一、AODV 概念

AODV 是按需路由協(xié)議，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要給網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)傳送信息時(shí)，如果沒有到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由，則必須先以多播的形式發(fā)出 RREQ 報(bào)文，鄰居節(jié)點(diǎn)收到 RREQ，首先判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否是自己，如果是，則向發(fā)起節(jié)點(diǎn)發(fā)送 RREP，如果不是，首先在路由表中查找是否有到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路由，如果有，則向源節(jié)點(diǎn)單播 RREP，否則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā) RREQ 進(jìn)行查找。

在網(wǎng)絡(luò)資源充分的情況下，AODV 協(xié)議可以通過定期廣播 HELLO 報(bào)文來維護(hù)路由，一旦發(fā)現(xiàn)某一個(gè)鏈路斷開，節(jié)點(diǎn)就發(fā)送 ERROR 報(bào)文通知那些因?yàn)殒溌窋嚅_而不可到達(dá)的節(jié)點(diǎn)，刪除相應(yīng)的記錄或者對已經(jīng)存在的路由修復(fù)。

AODV 特點(diǎn)如下：

• 節(jié)點(diǎn)只存儲需要的路由

• 盡量減少廣播的需要

• 減少內(nèi)存需求和不必要的重復(fù)

• 對活動路由中鏈路斷裂的快速響應(yīng)

• 使用目標(biāo)序列號維護(hù)的無循環(huán)路由

• 可擴(kuò)展到大量節(jié)點(diǎn)群

二、AODV 功能

AODV 是在多個(gè)移動節(jié)點(diǎn)中建立和維護(hù)一個(gè)動態(tài)的、自啟動的、多跳路由的專屬網(wǎng)絡(luò)，使得移動節(jié)點(diǎn)能夠快速獲得通向新的目的節(jié)點(diǎn)的路由，并且節(jié)點(diǎn)僅需要維護(hù)通向鄰居節(jié)點(diǎn)的路由，更遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)的路由信息則不需要維護(hù)。

其路由表字段包括：

• 目的節(jié)點(diǎn)IP地址
• 目的節(jié)點(diǎn)序列號
• 目的節(jié)點(diǎn)序列號的有效標(biāo)志位
• 下一跳節(jié)點(diǎn)IP地址
• 本節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)
• 前驅(qū)節(jié)點(diǎn)列表
• 生存時(shí)間
• 網(wǎng)絡(luò)層接口
• 其他的狀態(tài)和路由標(biāo)志位（比如：有效，無效，可修復(fù)，正在修復(fù)）。

路由表特征如下：

• 路由表每項(xiàng)只記錄下一跳路由信息，而不是整條路由信息，簡化了路由表的建立和維護(hù)。

• 源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)都維護(hù)各自的序列號，序列號是用來標(biāo)識路由信息新舊程度，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)起路由請求RREQ或者目的節(jié)點(diǎn)返回路由應(yīng)答RREP時(shí)，都要更新各自的序列號。

• 中間節(jié)點(diǎn)依據(jù)序列號的大小判斷路由的新舊。

三、AODV 術(shù)語

• 發(fā)起節(jié)點(diǎn)：發(fā)出 AODV 路由請求消息的節(jié)點(diǎn)

• 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)：愿意為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)會將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

• 目的節(jié)點(diǎn)：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)看到自己的 IP 地址和數(shù)據(jù)包 IP 頭特定字段的 IP 地址一樣時(shí)，認(rèn)定自己是數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點(diǎn)。

• 活躍路由：能夠有效通向目的節(jié)點(diǎn)的路由，只有活躍路由能夠轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包

• 返回路由：用于轉(zhuǎn)發(fā)回復(fù)包的路由，就是從目的節(jié)點(diǎn)返回到發(fā)起節(jié)點(diǎn)的路由。

• 無效路由：有效路由失效以后，會作為無效路由在路由表中保存一段時(shí)間，并不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

四、AODV 消息格式

AODV 有三種基本的協(xié)議報(bào)文類型：RREQ（路由請求）報(bào)文、RREP（路由應(yīng)答）報(bào)文和 RRER（路由錯(cuò)誤）報(bào)文。

4.1 RREQ 路由請求報(bào)文

在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路由有效，通信正常的情況下，AODV 路由協(xié)議不起任何作用，只有當(dāng)源節(jié)點(diǎn) S 需要向目的節(jié)點(diǎn) D 發(fā)送數(shù)據(jù)包，但是又沒有 D 節(jié)點(diǎn)的路由入口時(shí)，才會發(fā)起路由請求（RREQ）。

