信息中心网络缓存节点位置选择算法

第41卷第1期国防科技大学学报Vol.41No.1 2019年2月JOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY Feb.2019 doi：10.11887／https://www.sodocs.net/doc/ab4385091.html,.201901021http：／／https://www.sodocs.net/doc/ab4385091.html, 信息中心网络缓存节点位置选择算法*

王兴伟1，王子健1，李福亮2，黄敏3

（1.东北大学软件学院，辽宁沈阳 110004；2.东北大学计算机科学与工程学院，辽宁沈阳 110004；

3.东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳 110004）

摘要：信息中心网络（Information-Centric Networking，ICN）“泛在缓存”的特性，引发数据副本率过高、缓存空间不能充分利用等问题。为了解决上述问题，分别从用户、服务提供商和网络运营商的角度出发，以最小化网络流量与网络费用开销为优化目标建立两个单目标优化模型，并将二者结合为帕累托模型；基于帕累托求解方法中数学规划法的思想，详细描述缓存节点位置选择算法。仿真结果表明：在流量性价比方面，所提缓存节点选择算法优于ICN的默认缓存机制；在网络费用开销方面，所提算法更适用于只有少数内容较为流行的网络中，而在所有内容都流行的情况下，ICN中默认的“遍地缓存”机制更为适宜。

关键词：信息中心网络；缓存节点位置选择；帕累托模型；数学规划法；内容流行度

中图分类号：TP393 文献标志码：A文章编号：1001－2486（2019）01－152－09

Ｃａｃｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｓｅｌｅｃｔｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ-ｃｅｎｔｒｉｃｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ

WANG Xingwei1，WANG Zijian1，LI Fuliang2，HUANG Min3

（1.College of Software，Northeastern University，Shenyang110004，China；

2.School of Computer Science and Engineering，Northeastern University，Shenyang110004，China；

3.College of Information Science and Engineering，Northeastern University，Shenyang110004，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：The cache ubiquity feature in ICN（information-centric networking）causes many problems such as higher data duplication rate，underutilization of cache space，etc.To solve such problems，the benefits of multiple network roles were considered.From the views of user-service provider and network operator，two single-objective optimization models were established respectively，aiming at minimizing the network traffic and the network expense，which were merged into the Pareto model.The proposed cache location selected algorithm was described based on the mathematical programming method of Pareto.Simulation results show that the proposed algorithm outperforms the default cache mechanism of ICN in terms of traffic cost-effective.In terms of network expense，the proposed algorithm is more applicable to ICN when there are a few popular contents. However，when all contents are popular，the default mechanism of“cache everywhere”in ICN is more applicable.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：information-centric networking；cache location selected；Pareto model；mathematical programming；content popularity

信息中心网络（Information-Centric Networking，ICN）被认为是一个能够较好地满足用户对信息传递的需求的新型网络体系结构［1］。在众多的ICN架构中，命名数据网络（Named Data Networking，NDN）［2］成为研究热点。NDN来源于更早期的项目———内容中心网络（Content-Centric Networking，CCN）［3］，由Van Jacobson在2006年首次提出，NDN架构延续了CCN架构的设计理念与原则。

在ICN中，网内缓存已经成为提高网络整体性能的核心特性之一。ICN的缓存策略根据数据缓存位置可以分为路径缓存（on-path）与非路径缓存（off-path）［4］。on-path的存储方式将数据沿途存储在请求来时的路径中，因此其命名解析与数据路由是同步的。这种策略虽然很简单，但导致了网内数据副本数量过高。而off-path的存储方式可以将数据存储在请求路径以外的缓存节点中，因此其命名解析与数据路由可以同步或者异步。这种方式虽然很灵活，但需要一种缓存感知的机制来使路由器能够感知周围节点的缓存信息。ICN的缓存具有透明、泛在、细粒度三大特性［5］，由于“泛在缓存”的特性，ICN网络中数据冗余的现象频频出现，导致其数据副本率过高，缓存空间不能被充分利用。除此之外，部署如此规

*收稿日期：2017－11－10

基金项目：国家自然科学基金资助项目（61572123）；国家杰出青年科学基金资助项目（71325002）；教育部－中国移动科研基金资助项目（MCM20160201）

作者简介：王兴伟（1968—），男，辽宁盖州人，教授，博士，博士生导师，E-mail：wangxw＠https://www.sodocs.net/doc/ab4385091.html, 万方数据

基于移动锚节点的距离相关定位算法

无线传感网络定位算法 基于移动锚节点的距离相关定位算法 一、无线传感网络与节点定位 1. 无线传感网络中的关键技术 无线传感器网络作为当今信息领域新的究热点，涉及多学科交叉的研究领域，涉及到非常多的关键技，主要包括：拓扑控制；网络协议；网络安全；时间同步；定位技术；数据融合；嵌入式操作系统；无线通信技术；跨层设计和应用层设计。 2. 无线传感器网络节点定位机制 无线传感器网络节点定位问题可表述为：依靠有限的位置己知节点即信标节点(锚节点)，确定布设区中其它未知节点的位置，在传感器节点间建立起一定的空间关系的过程。无线定位机制一般由以下三个步骤组成： 第一步，对无线电信号的一个或几个电参量(振幅、频率、相位、传播时间)进行测量，根据电波的传播特性把测量的电参量转换为距离、距离差及到达角度等，用来表示位置关系； 第二步，运用各种算法或技术来实现位置估计； 第三步，对估计值进行优化。 3. 节点间距离或角度的测量 在无线传感器网络中，节点间距离或角度的测量技术常用的有RSSI、TOA、TDOA和AOA等。

