شبکه‌های Adhoc و پروتکلهای مسیریابی آنها

مقدمه

 شبکه های Ad-hoc به شبکه های آنی و یا موقت گفته می شود که برای یک منظور خاص به وجود می آیند. در واقع شبکه های بی سیم هستند که گره های آن متحرک می باشند. تفاوت عمده شبکه های Ad-hoc با شبکه های معمول بی سیم ۸۰۲.۱۱ در این است که در شبکه های Ad-hoc مجموعه ای از گره های متحرک بی سیم بدون هیچ زیرساختار مرکزی نقطه دسترسی و یا ایستگاه پایه برای ارسال اطلاعات بی سیم در بازه ای مشخص به یکدیگر وصل می شوند.

ارسال بسته های اطلاعاتی در شبکه های بی سیم Ad-hoc توسط گره های مسیری که قبلا توسط یکی از الگوریتمهای مسیریابی مشخص شده است، صورت می گیرد. نکته قابل توجه این است که هر گره تنها با گره هایی در ارتباط است که در شعاع رادیویی اش هستند، که اصطلاحا گره های همسایه نامیده می شوند.

پروتکلهای مسیریابی بر اساس پارامترهای کانال مانند تضعیف انتشار چند مسیره، تداخل و همچنین بسته به کاربرد شبکه به صورت بهینه طراحی شده اند. در هنگام طراحی این پروتکلها به امر تضمین امنیت در شبکه های Ad-hoc توجه نشد. در سالهای اخیر با توجه به کاربردهای حساس این شبکه از جمله در عملیاتهای نظامی، فوریتهای پزشکی و یا مجامع و کنفرانسها، که نیاز به تامین امنیت در این شبکه ها بارزتر شده است، محققان برای تامین امنیت در دو حیطه عملکرد و اعتبار پیشنهادات گوناگونی را مطرح کردند و می کنند.

شبکه های Adhoc :

شبکه های بی سیم Ad-hoc فاقد هسته مرکزی برای کنترل ارسال و دریافت داده می باشد و حمل بسته های اطلاعاتی به شخصه توسط خود گره های یک مسیر مشخص و اختصاصی صورت می گیرد. توپولوژی شبکه های Ad-hoc متغیر است زیرا گره های شبکه می توانند تحرک داشته باشند و در هر لحظه از زمان جای خود را تغییر بدهند.

وقتی گره ای تصمیم می گیرد که داده ای را برای گره مورد نظر خود بفرستد. ابتدا با انجام یک پروتکل مسیریابی پخش شونده کوتاهترین مسیر ممکن به گره مورد نظر را بدست می آورد و سپس با توجه به این مسیر داده را ارسال میکند. به هنگام به روز رسانی یا کشف مسیر مورد نظر تمام گره های واقع بر روی مسیر اطلاعات مربوط به راه رسیدن به گره مقصد را در جدول مسیریابی خود تنظیم می کنند، تا در هنگام ارسال داده از مبدا روند اجرای عملیات ارسال داده به درستی از طریق کوتاهترین مسیر ممکن انجام شود.

در شکل ۱نمایی از یک شبکه متحرک بی سیم Ad-hoc را مشاهده می کنید که در آن گره D شروع به حرکت به سمت راست می کند و در نهایت همانطور که در سمت راست شکل مشخص شده است، از دید رادیویی گره A خارج می شود.

شکل شماره ۱: – نمایی از توپولوژی در حال تغییر یک شبکه Ad-hoc

۱ -۱) لزوم امنیت در شبکه های اقتضایی

شبکه های Ad-hoc نیز مانند بسیاری از شبکه های بی سیم و سیمی برای انجام و کارکرد صحیح اعمال شبکه که در اینجا شامل مسیریابی، جلورانی بسته های داده، نگهداری و به روز رسانی اطلاعات مسیریابی است، به امنیت نیازمند هستند. در واقع امنیت شرط لازم برای عملکرد درست اعمال شبکه است و بدون نبود آن تضمینی برای انجام صحیح این اعمال وجود ندارد و مهاجمان به راحتی می توانند یکپارچگی شبکه را بر هم بزنند.

