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摘 要：本文概要地总结了容迟网络（DTN）的特点及其体系结构，分析了目前比较常用的容迟网络路由算法，并比较它们的优劣。为了实现提高传递率、降低传输延迟、对节点缓存区进行更加有效地管理的目的，采用ONE模拟器对设计的路由算法和已有的几种常见的DTN路由算法进行了基于特定场景的比较。仿真结果表明，该算法在节点的缓存区大小不同以及网络中节点的数目不同两种情况下，传递率和路由开销比率的性能均优于本文中用于比较的其它路由算法。
关键词：容迟网络；路由算法；平均传递概率
中图分类号：TP393.02
从某种意义上来说，DTN的架构为异构互联网关及代理提供了一种通用的方法，即使用存储转发的路由策略来克服通讯中断的问题。它提供的是一种类似电子邮件的服务，但增加了命名空间、路由策略以及安全保障的功能。无法支持这种架构所需全部功能的节点可使用应用层代理实现DTN应用。容迟网络的目标是为性能差异极大的各类网络提供互操作通信。由于它能够连接性能差异很大、网络类型非常不同的网络，它对于底层协议栈的假设比TCP/IP协议更少，因而比因特网模型更为通用。
1 基于平均传递概率的路由算法基本原理
RAB-ADP算法实现的过程中，主要的属性如表1所示。
2 算法仿真及结果分析
2.1 仿真场景参数设置
对仿真场景的参数设置是在与routing同级的目录下rabadp_settings.txt文件中进行的。
2.1.1 仿真场景的整体设置。仿真场景名为RabAdp，同时模拟了连接，每隔0.1秒更新一次。整个仿真的过程持续时间为43k秒，大约相当于真实世界中的12个小时。在整个仿真过程中共设置了6个节点组。
2.1.2 节点组设置。首先对仿真场景中的节点进行了公共的参数，它们使用的运动模型是基于地图的最短路径算法，使用Dijkstra算法计算节点从当前位置到随机选取的目的节点的最短路径。采用了RAB-ADP路由算法，为每个节点设置的缓存区大小为10M，节点的移动速度为0.5米/秒-1.5米/秒，并有0-120秒的等待时间。每个分组设置了50个节点。
由于在本次仿真试验中共设置了126个节点，分为6组：2组行人分别有40个节点；1组汽车，有40个节点；3组电车，每组分别有2个节点。每组节点分别有其特殊的属性，所以还需要单独为每组节点进行参数的设置。
groupID是每个节点组的特殊标记，在运行仿真实验时可以在图形化界面中很容易地区分各个节点组：两个行人组的groupID分别为p和w，汽车组的为c，三个电车组均为t。电车组使用的是基于路线的移动模型，具体的移动路线是从外部文件tram3.wkt中导入的，并根据routeType属性规定了路线的类型。由于电车与行人在缓存区大小、移动速度和等待时间等属性上是有差异的，所以进行了重新的设置。
2.2 仿真结果分析
节点的缓存区资源是有限的，当消息过多超出缓存区容纳的范围时需要根据一定的队列策略删除消息。而不同的缓存区大小影响着删除的消息数量，从而影响了算法的性能。
缓存区大小分别取2M、5M、10M、20M、30M五种情况进行比较。网络中的节点数目为126个。
当缓冲区大小达到较高水平时，逐渐趋近于BinarySpray and Wait算法。分析其具体原因为：（1）Epidemic算法采用的是洪泛策略，随着缓存区大小的增加，缓存中能够保存的消息数量增加，但是网络中产生的消息副本也在大规模增加，缓存区会不断地根据相应的队列策略删除旧消息，为新消息提供更多的空间。这样使得节点间随机相遇的概率降低，导致传递率降低；（2）PROPHET算法是基于历史和可传递性的概率路由算法，在转发时会根据相遇历史计算出传递预测概率值来决定是否转发，从而在缓冲区的较小的情况下优于Epidemic算法。然而，在网络中产生的消息缓冲区大小和拷贝的大量增加，节点满足减少可能的节点的概率，长时间不能满足，导致预测的概率大大衰减，从而降低转移，转移率；（3）Binary Spray and Wait算法和RAB-ADP算法对转发过程中的消息副本数进行了限制，从而节省了缓存空间用来保存更多的消息，更加有效地为更多的消息提供服务。因此这两种算法随着缓存区大小的增加传递率增长较快；（4）随着缓存区大小的增加四种路由算法的平均延迟时间变化情况。可以看出RAB-ADP算法的平均延迟时间处于高于Binary Spray and Wait算法，但是低于PROPHET算法和Epidemic算法。这是由于在进行消息转发时，RAB-ADP算法要根据平均传递预测概率值来决定是否进行转发，因而需要在缓存区中停留更长的时间来等待更好的转发机会，所以平均延迟时间较长，这个指标也是RAB-ADP算法在继续研究过程中需要改进的方向。
3 结束语
在两个实验中可以看出，在不同的网络节点中的缓冲和不同的两种情况下，Rab-ADP算法中看到的传递率一直高于PROPHET、Epidemic和Binary Spray and Wait三种算法，路由开销率在四算法的最低水平，性能优于其他三算法。而平均延迟性能不理想，总是很高，需要继续提高在未来的研究过程。
参考文献：
[1]Kevin Fall.A delay-tolerant network architecture for challenged Internets[R].Intel Research Technical Report，IRB-TR-03-003，2003.