4. 计算节点位置的基本方法 (1)三边测量法 (2)三角测量法； (3)极大似然估计法。

5. 无线传感器网络定位算法的性能评价 几个常用的评价标准：定位精度；规模；锚节点密度；节点密度；覆盖率；容错性和自适应性；功耗；代价。 6. 无线传感器网络定位技术分类 （1）物理定位与符号定位； （2）绝对定位与相对定位； （3）紧密耦合与松散耦合； （4）集中式计算与分布式计算； （5）基于测距技术的定位和无须测距技术的定位； （6）粗粒度与细粒度； （7）三角测量、场景分析和接近度定位。 二、定位算法研究的目的和意义 定位是大多数应用的基础。由于节点工作区域往往是人类不适合进入的区域，或者是敌对区域，甚至有时传感器节点需要通过飞行器抛撒，因此节点的位置通

无线传感器网络分簇路由协议

ＩＳＳＮ１０００．９８２５．ＣＯＤＥＮＲＵＸＵＥＷ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，Ｖ０１．１７，Ｎｏ．７，Ｊｕｌｙ２００６，ＰＰ．１５８８—１６００ ＤＯＩ：１０．１３６０／ｊｏｓｌ７１５８８ ＠２００６ｂｙＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ．Ａｌｌｒｉｇｈｔｓｒｅｓｅｒｖｅｄ． 无线传感器网络分簇路由协议水 沈波＋，张世永，钟亦平 （复旦大学计算机与信息技术系，上海２００４３３） Ｃｌｕｓｔｅｒ－ＢａｓｅｄＲｏｕｔｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒ ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ ＳＨＥＮＢｏ＋，ＺＨＡＮＧＳｈｉ—Ｙｏｎｇ，ＺＨＯＮＧＹｉ—Ｐｉｎｇ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｉｎｇａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦｕｄａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） ＋Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：Ｐｈｎ：＋８６—２１—６５６４３２３５，Ｅ—ｍａｉｌ：０４２０２１１６５＠ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｕｄａｎ．ｅｄｕ．ｃａ Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｏｓ＠ｉｓｃａｓ．ａｃ．ｃｎｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃａＴ乩，Ｆａｘ：＋８６．１０—６２５６２５６３ ＳｈｅｎＢ，ＺｈａｎｇＳＹ，ＺｈｏｎｇＹＰ．Ｃｌｕｓｔｅｒ－Ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，２００６，１７（７）：１５８８—１６００．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｓ．ｏｒｇ．ｃｎ／１０００－９８２５／１７／１５８８．ｈｔｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｔｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌａｙｅｒｉｓｐｉｖｏｔａｌｉｎｔｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ａｓａｎａｃｔｉｖｅｂｒａｎｃｈｏｆｒｏｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓｅｘｃｅｌｉｎｎｅｔｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｅｎｅｒｇｙｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｄａｔａａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄＳＯｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｃｌｕｓｔｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｒｅｔｈｒｅｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓ．Ａｓｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｔｈｅｔｈｒｅｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｒｅｃｅｎｔｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｒｅａｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｌｕｓｔｅｒ－ｂａｓｅｄｒｏｕｔｉｎｇｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｃｌｕｓｔｅｒ；ｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄ 摘要：在无线传感器网络体系结构中，网络层的路由技术至关重要．分簇路由具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点，成为当前重点研究的路由技术．分析了无线传感器网络分簇路由机制，着重从簇头的产生、簇的形成和簇的路由角度系统地描述了当前典型的分簇路由算法，并比较和分析了这些算法的特点和适用情况．最后结合该领域当前研究现状，指出分簇路由算法未来的研究重点． 关键词：无线传感器网络；分簇路由协议；簇；簇头 中图法分类号：ＴＰ３９３文献标识码：Ａ 作为一种新的信息获取方式和处理模式，无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ，简称ＷＳＮ）Ⅲ目前已成为国内外备受关注的研究热点． 作为一种典型的普适计算（ｐｅｒｖａｓｉｖｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）应用，ＷＳＮ通过大量部署在监测区域内的传感器节点，采集网络覆盖区域内感知对象的信息，通过多跳的无线通信方式，将收集、处理后的信息提供给终端用户．ＷＳＮ不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护、农业养殖和其他商业领域，以及空间探索和灾难抢险等特殊领域【２，３】． ?Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２００５—１２—２０；Ａｃｃｅｐｔｅｄ２００６—０２—２３

