Prof. Dr.-Ing. Thomas Schwotzer FB 4 / AI / Mobile Anwendungen Ad-hoc Networks. Routing

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1 Prof. Dr.-Ing. Thomas Schwotzer FB 4 / AI / Mobile Anwendungen Ad-hoc Networks Routing

2 Eigenschaften keine feste Netzwerk-Infrastruktur kein Adressschema, das auf Rückschlüsse auf Verteilung / Topologie des Netzes zulässt keine dedizierten Router Änderung der Topologie die Regel nicht Ausnahme

3 Routing Weiterleitung von Datenpaketen Multi Hop: über mehr als einen Rechner Routingverfahren, Klassifikation adaptiv / nicht adaptiv Anpassung an Veränderungen in Topologie ja / nein proaktive Wege zu Knoten bekannt, auch ohne dass bisher Daten gesendet wurde reaktiv Ermittlung der Wege bei Bedarf (on demand)

4 Routing mit festen Topologien Skizze Tafel festes IP-Netz Router, dedizierte Router Subnetze Adress-Schema

5 Destination-Sequenced Distance-Vector DSDV, Perkins, C. E.; Bhagwat, P proaktives Distance-Vector-Verfahren Routingtabelle: Zielknoten Hop Metrik (üblich # Hops) 0.. selbst

6 Beispiel K1 K2 2 K2 K2 1 K3 K3 0 K4 K4 1 K5 K2 2 K1 K1 0 K2 K2 1 K3 K4 K1 K2 K5 Quelle: Roth: Mobile Computing

7 Adaptive Routingtabelle (Prinzip) benachbarte Knoten senden Distance-Vectoren Aktualisierung, wenn kürzerer Weg gefunden wurde wenn bekannte Route veränderte Metrik Beispiel an der Tafel Problem: Wettlaufbedingungen

8 Das DSDV - Verfahren Routingtabelle erhält zusätzliche Sequenznummer (Version des Eintrags) Abgleich der Tabellen benachbarter Knoten periodisch / in jedem Fall bei Änderung Aktualisierung Eintrag, wenn Sequenznummer höher oder gleiche Sequenznummer + geringer Distanz Voraussetzung: bidirektionale Verbindung zwischen den Knoten

9 Das DSDV Verfahren (2) Ni beliebiger Knoten, Nj Nachbar, Nk beliebiger weiterer Knoten Mab: Metrik a b; Hab: Hop a b Init: Hii <- Ni; Him <- unbekannt für alle m!= i Mii <- 0; Mim <- unendlich für alle m!= i Sii <- 0, Sim <- -1 für alle m!= i Danach Austausch zwischen Knoten

10 Das DSDV Verfahren (3) Ni empfängt Daten von Nj wenn Sik < Sjk oder Sik == Sjk && Mij + Mjk < Mik dann Hik <- Nj Mik <- Mij + Mjk Sik <- Sjk Nach jeder Verbreitung Sequenznummer um 2 erhöhen Sjj += 2

11 Beispiel K3 K1 K2 K4 K7 K8 K6 K5

12 Erkennung Unterbrechung Ni erkennt Verbindungsverlust zu Nj: für alle (für alle Hik = Nj) Hik <- unbekannt Mik <- unendlich Sik++ Sequenznummer wird durch Ni, nicht Nj verändert (um 1 erhöht) neueste Information, wenn Nj verschwunden Nj kann überschreiben, wenn wieder aufgetaucht Löst das Count-to-Infinity-Problems

13 Dynamic Source Routing (DSR) reaktives Verfahren Source-Routing-Verfahren Sender ermittelt Route zum Ziel und hinterlegt sie im Paket Ermittlung der Route über Route Discovery Protocol Kontrolle, ob Weg noch existiert über Route Maintenance Protocol nein: Mitteilung an Sender

14 Route Discovery jeder Knoten Cache mit bekannten Wegen wenn Paket von Ki an Kj gesendet werden soll: Test ob Weg bekannt ja: diesen nutzen nein: Route Request an alle Nachbarn senden eindeutige ID, Kj, Route (Ki)

15 Behandlung Route Request schon erhalten (ID bekannt) ignorieren Empfänger Kn ist Ziel erzeuge Route Reply mit bisherige Route + Kn Route von Kn nach Kj bekannt erzeuge Route Reply mit bisherige Route + Route(nj) sonst: sende Request an alle Nachbarn außer Sender Route + Kn

16 Rücksenden von Route Reply bei bidirektionalen Verbindungen: senden an Absender bei unidirektionalen Verbindungen: erzeuge Paket mit Ziel Ni starte Route Disovery zum Ziel sende Paket ans Ziel

17 Aktualisierung Cache Route Reply erreicht Ki Cache speichert neuen Weg Km leitet Route Reply weiter. Wenn Km Teil des Weges nach Kj, dann speichert Km Weg nach Kj Km leitet Datenpaket weiter: Km speichert Wegeinformationen nach Kj Beispiel an der Tafel: Netzbeispiel siehe obiges Beispiel

18 Route Maintenance bei Weiterleiten: prüfen, ob Verbindung existiert ja: wunderbar nein: ERROR Paket an Sender schicken alle Knoten dazwischen löschen Weg aus Cache Beispiel

19 Diskussion Vor- und Nachteile Nachteile DSDV: hohe Last bei Änderung Topologie DSR: Wettlauf von Route Request Paketen mögliches Ignorieren kurzer Wege Vorteile: on demand Routing Tabellen (weniger Last) keine Source Routing (kein Wettlauf)

20 Ad-hoc On-demand Distance Vector AODV zwei Phasen Route Discovery RREQ Paket: flutet Netz, um Ziel zu finden RREP Paket: Antwort bei gefundener Route zurück Route Maintenance im Fehlerfall RERR Paket an Sender schicken dieser startet neues Route Discovery

21 AODV - Tabellen Reverse Routing Tabelle Ziel (Quelle) Pre Metrik Routing Tabelle Ziel Hop Metrik Sequenznummer

22 RREQ / RREP Sender flutet Netz (Ziel, Quelle, Pre, Metrik) Empfänger speichern in Reverse Routing Weiterleiten, wenn kein Weg bekannt Variante: Expanding Ring Search RREQ erhält TTL (beginnend mit 1) nach Timeout TTL erhöhen bis Maximalwert Erfolg: Merken der TTL, erneute Suche TTL+2 Weg bekannt: Routingeintrag mit RREP zurücksenden Ziel, Hop (selbst), Metrik, Sequenznummer

23 Beispiel an der Tafel Beispiel

24 RERR aktive Route: Route auf der vor kurzem Daten gesendet wurden Ausfall eines Hops einer aktiven Route: RERR an alle Vorgänger einer aktiven Route ausgefallener Knoten, Ziel der aktiven Route

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