需的密钥信息,而基于门限加密机制的密钥管理服务可能是一个非常有潜力的解决方案。

参考文献:

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1引言

如今，无线通信技术正以前所未有的速度发展着，并日益广泛地融入到人们的生活之中。蜂窝移动通信网技术比较成熟，网络覆盖能力强，然而它在数据业务支持方面明显不足。无线局域网在近年来得到了较快的发展，成为无线接入的有效手段，但是它的覆盖范围又很有限。下一代无线通信网络究竟该朝哪个方向发展？虽然还没有定论，但能同时提供大覆盖范围、高数据速率和移动性支持则是共识。近年来，无线网状网络（WirelessMeshNetwork，WMN）以其特有的优势引起了人们的广泛关注，并可能成为下一代无线网络和因特网的重要组成部分。

2WMN概述

WMN是一种从移动Adhoc网络中发展起来的新型网络技术，因此也是一种动态自组织、自配置的多跳宽带无线网络。与Adhoc网络不同，WMN可以通过位置相对固定的无线路由器，将多种网络技术进行互联，并提供高速的骨干网。该结构已经被纳入到802.16e，802.11s等标准中。WMN作为未来无线城域核心网最理想的方式之一，具有可能挑战3G技术的能力，是构建B3G/4G的潜在技术之一。

WMN由客户节点、路由器节点和网关节点组成。客户节点也可以分为普通WLAN客户节点和具有路由与信息转发功能的客户节点两类。与传统的无线路由器相比，WMN路由器在很多地方均作了增强，除了提升多跳环境下的路由功能外，对MAC协议、多无线接口等技术也有所改进。网关节点具有到Internet有线宽带的连接，WMN通过其网关节点接入Internet。WMN接入网的结构图如图1所示。

图1WMN接入网结构图

按照结构层次，WMN的网络结构可以分为平面网络结构、多级网络结构和混合网络结构。其中，平面网络结构中所有节点均为对等结构，适用于节点数少又不连入核心网的场合；多级网络结构可以分为上下层两个部分，上层为MESH结构的路由器网关网络，下层为普通WLAN客户节点，它们只能通过接入上层的网络才能实现相互间的通信；混合网络结构即以上两种结构的混合，网络也分为上下两层，但其下层是具有路由与信息转发功能的客户节点。

3Internet路由协议与Adhoc网络路由协议

路由是WMN中的一项关键技术，本文主要针对无线网状网络的路由协议进行研究。

3.1路由技术的概念

路由技术是计算机和通信技术相结合的产物，它随着网络的迅速发展而发展。简而言之，路由技术是指采用一种或多种策略，为数据分组从源地址到目的地址的转发选择一条或几条理想的路径。它是通过在路由设备（如路由器等）上运行路由协议来实现的。路由器间可进行相互通信，从而在每个路由器都建立一张路由表，用于存放网络中的路由转发信息。通过查找路由表中相应表项（下一跳地址等）来转发数据分组。

3.2Internet路由协议

Internet路由协议根据其设计理念，主要分为为两大类：距离向量路由协议和链路状态路协议。

距离向量路由协议（如RIP）主要优点是简单且有效率，但是，这种方法存在收敛慢、易出现路由环路等问题。链路状态路由协议（如OSPF）的特点是，所有路由器均保存全网络拓扑信息并做周期更新，并且任何一个环节的改变引发即时更新。相对于传统的距离向量路由协议，链路状态路由协议有全网拓扑信息，因此可以防止出现路由环路且收敛速度较快。然而，这种协议通过全网广播来传递最新信息，因此，尤其是在高移动性（或严重无线电干扰）造成链路状态改变的时候，此类协议会耗费大量的网络资源并产生过多的控制开销，而使其变得不可行。

传统的Internet路由协议（如OSPF，RIP）是专为有线网络设计的。它们不能够很好处理无线网状网环境中常见的拓扑结构和链接质量的快速变化。因此，在无线网络中不能直接使用传统的Internet路由协议，而要使用为无线网络专门设计的路由协议。

3.3Adhoc网络路由协议

Adhoc网络是一种没有有线基础设施支持的无线移动网络，网络中的节点均由移动主机构成，移动主机之间可以直接通信，移动主机既是主机又是路由器，通过移动主机自由的组网实现通信。

如图2所示，根据发现路由的驱动模式不同，Adhoc网络的路由协议一般分为以下两种：一种称为表驱动（brDriven）路由，或者预先式（Proactive）路由，如DSDV（DynamicDestination-SequencedDistanceVector）是一种典型的表驱动路

由协议，基于Bellman-Ford算法；另一种称为按需（OnDemand）路由，或者反应式（Reactive）路由，如DSR（DynamicSourceRouting）是一种典型的按需路由协议。此外，还有一种混合式路由协议——ZRP（ZoneRoutingProtocol）[1]。

图2AdHoc路由协议按驱动方式的分类

表驱动路由协议通过连续地检测链路质量，时刻维护准确的网络拓扑和路由信息。其优点是发送报文时可立即得到正确的路由信息，然而表驱动路由需要大量的控制报文，开销太大，不具有良好的扩展性。而按需路由协议则有所不同，其节点仅当需要时才查找相应路由，节省了路由维护的开销，但在进行数据传输时需要寻找路由，造成不可预测的路由延迟，因而不适应对时延敏感性应用[2]。从上述的分析中可以看出，无论是表驱动路由还是按需路由，对规模较大的自组织网络的支持都不是很好，而混合式又过于复杂而不适合实际应用。

4WMN路由协议

4.1WMN与Adhoc的比较

虽然在WMN的路由设计时可以参考一些现有的用于adhoc网络的路由协议。但事实上WMN与移动Adhoc网络（MANET）还是有较大区别的。主要体现在：

（1）MANET的网络拓扑注重的是移动，而WMN的移动性低，网络拓扑总体呈现静态或弱移动。

（2）MANET的节点能量有限，功率节省是其路由设计的一个重要方面，而WMN关注的是高吞吐量的路由协议，侧重无线宽带大容量传输。

（3）MANET的业务侧重于网内通信，而WMN的业务侧重于网间通信，主要用于因特网或宽带多媒体接入。

（4）此外，MANET的节点类型单一，即兼具路由与主机功能、地位平等的客户端节点，而WMN的节点类型一般有三种。

正是由于WMN和Adhoc网络两者之间的差别决定了为AdHoc网络设计的路由协议可能不适合WMN，因此，我们必须充分考虑WMN的特点，设计最适合WMN的路由协议，以提高WMN的性能。

4.2WMN路由协议的设计因素

根据无线多跳网络的路由设计思想结合WMN自身的特点，在设计WMN路由时要考虑下面若干因素：

（1）多路由判据：许多以最小跳数作为路由判据的路由协议往往不是最优的。为了解决因为路径质量差而影响网络吞吐量等性能的问题，要求WMN采用新的由多种路由判据结合，且能正确反映出链路质量对各指标的影响的路

由。参考文献[3]中对几种典型的路由判据进行了比较研究。链路质量源路由（LQSR）[3]根据链路质量来选择路由，它有三个路由判据，分别为期望传输次数（ETX），每跳的往返时间（per-hopRTT），每跳数据对（per-hopPacket-Pair）。文中将这三个路由判据与使用最小跳数（HOP，HopCount）作为判据进行比较。对于WMN中的固定节点，ETX可以获得最好的性能，而最小跳数方法在节点移动时获得的性能最佳。这也说明在参考文献[3]中所使用的路由判据在WMN中加入移动节点时的性能还不够完善。

（2）可扩展性：随着网络规模的增大，利用广播机制进行路由查找的方法会消耗很多网络资源。同时，由于大规模网络建立路径时将花费很长时间，使端到端的延时变大，一旦路径建立起来，由于路径发生变化又需要消耗很大的网络资源进行路由重建。此外，由于分级路由比较复杂并且不易于管理，而基于地理位置信息的路由取决于GPS或类似的定位设备，这些都增加了WMN的成本与复杂性。[4]这就要求新的可扩展的路由协议。

（3）负载均衡能力：在WMN中，所有节点通过路由协议共享网络资源。因此，WMN路由协议必须满足负载均衡的这一要求。如当网络中某些节点发生拥塞，并成为整个网络的瓶颈节点时，新的业务流应能“绕过”该节点。