计算机网络典型例题分析解答

典型例题分析解答 一、填空题 1网络层/Network是OSI参考模型中的第三层介于运输/TmsPOEt/T层和数据链路层之间。 1.【解析】网络层在OSI参考模型中位于第三层,它的主要功能是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括路由选择、阻塞控制和网际互连等。 【答案】网络层/Network、运输/TmsPOEt/T 2.在虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑电路,称之为____。 2.【解析】虚电路不是专用的,每个节点到其它任一节点之间可能有若干条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输,两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务,这些虚电路的实际路径可能相 同也可能不同。 【答案】虚电路 3.虚电路服务是OSI____层向运输层提供的一种可靠的数据传送服务,它确保所有分组按发送____到达目的地端系统。 3.【解析】在分组交换方式中,通信子网有虚电路和数据报两种操作方式,提供虚电路和数据报两种服务。虚电路操作方式中,为了进行数据传输,网络的源节点和目的节点之间要建立一条逻辑通路,称之为虚电路。虚电路服务是网络层向运输层提供的一种使所有分组按顺序到达目的端系统的可靠的数据传送方式。【答案】网络、顺序 4.在数据报服务方式中,网络节点要为每个____选择路由,在____服务方式中,网络节点只在连接建立时选择路由。 4.【解析】在数据报操作方式中,每个分组被称为一个数据报,每个数据报自身携带地址信息,若干个数据报构成一次要传送的报文或数据块.数据报服务是指端系统的网络层同网络节点中的网络层之间,一致地 按照数据报操作方式交换数据。 虚电路服务是面向连接的服务,数据报服务是无连接的服务。 【答案】分组/数据报、虚电路

基于JAVA的路由选择网络层的协议开发(课程设计)

课程设计 题目：基于JA V A的路由选择网络层的协议开发

第1章绪论 1.1 路由选择的意义 路由(Route) 的概念出现于本世纪70 年代,当时的网络结构较简单,因此直至80 年代中期出现了大规模的网络结构后,路由技术才得到了广泛的应用。在ISO/ OSI 体系结构中,路由技术是第三层(网络层) 的功能,路由选择(Routing)是分组交换系统中的一个重要概念,是指在互联网络中选择将信包(Package) 从信源机(Source Host) 传往信宿机(Destination Host) 的传输路径的过程。实际的网络协议(如IP协议) ,其本身并不涉及具体的路由选择细节,它只说明路由选择的一般原理和规则,具体的路由选择是指路由表的建立与刷新机制,由一组独立的路由选择协议(RoutingProtocol) 描述。路由选择的过程是由路由算法来完成的,路由算法可以运行在网络主机上,也可运行在专用的路由设备上,如路由器是一种网络互联设备,其主要功能就是进行路由选择。 1.1.1 路由选择技术的组成 路由选择技术涉及两方面内容:最佳路径的选择及信包在网络上的传递。信包的传递也可称为交换(Switching) , 交换过程相对简单,而路径的选择过程比较复杂。 最佳路径选择 最佳路径依赖于不同的衡量标准,例如可使用路径长度作为衡量标准。在确定最佳路径的路由算法中,路由表(Routing Tables) 是一个重要的数据结构,其中包含了网络的路由信息,算法通过建立和维护路由表进行最佳路径的确定。路由算法根据算法要求在路由表中填写各种路由信息,其中最基本的是目标/ 驿站(Hop) 信息(见表1) 。这一组信息告诉路由器,在信包发往信宿机的过程中,最佳选择是将信息转发至下一驿站(Next Hop) 所代表的节点。当路由器接收到一个输入信息时,首先检查信包的目标地址,然后尝试找出与此目标地址相匹配的下一驿站,若匹配成功则进行信包转发,否则放弃该信包。除了目标/ 驿站信息外,根据不同的路由算法,路由表中还包含有其它内容,例如最佳路径的衡量标准等

移动网络节点算法

项目总结文档 1 问题定义 移动网络环境中，有n个同构的移动端点，每个端点的能量为X，每发送一条消息则会损耗能量Y。现在，有一条消息要从端点s传送到t节点，已知这些节点在网络环境中随机游走，每个端点处都存储有该点与终点t的相遇次数，当两个节点相遇时可以进行消息传送，不相遇时消息携带者存储消息，问如何设计路由策略，从而使得该消息能够以最小能耗传送到目的节点t。（如果不能保证是最小能耗，那么次小能耗也可以） 2 相关资料的调研和总结 2.1 所搜集的资料 路由选择算法.pdf 网络规划师案例论文-M_ANET网络中节约能量的组播路由协议.pdf 移动自组织网络路由选择算法研究进展.pdf 多媒体传感器网络中跨层优化的实时路由协议.pdf 最短路径算法.doc 2.2 对资料的总结 通过对资料的研究，我们了解了什么是移动自有网络。移动自有组织网络，又称Mobile Ad Hoc网络，是不依赖于任何固定基础设施的移动节点联合体。 通过对题目的初步了解和思考，搜集了关于移动网络环境、路由器、路由算法策略及最短路径的资料。 首先查阅了移动网络环境的相关资料达到对其的初步了解，主要包括《移动网络环境的信息存储与处理》。移动通信与IP技术的融合产生了基于移动通信的IP数据业务技术。通过无线数据网络，便携式终端用户可以随时随地进行网络信息浏览、收发电子邮件、查阅文献资料、更新企业数据。因此，无线网络环境的信息处理与存储，为移动办公与信息处理提供了技术保障。 路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，