سیاستی که در این راستا تدبیر می شود آن است که اعتماد کامل به گره های شبکه برای انجام اعمال حیاتی شبکه کاری عبث و بیهوده است و این رابطه اعتماد تنها در برخی از سناریوهای شبکه Ad-hoc قابل فرض است. مثلا در یک شبکه Ad-hoc که گره های آن سربازان یک گروهان باشند می توان از قبل، یعنی پیش از شروع عملیات، کلیدهای متقارن مشترک و یا کلیدهای عمومی افراد (بسته به نوع رمزنگاری متقارن یا نامتقارن) را با یکدیگر مبادله کرد. ولی مشکلات و محدودیتهای دیگری همچنان باقی می ماند. از جمله اینکه چنین شبکه ای نمی تواند امنیت را برای قرارگیری افزایشی تامین کند. چرا که گره های جدیدی که می خواهند در شبکه قرار گیرند باید به نوعی خود را به گره های دیگر معرفی کنند و احراز اصالت متقابل برای همه آنها بتواند، صورت بگیرد.

با توجه به بحثهای اخیر می توان چنین برداشت کرد که گره های شبکه Ad-hoc برای انجام مدیریت کلید به یک محیط مدیریت شده نیاز دارند. در واقع باید یک یا چند مرکز معتمد وجود داشته باشند تا گره های تازه وارد را در شبکه ثبت کنند و گره های مخرب را از شبکه خط بزنند و بدین ترتیب امنیت شبکه مورد نظر را بر اساس گره های سالم موجود تامین کنند، چرا که گره های مخرب در لیست ابطال قرار گرفته اند.

منظور از کارکرد صحیح اعمال شبکه این است که هر گره ای از شبکه به وظایف خود مبنی بر جلورانی بسته ها و مسیریابی به درستی عمل کند و در این عملیاتها به خوبی با دیگر گره ها همکاری و مشارکت کند. یعنی اینکه در نهایت اعمال شبکه بین گره ها به صورت منصفانه تسهیم شود.

با توجه به ماهیت ذاتی شبکه های Ad-hoc بسادگی می توان چنین برداشت کرد که عملکرد شبکه شدیدا وابسته به رفتار گره های شبکه می باشد. یعنی اگر گره ای وظایفش را به درستی انجام ندهد، بازده عملکرد شبکه به شدت افت میکند و تبادل اطلاعات حیاتی ممکن است به خطر افتد. بر این اساس در برخی از مدلهای پیشنهادی برای برقراری امنیت از منطق اکثریت استفاده میکنند و رفتار ناصحیح گره ها را بر اساس سابقه اعمال آنها بررسی میکنند و اگر این سابقه از یک حد آستانه مربوط به متوسط اعمال بدتر باشد رفتار گره مخرب تشخیص داده می شود. البته این تصمیم گیریها تا حدی نسبی اند و هرگز به طور مطلق نمی توان تعیین کرد که هر رفتاری که از گره ای سر میزند صحیح است یا ناصحیح.

برای پیداکردن گره خرابکار به انجام اعمالی چون ردیابی، نگهبانی و دیده بانی نیاز است که خود محتاج پردازش ارتباطاتی بالا می باشد که هم انرژی می طلبد و هم پهنای باند و حافظه. در نتیجه در شبکه های بی سیم چون Ad-hoc نمی توان از پروتکلهای شبکه های بی سیم چون BGP استفاده کرد هم از جهت محدودیت پردازش ارتباطاتی و هم از این جهت که توپولوژی شبکه دایما در حال تغییر است.

۲-۱) پروتکل مسیریابی AODV

پروتکل AODV نمونه ای از یک پروتکل مسیریابی بر حسب نیاز است که بر اساس مسیریاب بردار فاصله عمل میکند. نمایی از نحوه عملکرد این پروتکل در شکل ۲آمده است. همانطور که در شکل ۲ مشاهده می شود ابتدا گره مبدا (A) بسته درخواست مسیر خود به گره مقصد (I) را می سازد و آن را به اطراف پخش میکند.

سپس هر گره ای که در شعاع رادیویی گره مبدا باشد (گره های B و D) بسته RReq را شنود میکند و اگر بسته تکراری باشد، آنگاه آن را دور می ریزد و اگر تکراری نباشد، به جدول مسیر خود نگاه میکند. اگر مسیر تازه ای به مقصد درخواستی در جدول موجود باشد، آنگاه بسته جواب مسیر را می سازد و برای گره مبدا در یک جهت پخش میکند.

