移动Ad Hoc网络——自组织分组无线网络技术（第2版）

本书系统阐述移动Ad Hoc网络（即自组织分组无线网络）的基本理论与技术。主要包括六个部分的内容：移动Ad Hoc网络的基本概念、发展历史、特点及应用；移动Ad Hoc网络的MAC技术；移动Ad Hoc网络的网络层路由技术；移动Ad Hoc网络的IP地址管理与控制技术；移动Ad Hoc网络的QoS；移动Ad Hoc网络的安全。

第1章  移动Ad Hoc网络概述 1
1.1  移动Ad Hoc网络的发展历史简述 2
1.2  移动Ad Hoc网络 3
1.3  移动Ad Hoc网络的特点 6
1.4  移动Ad Hoc网络中的问题 7
1.4.1  传统的无线问题 7
1.4.2  网络设计约束条件 8
1.4.3  带宽有限 8
1.4.4  扩展性 8
1.4.5  电池能量极其有限 9
1.4.6  外部系统连接 9
1.4.7  安全问题 9
1.4.8  消费者应用问题 10
1.5  移动Ad Hoc网络的基本内容 10
1.5.1  MANET的媒介访问控制 10
1.5.2  MANET的路由 16
1.6  移动Ad Hoc网络中的广播 18
1.6.1  MANET广播的作用与特点 18
1.6.2  典型的的MANET广播技术 19
1.6.3  泛洪产生的广播暴 21
1.6.4  广播暴问题的减轻方法 24
1.7  移动Ad Hoc网络的应用 27
1.7.1  应用范围 28
1.7.2  JTRS宽带自组织网络及其应用 29
1.7.3  传感器网络 43
1.7.4  车辆网络（VANET） 43
1.7.5  紧急事件服务 43
1.7.6  会议 44
1.7.7  个人区域网络（PAN） 44
本章参考文献 44
第2章  移动Ad Hoc网络的 MAC协议——竞争类 47
2.1  ALOHA协议 47
2.2  载波侦听多址访问（CSMA）协议 47

2.2.1  多信道CSMA协议 48
2.3  基于控制分组握手的访问控制协议 52
2.3.1  MACA协议 52
2.3.2  MACAW协议 53
2.3.3  FAMA协议 60
2.3.4  IEEE 802.11 MAC协议 75
2.3.5  MACA-BI协议 77
2.4  忙音类多址访问协议 79
2.4.1  忙音多址访问（BTMA）协议 79
2.4.2  双忙音多址访问（DBTMA）协议 80
2.4.3  接收机初始化忙音多址访问（RI-BTMA）协议 89
2.4.4  无线碰撞检测（WCD）协议 89
本章参考文献 89
第3章  移动Ad Hoc网络的MAC 协议——分配类和混合类 91
3.1  时分多址访问（TDMA）协议 91
3.2  五步预留协议（FPRP） 91
3.2.1  FPRP协议 92
3.2.2  基于竞争的访问 100
3.2.3  节点移动的影响 103
3.2.4  时间同步问题 104
3.2.5  干扰考虑 105
3.2.6  FPRP协议的应用 105
3.3  跳频预留多址访问（HRMA）协议 106
3.3.1  HRMA协议描述 106
3.3.2  HRMA协议的正确性 111
3.3.3  HRMA协议吞吐量的比较分析 112
3.4  混合时分多址访问（HTDMA）协议 118
3.4.1  HTDMA传输时间安排的基本设计考虑 118
3.4.2  HTDMA时间安排协议 119
3.4.3  HTDMA的碰撞分析 123
3.5  其他混合协议简述 124
3.5.1  TDMA和CSMA的混合协议 124
3.5.2  ADAPT协议 124
3.5.3  ABROAD协议 125
3.5.4  AGENT协议 125
3.5.5  Meta协议 126
本章参考文献 128

第4章  移动Ad Hoc网络的主动式路由协议 130
4.1  ZUI优化链路状态路由（OLSR）协议 130
4.1.1  OLSR协议概述 131
4.1.2  OLSR协议功能 133
4.1.3  OLSR协议内核 134
4.1.4  OLSR协议的辅助功能 153
4.1.5  有关常量的建议值 159
4.1.6  序列号 161
4.1.7  流量控制和拥塞控制 162