网络层(IP层)知识总结

网络层 1.网络层提供的两种服务 虚电路(VC):面向链接的，由网络确保提供可靠的服务。借鉴与电信网络。两个计算机通信前先建立链接。 数据报服务：网络层向上只提供简单灵活的，无连接的，尽最大努力交付数据报服务。 网络层不提供服务质量承诺。 依据：计算机比电话机智能，有很强的差错处理能力。由于传输网络不提 供端到端的可靠服务，因此路由器可以设计的简单，价格低廉。 2.网际协议IP 网际协议IP是TCP/IP体系中最主要的协议之一。IP协议配套使用的有： ●地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol) ●逆地址解析协议RARP(Reverse Address Resolution Protocol) ●网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol) ●网际组织管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol) ICMP和IGMP使用IP协议 IP协议使用ARP和RARP协议 IP协议实现网络互连，使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络 3.什么是虚拟互联网络(逻辑互联网络) 互连起来的物理网络的异构性本来是客观存在的，但利用IP协议可以使这些性能各异的网络在网络层看起来好像是一个统一的网络。 网络的异构性：由于用户需求不同，网络技术发展，导致网络体系中存在不同性能，不同网络协议的网络。(那么如何使这种存在差别的网络连接到一起，感觉像是一种网络没有障碍的通信——>使用相同的网际协议IP，构成一个虚拟互联的网络。比如我们通信的过程中，有段网络使用了卫星链路，有的使用了无限局域网，但是IP协议可以使信息在这些网络传输)。 用来连接异构网络的设备：路由器。 4.将网络互连起来要使用一些中间设备，根据中间设备所在层次不同分为： (1)物理层使用的中间设备转发器(repeater) (2)数据链路层使用的中间设备网桥或桥接器(bridge) (3)网络层使用的中间设备路由器(router) (4)网络层以上使用的中间设备网关(gateway) 转发器和网桥只是把网路扩大(因此，由转发器和网桥连接起来的若干个局域网仍属于一个网路，只能有一个网路号(主机号不同)) 路由器实现网络互连（路由器的每一个接口都有不同的网络号IP地址）

路由算法分类比较

路由算法是路由协议必须高效地提供其功能，尽量减少软件和应用的开销。 路由器使用路由算法来找到到达目的地的最佳路由。 关于路由器如何收集网络的结构信息以及对之进行分析来确定最佳路由，有两种主要的路由算法：总体式路由算法和分散式路由算法。采用分散式路由算法时，每个路由器只有与它直接相连的路由器的信息——而没有网络中的每个路由器的信息。这些算法也被称为DV（距离向量）算法。采用总体式路由算法时，每个路由器都拥有网络中所有其他路由器的全部信息以及网络的流量状态。这些算法也被称为LS（链路状态）算法。 收敛是在最佳路径的判断上所有路由器达到一致的过程。当某个网络事件引起路由可用或不可用时，路由器就发出更新信息。路由更新信息遍及整个网络，引发重新计算最佳路径，最终达到所有路由器一致公认的最佳路径。收敛慢的路由算法会造成路径循环或网络中断。 路由算法的核心是路由选择算法，设计路由算法时要考虑的技术要素有： 1、选择最短路由还是最佳路由； 2、通信子网是采用虚电路操作方式还是采用数据报的操作方式； 3、采用分布式路由算法还是采用集中式路由算法； 4、考虑关于网络拓扑、流量和延迟等网络信息的来源； 5、确定采用静态路由还是动态路由。 各路由算法的区别点包括：静态与动态、单路径与多路径、平坦与分层、主机智能与路由器智能、域内与域间、链接状态与距离向量。 链接状态算法（也叫做短路径优先算法）把路由信息散布到网络的每个节点，不过每个路由器只发送路由表中描述其自己链接状态的部分。 距离向量算法（也叫做 Bellman-Ford算法）中每个路由器发送路由表的全部或部分，但只发给其邻居。 也就是说，链接状态算法到处发送较少的更新信息，而距离向量算法只向相邻的路由器发送较多的更新信息。 metric是路由算法用以确定到达目的地的最佳路径的计量标准，如路径长度。

计算机网络复习提纲-第五章

第5章网络层 5.1网络层概述 网络层负责数据包经过多条链路、由信源到信宿传递过程，并保证每个数据包能够成功和有效率地从出发点到达目的地。为实现端到端的传递，网络层提供了两种服务：线路交换和路由选择。线路交换是在物理链路之间建立临时的连接，每个数据包都通过这个临时链路进行传输；路由选择是选择数据包传输的最佳路径，在这种情况下，每个数据包都可以通过不同的路由到达目的地，然后再在目的地重新按照原始顺序组装起来。 网络层是通信子网的最高层，对上层用户屏蔽了子网通信的细节，如子网类型、拓扑结构、子网数目，向上层提供一致的服务、统一的地址。 5.1.1网络层功能 (1)为传输层提供建立、维持和释放网络连接的手段，完成路由选择、拥塞控制、网络 互联等功能。 (2)根据传输层的要求选择网络服务质量。服务质量的参数主要包括：残留差错率、服 务可用性、可靠性、吞吐量、传输延迟等。 (3)对数据传输过程实现流量控制、差错控制以及顺序控制。 (4)提高资源子网主机节点与通信子网的接口，向传输层提供虚电路服务和数据报服务。 网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层服务将每个报文从源端传输到目的端。 基本功能：实现端到端的网络连接，屏蔽不同子网技术的差异，向上层提供一致的服务。 主要功能： 路由选择和转发 通过网络连接在主机之间提供分组交换功能 分组的分段与成块，差错控制、顺序化、流量控制