ولی اگر مسیر تازه ای وجود نداشت، آنگاه به شمارنده گره یک واحد می افزاید، بسته RReq را دوباره به همه گره های همسایه پخش میکند و اطلاعات مبدا را برای مسیریابی معکوس ذخیره میکند.

شکل شماره۳ : نمایی از پروتکل مسیریابی AODV

مقادیر و پارامترهای مربوط به بسته های RReq و RRep که شامل آدرس مبدا و مقصد، شماره درخواست در RReq، شماره مسلسل مبدا و مقصد، شمارنده گره و طول عمر بسته می باشد، در شکل ۳ نشان داده شده است.

Route Request Packet

شکل شماره:۳

Route Reply Packet

بسته RReq و RRep در پروتکل مسیریابی AODV

۱-۳) انواع حملات بر روی شبکه های اقتضایی

حملات انجام شده بر روی شبکه های Ad-hoc را می توان از چند جنبه دسته بندی کرد. در اینجا ابتدا یک دسته بندی کلاسیک از حملات ارائه شده است و در ادامه به طور مستقل به حملات ممکن پرداخته می شود.

حملات فعال که در آنها گره بدرفتار برای اجرای تهدید خودش باید هزینه انرژی آن را بپردازد. چنین گره ای اصطلاحا گره مخرب یا بداندیش نامیده میشود. هدف از انجام این حمله از هم گسستگی شبکه یا ضرر رساندن به گره- های دیگر است.

حملات غیرفعال که در آنها گره بدرفتار به قصد ذخیره انرژی از همکاری امتناع میکند. چنین گره ای گره خودخواه نامیده میشود. هدف از انجام این حمله کاهش عملکرد شبکه یا تقسیم شبکه با شرکت نکردن در عملیاتها است.

از دیدگاهی دیگر می توان حملات را به سه بخش زیر تقسیم کرد که هر کدام از این بخشها را می توان جزئی از حمله فعال ذکر شده در بالا نیز محسوب کرد. در واقع حمله غیرفعال می تواند به طور غیرمستقیم بر روی عملکرد شبکه تاثیر بگذارد لذا آن را به عنوان یک مورد خاص هم می توان در نظر گرفت. در عمل همواره ترکیبی از حمله فعال به همراه غیرفعال وجود دارد.

حمله به قصد تغییر بر روی پروتکلهای فعلی قابل اعمال است چرا که پروتکلهای فعلی هیچ حفاظتی در برابر یکپارچگی اطلاعات ندارند لذا براحتی قابل تغییرند. در نتیجه گره خرابکار می تواند یکپارچگی محاسبات مسیریابی را با تغییر بر هم بزند و بدین طریق بسته های اطلاعات صحیح را دور بریزد و پروسه را به کشف مسیر نادرست هدایت کند و یا اینکه مسیر ترافیک را طولانی کند و یا اینکه باعث ازدیاد ترافیک در یک مسیر خاص شود.

حمله به قصد جعل هویت به این صورت است که گره خرابکار اصالت خود را به گره دیگری تغییر می دهد و از آنجا که در پروتکلهای فعلی بسته ها احراز اصالت نمی شوند، مهاجم با هویت نادرست شناخته می شود. به این حمله در امنیت شبکه اصطلاحا Spoofing گفته می شود که در اینجا مهاجم حتی می تواند تصویر توپولوژی شبکه را تغییر دهد و یا در اطلاعات مسیریابی حلقه تکرار بینهایت ایجاد کند.

حمله به قصد جعل پیامبرای تولید پیامهای مسیریابی غلط توسط گره مخرب و حذف گره همسایه با ارسال خطای مسیریابی جعلی است. متاسفانه این حملات به سختی قابل تشخیص اند چرا که جاعل پیام را نمی توان براحتی شناسایی کرد و مهاجم براحتی می تواند قسمتهای مختلف پیام را به نفع خود تنظیم کند و بعد آنها را در میان شبکه پخش کند.

از انواع دیگر حملات می توان حمله DoS را نام برد که مهاجم بسته صحیح داده را به قصد گسستن مسیریابی در مسیر غلط هدایت میکند. از دیگر انواع این حمله می توان از حمله مصرف منابع نام برد که در آن حمله کننده برای اشغال پهنای باند کانال، توان محاسباتی، یا حافظه گره ها به شبکه داده بی مورد تزریق میکند.

