CN101489312A - 不同路由协议的无线自组织网络融合机制 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种运行不同路由协议的无线自组织网络的融合机制。该机制旨在让两个网络在逐渐靠近过程中，通过感知，自适应地进行网络融合。节点通过实时侦听发现对方网络，通过握手信息进行网络鉴权，通过优先级比较算法确定统一的路由协议，通过哈希算法发现冲突IP。该机制简单高效地实现了两个网络的融合，最终统一路由协议，解决IP冲突，方便两个网络长时间的通信。

Description

不同路由协议的无线自组织网络融合机制

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及无线自组织网络，即Ad hoc网络。具体的说是一种运行不同路由协议的无线自组织网络融合机制，能够自适应地完成网络的融合，统一路由协议，解决冲突IP。

背景技术

Ad hoc网络是一种由静止或者移动节点组成的临时性自治无线***。它不依赖于现有的网络基础设施，依靠节点间的相互协作来完成节点彼此间的网络互联。Ad hoc网络主要应用于军方以及紧急突发场合和不易布线的临时场合。目前，Ad hoc网络正逐步向商业环境发展，如传感器网络、虚拟教室和家庭网络等。

Ad hoc网络的特点主要体现在以下几个方面：(1)动态变化的网络拓扑结构：Ad hoc网络中没有固定的通信设施和中央管理设备，网络节点可以随机地以任何速度朝任何方向移动，造成网络拓扑的动态变化。(2)有限的资源：提供给Ad hoc网络中移动主机的工作能量是有限的；另一方面，网络本身提供带宽有限以及信号之间的冲突和干扰，使移动主机可得到的有限的传输带宽将远远小于理论上的最大带宽。(3)网络的分布式特性：Ad hoc网络中没有中心控制节点，主机通过分布式协议互联，某节点有故障，其余节点仍可正常工作，抗毁性强。(4)较低的安全性：Ad hoc网络节点之间通信通过无线信道，传输的信息非常容易受到监听、重发、篡改、伪造等各种攻击。(5)多跳通信：两个网络节点由于受到可用资源的限制，不能处在同一个覆盖网络内，可采用Adhoc网络多跳通信，实现不同覆盖网络之间源主机与目的主机的通信。

当两个运行不同路由协议的Ad hoc网络需要通信时，可采取使用网关中转或是融合的方式。若使用网关中转方式，会加重网关节点的负担，造成该节点电量过快消耗，一旦网关节点失效，两个网络便无法通信。两个网络若要长时间的通信，融合是更为理想的方式。由于各个路由协议的控制分组格式不同，一般来讲，使用不同路由协议的网络是不能正常通信的。融合需要解决的两大问题是：为融合后的网络选择最优的路由协议，解决可能存在的IP地址的冲突。因此需要一套简单高效的融合机制来统一路由协议，该路由协议能够更好地适应融合后网络的状况。并且该融合机制能够发现IP地址冲突节点，为其重新分配IP地址。

发明内容

本发明的目的是提供一种运行不同路由协议的无线自组织网络自适应融合机制。多个网络的融合可以用两两融合的方式来实现。两个网络在相互靠近过程中，发现对方网络的存在，根据预判的融合后网络的状态信息，选择最佳的统一路由协议，发现IP地址冲突，并为冲突节点重新分配IP地址，以方便两个网络长时间的通信。

为了实现上述目的，本发明的具体步骤如下：

第一步骤：节点侦听发现对方网络的存在；

节点始终处于侦听广播消息的状态，并随时判断广播消息的路由协议字段，如果与自己的路由协议不符，则说明有别的网络在靠近自己，通知本网的网络管理节点，由网络管理节点决定是否需要融合。

第二步骤：边界节点通过两次握手，确定彼此都同意融合；

引入黑名单机制，把不允许融合节点或是长时间未做应答节点(该节点可能状态不稳定)加入黑名单，对其后听到的该节点的消息不做处理。如果双方均同意融合，则各自向网络管理节点索要本网的网络状态信息。