當(dāng) RREQ 在網(wǎng)絡(luò)中傳播時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)會更新各自到源節(jié)點(diǎn)的路由，稱為反向路由，RREQ 請求報(bào)文中包含源節(jié)點(diǎn)以前記錄的到目的節(jié)點(diǎn)的序列號，但是此序列號可能不是最新的，中間節(jié)點(diǎn)如果有到目的節(jié)點(diǎn)的路由時(shí)，只有該節(jié)點(diǎn)記錄的目的節(jié)點(diǎn)的序列號比 RREQ 中目的節(jié)點(diǎn)序列號更大，才認(rèn)為這條路由是有效的。

報(bào)文格式說明：

• Type：1
• J：加入標(biāo)志，為多播保留。
• R：修復(fù)標(biāo)志，為多播保留。
• G 免費(fèi)路由回復(fù)標(biāo)志：是否向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)IP地址域指定的節(jié)點(diǎn)發(fā)一個(gè)免費(fèi)路由回復(fù)消息。
• D 僅允許目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)標(biāo)志：標(biāo)志位則僅允許目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)本條路由請求。
• U 未知序列號：指的是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)序列號未知。
• Reserved：填充0，接收端忽略此字段。
• 跳數(shù)：從發(fā)起節(jié)點(diǎn)到處理該請求的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)。
• 路由請求標(biāo)識：這是一個(gè)序列號，用它和源節(jié)點(diǎn)IP可以唯一標(biāo)識一個(gè)RREQ消息。

4.2 RREP 路由應(yīng)答報(bào)文

當(dāng) RREQ 最終到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，目的節(jié)點(diǎn)通過向該反向路由（RREQ 傳播路線）發(fā)送 RREP 應(yīng)答報(bào)文，建立通向目的節(jié)點(diǎn)的前向路由。

只有以下的情況節(jié)點(diǎn)才會產(chǎn)生 RREP 報(bào)文：

1. 該節(jié)點(diǎn)本身就是目的節(jié)點(diǎn)。

2. 該節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn)，但是它有通向目的節(jié)點(diǎn)的活躍路徑。

當(dāng) RREP 傳播到源節(jié)點(diǎn)時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)根據(jù)該 RREP 更新他們各自指向目的節(jié)點(diǎn)的路由信息。節(jié)點(diǎn)只對第一次收到的 RREQ 發(fā)送 RREP 應(yīng)答報(bào)文。

報(bào)文格式說明：

• Type：2
• R：修復(fù)標(biāo)志，用于多播
• A：需要確認(rèn)
• Reserved：填充0，接受端忽略此字段。
• Prefix Size：前綴長度，如果非零，代表下一跳節(jié)點(diǎn)可以作為任有具有相同路由前綴的節(jié)點(diǎn)被請求時(shí)的目的節(jié)點(diǎn)。
• 跳數(shù)：從發(fā)起節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)。
• 生命期：路由生命時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)，接收RREP的節(jié)點(diǎn)會認(rèn)為這條路由是有效的。

4.3 RERR 路由錯(cuò)誤報(bào)文

報(bào)文格式說明：

• Type：3
• N：不必刪除標(biāo)志，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)對這條連接做了本地修復(fù)時(shí)，上游的幾點(diǎn)就不用刪除這條路由。
• Reserved：保留字段，填充0，接收端不做處理。
• DestCount：本消息內(nèi)包含的不可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，至少為1。
• Unreachable Destination IP Address：因?yàn)檫B接斷開而不可達(dá)的目的節(jié)點(diǎn)的IP地址。
• Unreachable Destination Sequence Number：路由表項(xiàng)里不可達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的序列號。

五、AODV 工作過程

5.1 AODV 工作流程圖

5.2 路由發(fā)現(xiàn)過程

• 廣播 RREQ 路由請求幀。

• 中間節(jié)點(diǎn)更新各自到源節(jié)點(diǎn)的路由表。

• 如果收到 RREQ 的節(jié)點(diǎn)不是目的節(jié)點(diǎn)，并且沒有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的更新的有效路由，則轉(zhuǎn)發(fā)該 RREQ。

• 中間節(jié)點(diǎn)維護(hù)指向路由源節(jié)點(diǎn)的反向路由。

• 目的節(jié)點(diǎn)或存在到目的節(jié)點(diǎn)有效路由的中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生 RREP 路由應(yīng)答幀。

