đặt vấn đề nghiên cứu. Tiếp theo chƣơng 1 trình bày tổng quan về mạng MANET bao gồm các đặc trƣng cơ bản, ƣu điểm và các khó khăn thách thức đang gặp phải với mạng MANET trong gian đoạn hiện nay. Chƣơng 2 tìm hiểu tổng quan về giao thức SCTP, tập trung vào tính năng Multi-Homing để làm cơ sở nghiên cứu và đề xuất phƣơng án cải tiến. Chƣơng 3 nghiên cứu phƣơng pháp tính giá trị độ trễ trung bình MAD tại tầng MAC, sử dụng phƣơng pháp giao tiếp liên tầng để truyền tham số này lên tầng giao vận trong giao thức SCTP phục vụ cho việc xác định tuyến đƣờng tốt nhất tại tầng giao vận.
Chƣơng 4 thiết lập môi trƣờng mô phỏng và đánh giá kết quả của quá trình nghiên cứu. Phần cuối cùng của luận văn là kết luận những công việc mà luận văn đã đạt đƣợc và những hƣớng nghiên cứu tiếp theo trong tƣơng lai. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET 2.1 Mạng Manet và lịch sử phát triển 2.1 Giới thiệu mạng MANET Các thiết bị di động nhƣ smart phone, máy tính xách tay ngày nay thƣờng có dung lƣợng lƣu trữ lớn, cấu hình cao để đáp ứng những nhu cầu không giới hạn của con ngƣời cho việc chia sẻ thông tin. Các kết nối mạng để sử dụng các thiết bị di động gia tăng mạnh mẽ do tính tiện lợi mà kết nối mạng không dây đem lại.
Với hàng loạt các ƣu điểm của công nghệ truyền thông không dây đang là xu hƣớng của thời đại ngày này các mạng di động không dây đã và đang đƣợc đầu tƣ phát triển rất mạnh trong thời gian gần đây. Mạng di động không dây có thể chia thành hai kiểu mạng: mạng hạ tầng và mạng không hạ tầng. Trong mạng hạ tầng, truyền thông giữa các phần tử mạng phụ thuộc vào sự hỗ trợ của hạ tầng mạng, các thiết bị đầu cuối di động truyền thông đơn bƣớc không dây qua các điểm truy nhập (các trạm cơ sở) để tới hạ tầng mạng cố định. Kiểu mạng không phụ thuộc hạ tầng còn đƣợc gọi chung là các mạng tùy biến di động MANET (mobile adhoc network) là một tập hợp của những nút mạng không dây, những nút này có thể đƣợc thiết lập tại bất kỳ thời điểm và tại bất cứ nơi nào.
MANET còn đƣợc gọi là mạng tùy biến di động, kết nối với nhau thông qua các liên kết không dây tạo nên mạng độc lập, không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng. Các nút trong mạng có thể di chuyển độc lập theo mọi hƣớng, kết hợp với nhau để gửi dữ liệu tới nút nằm ở xa khu vực kết nối. Mỗi nút trong mạng MANET vừa đóng vai trò của một máy (host) đồng thời đảm nhận chức năng của một bộ định tuyến (router) giúp định tuyến dữ liệu[25].Sơ lƣợc một số mốc lịch sử của mạng MANET: DARPA Packet Radio Network (PRNet 1972) [26] có thể đƣợc coi là thế hệ đầu tiên của mạng adhoc. PRNet đã giới thiệu một kiến trúc phân tán mà cho phép hỗ trợ động trong việc chia sẻ quảng bá bằng sóng điện từ.
Lợi ích của mô hình này đó là tính mềm dẻo, tính di động và đặc biệt là không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng cố định. Từ những lợi ích và tính năng trên đã mở ra một không gian nghiên cứu cho rất nhiều các lĩnh vực nhƣ Quân sự, giao dục, ý tế. có nhiều ý nghĩa trong thực tiến. Năm 1983, DARPA phát triển Survivable Radio Networks (SUNRAN) nhƣ là một sự cải tiến của PRNet [26].