（4）路由容错能力：在WMN中，路由发生错误时，需要尽快完成路由重建，以避免服务中断。在WMN中，由于MR移动性小，路由错误往往是由数据冲突造成的，并非实际链路断裂造成，这就要求WMN的路由协议必须具有较强的容错能力。

4.3WMN路由协议方案

目前出现的一些WMN路由协议的方案主要有以下几种类型：

（1）跨层路由：以往的研究都集中在网络层上，然而对于WMN，因为网络的时变特性，路由性能并不理想，所以可以从MAC层中提取一些状态参数信息作为路由判据。此外，还可以综合考虑合并MAC层与路由层之间的一些功能。文献[2]提出基于跨层设计的思想，提出从底层采集路

由判据的方法来进行路由选择，考虑了MAC层冲突、包成功传输率与数据成功传输率等参数。在路由协议中，根据这些判据可以选择具有较少发生冲突、数据包传输可靠和高数据传输率的路径进行数据传输。研究表明，跨层设计可以使路由协议收集到底层的实际数据传输情况，从而做出正确的路径选择，这对网络性能的提高具有很大的意义。[4]

（2）多路径路由：在源节点与目的节点间有多条路径可供选择，使用多路径路由的主要目的是为了达到更好的负载均衡能力和更高的容错能力。当一条链路因为链路质量下降或移动而断开时，另一条可用路径将会被选用。而不像传统路由，等待重新建立一条新的路径，从而使端到端的时延、吞吐量、容错能力等都有所增强。多路径路由是目前的一个研究热点，文献[5]中提到基于DSR的多径源路由协议（MSR，Multi-pathSourceRouting）。然而多路径路由的缺点是比较复杂，尤其对于仅依靠表驱动的路由协议。采用多径技术后数据包到达顺序可能得不到保证。此时，上层协议是否需要修改还有待研究。

（3）分级路由：在文献[6]中提到分级路由，它要求有一定的自组织配置把网络节点进行分簇。每个分簇有一个或多个簇头。通过使用分级技术，在簇内和簇间使用不同的路由协议，分别发挥各种路由的优点，从而实现大规模的WMN路由。若所有的数据业务都通过簇头转发，那么簇头将成为整个网络的瓶颈。若数据业务不通过簇头转发，该路由协议的设计将变得更加复杂。

（4）基于地理位置信息的路由：与基于拓扑结构的路由机制的相比，基于地理位置路由机制只根据邻近的或目的的节点的位置信息转发数据包，见文献[7]。因此，比起其它路由协议，拓扑结构的变化对按地理位置信息路由的影响较小。但是基于地理位置信息的路由需要依靠GPS或类似的定位设备，从而增加了成本与复杂性，并且获得目的节点的位置信息还要给网络带来很大的开销。

4.4TBR协议及其改进协议

下面本文将详细介绍分析一种实用的适用于无线网状接入网的路由协议——TBR（Tree-BaseRouting）协议及其改进协议。

1）TBR协议

TBR协议是一种表驱动路由协议，适合弱移动性的无线网状网络。

在TBR协议中首先要确定网络的根节点，可以是一个也可以多个，本文中只考虑仅有一个根节点的情况。当确定好根节点后，就可以使用TBR协议确定网络的拓扑树了。根节点周期性广播出RANN（RootAnnouncement）消息，用累加的序列号来区别每个RANN。每个收到RANN的节点将发出这些RANN消息的源节点地址缓存，作为其潜在父节点，然后再把RANN用更新的累加参数广播出去。在经过一个预定周期收到所有可能的父节点发来的RANN消息后，该节点选择一个到根节点有最佳参数的潜在父节点作为父节点，并更新自己的路由表。这样，该节点就可以获得到根节点的确定路径，然后该节点发出RREP消息到根节点进行注册。每一个中间节点都收到这个RREP消息，然后向其选定的上一级节点转发，并且更新前一个发出RREP的节点为其下一跳子节点。

按这种方式，根节点就可以知道所有的参与节点并且建立了一个拓扑树，可到达任一个节点。如果一个节点在规定的时间内没有收到RANN消息，就不参与这个树的建立过程，直到收到有效的RANN。由于网络的拓扑是动态变化的，根节点需要周期性地发送RANN来维护拓扑。TBR协议可以通过经常性地广播路由信息来提高稳定性及降低延迟，但它的开销较高、可扩展性较差。

如果子节点丢失，父节点会产生路由错误信息并转发至根节点。相反，如果父节点丢失，则子节点会查看它的路由缓存表并选择一个新的父节点（如果有），然后单播一个经过此父节点到根节点的RREP消息。

对于TBR协议中网内节点间的通信的情况，当源节点要发送消息给目的节点时，源节点如果没有直接到达目的节点的路径，就会发送消息到根节点，再由根节点发给目的节点。这样做的缺点是：网内的节点经常发送数据流经过根节点，使根节点容易拥塞，导致网络性能下降与能量资源浪费。

2）TBR的改进协议

文献[8]提出了一种TBR的改进协议，其核心理念是创新的采用一种根驱动路由协议来解决网内通信问题。

此协议首先要求根节点在全网范围提供最佳路由。要求根节点不仅要建立拓扑树，而且还要建立全网网络拓扑。要做到这一点，可以在收到RANN消息后，每个节点在返回的RREP消息中捎带自身邻节点信息，包括所有相邻节点的地址及相应通信开销参数，该参数可以是跳数或其它开销。

其次，文中采用了两个额外的消息：RouteSet（RSET）和RouteNotification（RNTF）。当源节点要发送数据给目的节点时，根节点可以推荐一个最佳参数路由，由根节点单播发送RSET消息，把路由信息告诉目的节点。然后，收到RSET的目的节点再单播发送RNTF消息来通知中间节点。

对于网内路由的优化，文献[8]中采用的方法是：节点只在第一次拓扑图建立时才在发送的RREP消息中捎带上邻节点信息。拓扑图的计算，采用Dijkstra算法。根节点在收到全部的信息后，进行一次最佳路由计算。而后只有节点的链路状况发生改变时，才在此节点用RREP消息捎带上更新的邻节点信息给根节点，根节点再算出新的最佳路由，从而减少了开销和Dijkstra算法的计算次数。

文中提出将这种根驱动的路由协议用于WMN网内通信，而网间通信采用原来的TBR协议，可以在MeshWLAN中达到较好的性能。

当然这种基于根驱动的路由协议，也有其不足之处。文献[8]中仅考虑单个根节点的情况，而采用多个根节点可以将计算分布到各个根节点，并且这样有利于增强网络的扩展性，单个根节点的失效不会引发全网瘫痪，所以采用多个根节点才是符合实际应用的最佳选择。

5结语

WMN作为一种新型的宽带无线网络具有许多独特的优点，在家庭、企业和公共场所等诸多领域都有广阔的应用前景。WMN的路由协议作为其关键技术，具有重要的理论意义和实际意义。本文在简要地概括了有线网络和AdHoc网络路由协议的基础上，根据WMN网络特点，介绍了几种WMN的路由协议。应当指出，这方面的工作还有许多值得探索的课题，如考虑安全性能及Qos保障的路由协议。

参考文献

[1]Z.J.Hass,M.R.Pearlman.“TheZoneRoutingProtocol（ZRP）forAdHocNetworks”,InternetDraft,1997,Availablefrom.draft-ietf-manet-zone-zrp-00.txt

[2]LuigiIannone,etal.“Cross-LayerRoutinginWirelessMeshNetworks”,ComputerNetworks.March2005,445~487

[3]R.Draves,J.Padhye,andB.Zill.“ComparisonsofRoutingMetricsforStaticMulti-HopWirelessNetworks,”ACMAnnualConf.SpecialInterestGrouponDataCommunication（SIGCOMM）,Aug.2004,pp.133-44

[4]方旭明等.下一代无线因特网技术:无线Mesh网络.人民邮电出版社.2005年5月第1版.pp.108–110

[5]LeiWang,lianfangZhang,YantaiShuandMiaoDong.“MultipathSourceRoutinginWirelessAdhocNetwork”.2000CanadianConferenceonElectricalandComputerEngineering,Vol.1,pp.479-483

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中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）34-7697-02

