无线网络路由协议TORA——Temporally Ordered Routing Algorithm(tora)

### 无线网络路由协议TORA详解 #### 一、引言 无线网络的快速发展促进了移动通信技术的进步，其中路由协议是实现数据传输的关键技术之一。本文将详细介绍一种重要的无线网络路由协议——Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA)，并探讨其在无线网络中的应用。 #### 二、TORA的基本概念 TORA是由马里兰大学的Vincent Park和M. Scott Corson发明的一种按需路由协议。它的主要目标是在高度动态的移动计算环境中限制控制消息的传播范围。为了达到这一目的，TORA采用了链接反转算法的思想，并通过三个主要步骤来实现路由的创建、维护和删除： 1. **路由创建**：当一个节点需要向特定目的地发送数据时，它会明确发起查询。 2. **路由维护**：随着网络拓扑的变化，如链路失败等，需要动态地更新路由信息。 3. **路由删除**：当路由不再有效时，需要清除相应的路由信息。 #### 三、TORA的工作原理 TORA的核心思想是构建一个根节点为目的地的有向无环图（Directed Acyclic Graph, DAG）。这种结构有助于减少路由表的大小和控制消息的数量，从而提高网络性能。 ##### 1. 有向无环图（DAG）的概念 - **定义**：一个图\( G(V, E) \)是有向图，如果每条边都有一个方向。如果存在一条路径从节点\( v_0 \)到\( v_k \)，且\( v_0 = v_k \)且路径至少包含一条边，则这条路径形成了一个循环。没有循环的有向图被称为有向无环图（DAG）。 - **特性**：在TORA中，DAG的根节点即目的地，它是唯一没有下游节点的节点。这样的DAG通常称为目的地导向的DAG。 - **作用**：创建这样的DAG可以从源节点到目的地建立多条可能的路由路径。 ##### 2. DAG的创建与维护 - **创建**：当源节点需要向目的地发送数据时，它会启动DAG的构建过程。这个过程通过交换控制消息来完成，主要包括查询（QRY）消息和更新（UPD）消息。 - **维护**：一旦DAG创建完成，就需要对其进行维护，以适应网络拓扑的变化。这通常是通过发送更新（UPD）消息来实现的。 - **删除**：当DAG不再有效时，需要通过发送清除（CLR）消息来删除无效的路由信息。 ##### 3. 链接反转算法 - **背景**：在网络分割或拓扑变化导致部分节点只有入向链接而没有出向链接时，即形成了目的地非导向DAG。这种情况下，TORA采用链接反转算法来恢复正常的路由状态。 - **过程**： - 当检测到目的地非导向DAG时，受影响的节点将执行链接反转操作。 - 这个过程涉及更改节点间的链接方向，以重建有效的路由路径。 #### 四、TORA的控制消息类型 TORA协议中使用的三种主要控制消息包括： 1. **查询（QRY）消息**：用于创建路由。当一个节点想要发送数据到另一个节点但不知道如何到达时，它会广播一个查询消息。 2. **更新（UPD）消息**：用于创建和维护路由。当网络中的节点发现新的路由或现有路由发生变化时，它们会发送更新消息来通知其他节点。 3. **清除（CLR）消息**：用于删除路由。当网络中的某个节点检测到一条路由不再有效时，它会发送清除消息来通知其他节点删除该路由。 #### 五、TORA的特点与优势 - **按需工作模式**：TORA是一种按需工作的路由协议，这意味着只有在需要时才会创建和维护路由，从而减少了不必要的控制消息传输。 - **高效性**：通过构建目的地导向的DAG，TORA能够有效地减少路由表的大小和控制消息的数量，提高网络效率。 - **适应性强**：TORA能够快速响应网络拓扑的变化，通过链接反转算法动态地调整路由。 #### 六、总结 TORA是一种高效的按需路由协议，适用于高度动态的无线网络环境。通过构建目的地导向的DAG以及使用查询、更新和清除消息，TORA能够在减少控制消息数量的同时确保数据的有效传输。此外，链接反转算法使得TORA能够很好地适应网络拓扑的变化，保持网络的稳定性和可靠性。