Université des Sciences et de Technologie Mohamed Boudiaf - ORAN Routage réactif et proactif AODV & OLSR & DSDV Dr Mekkakia M Z Cours Master2 SIR

Porté de communication Les réseaux Ad Hoc (1/3) Réseau Ad hoc Mobil Ad hoc Network 6 noeud mobile 7 1 5 3 Porté de communication 2 4 Lien de communication Applications des réseaux Ad Hoc: Applications militaires. Missions de sauvetage. Enseignement à distance. Mission d’exploration. 17/04/2017

Les réseaux Ad Hoc (2/3) Absence d'infrastructure. Topologie dynamique. Bande passante limitée. Contraintes d'énergie. Sécurité limitée . Erreur de transmission. Interférences. Nœuds cachés. Absence d’infrastructure ou d’administration centralisée. Nœuds responsables de la gestion et maintenance du réseau. Utilisation simultanée d’une même fréquence. Utilisation de fréquence proche. Interférence provenant d’autre machines non dédiées à la télécommunications Utilisation d’onde radio pour la communication  fréquentes erreurs de transmission. Obstacle  pas de propagation d’ondes. Les mécanismes d’accès au canal  collision au niveau du nœud intermédiaire. Medium de communication partagé. Bande passante réservé à un hôte limitée. Sources d’énergies autonomes. Épuisement  déconnexion. Réseaux vulnérable (piratage, écoute non limité…….). Déplacement libre et aléatoire. Changement imprévisible de la topologie. 17/04/2017

les réseaux Ad Hoc (3/3) Routage Proactif Routage réactif Routage hybride. Calcule le chemin que sur demande de transmission; Lorsque un nœud mobile souhaite envoyer un message à un nœud cible, il envoie une requête à tout le réseau; AODV normalisé second trimestre 2004. Mixte les deux techniques; Proactif pour un petit périmètre autour de la source; Réactif pour les nœuds les plus éloignés; ZRP et CBRP. Calcule le chemin à l’avance; Chaque nœud met à jour plusieurs tables de routages par échange de paquets entre voisins; Transfert de données rapide; DSDV, OLSR avril 2004. 17/04/2017

Réactif - Routage par inondation les routes ne sont créées qu’à la demande ce qui permet de minimiser le trafic Ouverture des routes par inondation. Sélection de la route la plus courte renvoyée (vecteur de distance) En cas de rupture récupération de route par inondation Optimisation par rapport au vecteur de distance: Les boucles sont éliminées grâce à l’usage de numéro de séquence remis à jour. Les inondations peuvent être évitées par l’interrogation des voisins pas de tables de routage maintenues de façon permanente Réaction à la demande en diffusion de requêtes routes (inondation) Délais importants avant l’ouverture de chaque route AODV

AODV AODV : Ad Hoc On Demand Vector Norme RFC3561 Principes Limiter l’overhead du source routing Construire des tables de routage le long du chemin Suppose des liens bidirectionnels Un noeud intermediaire peut renvoyer la route s’il la connait deja. Chaque noeud stocke le prochain saut vers la destination.

Format de paquet des messages les messages de demande de route RREQ : Route Request Message.

Format de paquet des messages les messages de réponse de route RREP : Route Reply Message.

AODV Recherche de route : La source diffuse un paquet RREQ par inondation A reception d'un RREQ Sans connaissance de la destination Mise à jour du nombre de sauts Mémorisation du nœud précédent Transmission à ses (autres) voisins Connaissance d'un chemin vers la destination Envoi d'une réponse RREP à la source Arrêt de l’inondation A reception d'un RREP Mise a jour de la table de routage locale Transmission du RREP vers le noeud precedent memorise

AODV Routes inverses invalidees si pas de RREP (timeout) Routes sans boucles Utilisation de numeros de sequences Cassure de lien Envoi d'un message RERR a la source qui décide ou non de recommencer suivant le taux d’utilisation de la route Optimisations : Réparation locale, TTL, ... Reparations pro-actives en local TTL donne la duree de vie d’une information dans une table. Pb: si trop grand, on garde des routes inutilisees Si trop petit : on peut ne pas recevoir le RReply a temps.