21世纪是网络的世界，我们每个人都在不知不觉中融入这个网络世界。而路由器在网络中发挥着越来越重要的作用，其主要负责在网络层间按传输数据分组的，并确定网络上数据传送的最佳路径。世界各地的个人和企业单位接入到Internet的自治系统有大有小，小型自治系统因其网络结构简单往往采用静态路由技术即可完成自治系统内的路由寻址，然而大、中型自治系统的网络拓扑结构往往更加复杂，采用依靠人工分配的静态路由技术存在很大的困难，因此根据合理的路由寻址算法设计的动态路由技术随之诞生，而OSPF动态路由技术因其功能强大、可拓展性强和网络性能优越在动态路由技术中格外优秀，被广泛应用于各大、中型自治系统中。

1 OSPF的基本概念

开放最短路径优先协议（Open Shortest Path First）简称OSPF，它是路由选择协议中非常重要的一种协议，这是一种典型的链路状态（Link-state）路由协议，是由Internet工程任务组开发的内部网关（IGP）路由协议，其主要用在一个路由域内。路由域是指一个网络自治系统（Autonomous System），所谓自治系统是指一组路由器都使用同一种路由协议交换路由信息，网络中每个路由器都有一个唯一的标识，用于在链路状态数据库（LSDB）中标识自己。LSDB描述的是整个网络的拓扑结构，包括网络内所有的路由器，作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA（Link State Advertisement）传送给在某一区域内的所有路由器，OSPF协议使用最短路径优先算法，利用LSA通告得来的信息计算每一个目标网络的最短路径，以自身为根生成一个树，包含了到达每个目的网络的完整路径。

OSPF的路由标示是一个32位的数字，它在自治系统中被用来唯一识别路由器。默认地使用最高回送地址，若回送地址没有被配置，则使用物理接口上最高的IP地址作为路由标示。OSPF在相邻路由器间建立邻接关系，使它们能利用HELLO包维护关系并交换信息。OSPF使用区域来为自治系统分段，区域0是一个主干区域，每一个OSPF网络必须具有，其他的区域通过区域0互连到一起。

2 OSPF的特点

OSPF路由协议主要用在大型自治系统内，这是一种链路状态的路由协议，，而距离矢量路由协议RIP（Routing Information Protocol）则主要用在小型自治系统内，两个路由协议都具有重要的作用，RIP作为静态路由协议，具有适于小型网络，管理员可手工配置，精确控制路由选择，改进网络性能等优点，但它特别不适合于大型网络自治系统。而OSPF路由协议与RIP相比，具有如下优点：1、RIP路由协议中用跳（HOP）来表示到达目的网络所要经过的路由器个数，RIP跳数最高为15，超过15跳的路由被认为不可达，而OSPF不受路由跳数的限制，它只受限于带宽和网络延迟，因而OSPF更适合应用于大型网络中。2、RIP在规划网络时是不支持可变长子网掩码（VLSM），这将导致IP地址分配的低效率，而OSPF路由协议支持VLSM，现在IPV4资源短缺，我们在划分大型网络的子网时，往往采用VLSM，这样划分子网效率更高，更节约IP资源，所以OSPF更适合大型网络。3、RIP必须每30秒就要周期性的广播整个路由表，才能使网络运行正常，如果RIP用在大型网络中，它会产生很多广播信息，而这些广播会占用较多的网络带宽资源，较频繁的更新有可能导致网络拥塞，其结果就是RIP用在大型网络中收敛速度较慢，甚至无法收敛。而OSPF使用组播发送链路状态更新，在链路状态变化时才进行更新，这样提高了带宽的利用率， 收敛速度也大幅提高，能够在最短的时间内将路由变化传递到整个自治系统。4、RIP没有网络延迟和链路开销的概念，拥有较少跳数的路由总是被选为最佳路由，即使较长的路径有低的延迟和开销，并且RIP没有区域的概念，不能在任意比特位进行路由汇总。而在OSPF路由协议中，往往把一个路由域划分为很多个区域area，每一个区域都通过OSPF边界路由器相连，区域间可以通过路由总结（Summary）来减少路由信息，从而减小路由表，提高路由器的运算速度。

OSPF路由协议拥有很多优点，特别适合用于大型网络，提高网络的运行速度，但它也有缺点：①使用OSPF路由协议，需要网络管理员事前先进行区域规划和路由器各端口IP属性的设置，所以配置相对于静态路由RIP来说显得较为复杂，对网络管理员的网络知识水平要求较高。②对路由器的CPU及内存要求较高。

3 OSPF配置命令及配置实例

在思科路由器中配置OSPF路由协议主要使用以下命令：①route ospf 进程号，其中进程号要求范围为1～65535，进程号只在路由器内部起作用，不同路由器的进程号可以不同。②network address 子网掩码的反码 area 区域号，区域号要求在0～4294967295内的十进制数，也可以是带有IP地址格式的X.X.X.X，当网络区域号为0时或0.0.0.0时为主干域，不同网络区域的路由器通过主干域学习路由信息。③show ip route，查看路由信息表，④show ip route ospf 查看OSPF协议路由信息。

某学校采用四台思科3550路由器把整个学校划分为3个区域，四台路由器通过使用OSPF协议实现互通。路由器R1的S0端口IP为192.200.10.5/30，E0端口IP为192.1.0.129/26；路由器R2的S0端口IP为192.200.10.6/30，E0端口IP为192.1.0.65/26；路由器R3的E0端口IP为192.1.0.130/26；路由器R4的E0端口IP为192.1.0.66/26。R1的S0端口和R2的S0端口划入区域0；R1的E0端口和R3的E0端口划入区域1；R2的E0端口和R4的E0端口划入区域2。各路由器配置如下：

R1：

interface Ethernet 0

ip address 192.1.0.129 255.255.255.192

interface serial 0

ip address 192.200.10.5 255.255.255.252

route ospf 500

network 192.200.10.4 0.0.0.3 area 0

network 192.1.0.128 0.0.0.63 area 1

R2：

interface Ethernet 0

ip address 192.1.0.65 255.255.255.192

interface serial 0

ip address 192.200.10.6 255.255.255.252

route ospf 600

network 192.200.10.4 0.0.0.3 area 0

network 192.1.0.64 0.0.0.63 area 2

R3：

interface Ethernet 0

ip address 192.1.0.130 255.255.255.192

route ospf 700

network 192.1.0.128 0.0.0.63 area 1

R4：

interface Ethernet 0

ip address 192.1.0.66 255.255.255.192

route ospf 800

network 192.1.0.64 0.0.0.63 area 2

在上述配置中首先对每台路由器接口进行配置，接口配置完后可以使用router ospf 100命令启动一个OSPF路由选择协议进程，期中“100”为进程号，每台路由器进程号可不同，最后使用network将相应的网段加入OSPF路由进程中，则此接口所对应的网段就加入到OSPF进程中。

综上所述，OSPF作为一种链路状态的路由协议，具有收敛快，支持变长网络掩码，支持CIDR，配置命令简单易学等。所以在大型或复杂网络中应用OSPF协议可以极大的提高网络的运行效率。

参考文献：

[1] 谢希仁.计算机网络[M].5版.北京：电子工业出版社，2008

[2] 思科网络技术学院.思科网络技术学院教程.

