Term Project(Ad-hoc routing Protocol)

주문형

Ad-hoc Routing Protocol

에서의 라우팅 오버헤드 문제점 해결 방안에 대한 연구

2002년 12월 10일(화) 인하대학교 컴퓨터 공학과 인터넷 보안 연구실 이 윤 ([email protected]) 1

Overview

1.

서론

2.

기존 Ad-hoc Routing Protocol

3.

Table-driven 방식과 주문형 방식의 비교

4.

Blind 플러딩과 문제점

5.

주문형 방식의 라우팅 프로토콜에서의 라우팅 오버 헤드의 문제점에 대한 해결방안

6.

결론

2

서 론

  무선 통신이 가능한 이동단말들로 구성되는 ad-hoc 망에서는 무선 네트워크 인 터페이스의 제한된 전송범위로 인해 출발지와 목적지 사이에 데이터를 전달하 기 위해 여러 경로를 거쳐야 한다. 따라서 망을 구성하는 모든 단말들은 라우터 로서 동작을 하여 이동 단말로부터의 패킷을 다른 이동단말로 전달하여야 하는 데 ad-hoc 망에서의 빈번한 단말들의 이동과 제한된 전력소모 등으로 인해서 이동단말들간에는 효율적인 통신을 위해서는 잘 정의된 라우팅 기법이 요구된 다.

IETF의 Manet(Mobile Ad-hoc Network) 워킹그룹을 중심으로 ad-hoc 망을 위 한 많은 프로토콜이 제안되었다. 이들 프로토콜들은 라우팅 방식이나 망 구성방 식에 따라서 table-driven방식, 주문형 방식 , 하이브리드 방식으로 나뉠 수 있 는데 주문형 방식의 라우팅 프로토콜들은 table-driven 방식에 비해 나은 수행 능력을 보이고 있다. 그러나 주문형 방식의 프로토콜은 최초 경로발견이나 기존 의 경로가 변경이 되었을 경우 새로운 경로를 찿기위해 blind 플러딩을 수행함으 로서 라우팅 오버헤드가 커져 소스에서 목적지까지 데이터 전달시 전송 지연시 간이 길어진다는 문제점이 있으며 또한 주문형 방식의 ad-hoc 라우팅 프로토콜 은 네트웍 토폴로지에 대한 가시성이 없으므로 노드의 이동으로 인한 경로변경 에 대해서 능동적으로 대처하지 못한다는 단점을 지닌다. 따라서 본 프로젝트에 서는 각 노드에서 2-홉 거리의 이웃노드들에 대한 정보를 관리하게 함으로써 이 동노드에 대한 가시성을 부여하여 2-홉 이내의 경로변경에 대해서 능동적으로 대처할수 있는 방법을 연구하였다.

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기존 Ad-hoc Routing Protocol

Ad hoc routing protocol Table-driven On-demand(주문형 라우팅 프로토콜) Hybrid Flat Hierarchical DSDV WRP DREAM* CGSR FSR HSR * : Location-aided protocol DSDV:Destination Sequenced Distance Vector WRP: Wireless Routing Protocol DREAM: Distance Routing Effect Algorithm for Mobility CGSR: Clustered Gateway Switch Routing FSP: Fisheye State Routing HSR: Hierachical State Routing DSR AODV LAR* LMR TORA ABR SSR ZRP DSR:Dynamic Source Routing AODV:Ad-hoc On-demand Distance Vector LAR: Location-Aided Routing LMR: LightWeight Mobile Rouring TORA: Temporally Ordered Routing Algorithm ABR: Associativity Based Routing SSR: Signal Stability Routing 4

Table-driven 방식과 주문형 방식의 비교



Table-driven Routing Protocol

모든 단말들이 지속적으로 경로발견절차를 수행하여 다른 단말로의 최신경로를 라우팅 테이블에 유지한다. 데이터 전송시 필요할 때마다 라우팅 테이블의 정보를 이용하여 즉시 데이터를 전송하게 된다.

Table-driven 방식 라우팅 프로토콜의 일반적인 동작방식 네트웍상의 각각의 노드들은 목적지 노드로 가기 위해 거쳐야 하는 이웃노드에 대 한 정보를 유지하며 패킷이 수신되면 패킷헤더의 목적지 식별자를 이용해서 해당 이웃노드로 패킷을 전달하게 된다. 이러한 패킷전달과정은 패킷이 목적지에 도달 할 때까지 반복된다. Table-driven 방식에서 라우팅 테이블을 구성하고 갱신하는 방법 라우팅 방식에 따라 차이가 나며 크게 distance-vector 방식과 link-state 방식으 로 나뉘어진다. 이러한 방식을 사용하는 대표적인 ad-hoc 라우팅 프로토콜로는 DSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector), WRP(Wireless Routing Protocol), CGSR(Clusterhead Gateway Switch Routing)등이 있다. 5



주문형 방식

Table-driven 방식의 프로토콜과는 달리 주문형 방식의 프로토콜들은 데이터 전 송이 필요한 순간에 출발지 노드에 의해서 경로를 설정하게 된다. 주문형 방식 라우팅 프로토콜의 일반적인 동작방식 힌 노드에서 다른 목적지까지의 경로가 필요하게 되면 기본적으로 플러딩에 기반 한 경로발견(route discovery)절차를 수행하게 되고 이 과정을 통해서 발견된 경 로를 통해서 데이터를 전송하게 되며 발견한 경로는 이러한 경로가 더 이상 필요 하지 않거나 유효하지 않을때 까지 유지된다. 주문형 방식을 사용하는 ad-hoc 라우팅 프로토콜 DSR(Dynamic Source Routing), AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector) 6

Blind 플러딩과 문제점

 Blind 플러딩 주문형 방식의 프로토콜이 Table-driven 방식에 비해 갖는 장점은 라우팅 오버헤드 가 적다는 것이다. 주문형 방식의 프로토콜들은 기본적으로 Blind 플러딩에 기반한 경로발견(route discovery)절차를 수행하고 있다.