Y S Z E B C M F A J L H G I D K H AODV

AODV Y S Z E B C M F A J L H G D I H K RREQ

AODV Y S Z E B C M F A J L H G D I H K RREQ

AODV Y S Z E B C M F A J L H G D I H K RREQ RREP

AODV Y S Z E B C M F A J L H G D I H K RREQ communication

AODV Y S Z E B C M F A J L H G D I H K RREQ RRER

Autres protocoles réactifs TORA (Temporary Ordering Routing) Concu pour minimiser l’effet des changements de topologies Stocke plusieurs chemins vers une destination Messages de controle limites a un ensemble de reduit de nœuds autour du changement de topologie. ABR (Associativity Based Protocol) Base sur le degre d’associativite (stabilite de connexion en fonction du temps) Pas de boucles Pas de blocage ni de duplication de paquets

Protocoles proactifs Ils établissent et mettent à jour les routes pour tous les nœuds du réseau en se basant sur l’échange périodique d’information de routage. Ces protocoles ont l’avantage de la disponibilité immédiate des routes vers tous les nœuds du réseau. Le délai d’acheminement des paquets est très court. Un trafic de contrôle important est nécessaire pour mettre à jour les routes et converger vers un état cohérent dans un réseau avec une topologie très dynamique.

Comme dans les réseaux filaires, deux principales méthodes sont utilisées : le routage par vecteur de distance et le routage par état de lien.

Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector (DSDV ) est une adaptation du protocole classique Routing Information Protocol (RIP) pour les réseaux ad hoc. Optimized Link State Routing (OLSR )quand à lui est une optimisation de l’algorithme d’état de lien Open Shortest Path First (OSPF) pour les réseaux ad hoc. 4/17/2017

Le routage par état de lien consiste à diffuser périodiquement l’état des liens des voisins à tous les nœuds de réseau, le routage par vecteur de distance permet à chaque nœud de diffuser à ses voisins sa vision des distances qui lui séparant de tous les nœuds de réseau.

Le protocole de routage OLSR Le protocole OLSR est un protocole proactif. Il applique dans un contexte ad hoc les règles de routage, cette fois centrées sur l’état du lien. Dans un protocole de routage par état de lien, tous les liens avec les nœuds voisins sont déclarés et inondés dans le réseau. Cette technique permet à chaque nœud de connaître parfaitement une vision globale sur la topologie du réseau.

En utilisant cette carte topologique, un nœud source peut choisir le chemin le plus court vers une destination en appelant l’algorithme Dijkstra, couramment utilisé dans les techniques de découverte de routes d’une source vers une destination. Le protocole OLSR, est une optimisation de l’algorithme d’état de lien pure pour les réseaux Ad hoc :

il réduit la taille des messages de contrôle, au lieu de tous les liens, il déclare un sous ensemble de liens avec ses voisins qui sont les relais multipoints (MPR) il minimise le coût d’inondation du trafic de contrôle par l’utilisation seulement des nœuds relais multipoint pour diffuser ses messages. Seuls les MPRs retransmettent les messages diffusés.

La technique des relais multipoints réduit significativement le nombre des retransmissions redondantes lors de diffusion. Les nœuds OLSR échangent périodiquement des messages de contrôle et maintiennent des routes pour atteindre tout nœud OLSR du réseau. le protocole OLSR réalise principalement deux fonctionnalités : Détection de voisinage et Gestion de la topologie

Détection de voisinage Chaque nœud doit détecter toutes les interfaces de ses voisins ayant un lien direct et symétrique avec l’une de ses interfaces. En raison de l’incertitude de la propagation radio, le lien entre deux nœuds voisins peut être unidirectionnel. Les liens doivent donc être vérifiés dans les deux sens avant de les considérer comme valides. Alors, chaque nœud doit diffuser périodiquement un message Hello dans son voisinage direct (TTL=1)

Un lien entre les interfaces d’un nœud et son voisin peut avoir l’un des quatre états suivant : « symétrique » : le lien est validé comme bidirectionnel est qu’il est possible de transmettre des données dans les deux sens; « asymétrique »: le nœud entend cette interface de voisin mais le lien n’est pas encore validé dans l’autre sens; « MPR »: ce nœud a sélectionné ce voisin comme relais multipoint et cela implique que le lien est symétrique ; « perdu »: le lien avec cette interface de voisin n’est plus valide.