4.1.8  其他考虑 162
4.2  基于反向路径转发的拓扑分发（TBRPF）协议 162
4.2.1  TBRPF协议术语及其应用范围 162
4.2.2  TBRPF概述 164
4.2.3  TBRPF分组 166
4.2.4  TBRPF相邻节点寻找 168
4.2.5  TBRPF路由模块 172
4.2.6  TBRPF泛洪机制 183
4.2.7  TBRPF在移动Ad Hoc网络中的操作 184
本章参考文献 185
第5章  移动Ad Hoc网络的源动态路由协议 187
5.1  假设条件 188
5.2  DSR路由协议概述 189
5.2.1  DSR路由协议的基本路由寻找 189
5.2.2  DSR路由协议的基本路由维护 191
5.2.3  路由寻找的其他特点 192
5.2.4  路由维护的其他特点 194
5.2.5  可选的DSR流状态扩充 196
5.3  DSR概念性数据结构 199
5.3.1  路由存储器 200
5.3.2  发送缓存器 202
5.3.3  路由请求表 202
5.3.4  无请求路由应答表 203
5.3.5  网络接口队列与维护缓存器 204
5.3.6  黑名单 204
5.3.7  流状态扩充的其他概念性数据结构 205
5.4  DSR选项头格式 206
5.4.1  DSR选项头的固定组成部分 206
5.4.2  路由请求选项 207

5.4.3  路由应答选项 208
5.4.4  路由错误选项 209
5.4.5  确认请求选项 211
5.4.6  确认选项 211
5.4.7  DSR源路由选项 211
5.4.8  填充码Pad1选项 212
5.4.9  填充码PadN选项 213
5.5  流状态扩充的其他分组头格式与选项 213
5.5.1  DSR流状态头 214
5.5.2  DSR选项头中的新选项与扩充 214
5.5.3  路由错误选项的新错误类型 215
5.5.4  确认请求选项的新扩充 216
5.6  DSR路由协议的详细操作 216
5.6.1  分组的一般性处理 216
5.6.2  路由寻找的处理 220
5.6.3  路由维护的处理 226
5.6.4  多网络接口的支持 231
5.6.5  IP分组的分片与重组 231
5.6.6  流状态的处理 232
5.7  DSR路由协议的常量与配置变量 236
5.8  IANA考虑 237
5.9  DSR协议在ISO网络参考模型中的位置 238
本章参考文献 238
第6章  移动Ad Hoc网络的按需路由协议 240
6.1  Ad Hoc按需距离矢量路由（AODV）协议 240
6.1.1  概述 240
6.1.2  AODV消息格式 242
6.1.3  AODV路由协议的操作 245
6.1.4  AODV路由协议与综合网络 255
6.1.5  AODV路由协议在其他网络中的应用 256
6.1.6  扩展 256
6.1.7  参数配置与IANA考虑 257
6.2  基于相互关系的路由（ABR）协议 259
6.2.1  ABR路由协议概述 259
6.2.2  ABR路由协议的数据结构 262
6.2.3  ABR路由协议描述 263
6.3  具有QoS意识的AODV路由协议 270
6.3.1  网络模型 270
6.3.2  带宽计算问题（BWC） 271
6.3.3  带宽计算算法 271
6.3.4  QoS-AODV路由协议 275
6.3.5  对QoS-AODV协议和BE协议的讨论 284
6.3.6  小结 285
6.4  DSR、AODV、ABR的性能对比及分析 286
6.4.1  DSR与AODV的对比 286
6.4.2  ABR、DSR、DBF的对比 298
6.4.3  ABR、AODV、DSR的对比分析 301
本章参考文献 302
第7章  移动Ad Hoc网络的混合路由协议 304
7.1  域路由协议（ZRP） 304
7.1.1  可重构无线网络（RWN）的概念 304
7.1.2  通信环境与可重构无线网络模型 305
7.1.3  ZRP路由协议概述 306
7.1.4  ZRP路由协议的详细描述 311
7.1.5  ZRP路由协议的性能 316
7.1.6  ZRP协议的正确性 319
