Manuel BeetzMarcus Gottwald

Manuel Beetz Marcus Gottwald

Ad-hoc-NetzwerkeAd-hoc-Netzwerkeundund

Routing inRouting inAd-hoc-NetzwerkenAd-hoc-Netzwerken

Folie 2

Ad-hoc-Netzwerke „Ad hoc“: [lat] aus dem Moment heraus

(entstanden) Netzwerke mit nicht gleichbleibender

Infrastruktur Wired/wireless, mobile/immobile „MANET“: Mobile Ad-hoc NETwork,

üblicherweise schnurlos Autokonfiguration Relaying

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Anwendungen 1 Conferencing:

Administrativa, Beispiele, Netzwerkzugriff Home Networking:

LAN-Partys, Kühlschrank-Inhalt, Notebooks Personal Area Networks:

Handy, PDA, Notebook; Bluetooth Emergency/Disaster:

Feuerwehr, Polizei, Netzausfälle

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Anwendungen 2 Verkehr:

Stau, Unfall, Routenplanung, Blitzer, Parkplatz, Unterhaltung, Tourismus, ...

Terminodes, Prenzlnet, WaveWAN:großflächige Netzwerk-Versorgung

Electronic Dust Militärische Nutzung:

line of sight, temporäre Lager

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Herausforderungen Energieverbrauch:

Forwarding, Beaconing Abdeckung (Coverage):

asymmetrische Funkverbindungen Netzwerk-Verkehr:

Daten-Verlust auf Funkstrecken Vermittlung und Wegewahl (Routing):

Dynamik, später mehr

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Sicherheit der Daten Sicherheit =

Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit Vertraulichkeit: Verschlüsselung Verschlüsselung:

Rechenleistung, Ende-zu-Ende? Integrität:

auf Schicht 1 oder bei Verschlüsselung Verfügbarkeit: großes Problem

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Sicherheit 2 Sicherheit für mobile Teilnehmer:

Relaying Sicherheit für vorhandene Infrastruktur:

unbefugter Zugriff auf Ad-hoc-Netz, Interessenkonflikt:

Autokonfiguration/Sicherheit

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Techniken IEEE 802.11b:

„Wavelan“, „Orinoco“ Bluetooth:

Personal Operating Space;Pikonetze, Scatternets

IEEE 802.15:Wireless Personal Area Networks

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Routing Warum Routing? Warum neue Verfahren? Warum nicht RIP oder OSPF?

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Routing — Ad-hoc-Netze Besonderheiten in Ad-hoc-Netzwerken:

Meist beschränkte Ressourcen (Energie, Sendeleistung)

Dynamische Netztopologie Asymmetrie der Verbindungen Interferenzen und Störungen

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Verfahren

Link-State Distance-Vector

Proactive OSPF RIP, DSDV

Reactive DSR AODV

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Link-State Jede Station erzeugt Sicht auf das gesamte

Netzwerk Wegewahl durch geeignete Algorithmen

(Dijkstra) Nicht geeignet für hochdynamische Netze

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Distance-Vector Nur lokale Informationen notwendig Austausch von Informationen zur Wegewahl

nur mit den Nachbarn Gefahr von Kreisen Count-to-Infinity-Problem

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Proactive / Reactive Proactive:

• Wege werden im Voraus ermittelt• Geringe Latenz• Viele überflüssige Routen gespeichert

Reactive:• Wege werden nach Bedarf ermittelt• Höhere Latenz• Kleine Routing-Tabellen

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Modellierung als Graph Stationen im Netzwerk

= Knoten im Graph Funkverbindung zwischen Stationen

= Kante im Graph Routing im Netzwerk

= Wegewahl im Graph

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Routing-Algorithmen Destination-Sequenced Distance-Vector

(DSDV)

Dynamic Source Routing (DSR)November 2001

Ad-Hoc On-Demand Distance-Vector (AODV)Januar 2002

Zone Routing Protocol (ZRP)Juni 2001

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Verfahren

Link-State Distance-Vector

Proactive OSPF RIP, DSDV

Reactive DSR AODV

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DSDV — Routing-Tabelle

Routing-Eintrag• Destination• Metric• Destination Sequence Number

Destination-Sequenced Distance-Vector Routing-Tabelle:

ein Eintrag für jeden bekannten Teilnehmer

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DSDV — FunktionsweiseDestination-Sequenced Distance-Vector

Periodischer Austausch von Routing-Tabellen mit allen Nachbarn (ähnlich RIP)