در حمله سیاهچاله مهاجم با انتشار اخبار دروغین مسیریابی برای کوتاهترین مسیر، ترافیک شبکه را به طرف خود جذب میکند و سپس آن را دور میریزد. مدل پیشرفته تر حمله سیاهچاله حمله Grey-hole است که در آن مهاجم تنها بسته های داده را دور میریزد، ولی بسته های مسیریابی را forward میکند تا مسیر ساختگی خود را پابرجا نگاه دارد!

در حمله انحراف بلاعوض مهاجم با افزودن گره های مجازی به اطلاعات مسیریابی مسیر را بلندتر نشان میدهد.

در حمله سریع مهاجم اخبار نادرست درخواست مسیر را به سرعت در سراسر شبکه پخش میکند تا گره ها به علت تکرار پیام درخواست صحیح مسیریابی را دور بریزند.

حمله لانه کرمی به عنوان یک حمله ماهرانه تلقی می شود که در آن دو مهاجم فعال با ایجاد یک تونل ارتباط خصوصی مجازی جریان عادی حرکت پیامها را اتصال کوتاه میکنند و با این روش می توانند دو گره غیرمجاور را با هم همسایه کنند و یا از پروتکل کشف مسیر جلوگیری کنند. متاسفانه بسیاری از پروتکلهای مسیریابی مانند DSR، AODV، OLSR، و TBRPF به این حمله آسیب پذیرند.

یکی از روشهای مقابله با حمله لانه کرمی استفاده از افسار بسته که به دو صورت جغرافیایی و زمانی انجام می شود. ایده اصلی آن است که گیرنده با احراز اصالت اطلاعات دقیق مکان یا زمان به همراه تمبر زمانی متوجه سفر غیرواقعی بسته برای یک توپولوژی خاص شبکه میشود.

در افسار بسته زمانی زمان سفر بسته از تفاوت بین زمان گیرنده و تمبر زمانی بدست می آید که این زمان هم با این فرض بدست آمده که گره های شبکه سنکرون باشند و در عمل همواره یک ماکزیمم خطای همگامی داریم که باید لحاظ شود. یکی از متدهای مورد استفاده در افسار بسته زمانی پروتکل TESLAمی باشد که در آن از درخت درهم ساز Merkle استفاده شده است. همانطور که در شکل ۴ می بینید برای احراز کردن مقدار m07 با فرض داشتن v’3، m01، و m47 مقدار خروجی رابطه ۱را بدست می آوریم و با مقدار m07 مقایسه می کنیم.

شکل شماره:۴

Merkle Hash Tree (1980)

۴-۱) محاسبه مقدار راس در Merkle Hash Tree

در افسار بسته جغرافیایی یا مکانی از اطلاعات مکانی و کلاکهای همگام آزاد استفاده می شود و از روی خطای همگامی ±Δ، حد بالای سرعت گره v، تمبر زمانی Ts، زمان محلی گیرنده Tr، مکان گیرنده Pr، و مکان فرستنده Ps مقدار حد بالای فاصله بین فرستنده و گیرنده را به صورت زیر بدست می آورند.

۵-۱) حد بالای فاصله بین گیرنده و فرستنده

افسار بسته مکانی یا جغرافیایی به دلیل وابستگی شدید به توپولوژی شبکه و پارامترهای کانال همچون مقدار تضعیف و Short and Long Range Fading در عمل با توجه به مدل انتشار رادیویی بسیار آسیب پذیر است و بیشتر از مدل زمانی آن که بهینه تر است، استفاده می شود.

«الگوریتم‌های مسیریابی در شبکه‌های Adhoc»

نمونه هایی از پروتکلهای امن پیشنهادی در شبکه های Ad-hoc

این بخش به معرفی اجمالی برخی از پروتکلهای امن که در شبکه های Ad-hoc برای برقراری مسیریابی و نگهداری امن آن استفاده می شود، پرداخته است. بیشتر این پروتکلها یا بر مبنای پروتکلهای معمول مسیریابی در قدیم بوده اند که به آنها یک پسوند یا پیشوند امنیتی اضافه شده است و یا بر اساس مطالب بیان شده در بخشهای قبلی مدل پیشنهادی بیشتر از حیث پروتکلهای امنیت شبکه نمود یافته است و عملکرد بهینه مسیریابی در آن لحاظ نشده است.