5.1.2网络层服务的特点 网络层的服务有如下特点： (1)最重要的特点是无连接 (2)服务是不可靠的，传送过程中可能延迟、不按顺序到达或者丢失等 (3)服务是尽力而为的。 网络层实现这种无连接服务的分组传送机制称为网际协议，通称IP协议。 网络层服务应遵循以下三个原则： (1)服务应与通信子网技术无关。 (2)通信子网的数量、类型和拓扑结构对传输层是隐蔽的。 (3)传输层能获得的网络地址应采用统一的编号形式，即使跨越多个LAN和WAN。 5.2路由算法 路由算法是网络层软件的一部分，它负责确定一个进来的分组应该被传送到哪条输出线路上。 5.2.1路由算法选择的参考标准 路由算法选择有以下参考标准： (1)正确性：沿着路由表所指引的路由，分组一定能够传输到最终到达的目的网络和目 的主机。 (2)最优化：指路由算法选择最佳路径的能力。 (3)简洁性：算法设计简洁，利用最少的软件和开销，提供最有效的功能。 (4)坚固性：路由算法处于非正常或不可预料的环境时，如硬件故障、负载过高或操作 失误时，都能正确运行。 (5)快速收敛：收敛是在最佳路径的判断上所有路由器到达一致的过程。收敛慢的路由 算法会造成路径循环或网络中断。 (6)灵活性：路由算法可以快速、准确地适应各种网络环境。

路由选择

01路由和数据包转发简介 1.1路由器的内部构造 1.1.1路由器是计算机 1、路由器中含有许多其它计算机中常见的硬件和软件组件，包括： ●CPU ●RAM ●ROM ●操作系统 2、路由器是网络的核心 ●路由器将数据传到正确的目的地，可以连接不同的介质。 ●路由器可连接多个网络，这意味着它具有多个接口，每个接口属于不同的IP 网络。 3、路由器确定最佳路径 路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网络，其方法是： ●确定发送数据包的最佳路径（路径选择，Path Selection） ●将数据包转发到目的地（包交换, Packet Switching） 路由器使用路由表来确定转发数据包的最佳路径。 1.1.2路由器CPU和存储器 1、路由器组件及其功能 PC 一样，路由器也包含： 1)中央处理器(CPU)：CPU 执行操作系统指令，如系统初始化、路由功能和交换功能。 2)随机访问存储器(RAM/SDRAM/DRAM)：操作系统、Running-config、IP Routing Table、 ARP表、数据包缓冲区。 3)只读存储器(ROM)：bootstrap 指令、基本诊断软件、精简版IOS 4)闪存（Flash）：在大多数Cisco 路由器型号中，IOS 是永久性存储在闪存中的，在启 动过程中才复制到RAM，然后再由CPU 执行。 5)NVRAM（非易失性RAM）：NVRAM 被Cisco IOS 用作存储启动配置文件 (startup-config) 的永久性存储器。 1.1.3IOS（Internetwork Operating System，互联网操作系统） 1.1.4路由器的启动过程 1、启动过程分为四个主要阶段： 1)执行POST 2)加载bootstrap 程序 3)查找并加载Cisco IOS 软件 4)查找并加载启动配置文件，或进入设置模式 2、检验路由器启动过程 show version 命令有助于检验和排查某些路由器基本硬件组件和软件组件故障。 1.1.5路由器的接口 1、管理端口：控制台端口（Console）和AUX（辅助）端口 2、LAN：以太网接口（Ethernet Interface）和快速以太网接口（FastEthernet Interface）、吉 比特以太网接口（Gigbit Ethernet Interface）、10 Gigbit Ethernet Interface。 3、WAN：如串行接口、ISDN 接口和帧中继接口。 1.1.6路由器和网络层

2020年计算机四级网络工程师复习要点：路由选择算法的分类(最新)

2020年计算机四级网络工程师复习要点：路由选择算法的分类 在INTERNET中，路由器采用表驱动的路由选择算法。路由表存储了可能的目地地址与如何到达目的地址的信息。 报考路由选择算法也称为自适应路由选择算法，其特点是能较好地适应网络状态的变化，但实现起来较为复杂，开销也比较大。路由表可以分为静态路由表和报考路由表： 1、静态路由表：是由人工方式建立的，网络管理人员将每一个目的地址的路径输入到路由表中。网络结构发生变化时，路由表无法自动地更新。 2、报考路由表：大型互联网网络通常采用报考路由表。在网络系统运行时，系统将自动运行报考路由选择协议，建立路由表。 一个自治系统重要的特点就是它有权决定在本系统内应采用何种路由选择协议。自治系统内部的路由选择称为域内路由选择，自治系统之间的路由选择称为域间路由选择。作为一个自治系统，其核心是路由寻址的“自治”。 INTERNET将路由选择协议分为两大类：内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。 内部网关协议是在一个自治系统内部使用的路由选择协议，这与INTERNET 中其他自治系统选用什么路由选择协议无关。目前内部网关协议主要有：路由信息协议RIP和开放短路径优先协议OSPF。外部网关协议主要是边界网关协议BGP，路由选择算法和路由选择协议在概念上是不同的。网络上的主机、路由器通过路由选择算法去形成路由表，以确定发送分组的传输路径。而路由选择协议是路由器用来完成路由表建立和路由信息更新的通信协议。 路由信息协议是内部网关协议中使用广泛的一种协议，它是一种分布式、基于距离向量的路由选择协议，其特点是协议简单。路由信息协议是用于TCP/IP 系统和其他网络环境的距离矢量路由选择协议。路由信息协议RIP适用于相对较小的自治系统，它们的直径“跳数”一般小于15.因为每一个自治系统里的路由器都要与同一系统里的其他路由器交换路由表信息，当内部路由器的数目增加时，网络的RIP信息交换量会大幅度地增加。 短路径优先协议OSPF的主要特点： 1、使用分布式链路状态协议，而RIP使用距离向量协议。 2、OSPF协议要求路由器发送的信息是本路由器与哪些路由器相邻，以及链路状态的度量。链路状态度量主要是指费用、距离、延时、带宽等。