篇7

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）28-6671-02

路由的权威定义是网络信息从信源到信宿的路径。路由过程是指网络设备从一个接口收到数据包后根据其目的地址进行定向和转发至下一接口，这里的网络设备包括路由器、三层交换机和防火墙。有三种方式可产生路由：一是无需配置自动生产的直连路由，二是需手动配置的静态路由，三是有动态路由协议发现和学习到的路由。动态路由协议分外部路由协议和内部路由协议两种，外部路由协议适用于多个自治系统或域间的路由信息交换，其代表BGP一般应用于网络服务商内部；内部路由协议适用于局域网内部，例如RIP、OSPF等都可用于组建校园网内部路由信息。根据校园网建设规模和网络拓扑情况，从中选取合适的路由协议，对整个校园网和校园信息应用系统的稳定运行具有重要意义。

1 内部路由协议比较

现今常见的内部路由协议有RIPv2、OSPF和EIGRP。这些路由协议的作用都是生成局域网内部路由信息表，并保持动态维护和更新。怎样选择合适的路由协议？需要参考路由协议的五项主要性能指标：路由协议计算方法正确性、路由收敛速度、路由协议占用的系统开销、路由协议自身安全和路由协议适用的网络规模。

1.1 计算方法正确性

路由协议计算的正确性指路由协议所采用的算法是否可靠。错误的静态路由配置会导致产生浪费大量网络带宽的路由环路，某些动态路由协议在特定环境中也会产生路由环路，优秀的路由协议算法应有避免环路机制。RIPv2采用的是距离矢量算法，虽然启用路由毒化、抑制时间和触发更新可降低产生环路的概率，但仍然无法避免距离矢量算法容易产生路由环路的缺陷。OSPF使用基于Dijkstra的链路状态算法，此类算法杜绝了产生路由环路的可能。EIGRP使用结合了距离矢量和链路状态的弥散修正算法（DUAL），同样可有效避免环路。

1.2 路由收敛速度

路由收敛指局域网中所有网络设备的路由表达到一致。快速收敛意味着当网络拓扑结构变化时，网络设备能很知并更新变化的路由信息。RIPv2采用周期性广播（30秒）更新路由信息，固定广播更新周期导致较慢的收敛速度。OSPF和EIGRP采取不定周期的组播在局域网中维护所有网络设备路由表信息的统一，同时在发现路径信息改变时立即触发路由信息更新，这种触发更新机制带来快速路由收敛。

1.3 系统资源消耗

运行路由协议需要占用CPU、内存等系统资源，最终的路由信息由局域网中所有网络设备并行运算和协商后的结果，这里的系统资源指局域网中所有网络设备的系统资源。相比较链路状态算法，基于距离矢量算法的RIPv2路由协议具有消耗系统资源少的优势。虽然OSPF多个数据库加上复杂算法占用较多的系统资源，但对用于网络汇聚与核心层的网络设备，此类用于计算路由的系统开销对正常的信息数据传输交换几乎没有影响。

1.4 自身安全性能

各网络设备协商路由信息时有数据交换，路由协议安全性是指交换相关数据过程中是否有防数据篡改等攻击的性能。除已淘汰的RIPv1和IGRP，目前常见的RIPv2、OSPF和EIGRP路由协议都具有基于MD5摘要算法的认证功能。

1.5 适用网络规模

路由协议适用网络规模和拓扑略有差异，RIPv2协议在设计时有最大15跳的限制，所以适用于中小规模网络，与距离矢量算法有关的EIGRP协议同样不适用于大型网络。受益于区域划分机制，OSPF协议可应用在多达几百台网络设备组成的大型网络中。

2 路由协议的选择

综合比较这五项路由协议主要性能指标，如图1所示，不难得出这样的结论：大型网络应优选OSPF路由协议、而中小型网络可选择OSPF和EIGRP路由协议。EIGRP路由协议是思科网络公司的私有协议，与其他品牌厂商的网络设备不兼容。当网络整体改造升级时统一采购思科设备的情况下才可以考虑使用EIGRP协议。

图1 各路由协议性能比较

十多年前，国内院校开始出现校园网。当时校园网都是小型局域网，只覆盖信息计算中心和网络机房。而现今的校园网都是从当年的小型局域网发展而来，或多或少保留并使用着当年的一些网络设备甚至是路由协议。不论全校网络是否升级改造，选配思科品牌作为替代全校所有网络设备的可能性很小。现今国内高校经过兼并重组和发展，基本拥有两个以上的校区。每个校区内的校园网已然扩张覆盖到整个校园，整个校园网属于大型局域网。根据上述两点实际情况并参考各常见路由协议的性能，OSPF是校园网内部路由协议的最佳选择。

3 OSPF路由协议工作机制

OSPF协议工作过程主要有四个阶段：首先使用组播形式发送Hello包来寻找网络中可与自己交互链路状态信息的周边路由器，组播有利于提高网络使用效率，减少对其他无关OSPF网络设备的影响。可以交互链路状态信息的路由器互为邻居。其次是建立邻接关系。所有路由器仅与DR/BDR（制定路由器/备份制定路由器）建立邻接关系，若网络中未选举出DR/BDR，则先进行选举。DR负责用LSA（链路状态公告）描述该网络类型及该网络内的其他路由器，同时也负责管理他们之间的链路状态信息交互过程。若DR失效，BDR立刻取代DR功能，选举DR/BDR机制可实现网络快速收敛。当建立可靠邻接关系后才相互传递链路状态信息。再次是各路由器建立LSA，建立邻接关系的OSPF路由器之间通过交互LSA，最终形成包含网络完整链路状态信息的LSDB（链路状态数据库）。OSPF路由器采用增量更新的机制LSA，即只邻居缺失的链路状态给邻居，避免了类似RIP协议发送全部路由信息带来的网络资源浪费问题，还保证了路由器之间信息传递的可靠性，有利于提高收敛速度。最后各路由器依据LSDB结合路由器之间路径开销用最短路径优先算法计算出路由。由于OSPF区域内的路由器对整个网络的拓扑结构有相同认识，所以计算出的路由不会产生环路，而使用最短路径优先算法计算出的路由，合理的将路由选择和网络能力挂钩。

4 OSPF路由协议特色优势

为提高校园网运行的可靠和稳健性，网络建设和升级改造应考虑网络拓扑和路由协议的冗余热备能力。给校园网中所有网络设备都配置冗余热备链路，理论上可行，实际应用上难度较大。目前适合的方案是：每个校区的校园网选择采用以星型为主的网络拓扑结构。拥有ISP出口和大型机房的主校区设置网络核心与汇聚。每个分校区也有网络汇聚，通过租用光缆将所有汇聚与核心设备以环形网络拓扑结构相连。这里的环形网络只是个物理环路，实现链路冗余备份需要结合路由协议对与物理环相连的两个端口设置不同的路由优先级。为了方便校园网区域管理和减少路由信息复杂程度，可将具备冗余热备功能环形网络设置为主要区域，其余各校区内的网络定义为非主要区域。OSPF路由协议恰好支持此类功能。

OSPF提出的分区域管理是为了解决由于网络规模不断扩大带来的较大系统资源消耗。OSPF可将一个大局域网分为几个小的区域（Area），网络设备仅需要在自己区域内相互建立邻接关系并共享统一的链路状态数据库。原来整个大型局域网的庞大链路数据库就会按区域划分为几个小数据库，并在自己的区域内进行维护。这种区域划分机制不但降低系统资源消耗，而且提高网络资

源利用率。OSPF区域划分后，路由信息通信分为区域内和区域间两种，为有效管理区域间通讯，需要定义一个骨干区域（Area 0）来汇总每个区域的网络拓扑路由到其他所有区域。所有区域间通信都必须通过骨干区域，所有非骨干区域都必须与骨干区域相连，非骨干区域之间不直接交换数据。介于骨干区域和非骨干区域之间的网络设备是区域边界网关，同属于骨干区域和非骨干区域。在环形主干校园网方案中，各校区的汇聚交换机承担区域边界网关角色，如图2所示。

5 结论

OSPF路由协议不是网络的唯一选择，类似其他内部路由协议，OSPF也有缺陷。OSPF不支持多路由动态负载均衡（EIGRP支持），配置动态负载均衡需要结合手动配置路由信息优先级或借助相关专业网络设备。同时OSPF没有把相邻网段路由信息自动汇总的功能（RIP和EIGRP支持），路由信息汇总需要由网络管理员人工配置。瑕不掩瑜，经过多年市场洗礼，由Internet工程任务组开发的OSPF已然成为大中型局域网内部路由协议的最优选择，小型局域网一样可以使用OSPF路由协议。

网络拓扑简单，规模不大，特别是没有冗余热备链路的校园网除了可选OSPF内部路由协议外，还可以选择配置静态路由。正确配置的静态路由同样可以保障平稳的网络运行，且不占用任何系统开销。物理链路正常情况下，静态路由配置立刻生效，不存在收敛时间。静态路由同样被所有厂商网络设备支持。

参考文献：

[1] 路由_百度百科[OL].http：///view/18655.htm.2012-05-21.