  1-۲) پروتکل مسیریابی SEAD

پروتکل مسیریابی SEAD در برابر حملات ناهماهنگ فعال مقاوم است و از رمزنگاری متقارن استفاده میکند. مسیریابی با توجه به پروتکل مسیریابی DSDV که مدل بهبود یافته پروتکل مسیریابی بردار فاصله است، صورت میگیرد. لازم به ذکر است که در مسیریابی با بردار فاصله، متریک هر مقصد (که معمولا همان تعداد گره های عبوری در مسیر است) و اولین گره مسیر به مقصد در برداری به نام بردار فاصله مشخص می شود و در مدل بهبود یافته آن شماره مسلسل آخرین باری که مقصد به روز رسانی شده است هم ذکر می شود.

در پروتکل مسیریابی SEAD از زنجیره اعداد درهم شده استفاده می شود. بدین صورت که مجموعه ای از اعداد درهم شده متوالی توسط مبدا و مقصد تولید می شود و احراز اصالت پیام دریافتی همانگونه که در رابطه ۳ نشان داده شده است، با توجه به متریک و شماره مسلسل پیام صورت میگیرد. در واقع گیرنده با انجام Hashهای متوالی بر روی مقدار دریافتی می تواند به مقدار اولیه در انتهای زنجیره اعداد درهم خود برسد که تعداد عملهای Hashی لازم برای این کار را با توجه به روابط زیر انجام می دهد.

شکل شماره:۶

۲-۲) زنجیره اعداد درهم

 از زنجیره اعداد درهم علاوه بر احراز اصالت به روز رسانیهای مسیریابی می توان برای تثبیت باند پایین متریک هم استفاده کرد، چرا که مهاجم هرگز نمی تواند مقدار متریک داخل کد احراز پیام درهم شده را کاهش دهد، زیرا باید معکوس تابع درهم ساز را بدست آورد! ولی با قراردادن گره های مجازی می تواند مقدار متریک مسیر را بزرگتر نشان دهد. لذا شبکه باید یک باند بالا برای متریک مسیرهای ممکن در شبکه تعیین کند که این کار خود بسیار مشکل است چرا که توپولوژی شبکه دایما در حال تغییر می باشد.

۳-۲) پروتکل مسیریابی امن برحسب نیاز به نام ARIADNE

پروتکل مسیریابی امن برحسب نیاز ARIADNE در برابر مصالحه گره ها ایستادگی میکند و بر مبنای رمزنگاری متقارن بهینه عمل میکند. احراز اصالت پیامها توسط کلید مشترک بین هر جفت گره یا کلید مشترک بین گره های مرتبط با احراز جزئی در میان مسیر و یا امضای دیجیتال صورت میگیرد که در اینجا امضای دیجیتال انکارناپذیری را تامین نمی کند و تنها احراز هویت را انجام می دهد. برای احراز اصالت از مدل پروتکل TESLA استفاده می شود و همگام سازی گره ها به صورت آزاد انجام می شود. در نتیجه باید هزینه بیشتری برای آرایش کلید بپردازیم.

برای مسیریابی و نگهداری مسیر از پروتکل DSR ایده گرفته شده است. ولی با این وجود به حمله مهاجمی که در مسیر کشف شده پنهان شده است، آسیب پذیر می باشد لذا تصمیم گیری بر اساس سابقه عملکرد گره ها صورت میگیرد که همانطور که در ابتدای بحث بیان شد این تصمیم گیریها نسبی است.

۴-۲)پروتکل مسیریابی ARAN

خصوصیات پروتکل مسیریابی ARAN را می توان به صورت زیر برشمرد:

استفاده از رمزنگاری کلید-عمومی

مسیریابی بر اساس AODV

هر گره گواهینامه امضا شده توسط TA دارد.

