Ad-hoc-Netzwerke und Routing in Ad-hoc-Netzwerken

Präsentation zum Thema: "Ad-hoc-Netzwerke und Routing in Ad-hoc-Netzwerken"—  Präsentation transkript:

1 Ad-hoc-Netzwerke und Routing in Ad-hoc-Netzwerken
Manuel Beetz Marcus Gottwald

2 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

3 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

4 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

5 Herausforderungen Energieverbrauch: Forwarding, Beaconing
Abdeckung (Coverage): asymmetrische Funkverbindungen Netzwerk-Verkehr: Daten-Verlust auf Funkstrecken Vermittlung und Wegewahl (Routing): Dynamik, später mehr

6 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

7 Sicherheit 2 Sicherheit für mobile Teilnehmer: Relaying
Sicherheit für vorhandene Infrastruktur: unbefugter Zugriff auf Ad-hoc-Netz, Interessenkonflikt: Autokonfiguration/Sicherheit

8 Techniken IEEE 802.11b: „Wavelan“, „Orinoco“
Bluetooth: Personal Operating Space; Pikonetze, Scatternets IEEE : Wireless Personal Area Networks

9 Routing Warum Routing? Warum neue Verfahren?
Warum nicht RIP oder OSPF?

10 Routing — Ad-hoc-Netze
Besonderheiten in Ad-hoc-Netzwerken: Meist beschränkte Ressourcen (Energie, Sendeleistung) Dynamische Netztopologie Asymmetrie der Verbindungen Interferenzen und Störungen

11 Verfahren Link-State Distance-Vector Proactive OSPF RIP, DSDV Reactive
DSR AODV

12 Link-State Jede Station erzeugt Sicht auf das gesamte Netzwerk
Wegewahl durch geeignete Algorithmen (Dijkstra) Nicht geeignet für hochdynamische Netze

13 Distance-Vector Nur lokale Informationen notwendig
Austausch von Informationen zur Wegewahl nur mit den Nachbarn Gefahr von Kreisen Count-to-Infinity-Problem

14 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

15 Modellierung als Graph
Stationen im Netzwerk = Knoten im Graph Funkverbindung zwischen Stationen = Kante im Graph Routing im Netzwerk = Wegewahl im Graph

16 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

17 Verfahren Link-State Distance-Vector Proactive OSPF RIP, DSDV Reactive
DSR AODV

18 DSDV — Routing-Tabelle
Destination-Sequenced Distance-Vector Routing-Tabelle: ein Eintrag für jeden bekannten Teilnehmer Routing-Eintrag Destination Metric Destination Sequence Number

19 Destination-Sequenced Distance-Vector
DSDV — Funktionsweise Destination-Sequenced Distance-Vector 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

20 Destination-Sequenced Distance-Vector
DSDV — Bewertung Destination-Sequenced Distance-Vector Vorteile: Routen jederzeit verfügbar Schnelle Reaktion auf Veränderungen Nachteile: Hoher Steuerungsaufwand Permanenter Netzwerk-Verkehr auch ohne zu übertragende Nutzdaten

21 Verfahren Link-State Distance-Vector Proactive OSPF RIP, DSDV Reactive
DSR AODV

22 Dynamic Source Routing
DSR — Funktionsweise Dynamic Source Routing Routen nur nach Bedarf ermittelt Nutzung einer Route bis zum Auftreten eines Fehlers Wegewahl allein durch Absender

23 Dynamic Source Routing
DSR — Route Request Dynamic Source Routing Aussenden eines „Route Request“-Pakets Weiterleitung von Requests mittels Broadcast (Fluten des Netzes)

24 Dynamic Source Routing
DSR — Route Reply Dynamic Source Routing Zielstation sendet „Route Reply“ an Initiator der Suche über gefundenen Weg.

25 DSR — Route Maintenance
Dynamic Source Routing „Route Error“-Paket bei Unterbrechung der vorgegebenen Route („Source Route“)

26 Dynamic Source Routing
DSR — Bewertung Dynamic Source Routing Vorteile: Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr Erhöhte Sicherheit durch Source Routing Nutzung unidirektionaler Funkverbindungen möglich Nachteile: Größere Latenz

27 Verfahren Link-State Distance-Vector Proactive OSPF RIP, DSDV Reactive
DSR AODV

28 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector
AODV — Funktionsweise Ad-hoc On-Demand Distance-Vector Distance-Vector-Verfahren Austausch von Routing-Tabellen nur bei Bedarf

29 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector
AODV — Reverse Path Ad-hoc On-Demand Distance-Vector Aussenden eines „Route Request“-Pakets Jeder Empfänger merkt sich vorläufig den Weg zur suchenden Station und leitet die Anfrage weiter.

30 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector
AODV — Forward Path Ad-hoc On-Demand Distance-Vector Zielstation sendet „Route Reply“ über gefundenen Weg an Initiator der Suche. Gefundener Weg wird damit bestätigt Unbenutzte Wege verfallen

31 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector
AODV — Maintenance Ad-hoc On-Demand Distance-Vector 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.

32 Ad-hoc On-Demand Distance-Vector
AODV — Bewertung Ad-hoc On-Demand Distance-Vector Vorteile: Geringere Latenz Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr Nachteile: ???

33 ZRP — Funktionsweise Zone Routing Protocol Setzt sich zusammen aus:
IntrAzone Routing Protocol (IARP) IntErzone Routing Protocol (IERP) Bordercast Routing Protocol (BRP)

34 ZRP — Verfahren Zone Routing Protocol Link-State Distance-Vector
Proactive IARP BRP Reactive IERP

35 IntrAzone Routing Protocol
ZRP — IARP IntrAzone Routing Protocol Verwendet Link-State-Verfahren für Stationen in der eigenen Routing-Zone

36 IntErzone Routing Protocol
ZRP — IERP IntErzone Routing Protocol Verwendet Distance-Vector-Verfahren für Stationen außerhalb der eigenen Routing-Zone

37 Bordercast Routing Protocol
ZRP — BRP Bordercast Routing Protocol Erreichen von Stationen außerhalb der Routing-Zone mittels Weiterleitung über Bordernodes

38 ZRP — Bewertung Zone Routing Protocol Vorteile:
Wenig überflüssiger Netzwerkverkehr Geringe Latenz Robuste Routen Nachteile: Aufwendig zu implementieren

39 Routing-Algorithmen Wahl des Routing-Verfahrens abhängig von:
Dynamik der Teilnehmer Ressourcen der Geräte Größe des Netzwerks

40 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.

41 Least Interference Routing
Alternative Metriken Least Interference Routing Bisher: Metrik = #Hops Wegewahl anhand der geringsten Interferenz Maß für Interferenz einer Station: Anzahl der Nachbarstationen