无线传感网中基于sink节点的目标位置选择移动算法

无线传感网中基于 sink 节点的目标位置选择移动算法 摘 要： 在深入研究 k?means 算法和连续 Hopfield 神 经网络算法的基础上，提出一种目标位置选择移动算法，该 算法先利用 k?means 算法的原理，将网络中能量相近的节点 进行聚簇， 并选取每个簇的质心作为 sink 节点可以安放的目 标位置，再利用连续 Hopfield 神经网络算法的思想，为 sink 节点的前进预设一条最优路径。 Matlab 仿真结果显示，该路 由算法可以有效地抑制能量空洞的现象，对延长网络寿命具 号： TN92?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X （2015）19?0043?03 Abstract ： On the basis of studying k?means algorithm and continuous Hopfield neural network algorithm deeply ， a target position selection and movement algorithm is proposed ， in which the nodes with similar energy in networks are clustered by using the principle of k?means algorithm. The centroid of each cluster is selected as the target position where the sink node can be placed ， and an optimal path is presupposed for running 有重大意义， 同时对解决能源问题也做出了一定贡献。 关键词： 移动 sink 节点； 能量空洞； 目标位置选择 移动算法； 信息泛洪； 网络能耗； 网络寿命 中图分类

双代号网络图基本知识概念

双代号网络图中的基本知识及概念 网络计划技术是20世纪50年代末发展起来的一种编制复杂系统和工程研制计划的有效方法，我国自60年代中期开始引进这种方法，经过多年的实践，该技术得到了不断地推广和发展。建设部1998年关于建筑业进一步推广应用10项新技术的通知：第10项“企业的计算机应用和管理技术”中就提出了企业应积极推广网络计划技术的应用。对于任何一个工程系统，应用网络计划技术解决问题的先行工作是编制一个正确反映该系统各工作间先后顺序及逻辑关系的网络图。 双代号网络图的基本符号 网络图是一种以网状图形表示计划或工程开展顺序的工作流程图，通常有双代号和单代号两种表示方法，其中双代号网络图应用较为广泛。双代号网络图是以箭线表示工作，节点表示一个工作的开始或结束状态以及工作之间的连接点，以工作两端节点编号代表一项工作的网络图，工作、节点、线路是构成双代号网络图的三要素。. 双代号网络图的基本符号 网络图是一种以网状图形表示计划或工程开展顺序的工作流程图，通常有双代号和单代号两种表示方法，其中双代号网络图应用较为广泛。双代号网络图是以箭线表示工作，节点表示一个工作的开始或结束状态以及工作之间的连接点，以工作两端节点编号代表一项工作的网络图，工作、节点、线路是构成双代号网络图的三要素。 双代号网络图的组成 在双代号网络图中工作，节点和线路是其基本组成部分。 是以箭线表示工作 节点表示工作的开始与结束及工作间的连接点 工作两端节点的编号代表一项工作的网络图 一、工作 1、定义：是指把计划任务按实际需要的粗细程度划分而成子项目，是一项要消耗一定时间，而且大多数情况下也要消耗人力、材料等的活动，是网络计划构成的最基本单元。（也可称活动、工序或过程） 由于所在各自工程计划的规模不同，网络计划的作用不同，工作划分的粗细不同，大小范围也不同。 如对一个规模较大的建设项目而言，一项工作可以表示一幢建筑物或构筑物所形成的单位工程。 一个单位工程，既可划分成若干分部工程，也可划分成基本工作，如预制砼构件由支模板、绑钢筋、浇砼等工作组成。 2、工作的分类（三种）