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在平面路由过程中，各个节点的作用都是一样的，都是由局部的反馈与操作而生成路由。此类协议的过程是由目的节点先发查询的命令道监测的区域，待所监测节点接收到相关命令之后，开始向目的节点派发相关的检测数据。平面路由的协议没那么复杂，可是缺乏资源的通信优化的管理，对网络变化不太敏感。而分层路由协议得整个网络一般都分成一些连续的区域，也就是簇，每个簇是由多个或者一个簇头内的成员所组成，高一级的网络是由低一级的网络簇头所构成，是由高层簇头和目的节点来进行基站的通讯。分层路由的扩展性比较好，比较适合大范围无线传感器的网络的环境。然而对全网的性能有较大影响的是簇首的节点能稳定与可靠运行，另外信息的处理以及采集同样会造成大量的簇首能量的消耗。

1 几种常见的分层路由的协议

1.1  LEACH协议

LEACH协议是最早的无线传感器的网络协议，主要是以分层技术以及分簇的结构为基础的，具有非常重要的作用，尤其在无线传感器网络路由协议当中，像APTEEN、PEGASIS以及TEEN等基于分簇的一些协议一般是由LEACH所发展的。结果表明，LEACH能将生命的周期延长15%，相对于一般平面的路由协议与静态的分层路由算法相比。

LEACH主要是按所分的轮来进行操作的，各轮都有两个运行的阶段组成，分别是簇稳定阶段与簇的建立阶段。一般稳定运行的阶段所持续的时间要比簇的建立的阶段要长许多，为了达到减少开销的目的。

在簇建立阶段,将所有节点划分为若干簇,每个簇随机选举一个簇头。随机性确保簇头与Sink点之间数据传输的高能耗成本均匀地分摊到所有传感器节点。具体产生机制是:每个传感节点生成0, 1之间的随机数,如果选定的值小于某一个阈值T,则选该节点为簇头。T计算方法如下:

T=

其中,p为节点中成为簇头的百分数(如0.05),r是当前的轮数。

在簇首节点被选取后，主要通过广播来通知全网络。其它的网络节点是由信号强度来判断所属的簇，并进一步通知相关的簇首节点，最终建立簇。而后会采用TDM算法来分歧数据传送的时间片尾每个簇中的节点。

稳定阶段是通过传感器的节点把所采集到得数据传送到相关的簇首节点。而后对所有簇中的节点所采集到得数据通过汇总后再进行传送最终传给汇聚点。随着稳定阶段时间的推迟，会进入新的簇的建立，并进入下一回的簇重构，如此反复循环。通过不同的CDMA代码对每个簇进行通信防止另外的簇内节点的干扰。

1.2　PEGASIS与分层PEGASIS

1.2.1　PEGASIS

PEGASIS协议改进的基础是LEACH，主要思想是把节点构造成一条链,每一个节点都通过其邻居节点进行数据的收发,并且在该链中只有一个节点与汇聚点或基站进行通信,从一个节点到另一个节点连续性的聚集、融合数据并传输到基站,该链式路径使用贪心算法构造。

1.2.2　分层PEGASIS

分层PEGASIS协议主要是为了减少数据包到汇聚点传送的延时，它是对PEGASIS的扩展。该协议使具有CDMA传输能力的节点构造成一个分层传输的节点树,在每一层选出上一层进行通信的节点,以实现数据的并行传输,并且减少延时。

1.3　TEEN和APTEEN

1.3.1　TEEN

TEEN协议的实现机制是响应型，LEACH的实现机制是主动型的传感器网络，它们非常的相似在实现机制上。TEEN在簇的建立过程中,随着簇首节点的选定,簇首除了通过TDMA方法实现数据的调度,还向簇内成员广播有关数据的硬阈值和软阈值两个参数。硬阈值是开始进行数据传输的最低限度,软阈值则规定被检测数据的变动范围。在簇的稳定阶段,节点通过传感器不断地感知其周围环境。当节点首次检测到数据到达硬阈值,便打开收发器进行数据传送,同时将该检测值存入节点内部变量SV中。节点再次进行数据传送时要满足两个条件:当前的检测值大于硬阈值；当前的检测值与SV的差异等于或大于软阈值。只要节点发送数据,变量SV便置为当前的的检测值。一旦新一回合的簇首已经确定,该簇首将重新设定和以上两个参数。

1.3.2　APTEEN

APETTN对TEEN协议扩展的体现有：

(1)随着簇首节点的确定,簇首向簇内所有成员广播以下参数:

①属性(A):用来表示用户期望获取信息的一组物理参数。

②阈值:该参数由硬阈值(HT)和软阈值(ST)构成。

③调度:采用TDMA调度方式,为簇内每个节点分配相应的时间片。

④计数时间(CT):表示有一个节点成功发送报告的最大时间周期。

(2)运行APTEEN协议的节点在发送数据时会采用与TEEN相同的数据发送机制。协议规定如果节点在计数时间CT内没有发送任何数据,便强迫节点检测和向汇聚点传送数据,以改变TEEN不能在周期数据传送系统中应用的不足。

(3)为了更好地实现协议在混合网络系统中的应用,APTEEN采用了修改后的TDMA调度方法。

(4)APTEEN可以支持三种不同的查询类型,包括分析过去数据的历史性查询、快速浏览网络的一次性查询和在一段时间内持续监控某一事件的连续查询。

2　路由协议的比较

无线传感器网络路由协议首先要解决的问题是搞好节能的策略。以数据为中心和支持数据融合是绝大多数WSN应用的基本要求,可扩展性和鲁棒性则是路由协议应满足的基本要求。在解决主要问题和满足基本要求的基础上,能很好地利用节点的位置信息提供安全性和QoS支持的路由协议将有很好的发展前景。

LEACH、PEGASIS、分层PEGASIS、TEEN、APTEEN均具有分层路由协议的特点,并且后四种都是在LEACH基础上改进而来的。仿真结果表明:LEACH协议的方法比直接传输的方法节省70%的能量,比最小传输能量路由协议节省能量40%~ 80%。PEGASIS比LEACH协议优秀100% ~300%,分层的PEGASIS比传统的PEGASIS协议高60%。TEEN和APTEEN在能量分布和网络生存时间指标上均优于LEACH协议。APTEEN的性能位于TEEN和LEACH的之间。

3 结  语

无线传感器网络的路由协议主要运用的技术有数据融合与数据命令以及节点的聚类，主要对能量的效率进行多方位以及多角度的开展。尽管在路由算法的研究方面取得了很多进展,但还有一些根本性的问题有待进一步研究,使网络具备更好的可伸缩性和更强的适应网络拓扑变化的能力。

参考文献：

[1]于海斌,曾　鹏.智能无线传感器网络系统[M].北京:科学出版社,2008.

[2]唐　勇,周明天,张　欣.无线传感器网络路由协议研究发展[J].软件学报,2007.

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汇聚节点　能量　簇头　路由协议

中图分类号：TP316.4

文献标识码：

A

文章编号：1002-2422(2010)03-0002-03

1WSN路由协议介绍

1，1协议分类

划分路由协议种类有不同的标准。按是否需要外界辅助的地理信息准则，可划分为基于地理位置信息的协议和非基于地理位置信息的协议；按照网络中数据发送模式，路由机制可以相应地采用适合周期性地发送数据连续模式、事件驱动模式、请求驱动模式、事件驱动和请求驱动混合模式的协议；按照网络路由是否动态生成，可划分为表驱动路由协议和按需路由协议等。

下面介绍各个协议的工作方式。

SPIN采用广告、请求、数据三种消息类型。节点A在发送DATA数据包之前，会对外采用泛洪方式广播ADV包，若某个节点B希望接受要传来的数据，向A回复BEQ数据包。A将向B发送数据包。

GPsR对节点位置进行了统一编址。选择邻居节点中离数据包目的节点更近的点作为转发节点。当数据到达没有比当前节点更接近目的节点的区域(空洞)，数据无法传输。可利用平面图解决空洞问题。

DIRECTED DIFFUSION路由过程分为请求、梯度建立和路径加强三阶段。请求含有目标区域、数据发送速率等参数。节点接收到请求后，若当前请求缓存中没有相同的请求记录，加入新记录。记录中包含了相邻节点数据发送率，称“梯度”。当请求扩散整个网络后，选择“梯度”最大的路径将反向把数据快速路由。模拟过程如图1所示。

GEAR发出请求后，数据扩散过程包括目标域传送和域内传送。若在目标区域传输遇到空洞现象，则根据开销函数选择开销最小的邻居作为下一跳节点。在域内传送阶段，主要是通过两种方式(泛洪、区域递归)使数据在域内扩散。