آدرس IP بر اساس کلید عمومی (SUCV)

در پروتکل مسیریابی ARAN هر گره جواب مسیر (RRep) را unicast میکند به گره پیشینی که از آن درخواست مسیر (RReq) را دریافت کرده است و هر گره جدول مسیریابی خود را بر اساس جواب مسیر (RRep) به گره مقصد به روز رسانی میکند. اگر گره ای بمیرد، گره های همسایه به دیگران با ارسال پیام خطای مسیر (Route Error) اطلاع می دهند. این پروتکل به حمله DoS بر مبنای floodingی اطلاعاتی که باید امضای آن تایید شود، آسیب پذیر است.

۵-۲) پروتکل مسیریابی SAODV

پروتکل مسیریابی SAODV مشابه ARAN از رمزنگاری کلید-عمومی استفاده میکند و مسیریابی را بر اساس پروتکل AODV انجام می دهد. از پسوند تک امضایی برای احراز اصالت بیشتر قسمتهای RReq یا RRep استفاده میکند. از زنجیره اعداد (Hash Chains) برای احراز اصالت متریک (hop-count)ی مسیر استفاده میکند. در واقع پروتکل مسیریابی SAODV یک الحاق امضا به پروتکل مسیر یابی AODV است، با قابلیت امکان استفاده از پسوند دوامضایی مشابه ARAN. ولی هزینه محاسباتی آن مشابه ARAN است چون تنها یک امضا در هر دو پروتکل تایید می شود.

۶-۲) مسایل قابل بحث در آینده بر روی امنیت شبکه های اقتضایی:

• بدست آوردن مدلی برای مشکلات امنیتی مسیریابی امن
• ارزیابی و مقایسه علمی بین انواع پروتکلها
• روشهای استاندارد برای بررسی و طراحی امن شبکه
• طراحی بهینه پروتکل مسیریابی با توجه به بده-بستان بین امنیت و عملکرد
• منطق طراحی یک پروتکل امن برای شبکه های بی سیم Ad-hoc

در شبکه های Mobile Ad hoc عمل مسیر یابی به دلایلی همچون متحرک بودن و نبود سیستم کنترلی متمرکز از اهمیت بالایی بر خوردار بوده و مطالعه و بررسی بیشتری را می طلبد . قبل از بررسی این پروتکل ها باید توجه کنیم که هدف از الگوریتم ها و استراتژی های مسیریابی جدید کاهش سربار ناشی از مسیریابی در کل شبکه , یافتن مسیرهای کوتاه تر و انتقال صحیح داده ها و اطلاعات می باشد.

تقسیم بندی های مختلفی در مورد پروتکل های مسیر یابی شبکه های Mobile ad hoc وجود دارد که از این میان می توان به ۲ نوع زیر اشاره کرد:

تقسیم بندی اول :

• Pro active(Table driven)
• Reactive(On demand)
• Hybrid(Table driven & On demand)

هر کدام از این انواع خود شامل پروتکل هایی هستند که در زیر اشاره شده است:

تقسیم بندی دوم:

• Flat routing protocols
• Hierarchal routing approaches
• GPS Augmented geographical routing approaches

در اینجا به توضیحاتی در مورد پروتکل های تقسیم بندی اول می پردازیم:

1. Table driven Pro active

در پروتکلهای از این نوع , گره ها مدام در حال جستجوی اطلاعات مسیر یابی جدید درون شبکه هستند به صورتی که حتی با تغییر مکان گره ها در صورت نیاز به راحتی می توان مسیر مناسبی را یافته و برای ارسال و دریافت اطلاعات بین هر دو گره ی استفاده کرد . به عبارت بهتر می توان گفت که در این شبکه ها مسیر ها از قبل موجود هستند.و به محض آنکه گره ی اقدام به ارسال داده به گره دیگری کند قادر خواهد بود مسیر موجود را از روی اطلاعات از قبل جمع آوری شده شناسایی کرده و مورد استفاده قرار دهد و لذا تاخیری در این مورد متوجه گره نیست.

2. DSDV

این پروتکل بر مبنای الگوریتم کلاسیک Bellman-Ford بنا شده است.در این حالت هر گره لیستی از تمام مقصد هاو نیز تعداد hop ها تا هر مقصد را تهیه می کند.هر مدخل لیست با یک عدد شماره گزاری شده است . برای کم کردن حجم ترافیک ناشی از به روز رسانی مسیر ها در شبکه از incremental packets استفاده می شود.تنها مزیت این پروتکل اجتناب از به وجود آمدن حلقه های مسیر یابی در شبکه های شامل مسیر یاب های متحرک است.بدین ترتیب اطلاعات مسیر ها همواره بدون توجه به این که آیا گره در حال حاضر نیاز به استفاده از مسیر دارد یا نه فراهم هستند.