SURAN đã đƣợc thiết kế để có thể TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 8 đảm bảo đƣợc khả năng mở rộng, bảo mật, quản lý băng thông và năng lƣợng. Trong những năm 1980 và đầu những năm 1990, một số công nghệ đã đƣợc thiết kế để cải thiện khả năng thích ứng của sóng điện từ, vấn đề an ninh nhƣ Low-cost Packet Radio (LPR) trong năm 1987, DARPA Global Mobile (GloMo) trong năm 1994. Trong năm 1997, quân đội Mỹ đã triển khai Tactical Internet (TI) trên quy mô lớn mạng không dây di động đa bƣớc. Với sự phát triển rất nhanh chóng và thƣơng mại hóa của công nghệ sóng điện từ, mạng không dây đa bƣớc truyền với tiềm năng và lợi thế của nó đã và đang đƣợc nghiên cứu và trở thành một lĩnh vực rất sôi động trong những năm vừa qua và hứa hẹn sẽ còn thu đƣợc nhiều thành công hơn nữa trong việc áp dụng vào đời sống thực tế của con ngƣời.2 Đặc điểm mạng MANET[9] Mạng MANET là mạng không dây tùy biến đƣợc tạo nên từ các nút khác nhau, không phụ thuộc vào hạ tầng mạng cố định, do đó ta có thể nhận thấy rõ một số đặc điểm chính của mạng MANET nhƣ sau: Thiết bị tự trị đầu cuối (Autonomous terminal): Trong mạng MANET mỗi thiết bị đầu cuối là một node tự trị, tức là nó có thể mang chức năng của một node thông thƣờng tham gia kết nối và trong tƣờng hợp cần thiết nó sẽ trở thành một router có chức năng định tuyến.
Do vậy, không có ranh giới giữa thiết bị đầu cuối và thiết bị chuyển mạch trong mạng MANET. Hoạt động phân tán (Distributed operator): Mạng MANET là mạng không có hệ thống quản lý tập trung, việc kiểm soát và quản lý hoạt động của mạng đƣợc chia cho các thiết bị đầu cuối. Định tuyến nhiều chặng (Multi hop routing): Khi nút nguồn gửi thông tin tới nút đích mà nút đích không nằm trong phạm vi phá sóng thì các gói tin gửi đi này sẽ đƣợc định tuyến và chuyển đi thông qua nhiều nút trung gian để tới đƣợc nút đích. Cấu hình động (dynamic network topology): Các nút đầu cuối là các thiết bị di động di chuyển liên tục không theo bất kì hƣớng nào, các giao thức định tuyến trong mạng phải có khả năng thích nghi với sự thay đổi nhanh và không biết trƣớc của các nút.
Dao động về dung lƣợng liên kết (Fluctuating link capacity): Tỉ lệ lỗi bit khi truyền dữ liệu trong mạng không dây là cao và tín hiệu không dây phụ thuộc nhiều vào các yếu tố môi trƣờng. Việc truyền dữ liệu từ điểm đầu tới điểm cuối có thể sẽ qua nhiều chặng qua mỗi chặng là một liên kết không dây và các liên kết này có thể không đồng nhất. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 9 Bảo mật yếu: Đặc điểm của mạng MANET là truyền sóng qua môi trƣờng không khí, điều này khiến cho cơ chế bảo mật kém hơn so với môi trƣờng truyền cáp vì nó tiềm ẩn nhiều nguy cơ bị tấn công, nghe lén đƣờng truyền, giả mạo, DoS, … [8] 2.3 Ứng dụng phổ biến của mạng MANET[9] Với sự gia tăng của các thiết bị di động cũng nhƣ những tiến bộ trong truyền thông không dây, mạng MANET đang dần trở nên quan trọng với số lƣợng ngày càng tăng của các ứng dụng phổ biến. Mạng MANET có thể áp dụng ở bất cứ nơi nào có rất ít hoặc không có cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc hoặc chi phí để xây dựng hạ tầng là quá đắt hoặc bất tiện để sử dụng.