LEACH随机选择簇头，普通节点按接收到信号强弱加入簇层。簇层内节点单跳与簇头通讯，簇头与汇聚节点通讯。TEEN划分出多级簇层结构。子簇头单跳和父簇头通讯。PEGASIS在网络中节点中采用算法构造一个数据链，各个节点向靠近唯一网络簇头的邻居发送、接收其他节点传来的数据。

1，2路由协议决策要考虑的准则

设计协议要考虑多种因素，包括数据通讯量、带宽、网络负载情况、网络拓扑结构动态变化、网络节点增加、数据融合、可靠性等。图2中，数据从A传送到节点c。若要求传送及时，路由可采用A－B－C路径，减少了传送中继节点；若要求以负载平衡达到节能目的，路由应该根据实际负载情况采用负载相对较小的路径；若要求对不同节点的数据进行融合，可以选择A－E－F－G－H－C融合更多节点的数据；若要求可靠性，路由可以同时选择这两条路径。若被监测区域内的节点位置发生无规律变化。路由应该具备适应网络拓扑结构不断发生变化的能力；若要采集详尽数据而添加节点，协议还应具备支持更多节点协同工作的能力。

1，3路由协议的性能参数

(1)数据通讯量

把一块数据路由到观察者，不同算法会使得该数据的通讯量大小不一致。协议会在不同的程度上产生该数据块副本。通讯量越大，网络能耗越大。

(2)延迟

延迟指观察者对网络发出请求到接收到数据所历经的时间。

(3)可扩展性

在某些特殊的实际应用中，被监测区域需要大量节点。这样就要求路由协议能够协同大量节点同时工作。

2路由协议的路由通讯量分析

LEACH通过划分簇层和数据融合技术减少数据通讯量。TEEN采用相似的层次通讯方式，并使用软门阀值和硬门阀值控制数据传输的次数。PEGASIS通过有效的链式数据聚合和数据融合技术，减少了的数据收发次数和数据通讯量。图3是两者之间以及和FLOODING洪泛协议通讯量比较。

SPIN采用基于数据描述的协商机制进行数据的转发，从而避免了产生要转发数据的大量副本。

DIRECTED DIFFUSION采用请求驱动的数据传送模式和局部的数据聚集、融合，减少网络数据通讯量。图4是这两种协议间以及和FLOODING之间通讯量大小示意表示。

GPSR将数据发送给符合要求的下一跳邻居。针对某个特定节点A，在网络拓扑结构不发生变化的情况下，发送数据的路由比较固定。GEAR考虑到汇聚节点的地理位置信息，并将其添加到数据包的地理信息字段，数据传输到特定方向。

3路由协议的路由延迟分析

DIRECTED DIFFUSION在数据传输阶段采用一条“梯度”最大路径。数据传输时间短。LEACH采用划分簇层方式减少路由中间的传感器数量，也具备短延迟特性。TEEN协议延迟也比较小，和LEACH同属于层次式路由协议。GPSR只依赖直接相邻的节点进行路由。因为使用接近最短欧式距离的路由，因此数据传输延迟短。GEAR采用了域内和位置区域地理位置划分，这样减少了路由上的跳数，数据能及时到达汇聚节点。

PEGASIS数据延迟和簇头位置有很大的关系。普通节点距簇头的地理位置比较远，会明显增加数据传输的延迟。SPIN采用三种消息模型来信息扩散整个网络。解决了FLOODING中的“信息内爆”和“信息重叠”问题，但此消息模型导致延迟增加。

图5给出了层次性协议在相应延迟示意比较。表2作了路由延迟分析的总结。

4路由协议的可扩展性分析

某些协议，因节点大量增加导致网络数据通讯量过大、路由数据的延迟过长等等而不适用于网络。

TEEN不断加入节点形成新簇层。子簇头数据会向父簇头传送，不必像LEACH协议一样要求普通节点必须具备和汇聚节点直接通讯的能力。

DIRECTED DIFFUSION也具备良好可扩展。“梯度场”的建立确保了数据传输的及时性。备用路径保证了路由的畅通性、可靠性。

GPSR有可达路由只要求保持网络连通性。GEAR具备好的可扩展性，但需要GPS定位信息的支持。即使增加节点，在地理位置和“两个阶段”的支持下，不会影响协议。

PEGASIS可扩展性差。当大量节点涌入到网络中，要构造的数据链长度会急剧增加。将数据传送到簇头，不仅耗费大量能量还增加延时时间。

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随着科学技术的飞速发展，路由安全也面临着重重威胁，最主要的原因就是网络的开放性，同时路由主要经过简单的接入控制，很少会采取较为可靠的保护措施，如果路由实体发生了配置错误，则可能引发全局性的相继故障雪崩。链路状态信息相对单一，同时也只是简单的选路策略和路由动力学，没有充足的理论支持。当前，还没有连接和信源的有效定位，导致边缘控制失效，因此还需要设计更为合理、安全的路由协议，才能更好的满足新时期的互联网建设的需要。

1 基于信任理论的路由协议安全技术体制分析

1.1 静态安全路由接入体制

可信网络连接主要是指能够把单点的可信状态延续到相关的网络环境中，以此实现网络的构建。现阶段，在国际上的网络访问控制架构多是微软NAP、思科NAC架构，因此可信网络的连接多是通过路由连接，从而提升网络的可信度。

1.2 静态安全路由接入体制的弊端

现阶段，采用静态安全路由接入可以及时解决部分路由存在的问题，其中涉及到安全性能，但是其相关的静态完整性难以保证具体行为的可信性。静态的接入体制属于端口对端口的安全技术方案，但是无法准确的保证整个网络的安全可靠。路由协议需要适当的反映出网络拓扑的实际变化，同时还应该计算出相关的路由路径，积极维护路由表的正常。

2 基于信任的WSN安全路由

信任管理至关重要，它能顺利解决WSN中的内部攻击，同时还可以顺利识别恶意的节点和低竞争力节点 ，从而提升相关的系统安全可靠，在公平性上呈现出明显优势。此种协议主要是以数据中心传感网络构建出安全路由框架，此协议注重地理位置，同时依靠信任选择合适的安全路径并避开不安全的区域。目标节点能够利用空闲时间完成同步，同时还会认证并查询相关的消息，在初始认证的阶段，确保每一个节点都属于邻节点的初始信任值，消息会依照全部的可信节点组成的路径达到目的节点。

3 基于信任管理RFSN

有专家学者通过信任引入的方式，结合冗余策略和挑战应答手段，适当的降低泄密或者是恶意节点的攻击概率，以此确保簇头节点为可信节点，针对不可信任的节点，往往需要在接受挑战并失败之后加入到黑名单中，相对应的节点不会对信任值加以更新。通过维护邻节点的信誉度，合理的评价其具体的信任程度，而RFSN就是通过分布式的方式，合理的运行在每一个节点的中间层，在网络之中，没有一个中心节点需要接受信誉的存储。

4 基于信任理论的路由机制TRUSTEE

经过适当的更改路由协议，可以让目的节点更快速的接收到相应数据包并回复，从而及时参与各个节点和相关源节点中，如果收到了回复，则可以理解为邻节点转发了相应的数据包，从而增加了相应的信任值，确保及时满足安全需求，选择更加可信的路径。相关专家研究并提出了网络安全状态的重要性，这是路由选择的度量之一，经过适当的分析通信实体的安全机制，同时明确相关的安全威胁，发现可以有效测量出链路和节点的信任度，从而更准确的建立起节点之间的信任关系，依照相应的信任模型定义和具体的量化标准，提出了以SM为选路标准的安全路由算法，这种算法不会避开不安全节点和相关链路，从而积极的提升了网络的传输效率，有效的扩大了网络的安全路由。

5 基于信任理论的路由协议TRPBCH

此种路由协议主要依靠网络分层思想，实现了安全检测工作的分担，确保及时将其分担至各层的簇首节点中，并且保证每一层都采用了分布式的聚类算法，从而更及时的选举出各层的簇首节点，由此解决了受到限制的WSN路由，适当的隔离了问题节点，保证路由感染问题得到了及时改善，提升了有效发包率，改善了网络的安全可靠性。同时也有效的降低了相关节点维护系统安全的代价，并且消除了基站的安全瓶颈，确保让整个网络的能力实现均匀分布，从而延长网络的使用寿命。还可以将节点可信度和相关的群体智能优化算法结合到一起，特别是在路由中引入相关的节点可信度，以此采取适当的信息素分配策略，确保贴上类似于MPLS的可信安全标签，适当的建立起更加可信的安全路由，尽可能抵御Wormholes的攻击，效果十分显著。

