CN107995323A - 一种AdHoc网络非隧道技术转发路由器IP数据的系统 - Google Patents

Abstract

本发明即利用一种非IP隧道的技术来实现AdHoc网络中继IP数据，核心为解决IP数据如何寻址到下一跳AdHoc节点地址的问题，并能同时实现无线网络多跳的特性，并且AdHoc节点无需再运行路由协议（例如OLSR、AODV等），依靠接收路由器的路由协议运算结果即可完成AdHoc网内的下一跳寻址。AdHoc节点转发路由器IP数据可在无线网络内部依靠路由器下发的路由表实现多跳。使用本发明技术的有益效果是既能保持AdHoc网络的多跳特性，又能节约AdHoc网络宝贵的带宽资源，提高了数据利用率并且技术升级代价小，无需更改路由器的IP路由协议（使用RIP、OSPF、EIGRP皆适用于本技术）和转发流程，并且AdHoc节点也无需运行路由协议，更加节约了带宽和发射功率。

Description

一种AdHoc网络非隧道技术转发路由器IP数据的系统

技术领域

本发明涉及一种IP数据经过AdHoc网络的转发系统。

背景技术

AdHoc即无线自组织网络，是由多个无线终端构成的临时性、无中心的网络，主要应用于军事领域内战场环境下的分组数据通信。现有的系统下AdHoc节点同时承担寻找路由和转发报文的工作，因为每个节点的通信距离有限，因此路由可能由多跳组成，数据需要通过多个AdHoc节点的转发才能到达目的地，故AdHoc网络也被称为多跳无线网络。

在现有的AdHoc网络中，通信的主机一般是便携计算机或者移动终端设备，如果要作为中继链路连通多个IP通信网络（即连接路由器或三层交换机）一般使用IP隧道技术来转发IP报文。图1展示了AdHoc网络利用IP隧道技术如何转发IP报文。

路由器使用标准的IP数据报文，广播网络中数据中继转发时依靠下层的MAC寻址技术来寻址下一跳地址（例如使用以太网技术将下一跳IP地址转换为下一跳以太网MAC地址）。但是AdHoc网络都有其私有的帧格式，一般都采用AdHoc帧头加IP报文的方式来转发数据。其存在的问题即如何将下一跳IP地址转换为下一跳AdHoc节点地址。

使用IP隧道技术即避开了如何将下一跳IP地址转换为下一跳AdHoc节点地址的问题，通过增加额外的IP头部直接放入下一跳IP地址，然后利用AdHoc网络进行广播，网内的其他所有路由器收到该报文直接可通过第一个IP头部的目的IP地址是否为自己来判断该报文是否应该接收。如果不接收则直接丢弃，如果要接收则去除第一个IP头部再次进入IP转发流程。

使用IP隧道技术的优点是路由器或者三层交换机都使用的标准协议（RFC2003-IPEncapsulation IP），无协议一致性的问题且实现容易。但是缺点就是路由器或者三层交换机的报文中增加了额外的用于寻址的IP头部字段，增加了20个字节的开销。军事领域内的AdHoc节点多为VHF或者UHF电台，本身带宽不高（例如VHF网络仅19.2Kbps左右的带宽），增加的IP头部将损耗有限的带宽资源，降低数据通信能力。

发明内容

本专利即利用一种非IP隧道的技术来实现AdHoc网络中继IP数据，核心为解决IP数据如何寻址到下一跳AdHoc节点地址的问题，并能同时实现无线网络多跳的特性，并且AdHoc节点无需再运行路由协议（例如OLSR、AODV等），依靠接收路由器的路由协议运算结果即可完成AdHoc网内的下一跳寻址。AdHoc节点转发路由器IP数据可在无线网络内部依靠路由器下发的路由表实现多跳。

使用本专利技术的有益效果是既能保持AdHoc网络的多跳特性，又能节约AdHoc网络宝贵的带宽资源，提高了数据利用率并且技术升级代价小，无需更改路由器的IP路由协议（使用RIP、OSPF、EIGRP皆适用于本技术）和转发流程，并且AdHoc节点也无需运行路由协议，更加节约了带宽和发射功率。

本发明为一套含路由器和AdHoc网络的IP路由和数据转发系统，在原始IP转发系统中进行技术升级涉及三个单元：路由器信令沟通单元、AdHoc节点信令沟通单元、AdHoc节点IP数据转发单元：