A B H s sssssC I E G F J D K

ㅇ 초기 Ad-hoc 망

A B H s sssssC I E G F J D K

S 노드에서 D 노드로 데이터 전송시 7

 주문형 방식에서의 경로 발견 절차 그림에서 S 노드에서 D 노드로 데이터를 전송하고자 할 경우 우선 경로발견절차를 수행 하게 된다. 이를 위해 자신의 이웃노드로 RREQ 패킷을 플러딩시킨다. 이를 수 신한 이웃노드 역시 자신의 이웃에게 RREQ 패킷을 플러딩 시킨다. 이와 같은 과정은 RREQ 패킷이 목적지인 D 노드에 도달할 때 까지 반복되며 RREQ 패킷 이 목적지인 D 노드에 도착하면 RREQ 패킷이 전달된 반대의 경로를 통해 RREP 패킷을 출발지 노드인 s 노드로 보냄으로써 경로 발견 절차를 마치게 된 다. ※ Blind 플러딩의 문제점 경로발견을 위해 퀴리 패킷을 네트웍 전체에 전파시킴으로 인해 네트웍의 노 드수가 증가할수록 라우팅 오버헤드를 증가시켜 네트웍의 수행능력을 떨어뜨 리는 요인으로 작용한다.

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주문형 방식의 라우팅 프로토콜에서의 라우팅 오버헤드 문 제점 해결 방안 연구  2-홉 거리의 이웃노드에 대한 정보관리를 통한 오버헤드 문제점 해결 방 안 연구  주문형 방식의 라우팅 프로토콜에서의 라우팅 오버헤드 문제점의 하나의 해결 방안으로 제시하고 자 하는 바는 각 노드에서 2-홉 거리의 이웃노드들에 대한 정보를 관리하게 함으로써 이동노드에 약간의 가시성(visibility)를 부여하여 2 홉 이내의 경로변경에 대해서 능동적으로 대처할수 있게 하여 기존 주문형 방식 에서의 경로 발견을 위해 사용되었던 Blind 플러딩으로 인한 라우팅 오버헤드를 줄이고자 하는 방식이다.

 2-홉 거리의 이웃노드에 대한 정보관리 방법 HELLO 패킷(이웃노드에 대한 정보는 이웃한 노드들이 주기적으로 발생시키는 HELLO 패킷을 통해서 획득할수 있다.AODV, ABR 같은 주문형 라우팅 프로토 콜에서는 이웃노드를 관리하기 위해서 HELLO 패킷을 사용한다.)을 즉 자신이 가지고 있는 이웃 노드 정보를 RREQ 패킷에 편승해서 이웃노드에게 같이 보내 각 노드들이 자신으로 부터 최대 2-홉 거리에 존재하는 이웃노드들에 대한 정보 를 관리할수 있게 하여 2-홉 이내에서의 노드이동에 대한 경로변경이 일어날 시 따로 쿼리를 발생시키지 않고 이웃노드 테이블의 정보를 이용해서 경로를 복구 할수 있게 하여 라우팅 오버헤드를 줄이는 방법이다.

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 HELLO 패킷 포맷 Type Length Hello Interval (다음 Hello 메세지에 대한 최대 대기시간) 이웃노드 1의 IP주소 이웃노드 2의 IP주소 이웃노드 n의 IP주소 HELLO 확장 패킷  RREQ 패킷 포맷 Type R Reserved PfxLength 목적지 IP 주소 목적지 시퀀스 번호 소스 IP 주소 생존 시간(Life Time) RREQ(Route REQuest) 패킷 Hop Count 10

 이웃 노드 정보를 이용한 경로복구의 예 이웃노드 테이블의 정보를 이용해서 끊어진 경로를 복구 할수 있으며 이런 경우에는 경로 발견을 위한 쿼리 패킷이 발생하지 않게 된다.

15 D 14 10 11 12 13 6 7 8 5 F 4 3 1 2 S 이웃노드 정보를 이용한 경로복구 11

 이웃노드 정보를 이용한 경로복구 [그림]에서 노드 S는 기존의 데이터 전송을 통해서 노드 D로의 경로 [S,1, 3, 5, 6, 11, D]를 알고 있다고 가정한다면, 새로운 데이터 전송 을 위한 경로 발견절차를 수행해야 할 경우에 우선 기존의 경로 [S,1, 3, 5, 6, 11, D]를 통해서 쿼리 패킷을 전송하게 되며 이때 노드 3에서 이웃노드테이블의 정보를 이용해서 기존경로가 변경되었음을 알수 있다. 또한 기존경로상의 노드 6이 자신이 이웃이라는 것도 동시에 알 수 있으므로 이 정보를 이용해서 기존 경로를 [S, 1, 3, 5, F, 11, D]를 수정해서 패킷을 노드 F로 전송하게 된다. 노드 F 에서는 수신된 경로상의 노드 11이 2 홉 거리의 이웃이라는 것을 알 수 있으므로 경로를 다시 [S,1, 3, 5, F, 7, 11 ,D]로 수 정해서 패킷을 전송하게 되어 목적지 노드에 도달할 수 있게 된다.  위의 경로복구 예에서 보는 바와 같이 2 홉 이내의 경로 변경은 대부분 이웃노드 테이 블의 정보를 이용해서 끊어진 경로를 복구할 수 있게 되며 이 때에는 경로발견을 위한 쿼리 패킷이 발생되지 않게 된다. 12