7.2  抢先式路由协议 322
7.2.1  抢先式路由维护 323
7.2.2  抢先告警的产生 323
7.2.3  抢先式路由维护实例 326
7.2.4  抢先式路由协议的性能 327
7.3  灵敏混合自适应路由协议（SHARP） 330
7.3.1  SHARP概述 330
7.3.2  SHARP路由协议 331
7.3.3  分析模型 333
7.3.4  SHARP自适应 334
7.3.5  SHARP性能 337
7.3.6  SHARP小结 340
本章参考文献 341
第8章  移动Ad Hoc网络的多径路由技术 343
8.1  多径路由的基本概念 343
8.1.1  不相交性 343
8.1.2  多径路由的优点 344
8.1.3  多径路由的组成 344
8.1.4  链路层对多径路由的影响 345
8.1.5  多径路由的选择准则 345
8.1.6  多径路由的分类 347

8.2  Ad Hoc按需多径距离矢量路由（AOMDV）协议 347
8.2.1  多条开环路径的计算 348
8.2.2  寻找链路不相交的多条路径 349
8.2.3  AOMDV协议开环路由的正确性 351
8.2.4  AOMDV协议的性能 351
8.3  分离多径路由路由（SMR） 354
8.3.1  SMR路径寻找 354
8.3.2  SMR路由维护 356
8.3.3  SMR流量分配间隔 356
8.3.4  SMR协议的性能 356
8.4  多径源动态路由协议（MP-DSP） 358
8.4.1  MP-DSR端到端可靠性模型 359
8.4.2  MP-DSR概述 359
8.4.3  MP-DSR路由寻找 360
8.4.4  MP-DSR路由维护 364
8.4.5  MP-DSR优化 364
8.4.6  MP-DSR的性能 365
8.5  可靠数据交付安全（SPREAD）协议 366
8.5.1  SPREAD共享生成 366
8.5.2  多径路由 367
8.5.3  共享分配 368
8.5.4  SPREAD的安全性能 370
8.6  载荷平衡多径路由（MRP-LB）协议 372
8.6.1  路由寻找 373
8.6.2  数据传输 374
8.6.3  路由维护 374
8.6.4  载荷平衡维护 374
8.6.5  MRP-LB仿真结果与分析 375
8.6.6  MRP-LB开销分析 376
8.6.7  平均端到端时延的分析 378
本章参考文献 380
第9章  移动Ad Hoc网络的多目标路由协议 382
9.1  Ad Hoc按需距离矢量多目标路由（MAODV）协议 382
9.1.1  路由请求消息的产生 382
9.1.2  反向路由的建立 383
9.1.3  路由应答消息的产生 384
9.1.4  多目标组HELLO消息 384
9.1.5  多目标树的维护 385
9.1.6  中断链的修复 387
9.1.7  MAODV的性能 388
9.2  基于相互关系的多目标路由（ABAM）协议 392
9.2.1  ABAM多目标树的建立 392
9.2.2  ABAM多目标树的重建 393
9.2.3  ABAM多目标树的删除 394
9.2.4  ABAM协议对多目标组成员动态性的处理 394
9.2.5  ABAM与ODMRP的对比分析 395
9.2.6  ABAM的性能 395
9.3  按需多目标路由协议（ODMRP） 397
9.3.1  多目标路由与网格的建立 397
9.3.2  数据转发 399
9.3.3  软状态 399
9.3.4  定时器数值的选择 399
9.3.5  数据结构 400
9.3.6  单目标传输能力 400
9.3.7  ODMRP的优化 400
9.3.8  ODMRP与MAODV的对比分析 403
9.3.9  ODMRP的性能 404
9.4  自适应按需驱动多目标路由（ADMR）协议 407
9.4.1  ADMR协议概述 408
9.4.2  数据结构 410
9.4.3  多目标分组的转发 411
9.4.4  加入新的多目标源节点 411
9.4.5  接收节点应用加入 412
9.4.6  接收新多目标源节点发送的数据 413
9.4.7  子树的本地修复 414
9.4.8  接收节点启动的修复 415