6 基于信任理论的路由协议安全技术原则

6.1 准确性

引入信任模型的关键就是重视动态累积的客观事实，在此基础上执行信任评估，根据具体的评估结果，采取科学的信任路由决策，实现路由的安全性和有效性。

6.2 负载均衡

信任值主要是依照节点的历史行为或者是相关的上下文环境共同决定，其中可能会消耗大量的节点资源，由此增加网络的负担。因此需要充分考虑安全可靠的原则，在安全的基础上选用轻量级的信任计算模型，让网络资源不能在短时间内被消耗，从而达到负载均衡的效果，延长网络的使用寿命。

6.3 安全性

无论是何种恶劣的网络环境，都应该实现节点之间的管理信息和数据安全交换，充分考虑信任模型本身可能存在的安全风险，适当的构建信任模型，从而科学的抵御外界攻击，并且在识别网络的过程中发现存在的恶意节点。

7 结语

此次研究的重点就是基于信任理论的路由协议安全技术，通过罗列的多种路由协议，发现所有模型的构建都是为了体现出相应的安全性和可靠性，而与之相关的路由协议，大多是通过网络环境来共同作用，确保在相互协作中实现最基本的目标。信任理论体现出基础作用，只有在信任理论基础上拟定路由协议，才能最大限度的体现出安全可靠，符合信任理论的初衷。

参考文献

[1]唐灿华.常用动态路由协议安全性分析及应用[J].中国新通信，2016（07）：30-31.

[2]陈少华，樊晓光，禚真福，黄金科，孙贤明.基于优化信任评估的Ad Hoc安全路由f议[J].北京航空航天大学学报，2016（42）：2524-2531.

篇11

1 车载自组网主要特点

车载自组网是极其特殊的移动自组织 网络 ，它同样存在一般无线自组网所固有的问题，如隐藏点问题、暴露点问题、信道捕获问题等。不过也带有自身独特的特性。

车载自组网的主要特点包括：由于节点高速移动性(速度大致在5}42m/s之间)，导致网络拓扑结构变化快，路径寿命短。

（1）无线信道质量不稳定，受多种因素影响，其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。

（2）节点通过发动机可以提供源源不断的电力支持，车辆的承载空间也可以确保天线的尺寸和其他额外的通信设备，同时还具有强大的 计算 能力和存储能力等。

（3）节点移动具有一定的 规律 性，只能沿着车道单/双向移动，具有一维性。

道路的静态形状使得车辆移动是受限制的，车辆轨道一般可预测。

2 车载自组网路由研究

2.1传统无线自组网路由协议

到目前为至，根据自组网的特性研究人员已经提出了一些路由协议。这些移动自组网的路由协议，可以根据不同的分类原则，从多个角度加以分类：

(1)表驱动型路由(table driven),按需驱动型路由(on demand-driven)和混和型路由(hybrid)。

(2)平面型路由(flat)和层次型路由(hierarchical)。

(3)单路径型路由(single-path)和多路径型路由(multi-path)。

(4) gps辅助型路由(gps assisted)和非gps辅助(non-gfs assisted)型路由。

在以上这几种自组网路由协议分类中，表驱动型路由、按需驱动型路由和混和型路由的分类方式是目前使用的最为普遍的。

2.2车载自组网路由协议设计面临的问题

在车载自组网中，网络节点能量有限且一般没有能量补充，因此路由协议需要高效利用能量;同时由于wsns节点数目通常很大，节点只能获取局部的网络拓扑结构信息，路由协议还要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径。

因此移动自组网路由协议，如aodv, dsr等，并不适合车载自组网，这主要是由于以下几个原因：

（1）频繁而可预测的拓扑变化。由于车载自组网络中车辆运动的绝对和相对速度快(在大多数道路情况下，车辆的运行速度超过801cm/h，甚至更高)，车载自组网的拓扑结构变法十分频繁。

（2）通信链路生命期短。观察和实验结果显示，即使假定车辆的信号范围是500米，通信链路的有效生命周期也仅平均为1分钟。并且，如果消息的传递需要多跳完成，有效传输时间将进一步被减小。

（3）频繁的网络分隔。由于车载自组网络的高速移动性，网络会被频繁地分割(或重新组合)成很多部分。一个车辆很有可能无法与离它不是很远的另一车辆通信。

（4）有限的冗余度。在车载自组网络中，系统的冗余能力，或者临时性地，或者功能性地受到了限制。

（5）丰富的资源。在车载自组网中，节点往往没有这些硬件资源的限制，而对协议其它方面的性能有更高的要求。

2.3分布式路由协议

根据数据传输的紧急程度不同，我们可以把适合vanets中的路由协议分为两类，一类是和安全相关的紧急应用中的消息分发机制，一类是非紧急应用的路由协议。消息分发传递的数据是突发的、少量的，通信时间短，而且通常没有固定的消息接收者，这类通信要求数据传递时延小、可靠性高。经典路由算法的路由建立需要较长的时间，不适合紧急消息分发。非紧急应用的路由协议往往用来在车辆间实现资源的共享，或者通过车载自组网向车辆提供internet接入服务。这种数据通信的持续时间较长，能够容忍一定的时延和数据丢失。

（1）dpp路由

dpp路由协议处理高速路车载自组网的消息传播。其主要思想是把高速路上的车辆划分为簇，每个簇都有一个簇头和一个簇尾，簇内节点的数据根据目的地的方向分别被传给簇头或簇尾。簇头和簇尾负责转发收到的数据给下一个相邻簇，并保存数据直到收到对数据被正确接收的确认。

（2）sar(sgaially aware routing )路由

算法的主要思想是利用静态的数字地图数据构建 网络 的拓扑图，然后根据图算法找到从源节点到目的节点的一条路径。数据包根据发现的路径，采用源路由方法，被传递到目的节点。此外，如果车辆找不到前向数据的邻居节点，它采用下面三种方法之一来恢复路由:①缓存该数据一定的时间然后重新发送；②放弃源路由，采用贪婪前向算法；③重新根据数字地图 计算 另一条路径。

（3）cblr路由

cblr路由算法假设所有的车辆能够通过gps获得自身的位置，它把网络划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个在簇头通信范围内的成员组成。簇头和簇成员通过下面的方法产生：车辆广播一个消息，如果它收到簇头的回复，则把自己作为簇头的成员;如果没有收到，则其自身成为簇头。簇头为了维持自己的簇，每隔一定的时间发送一消息通知成员。

（4）osr路由

gsr，其主要的目的是解决城市中障碍物的问题。gsr要求车辆装备有gps设备和当前车载自组网工作区域的数字地图。服务请求者根据的dijkstra算法在数字地图上找出从服务请求者到目的节点的最短路径，然后数据按照这条路径来路由数据包。

3 结束语

随着人们对个人通信要求的提高，人们越来越希望有一种更安全、高效率的方式移动到目的地。目前，虽然一些新的策略已经被引入到车载无线自组网路由协议的设计中，如充分挖掘用户需求，使用位置、能量信息等，在一定程度上解决了vanets路由协议的自适应性和自配置性问题，但总的说来，车载自组网中路由研究还处于探索阶段，还需要对各种车载网环境中的路由问题进行全面的分析和设计。

参考 文献 ：

[1]史美林，英春.自组网路由协议综述[j].通信学报，2001，22.

