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Ad-hoc-Netzwerke und Routing in Ad-hoc-Netzwerken. Manuel BeetzMarcus Gottwald. 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 - PowerPoint PPT Presentation
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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
Folie 3
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
Folie 4
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
Folie 5
Herausforderungen Energieverbrauch:
Forwarding, Beaconing Abdeckung (Coverage):
asymmetrische Funkverbindungen Netzwerk-Verkehr:
Daten-Verlust auf Funkstrecken Vermittlung und Wegewahl (Routing):
Dynamik, später mehr
Folie 6
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
Folie 7
Sicherheit 2 Sicherheit für mobile Teilnehmer:
Relaying Sicherheit für vorhandene Infrastruktur:
unbefugter Zugriff auf Ad-hoc-Netz, Interessenkonflikt:
Autokonfiguration/Sicherheit
Folie 8
Techniken IEEE 802.11b:
„Wavelan“, „Orinoco“ Bluetooth:
Personal Operating Space;Pikonetze, Scatternets
IEEE 802.15:Wireless Personal Area Networks
Folie 9
Routing Warum Routing? Warum neue Verfahren? Warum nicht RIP oder OSPF?
Folie 10
Routing — Ad-hoc-Netze Besonderheiten in Ad-hoc-Netzwerken:
Meist beschränkte Ressourcen (Energie, Sendeleistung)
Dynamische Netztopologie Asymmetrie der Verbindungen Interferenzen und Störungen
Folie 11
Verfahren
Link-State Distance-Vector
Proactive OSPF RIP, DSDV
Reactive DSR AODV
Folie 12
Link-State Jede Station erzeugt Sicht auf das gesamte
Netzwerk Wegewahl durch geeignete Algorithmen
(Dijkstra) Nicht geeignet für hochdynamische Netze
Folie 13
Distance-Vector Nur lokale Informationen notwendig Austausch von Informationen zur Wegewahl
nur mit den Nachbarn Gefahr von Kreisen Count-to-Infinity-Problem
Folie 14
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
Folie 15
Modellierung als Graph Stationen im Netzwerk
= Knoten im Graph Funkverbindung zwischen Stationen
= Kante im Graph Routing im Netzwerk
= Wegewahl im Graph
Folie 16
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
Folie 17
Verfahren
Link-State Distance-Vector
Proactive OSPF RIP, DSDV
Reactive DSR AODV
Folie 18
DSDV — Routing-Tabelle
Routing-Eintrag• Destination• Metric• Destination Sequence Number
Destination-Sequenced Distance-Vector Routing-Tabelle:
ein Eintrag für jeden bekannten Teilnehmer
Folie 19
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
Folie 20
DSDV — BewertungDestination-Sequenced Distance-Vector
Vorteile:• Routen jederzeit verfügbar• Schnelle Reaktion auf Veränderungen
Nachteile:• Hoher Steuerungsaufwand• Permanenter Netzwerk-Verkehr auch
ohne zu übertragende Nutzdaten
Folie 21
Verfahren
Link-State Distance-Vector
Proactive OSPF RIP, DSDV
Reactive DSR AODV
Folie 22
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)
Folie 24
DSR — Route ReplyDynamic Source Routing
Zielstation sendet „Route Reply“ an Initiator der Suche über gefundenen Weg.
Folie 25
DSR — Route MaintenanceDynamic Source Routing
„Route Error“-Paket bei Unterbrechung der vorgegebenen Route („Source Route“)
Folie 26
DSR — BewertungDynamic Source Routing
Vorteile:• Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr• Erhöhte Sicherheit durch Source Routing• Nutzung unidirektionaler
Funkverbindungen möglich Nachteile:
• Größere Latenz
Folie 27
Verfahren
Link-State Distance-Vector
Proactive OSPF RIP, DSDV
Reactive DSR AODV
Folie 28
AODV — FunktionsweiseAd-hoc On-Demand Distance-Vector
Distance-Vector-Verfahren Austausch von Routing-Tabellen nur bei
Bedarf
Folie 29
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.
Folie 30
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.
Folie 32
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
Folie 35
ZRP — IARPIntrAzone Routing Protocol
Verwendet Link-State-Verfahren für Stationen in der eigenen Routing-Zone
Folie 36
ZRP — IERPIntErzone Routing Protocol
Verwendet Distance-Vector-Verfahren für Stationen außerhalb der eigenen Routing-Zone
Folie 37
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
Folie 40
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