معایب : پروتکل DSDV نیازمند پارامترهایی از قبیل بازه ی زمانی به روز رسانی اطلاعات و تعداد به روز رسانی های مورد نیاز می باشد.

3. WRP

این پروتکل بر مبنای الگوریتم path-finding بنا شده با این استثنا که مشکل count-to-infinity این الگوریتم را برطرف کرده است. در این پروتکل هر گره , ۴ جدول تهیه می کند: جدول فاصله , جدول مسیر یابی , جدول link-cost و جدولی در مورد پیامهایی که باید دوباره ارسال شوند.تغییرات ایجاد شده در لینکها از طریق ارسال و دریافت پیام میان گره های همسایه اطلاع داده می شوند.

4. CSGR

در این نوع پروتکل گره ها به دسته ها یا cluster هایی تقسیم بندی می شوند . هر گروه یک cluster head دارد که می تواند گروهی از host ها را کنترل و مدیریت کند.از جمله قابلیت هایی که عمل clustering فراهم می کند می توان به اختصاص پهنای باندو channel access اشاره کرد.این پروتکل از DSDV به عنوان پروتکل مسیریابیی زیر بنایی خود استفاده می کند . نیز در این نوع هر گره دو جدول یکی جدول مسیریابیی و دیگری جدول مریوط به عضویت در گره های مختلف را فراهم می کند.

5. STAR

این پروتکل نیاز به به روز رسانی متداوم مسیر ها نداشته و هیچ تلاشی برای یافتن مسیر بهینه بین گره ها نمی کند.

On demand Reactive

در این نوع پروتکل مسیر ها تنها زمانی کشف می شوند که مبدا اقدام به برقراری ارتباط با گره دیگری کند.زمانی که یک گره بخواهد با گره دیگری ارتباط برقرار کند بایستی فرایند کشف مسیر ( Route Discovery Process ) را در شبکه فراخوانی کند.در این حالت قبل از بر قرار شدن ارتباط , تاخیر قابل توجهی مشاهده می شود.

1. SSR

این پروتکل مسیرها را بر مبنای قدرت و توان سیگنالها بین گره ها انتخاب می کند. بنابراین مسیرهایی که انتخاب می شوندد نسبتا قوی تر هستند . می توان این پروتکل را به ۲ بخش DRP( Dynamic Routing Protocol) و SRP ( Static Routing Protocol) تقسیم کرد. DRP مسئول تهیه و نگهداری جدول مسیریابی و جدول مربوط به توان سیگنال ها می باشد.SRP نیز packet های رسیده را بررسی می کند تا در صورتی که آدرس گره مربوط به خود را داشته باشد آن را به لایه های بالاتر بفرستد و در غیر این صورت به شبکه.

2. DSR

در این نوع , گره های موبایل بایستی cache هایی برای مسیر هایی که از وجود آنها مطلع هستند فراهم کنند.دو فاز اصلی برای این پروتکل در نظر گرفته شده است :کشف مسیر و به روز رسانی مسیر. فاز کشف مسیر از route request/reply packet ها و فاز به روز رسانی مسیر از acknowledgement ها و error های لینکی استفاده می کند.

3. TORA

بر اساس الگوریتم مسیر یابی توزیع شده بنا شده و برای شبکه های mobile بسیار پویا طراحی شده است.این الگوریتم برای هر جفت از گره ها چندین مسیر تعیین می کند و نیازمند clock سنکرون می باشد. ۳ عمل اصلی این پروتکل عبارتند از :ایجاد مسیر. به روز رسانی مسیر و از بین بردن مسیر.

4. AODV

بر مبنای الگوریتم DSDV بنا شده با این تفاوت که به دلیل مسیریابی تنها در زمان نیاز میزان Broad casting را کاهش می دهد.الگوریتم کشف مسیر تنها زمانی آغاز به کار می کند که مسیری بین ۲ گره و جود نداشته باشد

5. RDMAR

این نوع از پروتکل فاصله ی بین ۲ گره را از طریق حلقه های رادیویی و الگوریتم های فاصله یابی محاسبه می کند. این پروتکل محدوده ی جستجوی مسیر را مقدار مشخص و محدودی تایین می کند تا بدین وسیله از ترافیک ناشی از flooding در شبکه کاسته باشد.