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随着信息技术和移动通信技术的快速发展，让无线通信技术在各行各业得到了广泛的应用。组网灵活、使用方便是无线传感器网络在实际应用中表现出来的主要特点。ZigBee协议的出现，可以让传统无线协议对无线传感器的适应问题得到有效解决。

1 ZigBee协议的概述

ZigBee技术不仅功耗、成本和速率均比较低，而且便于操作使用。而IEEE 802.15.4标准具有数据传输率低、成本少、功耗低等特性，其最终目标就是为家庭或个人范围内各种设备之间的低速互连提供一个统一的标准。为了保证所制定出的应用层与网络层的规范能够匹配IEEE802.15.4标准，ZigBee规范成为ZigBee联盟中不可缺少的因素。在与之有关的LR-WPAN网络中，IEEE802.15.4标准编制了以下两种要素：

（1）系统的媒体接入控制子层；

（2）系统的物理层协议规范。

ZigBee联盟在这一前提下，所构建的应用层与网络层协议相关的规范构成了ZigBee协议。简言之，ZigBee协议是为适应IEEE802.15.4标准而构建的网络层与应用层协议规范。其中，协议规范可以由以下几方面因素组成：

（1）应用支持子层；

（2）应用架构；

（3）ZigBee设备对象和厂商所定义的应用对象。

分层结构是这一协议所采用的主要结构。数据实体和管理实体这两种服务实体在这种结构的每一层都有所涉及。数据传输服务是数据实体所承担的主要形式。管理实体提供的服务中并没有涉及到数据传输服务。服务接入点是为上层提供接口的重要工具。服务原语命令是服务接入点实现自身功能的保障性因素。图1中的内容就是协议层之间的服务接口。

2 ZigBee网络拓扑

ZigBee网络拓扑结构主要由以下几种结构组成：

（1）星型结构；

（2）树形结构，

（3）网状结构。

如图2所示。

从图中所示的内容来看，中心协调器和终端节点是星型网络中的主要器件。这种中心协调器采用的是FFD节点，可以在整个网络的维护和建立过程中发挥出自身的功能。RFD和FFD是终端节点主要组成部分，一般的情况下，在中心协调器覆盖范围以内的区域是这两大节点的主要分布区域，@种便利性可以让这些节点与中心协调器进行有效通信的能力得到有效提升。两个不同设备之间进行通信的过程，也是两设备将各自所要传送的数据包向中心协调器进行传送的过程。可以说，中心协调器发挥的是一种中转作用。对中心协调器的中转功能进行发挥的网络系统又被称为主从网络。同步与控制的简单性特点是星型网的主要特点，这种网络体系目前仅能在一些拥有较少节点数量的场合中得到应用。网状网络是一种由多个FFD组合而成的骨干网络，各节点之间的通信完全对等，在整个通信范围内，各节点都可以与其它节点进行通信。如果其中一条路径发生故障，那么还可以选择其他一条或若干条路径。然而，正是因为两个节点之间的路径较多，所以显得冗余非常高。一般情况下，路由功能的实现，是网状网络构建过程中所遵循的一个重要原则，此种有助于网络层找到最佳的信息传递路径，事实上属于一种多信道通信。树状拓扑结构主要由以下三个部分组成：

（1）中心协调器；

（2）路由节点；

（3）终端节点。

在实际应用过程中，连接路由节点和终端节点的功能是该结构的主要功能。在路由节点成为中心协调器子节点的情况下，这一结构会借助一系列的终端节点与路由节点相连。终端节点不能涵盖自身的子节点，但路由节点与中心协调器可以涵盖自身的子节点。在树状拓扑结构中，各个节点只具备一种功能，就是实现子节点与父节点之间的通讯。在这样的情况下，如果要将一个节点中的数据传输到另一个节点，这种树状结构会让信息顺着树的路径进行输送。网络覆盖范围大是这一网络结构的主要特点。由于信息路由通道在该系统中存在单一性，随着网络覆盖范围增加，信息的传输时延也会有所增加，并且时间同步也会越来越繁琐。

3 ZigBee网络路由协议的性能

3.1 路由协议的基本思想

低成本、低功效和高可靠性是ZigBee网络路由协议的主要设计目标。树路由和按需距离矢量路由相结合的路由算法的构建，为上述目标的实现提供了帮助。在对ZigBee网络中使用的AODVjr与自组网中所应用的AODV协议进行对比分析以后，我们可以发现，AODVjr可以被看作是AODV的一种简化版本。在ZigBee网络中，节点之间存在一种类似于父子关系的从属关系。在依托路由算法进行路径选择的过程中，节点会在接收到分组信息以后对信息进行判断，如果发现其中的内容与自己无关，会把该信息传送给其父节点或其他子节点。为了对路由效率进行进一步的提升，AODVjr也会为一些具备路由功能的节点搜寻路由，也就是说，在传输信息的过程中，在不遵从父子从属关系的情况下，通过直接传递的方式将信息传送到其通信范围内的其他具备同样功能的节点的措施，是一些具备路由功能的节点进行信息传输的主要措施，而针对那些不具备路由功能的节点，则只能借助树路由来对控制分组与数据分组进行传输。

3.2 ZigBee的路由过程

在zigBee网络路由协议中，节点既具备路由表能力，又具有路由发现表能力，表1所示的内容为路由发现表的格式

从阶段网络层的数据帧获取情况来看，在网络层从更高层接受数据帧的情况下，广播发送是节点进行数据传送的主要方式。在接收节点为路由器或协调器的情况下，如果数据帧的目的节点是该节点的子节点，这一数据帧会被直接传送到目的地址之中。如果网络层接收的是来自低层的数据帧，数据帧的目的节点成为了系统对数据帧的发送方式进行确定的主要方式。在对一些具备路由功能的节点进行确定的过程中，系统会对目的地址在路由表中的地址加以核查，在节点目的地址的路由条目不确定的情况下，首先针对数据帧头系统需要对帧控制域中的路由发现标志进行核查，如果路由发现标志值为0，或者此节点缺少路由功能，则可采取树路由的方式传输数据帧；倘若该发现路由标志值为1，则该节点可根据路由发现的发起方式及条件来发起路由发现。针对目的地址的路由条目明确的节点，必须借助已有路由表条目进行路由传输。

如果网络层接收到来源于低层的数据帧，则是否需要转发该数据帧主要取决于该数据帧的目的节点是否是本地节点。在终端设备成为目的节点以后，设备在应用过程中出现的休眠问题会给信息的传输效率带来不利的影响。间接传递方式的应用，就成为了对休眠效应的不利影响进行规避的有效方式。数据帧头中的Discover Route字段决定着如何选取ZigBee网络层的具体路由方法。

3.3 路由选择

在节点的职能定义和工作状态存在一定差异性的情况下，路由策略选择就成为了zigBee网络路由协议性能的一种表现。路由选择策略主要由以下几种策略组成。

（1）抑制路由发现，这一性能是建立在已经存在的路由表基础之上的；

（2）使能路由的发现，即路由表中存在该路由地址，则按路由表执行，否则路由器进行初始化路由发现处理。如果路由表中的节点不具备初始路由的发现能力，系统会对树形路由进行运用；

（3）强制路由发现功能，在这一功能的作用下，不论相应的路由表是否存在，节点都会在对AODVjr路由算法进行强制应用的情况下进行初始化路由发现。可以说，数据驱动思想是与数据的传输种类和传输需要之间存在着一定的联系；

（4）树路由发现功能，即只应用树状路由方式发起路由发现，且不遵从现有的路由表。所谓的数据驱动思想就是指针对不同类型及需求的数据传递，可以采取多种路由方式。如果需要传递大量的数据，那么可以对使能路由发现功能加以选取，发现并构建最佳路径。如果需要传递控制数据或突发型数据，则可以对树路由发现功能与抑制路由发现功能加以选取，这两种路由发现功能能够实现快速响应，而且不需要构建路由表。如果需要更新路由表内的信息，那么可以对强制路由发现功能加以选取，以此来对路由表进行更新，对路由表加以重新构建。

4 结论

ZigBee结束对进场通信市场所表现出的低成本、低速率和低功耗的问题进行了有效解决。这一技术的应用，对低端无线传感器和控制网络设计的优化有着一定的促进作用。ZigBee通过结合ZigBee规范与IEEE802.15.4标准，可以有效的实现数以万计的微波传感器之间进行协同通信。在当下ZigBee快速发展、不断优化的新时代下，ZigBee技术势必会为无线接入技术领域注入全新的活力，必将使人们的生活模式及工作模式发生翻天覆地的改变，促进社会以及经济建设更快、更好地发展。

参考文献

[1]张习胜.ZigBee无线网络协议的路由算法分析与实现[J].电子元器件应用，2010（07）：53-56.

[2]关学忠，张新城，孟伸伸.基于ZigBee技术的无线传感器网络路由算法的性能分析[J].自动化技术与应用，2017（03）：36-39.

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