路由器信令沟通单元，其功能是系统初始化时读取AdHoc网络接口的IP地址和节点地址映射表，下发路由表项给AdHoc节点（含对应的节点地址）；

AdHoc节点信令沟通单元，其功能是接收路由器的IP路由信息作为IP数据转发的依据；

AdHoc节点IP数据转发单元，其功能是接收路由器的IP报文，查找本地路由表获取网关节点地址，将网关节点地址带入AdHoc帧中作为目的节点进行发送，接收AdHoc帧后根据目的节点地址判断是否本地接收，节点地址不是本地节点就丢弃该帧，节点地址是本地则去除AdHoc帧头后再次进入查表转发流程，如果查表失败则将数据包转发给直连路由器处理。

附图说明

图1 AdHoc网络利用IP隧道技术转发IP报文；图2 IP地址和AdHoc节点对应表的结构。

图3 AdHoc节点的IP数据转发流程。

具体实施方式

按照时间先后顺序阐述本发明的技术细节。

内容1：连接AdHoc网络的路由器初始化时读取AdHoc网络内IP地址和AdHoc节点地址的对应表，以图2的网络拓扑为例说明对应表的结构。如果以协议方式自动沟通该表的内容则将增加额外的信令开销，所以本发明采用静态配置的方式以节约带宽。

内容2：AdHoc节点获取路由表项的流程和内容。“路由器信令沟通单元”可采用定时扫描路由转发表或者由路由管理模块通知来获取变化的路由表项，将表项内容发送给本地“AdHoc节点信令沟通单元”。发送的内容包含：增加/删除标示和目的网络网段地址-掩码-下一跳节点号的三元组。网络网段地址、掩码是路由转发表的原生内容，下一跳节点号取下一跳IP地址查找“IP地址和AdHoc节点对应表”找到相应的节点号。以图2的拓扑为例：

路由器A的路由表项为：192.10.10.2-32-10.10.10.3-AdHoc接口，AdHoc节点A的路由表项为：192.10.10.2-32-03；

路由器C的路由表项为：192.10.10.2-32-10.10.10.2-AdHoc接口，AdHoc节点C的路由表项为：192.10.10.2-32-02；

路由器B的路由表项为：192.10.10.2-32-192.10.10.2-以太网接口1，AdHoc节点B暂无路由表项。

内容3：AdHoc节点的IP数据转发流程：

步骤1：从外网进入的IP报文，目的地为192.10.10.2；

步骤2：在路由器A中进行查路由表转发，将IP数据包转发到AdHoc接口；

步骤3：数据包在AdHoc节点A上进行查路由表转发，查表结果目的AdHoc节点号为03，将03带入AdHoc帧中作为目的节点号进行发送；

步骤4：AdHoc节点C收到帧后，根据目的节点号03判断为自己可以接收，将数据包去除帧头；

步骤5：经过去除帧头的数据包重新查找路由表，查表结果目的AdHoc节点号为02，将02带入AdHoc帧中作为目的节点号进行发送；

步骤6：AdHoc节点C作为无线网络内的中继节点，其发送的数据包A节点会收到，AdHoc节点A收到帧后，根据目的节点号02判断为自己不能接收，丢弃该报文。这一步骤是重要环节，如果数据不被过滤掉，该数据会重新进入转发流程发送向AdHoc网络造成数据循环；

步骤7：AdHoc节点B收到帧后，根据目的节点号02判断为自己可以接收，将数据包去除帧头。重新查找路由表后查表失败，直接将数据转发给本地路由器B。此时数据包已经是原生的IP数据内容，后续流程都是标准的IP转发过程，数据包最终将转发到地址为192.10.10.2的计算机终端。

Claims (1)

1.本专利公布了一种实现AdHoc网络中继路由器IP数据的技术，其特征为利用路由器初始化时读取AdHoc网络内IP地址和AdHoc节点地址的对应表，当路由器路由表项变化时，将网关IP地址映射为网关AdHoc节点地址并下发给直连的AdHoc节点，当数据转发时AdHoc节点将路由表中的网关节点地址放入AdHoc帧的目的节点地址进行发送，接收节点根据目的节点地址判断是否自己接收。