[2]Dave Wick.Delay Tolerant Networks in a Nutshell[R].Institute of Computer Science and Applied Mathematics （IAM）University of Bern，2007.
[3]V.Cerf.Delay-Tolerant Network Architecture[R].IETF RFC 4838，2007.
作者单位：中共天水市委党校，甘肃天水 741000
关键词：容迟网络；路由算法；平均传递概率
中图分类号：TP393.02
从某种意义上来说，DTN的架构为异构互联网关及代理提供了一种通用的方法，即使用存储转发的路由策略来克服通讯中断的问题。它提供的是一种类似电子邮件的服务，但增加了命名空间、路由策略以及安全保障的功能。无法支持这种架构所需全部功能的节点可使用应用层代理实现DTN应用。容迟网络的目标是为性能差异极大的各类网络提供互操作通信。由于它能够连接性能差异很大、网络类型非常不同的网络，它对于底层协议栈的假设比TCP/IP协议更少，因而比因特网模型更为通用。
1 基于平均传递概率的路由算法基本原理
RAB-ADP算法实现的过程中，主要的属性如表1所示。
2 算法仿真及结果分析
2.1 仿真场景参数设置
对仿真场景的参数设置是在与routing同级的目录下rabadp_settings.txt文件中进行的。
2.1.1 仿真场景的整体设置。仿真场景名为RabAdp，同时模拟了连接，每隔0.1秒更新一次。整个仿真的过程持续时间为43k秒，大约相当于真实世界中的12个小时。在整个仿真过程中共设置了6个节点组。
2.1.2 节点组设置。首先对仿真场景中的节点进行了公共的参数，它们使用的运动模型是基于地图的最短路径算法，使用Dijkstra算法计算节点从当前位置到随机选取的目的节点的最短路径。采用了RAB-ADP路由算法，为每个节点设置的缓存区大小为10M，节点的移动速度为0.5米/秒-1.5米/秒，并有0-120秒的等待时间。每个分组设置了50个节点。
由于在本次仿真试验中共设置了126个节点，分为6组：2组行人分别有40个节点；1组汽车，有40个节点；3组电车，每组分别有2个节点。每组节点分别有其特殊的属性，所以还需要单独为每组节点进行参数的设置。
groupID是每个节点组的特殊标记，在运行仿真实验时可以在图形化界面中很容易地区分各个节点组：两个行人组的groupID分别为p和w，汽车组的为c，三个电车组均为t。电车组使用的是基于路线的移动模型，具体的移动路线是从外部文件tram3.wkt中导入的，并根据routeType属性规定了路线的类型。由于电车与行人在缓存区大小、移动速度和等待时间等属性上是有差异的，所以进行了重新的设置。
2.2 仿真结果分析
节点的缓存区资源是有限的，当消息过多超出缓存区容纳的范围时需要根据一定的队列策略删除消息。而不同的缓存区大小影响着删除的消息数量，从而影响了算法的性能。
缓存区大小分别取2M、5M、10M、20M、30M五种情况进行比较。网络中的节点数目为126个。
当缓冲区大小达到较高水平时，逐渐趋近于BinarySpray and Wait算法。分析其具体原因为：（1）Epidemic算法采用的是洪泛策略，随着缓存区大小的增加，缓存中能够保存的消息数量增加，但是网络中产生的消息副本也在大规模增加，缓存区会不断地根据相应的队列策略删除旧消息，为新消息提供更多的空间。这样使得节点间随机相遇的概率降低，导致传递率降低；（2）PROPHET算法是基于历史和可传递性的概率路由算法，在转发时会根据相遇历史计算出传递预测概率值来决定是否转发，从而在缓冲区的较小的情况下优于Epidemic算法。然而，在网络中产生的消息缓冲区大小和拷贝的大量增加，节点满足减少可能的节点的概率，长时间不能满足，导致预测的概率大大衰减，从而降低转移，转移率；（3）Binary Spray and Wait算法和RAB-ADP算法对转发过程中的消息副本数进行了限制，从而节省了缓存空间用来保存更多的消息，更加有效地为更多的消息提供服务。因此这两种算法随着缓存区大小的增加传递率增长较快；（4）随着缓存区大小的增加四种路由算法的平均延迟时间变化情况。可以看出RAB-ADP算法的平均延迟时间处于高于Binary Spray and Wait算法，但是低于PROPHET算法和Epidemic算法。这是由于在进行消息转发时，RAB-ADP算法要根据平均传递预测概率值来决定是否进行转发，因而需要在缓存区中停留更长的时间来等待更好的转发机会，所以平均延迟时间较长，这个指标也是RAB-ADP算法在继续研究过程中需要改进的方向。
3 结束语
在两个实验中可以看出，在不同的网络节点中的缓冲和不同的两种情况下，Rab-ADP算法中看到的传递率一直高于PROPHET、Epidemic和Binary Spray and Wait三种算法，路由开销率在四算法的最低水平，性能优于其他三算法。而平均延迟性能不理想，总是很高，需要继续提高在未来的研究过程。
参考文献：
[1]Kevin Fall.A delay-tolerant network architecture for challenged Internets[R].Intel Research Technical Report，IRB-TR-03-003，2003.
[2]Dave Wick.Delay Tolerant Networks in a Nutshell[R].Institute of Computer Science and Applied Mathematics （IAM）University of Bern，2007.
[3]V.Cerf.Delay-Tolerant Network Architecture[R].IETF RFC 4838，2007.
作者单位：中共天水市委党校，甘肃天水 741000