Manuel BeetzMarcus Gottwald Ad-hoc-Netzwerke und Routing in Ad-hoc-Netzwerken.

Manuel Beetz Marcus Gottwald

Ad-hoc-NetzwerkeAd-hoc-Netzwerkeundund

Routing inRouting inAd-hoc-NetzwerkenAd-hoc-Netzwerken

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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



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 — Funktionsweise


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 — Bewertung


Vorteile:

• Routen jederzeit verfügbar

• Schnelle Reaktion auf Veränderungen

Nachteile:

• Hoher Steuerungsaufwand

• Permanenter Netzwerk-Verkehr auch ohne zu übertragende Nutzdaten

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Verfahren



Reactive DSR AODV

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DSR — Funktionsweise

Dynamic 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 Request


Aussenden eines „Route Request“-Pakets

Weiterleitung von Requests mittels Broadcast (Fluten des Netzes)

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DSR — Route Reply


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

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DSR — Route Maintenance


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

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DSR — Bewertung


Vorteile:

• Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr

• Erhöhte Sicherheit durch Source Routing

• Nutzung unidirektionaler Funkverbindungen möglich

Nachteile:

• Größere Latenz

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Verfahren



Reactive DSR AODV

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AODV — Funktionsweise

Ad-hoc On-Demand Distance-Vector

Distance-Vector-Verfahren

Austausch von Routing-Tabellen nur bei Bedarf

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AODV — Reverse Path


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 Path


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

Gefundener Weg wird damit bestätigt

Unbenutzte Wege verfallen

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AODV — Maintenance


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 — Bewertung


Vorteile:

• Geringere Latenz


Nachteile:

• ???

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ZRP — Funktionsweise

Zone Routing Protocol

Setzt sich zusammen aus:

IntrAzone Routing Protocol (IARP)

IntErzone Routing Protocol (IERP)

Bordercast Routing Protocol (BRP)

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ZRP — Verfahren


Proactive IARP BRP

Reactive IERP


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ZRP — IARP

IntrAzone Routing Protocol

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

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ZRP — IERP

IntErzone Routing Protocol

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

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ZRP — BRP

Bordercast Routing Protocol

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

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ZRP — Bewertung


Vorteile:


• 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 Metriken

Least Interference Routing

Bisher: Metrik = #Hops

Wegewahl anhand der geringsten Interferenz

Maß für Interferenz einer Station: Anzahl der Nachbarstationen

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