第三步骤：在边界节点处完成路由协议的优先级比较，并解决冲突IP地址；

根据从网络管理节点得到的网络状态信息，在边界节点处完成优先级比较，确定融合后的网络使用的最佳路由协议。使用处理IP地址冲突算法，发现冲突的IP地址，并为冲突节点分配新的IP地址。

第四步骤：需要修改协议的网络由网络管理节点全网广播修改协议消息；

收到修改协议消息的节点修改自己的路由协议，如果是冲突节点，同时修改自己的IP地址。

附图说明

图1为融合过程消息流程图。

图2为处理IP地址冲突算法流程图。

具体实施方式

下面结合机制的实施过程对本发明作进一步的描述，但该实施过程不应理解为对本发明的限制。

该机制的目的是使运行不同路由协议的两个无线自组织网络融合为一个网络，统一路由协议，并解决冲突IP，以方便两个网络的长时间通信。在此机制中，我们规定侦听到对方网络的节点为边界节点，首先侦听到对方网络，并发送融合请求消息的边界节点为主动节点，与其通信的对方网络的边界节点为被动节点。

为了完成融合，需要节点之间进行信息交互，为此，我们定义如下消息类型：

融合请求消息：侦听到对方网络的存在，在本网允许融合的情况下，主动节点发送给被动节点的消息。

融合回复消息：被动节点回送给主动节点的消息，告知主动节点本网是否允许融合。

网络状态请求消息：边界节点发送给本网的网络管理节点，索要本网的状态信息。

网络状态回复消息：网络管理节点回送给边界节点的消息，包括本网的节点数量，所有节点的IP地址，运行的主要业务，以及运行该业务的节点数量。

全网修改协议消息：在需要修改协议的网络中全网广播的消息，包括原来的协议，新的协议，所有冲突节点的原IP地址及重新为其分配的IP地址。

全网修改协议确认消息：全网修改协议消息是一个重要消息，网络管理节点收到后回复边界节点一个确认消息，一定时间内边界节点未收到确认，则需要重传该消息。

融合的过程按如下步骤进行：

1)节点始终处于侦听状态，收到广播消息(不同协议的广播消息是可以收到的)，则查看广播消息的协议字段，如果与本网协议不同，说明有别的网络正在向本网靠近。

2)查看本地保存的融合允许标志位，此标志位由网络管理节点统一管理，在全网范围内广播。如果本网允许融合，则给对方节点发送融合请求消息。

3)对方节点收到融合请求消息后，查看本地融合标志位，给融合请求方发送融合应答消息，该消息中包含了本网是否同意融合。

4)如果双方网络均同意融合，则边界节点给各自的网络管理节点发送网络状态请求消息，要求网络管理节点回送本网的状态信息，该信息包括：本网内节点个数，平均节点度数，所有节点的IP地址，以及所运行的主要业务和运行该业务的节点个数。

5)被动节点将本网的状态信息发送给主动节点，这样主动节点处就汇集了本网和邻网的状态信息。主动节点根据优先级比较算法，来确定融合后的网络应当使用的路由协议。然后使用处理IP地址冲突算法，发现冲突的IP地址，并为冲突节点分配新的IP地址。如果存在冲突的IP地址，则修改协议的网络中的节点同时修改IP。

6)根据优先级比较的结果，如果是本网要改协议，则发送修改协议消息给自己的网络管理节点，如果是对方网络要改协议，则将修改协议消息发送给被动节点，由其发送给自己的网络管理节点。

7)需要修改协议的网络的网络管理节点在全网范围内广播修改协议消息，收到此消息的节点，将此消息广播出去，并修改自己的协议，冲突节点同时修改自己的IP地址。为防止广播风暴，节点收到修改协议消息后，将本地的修改协议标志位置位，丢弃其后收到的修改协议消息。