基于LEACH的无线传感器网络分簇路由算法

总第246期2010年第4期 计算机与数字工程 Computer&Digital Engineering Vol.38No.4 49 　 基于L EACH的无线传感器网络分簇路由算法3 白凤娥　牟汇慧　姜晓荣 (太原理工大学计算机与软件学院　太原　030024) 摘　要　路由协议是无线传感器网络的重要组成部分之一,而路由算法在路由协议中起着至关重要的作用。文章在L EACH算法基础上,提出一种改进的路由算法,改进后的算法采用相对固定的成簇方式,每隔一轮重新构建簇。利用图论中的prim算法,选择每轮中P ed最大的簇头作为根节点,在簇头节点之间构造树形路由,簇头之间以多跳方式将收集到的数据发送到根节点,然后通过根节点将整个网络收集到的数据发送到基站。仿真结果表明,与L EACH算法相比,改进算法降低了能耗,有效延长了网络生存周期。 关键词　无线传感器网络;L EACH算法;分簇;生命周期 中图分类号　TP393 L EACH2Based Clustering Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks Bai Fe ngπe　M ou Huihui　J ia ng Xiaorong (College of Computer and Software,Taiyuan University of Technology,Taiyuan　030024) Abs t rac t　Routing protocol is an important part of wireless sensor network and the routing algorithm plays a crucial role in the routing protocol.Based on L EACH algorithm,this paper presents a novel clustering algorithm in which clusters are relatively fixed and the nodes re2organize themselves into new clusters every other round.It utilizes the Prim algorithm in the graph theory to form tree routing among cluster2head nodes,and selects the cluster2head with the largest P ed as the root node.The cluster heads send data to the root node in a multi2hop manner and the root node then sends the gathered data by the whole network to the base station.Simulation results show that compared with L EACH,the improved algorithm can re2 duce the energy consumption and prolong the lifetime of the network. Ke y Words　wireless sensor network,L EACH algorithm,clustering,lifetime Class Nu m ber　TP393 1　引言 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是监视远程环境的有力工具之一,它的基本功能是收集并返回传感器节点所在监测区域的信息。由于工作环境和自身构造的限制,传感器节点一般是电池供电,并且节点的更换和充电也较难实现。因此,降低节点能耗,延长网络生命周期是无线传感器网络传输机制的一个主要研究目标[1]。 网络数据传输离不开路由协议,路由协议对网络的整体性能有重要影响,因此,作为无线传感器网络核心技术之一的路由协议一直是研究的热点。路由算法在路由协议中起着至关重要的作用,无线传感器网络中的路由算法从网络逻辑结构角度可以分为平面路由和层次路由。层次路由算法是无线传感器网络路由算法的研究重点,其中,L EAC H 算法[2～3]是比较具有代表性的层次型路由算法。 本文在L EAC H算法的基础上,介绍一种改进的路由算法,改进算法的成簇方式相对固定,减少了构造簇的能量消耗。簇形成之后,在簇头间构造最小生成树,簇间通过多跳方式通信,降低了簇头节点之间长距离通信的能耗。 3收稿日期:2009年11月2日,修回日期:2009年12月5日 作者简介:白凤娥,女,教授,硕士生导师,研究方向:计算机控制与嵌入式系统,无线传感器网络。牟汇慧,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。姜晓荣,女,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与无线自组网络。

计算机网络(谢希仁第五版) 第四章 网络层

1.网络层只向上提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 2.虚电路服务（VCVirtual Circuit）与数据报服务的主要区别，P109 3.网际协议IP是TCP/IP系统中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协议之 一。与IP协议配套使用的还有四个协议：1.地址解析协议ARP（address resolution protocol）；2.逆地址解析协议RARP（reverse address resolution protocol）；3.网际控制报文协议ICMP（Internet control message protocol），网际组管理协议IGMP（intern group management protocol） 4.TCO/IP体系中，网络层常常称为网络层或IP层。 5.网络相互连接起来要使用一些中间设备。根据中间设备所在的层次，可以有以下四种不 同的中间设备：1.网络层使用的中间设备叫做转发器；2.数据链路层使用的叫网桥；3. 网络层使用的叫路由器；4.在网络层以上使用的叫网关。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。 6.IP地址的编址方法共经历了三个历史阶段：1.分类的IP地址；2.子网的划分；3.构成超 网。 7.A类、B类、C类地址都是单播地址，D类地址是多播地址。E类地址保留为以后用。 8.IP地址的指派范围 9.IP地址的重要特点：（1）IP地址是一种分等级的地址结构。分2个等级的好处是：1. 地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下主机号则由得到该网络号的单位自行分配。2.路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，从而减少了路由表所占用的存储空间以及查找路由表的时间。（2）IP地址是标志一个主机和一条链路的接口。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络，因此路由器至少应当有两个不同的IP地址。 （3）网络是指具有两个相同网络号的主机集合，因此，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。具有不同网络号的局域网必须使用路由器。（4）所有分配到网络号的网络都是平等的。 10.IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层以上使用的 是IP地址，而数据链路层及一下使用的是硬件地址。整个IP数据报成为MAC帧的数据。 11.IP地址>ARP>物理地址；物理地址>RARP>IP地址。每个主机都设有ARP高速缓存。 12.IP数据报首部由20字节的固定部分和可变部分组成。最常用的首部字节是20字节，首 部长度最大字节是60字节。数据报的最大长度为2^16-1。 13.每一种数据链路层都有自己的帧格式，帧格式中的数据字段的最大长度称为最大传送单 元MTU。 14.标识字段的值被复制到所有的数据报片的标识字段中，相同的标识字段使分片后的数据 报片最后能正确的重装成为原来的数据报。 15.MF=1，还有分片；MF=0，没有分片；DF=0，允许分片。片偏移 16.直接交付、默认路由、IP层分组转发算法。 17.划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号，当然主机号也就减少了相应 的位数。子网掩码包含子网划分的信息，同样的IP地址和不同的子网掩码可以得出相同的网络地址。 18.划分子网IP地址：：={<网络号>，<子网号>，<主机号>} 19.无分类域间路由选择CIDR。CIDR无分类的两级编址：：={<网络前缀>，<主机号>}。 CIDR使用斜线记法或CIDR记法，IP地址后面加“/”表示网络前缀所占的位数。20.CIDR消除了传统的A类、B类、C类地址以及划分子网的概念；CIDR把网络前缀都相 同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。CIDR使用地址掩码。