9.4.9  树的修剪 416
9.4.10  ADMR的性能 416
本章参考文献 419
第10章  移动Ad Hoc网络的分群技术 421
10.1  分群概述 421
10.2  基于节点ID和网络连通性的分群 422
10.2.1  ZUI小ID分群算法（MinID） 422
10.2.2  ZUI高连通性分群算法（MaxDegree） 423
10.2.3  MinID和MaxDegree的性质与对比 423
10.3  自适应分群算法 425
10.3.1  分群算法 425
10.3.2  移动条件下的分群维护 427
10.3.3  扩频码分配 429
10.3.4  网络初始化 429
10.3.5  移动 429
10.3.6  加权端到端吞吐量 430
10.3.7  VC建立举例 430
10.4  基于节点权重的分群 430
10.4.1  加权分群算法（WCA） 430
10.4.2  分布式分群算法（DCA） 438
10.4.3  MinID、MaxDegree、DCA的对比讨论 443
10.5  基于节点移动性的分群 443
10.5.1  (,t )分群框架 443
10.5.2  (，t )分群算法 447
10.5.3  链路有效性和路径有效性 452
10.5.4  (，t )分群的性能 454
10.6  基于弱连通支配集（WCDS）的分群 456
10.6.1  基本概念 456
10.6.2  网络假设条件和预备知识 458
10.6.3  域算法 458
10.6.4  域算法的性能分析 461
10.6.5  域算法的性能对比评估 462
本章参考文献 463
第11章  移动Ad Hoc网络的IP地址分配技术 466
11.1  IP地址分配面临的困难与基本要求 466
11.1.1  面临的困难 466
11.1.2  基本要求 467
11.1.3  主要术语与定义 468
11.1.4  地址分配协议的性能评估 468
11.2  IP地址分配算法的分类 469
11.2.1  冲突检测分配法 469
11.2.2  无冲突分配法 469
11.2.3  ZUI大努力分配法 469
11.2.4  Buddy系统分配法 470
11.3  Perkins冲突检测分配法 470
11.3.1  概述 471
11.3.2  分组格式 471
11.3.3  IPv4地址自动配置 473
11.3.4  IPv6地址自动配置 474
11.3.5  参数配置 475
11.3.6  有关讨论 475
11.4  分布式动态主机配置协议（DDHCP） 476
11.4.1  系统模型 476
11.4.2  DDHCP协议的基本思想 477
11.4.3  DDHCP协议描述 478
11.4.4  DDHCP协议的强壮性 480
11.4.5  DDHCP协议的性能 484
11.5  基于二分法的主动式IP地址动态分配法 486
11.5.1  系统模型 486
11.5.2  IP地址分配协议 486
11.5.3  节点同步 488
11.5.4  IP地址池回收协议 488
11.5.5  算法 489
11.5.6  网络的分割与合并 491
11.5.7  性能简评 492
11.6  预测分配法 492
11.6.1  预测分配 492
11.6.2  网络分割与合并的处理机制 493
11.6.3  函数f (n)的设计 494
11.6.4  预测分配协议 495
11.6.5  预测分配法的性能 495
11.7  环形地址自动配置（RAA）协议 498
11.7.1  RAA基本思想 498
11.7.2  RAA协议状态图 499
11.7.3  DRAA协议 500
11.7.4  CRAA协议 504
11.7.5  RAA与其他地址分配协议的对比 506
本章参考文献 507
第12章  移动Ad Hoc网络的QoS 509
12.1  服务质量（QoS）概述 509
12.1.1  基本概念 509
12.1.2  MANET的QoS参数 510
12.1.3  提供MANET QoS所面临的问题与挑战 510
12.1.4  MANET QoS解决方法概述 511
12.2  基于MACA/PR的QoS体系 511