• RREP 通過之前建立的反向節(jié)點(diǎn)單播至源節(jié)點(diǎn)。

• 源節(jié)點(diǎn)收到 RREP 應(yīng)答幀，至此源節(jié)點(diǎn)可以向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。

5.3 路由發(fā)現(xiàn)算法

源節(jié)點(diǎn)：應(yīng)用層有數(shù)據(jù)發(fā)送請求，并且指向目的節(jié)點(diǎn)的路由有效，直接通過該路由發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果沒有到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的有效路徑，則產(chǎn)生 RREQ 廣播幀，RREQ 的序列號、ID 字段加1，將源節(jié)點(diǎn)的 IP，序列號、目的節(jié)點(diǎn)的 IP、序列號等信息添加到 RREQ 中，廣播至網(wǎng)絡(luò)。

中間節(jié)點(diǎn)：如果中間節(jié)點(diǎn)路由表中記錄的到目的節(jié)點(diǎn)的路由有效，并且記錄的目的節(jié)點(diǎn)的序列號大于或者等于 RREQ 中的目的節(jié)點(diǎn)序列號，則該中間節(jié)點(diǎn)可以產(chǎn)生路由應(yīng)答幀。如果該中間節(jié)點(diǎn)不產(chǎn)生應(yīng)答幀，更改RREQ 中的目的節(jié)點(diǎn)序列號至當(dāng)前最大，跳數(shù)字段加1，然后轉(zhuǎn)發(fā)。

目的節(jié)點(diǎn)：目的節(jié)點(diǎn)的序列號加1，產(chǎn)生 RREP 應(yīng)答幀（包括源節(jié)點(diǎn) IP、目的節(jié)點(diǎn) IP 和更新后的序列號），單播發(fā)送至源節(jié)點(diǎn)。

5.4 路由維護(hù)算法

Hello 消息：Hello 消息幀就是 TTL=1時(shí)的 REEP 幀，Hello 消息幀用于檢測活躍路徑上相鄰節(jié)點(diǎn)的鏈接狀況。只有當(dāng)某節(jié)點(diǎn)位于某活躍路徑之上時(shí)，他才能發(fā)送 Hello 消息幀?；钴S路徑節(jié)點(diǎn)以 HELLO_INTERVAL 為周期發(fā)送 Hello 消息。

• 在DELETE_PERIOD的時(shí)間內(nèi)沒有收到來自鄰居節(jié)點(diǎn)的Hello消息，則認(rèn)為 該鏈路失效；發(fā)起一次指向該鄰居節(jié)點(diǎn)的局部修復(fù)。

• 路由修復(fù)超時(shí)以后，路有錯(cuò)誤信息RERR向源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。

• RERR在傳播過程中，各中間節(jié)點(diǎn)刪除該失效路徑上相應(yīng)的路由信息。

5.5 路由信息新舊判斷

AODV 依賴網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)自身的序列號，源節(jié)點(diǎn)在廣播路由請求幀 RREQ 之前要更新自己的序列號，即將序列號加1，目的節(jié)點(diǎn)在產(chǎn)生 RREP 應(yīng)答幀之前也要將自身的序列號加1，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在對各自的序列號加1的時(shí)候，是將其視為無符號數(shù)進(jìn)行的。

通過比較來自目的節(jié)點(diǎn)路由控制幀中的序列號 SN1 和本節(jié)點(diǎn)維護(hù)的目的節(jié)點(diǎn)的序列號 SN2，就可以確定本鏈路的新舊程度。如果 SN2-SN1<0(有符號數(shù)相減)，說明路由表中的維護(hù)信息已過時(shí)，應(yīng)將路由信息更新至路由控制幀最新的路由信息。

六、擁塞控制

源節(jié)點(diǎn)在發(fā)送 RREQ 后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到來自目的節(jié)點(diǎn)的RREP時(shí)，他可以選擇再次發(fā)送 RREQ 路由請求幀。

在嘗試了 RREQ_RETRIES 次之后，如果依舊收不到 RREP，則在路由表中標(biāo)記該目的節(jié)點(diǎn)不可達(dá)，通知應(yīng)用層。每次在重新發(fā)送 RREQ 請求幀時(shí)，等待 RREP 應(yīng)答幀的時(shí)間要在原來時(shí)間的基礎(chǔ)上乘以2，避免擁塞。

到此這篇關(guān)于自組織網(wǎng)絡(luò)Ad Hoc之AODV協(xié)議詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)AODV協(xié)議內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持腳本之家！

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