Mạng MANET cho phép các thiết bị dễ dàng thêm hoặc loại bỏ các thiết bị vào mạng. Ngay nay, các ứng dụng của mạng MANET rất đa dạng, trong nhiều lĩnh vực khác nhau, đem lại hiệu quả và tiện lợi cho ngƣời sử dụng. Một số ứng dụng trong các lĩnh vực nhƣ sau: Quân sự : Hoạt động phi tập trung của mạng MANET và không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng là một yếu tố thiết yếu đối với lĩnh vực quân sự, nhất là trong các trƣờng hợp chiến đấu khốc liệt, các cơ sở hạ tầng mạng bị phá hủy. Lúc này mạng MANET là lựa chọn số một để các thiết bị truyền thông liên lạc với nhau một cách nhanh chóng.
[9] Trong hoạt động cứu trợ: Mạng MANET có thể đƣợc sƣ dụng trong các hoạt động cấ cứu hoặc cứu hộ cho các nỗ lực cứu trợ thiên tai ví dụ nhƣ: Lũ lụt, hỏa hoạn, động đất… Các hoạt động cứu trợ này phải diễn ra ở những nơi cơ sở hạ tầng mạng lƣới bị phá hủy do đó yêu cầu để triển khai một mạng di động dễ dàng, nhanh chóng không phụ thuộc vào hạ tầng là rất cần thiết. Thông tin sẽ đƣợc chuyển tiếp từ các thành viên tham gia trong nhóm cứu hộ với nhau, truyền tiếp tới trụ sở chỉ huy … Trƣờng học: Chúng ta cũng có thể thiết lập các mạng MANET trong trƣờng học, lớp học, thƣ viện, sân trƣờng,… để kết nối các thiết bị di động (laptop, smartphone) lại với nhau, giúp sinh viên, thầy cô giáo có thể trao đổi bài một cách nhanh chóng thông qua mạng adhoc vừa tạo. Gia đình: Tại nhà bạn có thể tạo nhanh mạng MANET để kết nối các thiết bị di động của bạn với nhau, nhờ đó ta có thể di chuyển tự do mà vẫn đảm bảo kết nối truyền tải dữ liệu. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.4 Các khó khăn và thách thức đối với mạng MANET Mạng MANET là mạng không có cấu trúc và không có quản trị tập trung.
Bất kì một node nào trong mạng có thể đóng vai trò độc lập nhƣ là một router để chuyển tiếp các gói tin tới các node khác. Các node cũng có thể di chuyển một cách ngẫu nhiên và tùy ý nên mô hình mạng thay đổi liên tục. Rất nhiều thuật toán đã đƣợc xây dựng với mục đích điều khiển kiến sự thay đổi kiến trúc (topology) của mạng nhƣ dựa trên vị trí, dựa trên năng lƣợng, dựa trên hƣớng và rất quan trọng đó là dựa trên các node hàng xóm đã đƣợc phát triển cho mạng MANET [14][15]. Trong mạng Manet, mỗi node có thể có một hoặc nhiều interface phát sóng radio mà chúng có khả năng truyền tải và có dải tần số khác nhau.
Hoạt động của các node trong mạng thông thƣờng dựa trên năng lƣợng có giới hạn của pin. Do vậy việc thiết kế thuật toán định tuyến trong mạng MANET cũng là một thách thức nhƣ nó bị ràng buộc bởi việc thƣờng xuyên di chuyển và mất kết nối của các node, làm sao để tổng năng lƣợng tiêu thụ là thấp nhất, trong khi băng thông và tài nguyên tính toán có giới hạn. Hiệu năng thấp của các giao thức giao vận trong mạng MANET cũng là một vấn đề nghiêm trọng [16][17][18][19][20][21]. Đây là lý do chính bởi vì môi trƣờng chia sẻ không dây và một phần lớn các gói tin bị mất trong mạng MHWN.
Trong bài báo số [17], tác giả đã phát hiện ra rằng việc phá vỡ kết nối do di chuyển có ảnh hƣởng tới hiệu năng của giao thức TCP.