容断与容迟网络中路由协议及其评估

试论容断与容迟网络中的路由协议及其评估摘要：本文首先介绍了dtn的产生和dtn的基本特征，由于传统的internet协议不能在容断与容迟网络中很好的应用，故在此基础上，本文提出了新的dtn路由的评估指标，为构建更好的容迟与容断网络路由协议评估模型奠定了基础。

关键词：容断与容迟网络；路由协议；基本特征；评估指标

dtn概述

传统的internet是采用tcp/ip协议簇来作为体系结构的，它是由以下的基本假设为基础的：（1）端到端需保证持续的连接；（2）数据率需双向对称；（3）丢包率较低、误码率以及传输时延。

但是，最近几年来，若在极端环境下，挑战性的网络并不能完全满足传统假设中的条件，很多具有频繁割裂、间歇连接、非对称的数据率、时延极高、异构互联以及较高的丢包率与误码率等特性，这会使得internet体系不能有效地在这种网络中得以应用。

dtn网络层的最主要的功能是路由，它是dtn节点间的通信和提高网络间连接的基础。因为dtn处于频繁割裂、间歇连接的状态及其存储空间、节点能量的有限，节点间通常不能保证实时路径的存在，这就往往需要借助于中继节点以存储转发、多跳路由的方式将消息传输至目的节点。所以，传统的路由协议很难有效应用于dtn。dtn 研究核心的问题之一是构造有效的dtn 路由协议从而提高网

络间的连接性、增加消息传输率、降低能量的时延与消耗，这将成为dtn 路由协议的关键技术[2]。

dtn路由协议的概述与评估

（一）dtn的基本特征

dtn是与传统的internet等网络不同的，它主要有以下基本特征：

(1)间歇连接。因为节点的能量和移动是有限的，这将导致dtn 会频繁的断

开，从而使dtn的拓扑结构不断发生变化，并且处于部分连接、间歇连接的状态，而且网络的连接状态是有一定随机性的，这会不能确保端到端的路由。

(2)数据率低、时延极高。端到端的时延表示的是端到端的路由上每一跳时延的总和，每一跳上所经历的时延是由排队时间、等待时间、传播时间和传输时间所组成的。因为dtn具有间歇的连接性，这可能会使得相邻的节点在很长的时间内不能顺利的连接上，导致每一跳上所经历的时延会很高，进而导致其数据率很低，与此同时还会出现数据率的非对称特点[3]。

(3) 资源和寿命均有限。由于受功耗、体积和价格的限制，节点的处理、计算及存储空间和通信能力比普通的计算机弱，存储空间的有限将会导致很高的丢包率。此外，节点在极端环境中，常采用电池来提供能量，这会导致其寿命有限[4]。

(4) 随机的动态拓扑。由于环境变化也、能量耗尽或者故障退出等因素，将会导致dtn的拓扑结构呈现动态的变化。dtn 链路间歇的连接会使拓扑结构有很大的波动。

(5) 安全性差。在真实的物理世界中，dtn会受到传统的安全威胁和窃听、路由欺骗等的安全攻击。

(6) 异构互连。dtn通过引入捆绑层，保证异构网络在互连时消息能可靠的传输。

但是dtn的路由设计又面临着新的挑战，这主要表现在如下的几个方面：

(1)路由目标。因为环路路由或者节点的存储空间有限导致消息者或数据包的丢失，dtn 路由的最基本目标是：使得消息传送成功的几率达到最大，且使端到端的资源消耗和时延达到最小。

(2)资源分配。要在确保传输率的情况下，尽量的减少节点的资源消耗，这就需要在资源消耗与消息传输间做出选择。

(3)可靠性。需采用确认机制来实现可靠的消息传输。

(4)安全问题。dtn 节点易受虚假确认欺骗、路由信息的攻击，需要解决并检测这些问题。

（二）dtn路由的评估指标

(1)能量消耗。dtn节点的能耗是路由协议所必须考虑的设计目标和核心问题，减小能耗会提升dtn的生命周期。

(2)存储空间。dtn的节点资源是有限的，这使其不能承担太多的中继负荷，否则易导致丢包，从而使传输率降低。

(3)安全性。每个dtn 的节点均是隐含的路由节点，易受攻击。路由所面临的威胁有很多，主要有：选择性转发、确认欺骗等。安全性的路由协议评估指标主要包括路由信息的完整性、保密性、可

用性以及抵抗节点的被攻击性等。

(4)可扩展性。针对实际情况，dtn 路由协议必须能支持大的网络规模，这将关系到路由协议能否可用。

(5)时延。路由跳数是对端到端的时延很重要的，而时延又和应用关系密切，时延的大小将会直接影响到dtn的应用范围和可用性。

(6)复杂性。路由协议通常包括路由发现、路由维护和路由选择，而dtn 节点的计算、存储能力和能量有限，这就要求路由协议应尽量简单，以确保dtn 节点能工作正常。

(7)传输率。传输率是其中一个很重要的dtn 路由协议的评估指标，设计路由时应在资源消耗和传输率间做出选择。

dtn 的路由协议评估指标还可以在此基础上划分得更细，依具体要求来划分。

总结

本文首先介绍了dtn的产生，并在此基础上阐述了dtn的基本特征和dtn路由的评估指标，为提出更好的容迟与容断网络路由协议的评估模型奠定了基础。当然，本文仅是作了概括性的介绍，而容断与容迟网络中的路由协议及其评估本身是一项较为复杂的任务。同时，随着计算机和网络技术的不断发展，这种路由协议必定还会不断发展与完善，对它的评估自然也应不断创新，以适应网络飞速发展的客观需求。

参考文献：

[1] 成浩, 卢紫毅, 林青. 延时中断容忍网络（dtn）捆绑层协

议研究[j]. 军事通信技术, 2011, 32(1): 65-66.

[3] 李向群, 刘立祥, 胡晓惠, 等. 延迟／中断可容忍网络研究进展[j]. 计算机研究与发展, 2009, (8): 1270-1277.

[4] 薛静锋, 陆慧梅, 石琳. 基于概率延迟的dtn路由算法的设计[j]. 北京理工大学学报, 2008, 28(8): 687691.

[5] 胡福林, 肖海军. 无线网络中的一种基于小世界模型的路由协议[j]. 计算机工程与科学, 2008,3 0(8): 3035.。