Umgehende Benachrichtigung aller Nachbarn bei bedeutenden Veränderungen

Unterscheidung alter und neuer Nachrichten mittels vom Absender mitgeschickter Sequence Number

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DSDV — BewertungDestination-Sequenced Distance-Vector

Vorteile:• Routen jederzeit verfügbar• Schnelle Reaktion auf Veränderungen

Nachteile:• Hoher Steuerungsaufwand• Permanenter Netzwerk-Verkehr auch

ohne zu übertragende Nutzdaten

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Verfahren

Link-State Distance-Vector

Proactive OSPF RIP, DSDV

Reactive DSR AODV

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DSR — FunktionsweiseDynamic Source Routing

Routen nur nach Bedarf ermittelt Nutzung einer Route bis zum Auftreten eines

Fehlers Wegewahl allein durch Absender

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DSR — Route RequestDynamic Source Routing

Aussenden eines „Route Request“-Pakets Weiterleitung von Requests mittels

Broadcast (Fluten des Netzes)

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DSR — Route ReplyDynamic Source Routing

Zielstation sendet „Route Reply“ an Initiator der Suche über gefundenen Weg.

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DSR — Route MaintenanceDynamic Source Routing

„Route Error“-Paket bei Unterbrechung der vorgegebenen Route („Source Route“)

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DSR — BewertungDynamic Source Routing

Vorteile:• Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr• Erhöhte Sicherheit durch Source Routing• Nutzung unidirektionaler

Funkverbindungen möglich Nachteile:

• Größere Latenz

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Verfahren

Link-State Distance-Vector

Proactive OSPF RIP, DSDV

Reactive DSR AODV

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AODV — FunktionsweiseAd-hoc On-Demand Distance-Vector

Distance-Vector-Verfahren Austausch von Routing-Tabellen nur bei

Bedarf

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AODV — Reverse PathAd-hoc On-Demand Distance-Vector

Aussenden eines „Route Request“-Pakets

Jeder Empfänger merkt sich vorläufig den Weg zur suchenden Station und leitet die Anfrage weiter.

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AODV — Forward PathAd-hoc On-Demand Distance-Vector

Zielstation sendet „Route Reply“ über gefundenen Weg an Initiator der Suche.

Gefundener Weg wird damit bestätigt

Unbenutzte Wege verfallen

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AODV — MaintenanceAd-hoc On-Demand Distance-Vector

Funkverbindungen auf bestätigten Wegen werden mittels „hello messages“ überwacht.

Bei Unterbrechung wird ein Update der Routing-Tabelle ausgesandt.

Bei Bedarf wird eine neue „Route Discovery“ ausgeführt.

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AODV — BewertungAd-hoc On-Demand Distance-Vector

Vorteile:• Geringere Latenz• Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr

Nachteile:• ???

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ZRP — FunktionsweiseZone Routing Protocol

Setzt sich zusammen aus: IntrAzone Routing Protocol (IARP) IntErzone Routing Protocol (IERP) Bordercast Routing Protocol (BRP)

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ZRP — Verfahren

Link-State Distance-Vector

Proactive IARP BRP

Reactive IERP

Zone Routing Protocol

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ZRP — IARPIntrAzone Routing Protocol

Verwendet Link-State-Verfahren für Stationen in der eigenen Routing-Zone

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ZRP — IERPIntErzone Routing Protocol

Verwendet Distance-Vector-Verfahren für Stationen außerhalb der eigenen Routing-Zone

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ZRP — BRPBordercast Routing Protocol

Erreichen von Stationen außerhalb der Routing-Zone mittels Weiterleitung über Bordernodes

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ZRP — BewertungZone Routing Protocol

Vorteile:• Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr• Geringe Latenz• Robuste Routen

Nachteile:• Aufwendig zu implementieren

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Routing-Algorithmen Wahl des Routing-Verfahrens abhängig von:

• Dynamik der Teilnehmer• Ressourcen der Geräte• Größe des Netzwerks

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Cluster-Based Networks Unterteilung von Netzwerken in kleine

administrative Einheiten Stationen übernehmen spezielle Aufgaben in

der Einheit Cluster-Hierarchien können Routing

vereinfachen Clusterbildung und Aufgabenverteilung

erfolgt automatisch.

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Alternative MetrikenLeast Interference Routing

Bisher: Metrik = #Hops Wegewahl anhand der geringsten Interferenz Maß für Interferenz einer Station:

Anzahl der Nachbarstationen