D2D网络中基于强化学习的路由选择与资源分配算法研究

D2D网络中基于强化学习的路由选择与资源分配算法研究 随着通信网络的发展,终端直连通信技术(Device-to-Devic,D2D)被广泛关注,它的应用将满足用户日益增长的流量需求。然而,D2D技术的引入使得蜂窝网络内部的干扰冲突加剧,用户难以满足服务质量(Quality-of-Service,QoS)的需求。 一些传统算法基于网络“抓拍”信息可以计算得到各采样时刻的网络控制策略,却难以适应复杂多变、高度动态的网络环境。因此,本文着手于动态环境下的D2D网络中的通信问题进行了深入地研究,并结合正在兴起的机器学习技术,提出了更加智能化的解决方案。 在本文中我们将分别研究“多跳D2D网络”与“D2D直连通信”两类D2D应用场景的通信问题,提出了在两种场景下基于强化学习的在线学习方法,从而解决多跳网络中的路由问题与D2D直连网络中的资源分配问题。而随着问题复杂程度的增加,强化学习算法也相应由浅入深。 在路由问题中,因问题复杂程度较低,我们利用传统强化学习算法中的值迭代算法求解,而在资源分配问题中因问题规模变大,本文依次提出了基于深度Q 学习(Deep Q-Learning,DQN)的资源分配算法和深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)的资源分配算法分别解决了问题中状态空间连续与动作空间连续的问题,而这两种算法都是深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)中的经典算法。在多跳D2D网络路由问题中,我们考虑了三类随网络动态变化的QoS指标,并利用值迭代算法求解,同时提出了分布式的强化学习算法解决了集中式算法学习周期过长的问题。 仿真发现,在动态环境中,所提算法在性能与时间复杂度方面相较于传统算

第四章-网络层复习题(答案)

第4章网络层习题集 填空题 1. 在因特网中，远程登录系统采用的工作模式为_______模式。 【解答】客户机／服务器或C／S。 【考查知识点】Telnet采用客户机／服务器模式。 2. IP数据报中总长度是指_____和______之和的长度.单位为字节。最大长 度为______字节。当数据报分片后.总长度是指_______。 【解答】首部／数据／65535／分片后的每一个分片的首部和数据长度的总和 【考查知识点】总长度字段为16位.因此数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。 3. ping和ipconfig的作用分别是________和_______. 【解答】测试网络连接情况／查看网络设置 4. CSMA/CD指的是________和_______。 【解答】载波监听多路访问／冲突检测 5. IP地址的编址方法共经过了三个阶段。这三个阶段是___、____、____。 【解答】分类的IP地址／子网的划分／构成超网。 【考查知识点】对IP地址编址方法的历史了解。 6. （1）物理层使用的中间设备叫做________。 （2）数据链路层使用的中间设备叫做________或________。 （3）网络层使用的中间设备叫做________。 （4）在网络层以上使用的中间设备叫做________。 【解答】.（1）转发器（2）网桥／桥接器（3）路由器（4）网关 【考查知识点】各层使用的中继物理设备。 7. IP协议配套的另外四个协议是：__________、__________、__________、 _________。 【解答】ARP／RARP／ICMP／IGMP。 【考查知识点】IP协议。 8.多播地址只能用于_______地址，不能用于_______地址。 【答案】目的／源。 【考查知识点】IP多播。 9. ICMP的差错报告报文共有5种，分别是__________、__________、 __________、_________、_________。 【答案】终点不可达、源点抑制、时间超过、参数问题、改变路由（重定向）。

计算机网络谢希仁网络层知识点总结

网络层 一、网络层提供的两种服务 虚电路服务可靠通信应当由网络来保证 数据报服务可靠通信应当由用户主机来保证 网络层向上只提供简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的数据报服务。 二、网际协议IP 1、与IP 协议配套使用的还有三个协议： ?地址解析协议ARP ?网际控制报文协议ICMP ?网际组管理协议IGMP 2、网络互相连接起来要使用一些中间设备 ?中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。 ?物理层中继系统：转发器(repeater)。 ?数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。 ?网络层中继系统：路由器(router)。 ?网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。 网络层以上的中继系统：网关(gateway) 3、互联网可以由许多异构网络互联组成 4、分类的IP 地址 IP 地址定义：就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。 5、IP 地址的编址方法 分类的IP 地址，子网的划分，构成超网。 两级的IP 地址：IP 地址::= { <网络号>, <主机号>} 分类的IP 地址：A类，B类，C类地址都是单播地址 D类地址用于多播，E类地址保留 实际上IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 Ip地址不仅可以指明一个主机，还指明了主机所连接到的网络 6、ip地址与硬件地址的区别：IP地址放在IP数据报首部，硬件地址放在MAC帧首部，在网络层及网络层以上使用IP地址，在链路层及以下使用硬件地址 7、解析协议ARP 每一个主机都设有一个ARP 高速缓存(ARP cache)，里面有所在的局域网上的各主机和路由器的IP 地址到硬件地址的映射表，这个映射表还经常动态更新。 ARP 是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP 地址和硬件地址的映射问题。 8、如何知道同一个局域网内其他主机的mac地址？ A在局域网内广播arp请求分组，其他主机接收分组，IP地址与报文中一致的主机收下分组，并在自己的arp缓存中写入主机A的IP地址到mac地址的映射，并发送arp响应报文，A收到响应报文后在自己的arp缓存中写入主机B的IP地址到mac地址的映射。 9、生存时间，一般为10-20分钟 10、若主机不在同一个局域网内，arp映射表怎样建立？交给连接不同网络的路由器