由于融合过程涉及多个消息，为了保证各个消息按照融合进程依次处理，在处理完一个消息后，设置阶段标志位，以表示接下来应当处理的消息类型，对其它的消息类型不予处理。

关于处理IP地址冲突算法，该机制中使用子网掩码255.255.0.0。当边界节点收到网络的状态信息后，将IP地址用哈希表进行存储，哈希值为IP地址的后8位。哈希链表以数组链表的方式存储，IP地址的后8位作为哈希索引，并作为数组的序号，如此哈希的话可能会有冲突，冲突区用链表连接，按IP地址的第3段的值顺序排列，即我们建立一个固定的大小为255的链表数组，链表动态分配，节省空间开销。

假设A和B两个网要融合，且A网的边界节点是主动节点，则优先级比较算法和处理IP地址冲突算法都是在A网边界节点处完成。假设根据优先级比较的结果，是B网需要全网修改路由协议，则处理IP地址冲突算法按照如下步骤完成：

1)首先由A网的边界节点根据其所知的本网内所有节点的IP地址，建哈希表。

2)得到B网所有节点的IP地址后，逐个对B网的IP地址进行遍历，具体操作如下：

第一步：(1)取IP地址的后8位，计算出数组的序号，看所对应的数组链表的第一项是否是0，因为链表初始化时已经初始为全0，0表示此IP地址没有被用，未发生冲突，此IP地址不需要修改。若为非0，则存在IP地址后8位相同。(2)再比较，如果比所存的IP地址小，则把它存在该链表节点前面，返回；如果与所存IP地址相同，则该IP地址已经被用，发生了冲突，将此冲突的IP地址存入冲突链表中，返回；如果比所存的IP地址大，则依次向链表后面比较，重复(2)，直至链表最后一个节点，添加到链表结尾，返回。

第二步：B网中所有节点的IP地址都遍历后，为冲突节点重新分配IP地址，分配规则为从哈希表的初始位置开始搜索，找到为0的条目，还原出IP地址后两段为：0.数组序号，与冲突链表中的IP地址一一匹配，将找出的IP地址存于另一张表中，称为IP地址重分配表。

查找每条链表的链首，如果链首没有被用，则后面也不会有其它的链表节点，所以当所有链表的首节点都查过，空余的IP地址仍不够用时，可以依次在每个重新分配的IP地址的第三段加1，作为重新分配的IP地址。

这样得到两张表，冲突IP地址表和IP地址重分配表，依靠这两个表来构建修改协议消息。发送给B网的修改协议消息中，携带冲突IP地址和相应的重分配地址。B网中节点收到该消息后，若为冲突节点，则修改为相应的重新分配的IP地址。

这样就通过节点的感知，自适应地完成了网络的融合，网络中所有节点使用统一的路由协议，且不存在冲突的IP地址。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

通过本发明的融合机制，能简单有效地完成运行不同路由协议的无线自组织网络的融合，以方便两个网络长时间的通信和管理。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1，一种运行不同路由协议的无线自组织网络融合机制，其步骤如下：

A)通过节点实时侦听发现对方网络的存在；

B)发现对方网络的节点通知本网的网络管理节点，由网络管理节点确定是否需要融合；

C)通过优先级比较算法，确定融合后使用的统一的路由协议；

D)通过处理IP地址冲突算法，发现冲突IP地址，并为冲突节点分配新的IP地址；

E)需要修改路由协议的网络，由网络管理节点广播修改协议消息，全网节点修改协议，冲突节点同时修改自己的IP地址。

2，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个运行不同路由协议的无线自组织网络的融合是基于感知的自适应融合。

3，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，双方网络通过两次握手信息，完成网络鉴权，通过黑名单机制来防止恶意的攻击。

4，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据两个网络管理节点所获悉的网络状态信息，在首先发现对方网络的节点处完成优先级比较算法和处理IP地址冲突算法。

5，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，融合是基于网络层的路由协议的融合，根据网络的大小，密度，运行的业务等统一使用最优的路由协议。

6，根据权利要求1所述的方法，其特征在于，融合过程中可以发现IP地址冲突节点，并为其分配新的IP地址。

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