Hybrid (Pro-active / Reactive)

این مورد با ترکیب دو روش قبلی سعی در کاهش معایب کرده و از ویژگی های خوب هر دو مورد بهره می برد. این پروتکل جدید ترین کلاس پروتکل ها در این راستا می باشد. معروفترین پروتکل از این نوع می توان به ZRP( Zone Routing protocol) اشاره کرد.این پروتکل از ویژگی های نوع Pro active برای مسیریابی گره های نزدیک به هم و از ویژگی های نوع Reactive برای مسیر یابی گره های دورتر استفاده می کند.

1. ZRP

نوعی از clustering است با این تفاوت که در این پروتکل هر گره خود head بوده و به عنوان عضوی از بقیه ی cluster ها می باشد. به دلیل hybrid بودن کارایی بهتری دارد.

2. Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing Protocol

پروتکل مسیریابی AODV یک پروتکل مسیریابی On-Demand است که در آن همه مسیرها فقط وقتیکه مورد نیاز باشند کشف می شوند و تنها در طول مدتی که مورد استفاده قرار می گیرند نگهداری می شوند.مسیرها در طول یک Flooding کشف می شوند که در طی آن نودهای شبکه در فرآیند جستجوی یک مسیر به سمت مقصد مورد سوال قرار می گیرند.وقتی یک نود با یک مسیر به مقصد کشف می شود آن مسیر به عقب و به نود مبدائی که درخواست مسیر کرده بود گزارش می شود.

AODV برای تحقق اهداف زیر طراحی شده است :

• حداقل سربار کنترلی
• حداقل سربار پردازشی
• قابلیت مسیریابی چندگامی
• نگهداری پویای توپولوژی
• عاری بودن از حلقه

چون منابع در شبکه های متحرک Ad hoc کمیاب هستند AODV سعی می کند تا سربار کنترلی را با محدود کردن بروزرسانی های متناوب مسیر و همچنین تنها استفاده از پیغام های On-Demand به حداقل برساند.برای به حداقل رساندن سربار پردازشی ٬ پیغام های AODV ساختار ساده ای دارند و نیاز به محاسبات کمی دارند . در یک شبکه Ad hoc منابع ومقصدها ممکن است در خارج از محدوده ارتباطی مستقیم یکدیگر باشندکه این به خاطر محدودیت حوزه ارسال تجهیزات بیسیم است. از اینرو AODV نودها را قادر می سازد بنوانند از کشف مسیرهای چندگامی به سمت مقصد استفاده کنند و این مسیرها را تا وقتی که توپولوژی شبکه به طورمدام تغییر می کند نگهداری کنند . همچنین در برابر حلقه های مسیریابی به شدت مقابله می کنند چون آنها در هر شبکه ای پر هزینه هستنند مخصوصا در یک شبکه بیسیم که ظرفیت سیگنالینگ و توان پردازشی نود محدود است. AODV در هر نود شماره های ترتیبی را برای جلوگیری از حلقه های مسیریابی بکار می برد.

منابع

[۱] “Computer Networks”, Andrew S. Tanenbaum, 4th Edition

[۲] “Data Communications and Networking”, Behrouz A. Forouzan, 3rd Edition

[۳] “A Survey of Secure Wireless Ad Hoc Routing”, Y. Hu, A. Perrig, IEEE Computer Security, Sep 2004

[۴] “Ad-hoc Networks Security”, Pietro Michiardi, Refik Molva, Research Report, Dec 2003

[۵] “Securing Ad-Hoc Networks”, L. Zhou, Z. J. Haas, IEEE Network Magazine, Oct 1999

[۶] ”یادداشتهای درس انتقال داده و شبکه های کامپیوتر“، محمدرضا پاکروان، دی ۱۳۸۲

برای اطلاع از فن آوری های نوین ارتباطی شبکه های وایرلس و ماکرویو و مراکز تلفنی تحت شبکه از کانال تلگرامی ما به آدرسهای Wireless_tech@ و Voip_Tech@  دیدن فرمایید.