12.2.1  MACA/PR协议 512
12.2.2  预留协议 512
12.2.3  QoS路由算法 515
12.2.4  性能 516
12.3  INSIGNIA服务质量框架体系 517
12.3.1  基本考虑 517
12.3.2  INSIGNIA服务质量框架体系的组成 519
12.3.3  INSIGNIA的信令系统 520
12.3.4  INSIGNIA QoS框架体系的性能 528
12.4  iMAQ体系 534
12.4.1  iMAQ系统框架的组成 535
12.4.2  跨层信息结构 536
12.4.3  中间件数据可达性服务 537
12.4.4  网络层机制 540
12.4.5  iMAQ的性能 545
本章参考文献 549
第13章  移动Ad Hoc网络中的TCP 551
13.1  多跳无线信道对TCP的影响 551
13.1.1  实验配置 551
13.1.2  多跳无线网络中的TCP吞吐量 552
13.1.3  TCP分组丢失性能 555
13.1.4  小结 558
13.2  MAC协议对TCP的影响 559
13.2.1  实验配置和实验参数 560
13.2.2  使用TCP的文件传输 561
13.2.3  MAC协议对TCP影响的结论 573
13.3  多径路由协议上的TCP 574
13.3.1  仿真环境与协议模型 574
13.3.2  使用多条路径同时传输的TCP 574
13.3.3  使用备用路径的TCP 575
13.3.4  备用路径多径路由的TCP性能评估 577
13.4  跨层交互对TCP性能的影响 578
13.4.1  多跳802.11网络的稳定性 578
13.4.2  TCP窗口机制的影响 580
13.5  提高TCP性能的反馈策略 581
13.5.1  反馈法概述 581
13.5.2  移动Ad Hoc网络TCP（ATCP） 581
13.6  提高TCP性能的乱序检测与响应对策（DOOR） 589
13.6.1  乱序交付 589
13.6.2  乱序事件的检测 590
13.6.3  对乱序事件做出的响应 591
13.6.4  DOOR的性能 591
13.6.5  DOOR小结 594
13.7  小数窗口递增策略与按需路由协议链路中断容忍机制 594
13.7.1  小数窗口递增策略（FeW） 594
13.7.2  MANET按需路由的强化——链路中断容忍机制 597
13.7.3  FeW与链路中断容忍机制的性能 598
本章参考文献 600
第14章  移动Ad Hoc网络的安全 602
14.1  MANET安全概述 602
14.1.1  MANET的安全目标 602
14.1.2  MANET的安全要求 602
14.1.3  MANET面临的安全挑战 603
14.1.4  MANET面临的安全威胁 603
14.2  MANET攻击 604
14.2.1  链路层攻击 604
14.2.2  网络层攻击 605
14.2.3  跨层攻击 606
14.3  多层次多方面安全防护对策 606
14.3.1  网络层安全 606
14.3.2  分组的安全转发 609
14.4  MANET网络层分组交付功能的安全保护 610
14.4.1  SCAN安全体系框架概述 610
14.4.2  SCAN令牌更新机制 612
14.4.3  SCAN联合监视机制 613
14.4.4  SCAN令牌废除机制 617
14.4.5  SCAN开销分析 617
14.4.6  SCAN性能的仿真评估 619
14.4.7  SCAN小结 621
14.5  分组注入攻击之简易夹层对策（LIP） 621
14.5.1  LIP概述 622
14.5.2  LIP基本方法（方案I） 623
14.5.3  LIP位置意识验证方法（方案II） 625
14.5.4  LIP的实现与使用 628
14.5.5  LIP安全分析 629
14.5.6  LIP性能评估与分析 630
14.6  MANET蠕虫攻击及其分组束缚对策 634
14.6.1  攻击模型 635
14.6.2  蠕虫攻击的检测 635
14.6.3  时间束缚与TIK协议 636
14.6.4  性能评估 641
本章参考文献 641