Exemple d’information de voisinage maintenue par OLSR

Le concept des relais multipoint Le concept de relais multipoint vise à diffuser efficacement les messages destinés à tous les nœuds du réseau ad hoc (les messages TC). La transmission radio étant par défaut une inondation à tous les voisins directs. Les nœuds à deux sauts d’une source peuvent être joints par une retransmission d’un ou plusieurs voisins directs.

L’idée de base est de désigner un nombre suffisant de voisins appelés relais multipoint permettant de réduire le nombre de retransmissions redondantes dans la même région du réseau.

Optimisation de l’inondation par des relais multipoint (inondation pure )

inondation avec des relais multipoints

Gestion de la topologie Chaque nœud sélectionné comme MPR dans le réseau diffuse périodiquement à tous les nœuds du réseau des messages de topologie. Un message TC contient les nœuds ayant sélectionné le noeud s origine du TC comme relais multipoint et un numéro de séquence associé à l’ensemble des sélecteurs de relais multipoint qui sera incrémenté à chaque changement de cet ensemble.

Exemple d’information de topologie maintenue par OLSR T_dest T_last T_seq A B seq-num B D seq-num C B seq-num D B seq-num E D seq-num F D seq-num

Calcul des routes 

Destination Sequence Distance Vector DSDV L’un des premiers protocoles mis au point par le groupe MANET(Mobile Adhoc Ntwerk) Protocole proactif Inspiré du protocole RIP (Routing Information Protocol) d’IP filaire Appelé à disparaître au profit d’OSPF(Open Shortest Path First)

Destination Sequence Distance Vector DSDV Repose sur un vecteur de distance Chaque nœud possède une table de routage où chacune des lignes doit identifier • L’une des destinations possibles • Le nombre de sauts pour y parvenir • Le nœud voisin à traverser

Destination Sequence Distance Vector DSDV Quand le paquet est un RREQ, le champ chemin de route sera initialisé par l’identité du nœud source et chaque nœud intermédiaire ainsi que le destinataire ajoutent son identité lors de la réception du paquet. Plusieurs paquets de RREQ arrivent au destinataire à travers différentes routes. Le destinataire retourne à son tour un RREP mais en choisissant le plus court chemin choisit dans le paquet RREQ correspondant.

Défauts de DSDV Principal défaut de DSDV : convergence des tables de routage; Envoi des tables aux voisins; Comparaisons pour choisir la route la plus courte; La route ne converge pas toujours; Problème crucial dans les réseaux ad-hoc; Ralentissement de la convergence à cause de la mobilité des nœuds;

Insertion de numéros de séquence dans DSDV pour rafraîchir les tables de routage; Interdit toute mise à jour antérieure; Surplus de signalisation : autre imperfection de DSDV; Messages de rafraîchissement moins nécessaires pour des nœuds peu mobiles; Création d’un nouveau protocole (par les mêmes auteurs); Suppression de tous les paquets de contrôle.

Avantages L'avantage d'un protocole de routage proactif est le gain de temps lorsqu'une route est demandée. Ils permettent le maintient d'une table de routage à jour par l'échange périodiques de messages; L'envoie de ces messages se fait rapidement; On ne peut nier que l'émission régulière de ces paquets occupe une partie de la bande passante;

inconvénients L’inconvénient des protocoles proactifs réside dans le coût du maintien des informations de topologie et de routage même en absence de trafic de données Une consommation continuelle de bande passante.

Conclusion Le routage par état de lien consiste à diffuser périodiquement l’état des liens des voisins à tous les nœuds de réseau, par contre le routage par vecteur de distance permet à chaque nœud de diffuser à ses voisins sa vision des distances qui lui séparant de tous les nœuds de réseau. Les algorithmes de routages basés sur ces deux méthodes utilisent la même technique qui est la technique des plus courts chemins.