CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ AD-HOC NETWORK 1.1 Tổng quan về mạng Ad-Hoc Vào những năm 1970, mạng không dây đã trở nên ngày càng phổ biến trong ngành công nghiệp máy tính. Điều này đặc biệt đúng trong thập kỷ vừa qua đã được thấy mạng không dây đang được thích nghi để cho phép di động. Hiện tại có hai dạng mạng di động không dây. Mạng đầu tiên được biết đến như mạng cơ sở hạ tầng, đó là các mạng cố định và có cổng dây.
Cầu cho các mạng này được gọi là trạm cơ sở. Đơn vị di động trong mạng này được kết nối và giao tiếp với trạm cơ sở gần đó là trong giao tiếp bán kính của nó. Khi di động trên phạm vi của một trạm cơ sở và vào trong phạm vi khác, chuyển giao xảy ra từ trạm cơ sở cũ đến trạm cơ sở mới và là điện thoại di động có thể tiếp tục liên lạc liên tục trong suốt mạng. Ứng dụng điển hình của kiểu mạng này bao gồm là các mạng không dây cục bộ WLAN ( Wireless Local Area Network ).
Loại thứ hai của mạng di động không dây là mạng di động không có cơ sở hạ tầng, thường được gọi là mạng tùy biến. Mạng không có cơ sở hạ tầng là mạng không định tuyến, tất cả các nút có khả năng chuyển động và có thể được kết nối một cách ngẫu nhiên. Các nút của các mạng này có chức năng như router mà nó phát hiện ra và duy trì các router đến các nút khác trong mạng. Với tiến bộ gần đây về lĩnh vực máy tính và công nghệ truyền thông, ứng dụng của công nghệ di động không dây sẽ ngày càng được sử dụng rộng rãi, nhiều trong số đó sẽ liên quan đến việc sử dụng bộ giao thức mạng ( IP ).
Khả năng của mạng di động tùy biến không dây là để hỗ trợ mạnh mẽ các hoạt động có hiệu quả trong mạng di động không dây bằng cách kết hợp các chức năng định tuyến vào các nút di động. Mạng này nhận định có nhiều khả năng phát triển, đôi khi có sự thay đổi nhanh chóng, ngẫu nhiên. Trong Internet, hiện nay giao thức định tuyến hổ trợ cho máy chủ trở thành công nghệ “IP động”. Đây là công nghệ hỗ trợ cho máy chủ lưu động, nơi máy chủ di chuyển có thể kết nối được internet thông qua các phương tiện khác ngoài địa chỉ cố định trên miền không gian của nó.
Máy chủ có thể kết nối trực tiếp với mạng cố định trên một subnet ngoài hoặc có thể là kết nối thông qua đường dẫn không dây, dòng địa chỉ. Giao thức cải biến khả năng tương tác và thích nghi, nhưng các chương trình cốt lõi của mạng như định tuyến hop-by-hop hiện giờ vẫn còn dựa vào các giao thức định tuyến hoạt động trong mạng cố định. Ngược lại, mục tiêu của ad- hoc là mở rộng tính di động và các lĩnh vực độc lập, di động, lĩnh vực không dây, nơi cài đặt các nút – nơi có thể tập hợp routers và máy chủ tự tạo thành mạng lưới cơ sở hạ tầng trong mạng tùy biến không dây. Trong thế hệ tiếp theo của truyền thông không dây, sự triển khai nhanh chóng độc lập với người sử dụng di động thật sự cần thiết.
Những ví dụ bao gồm thiết lập sự tồn tại hiệu quả, truyền thống linh động đối với các hoạt động khẩn cấp, các nổ lực cứu nguy cho thảm họa và các mạng quân đội. Hầu hết các kịch bản mạng không thể dựa trên kết nối đã được sắp sếp và kiểm soát điều này có thể tưởng tượng như các ứng dụng của mạng ad hoc. Các mạng adhoc (mobile adhoc network) hay các mạng “ tồn tại ngắn” hoạt động mà không cần cơ sở hạ tầng cố định. Chúng cung cấp sự triển khai nhanh chóng và dễ dàng trong những tình huống không thể thực hiện theo cách khác.
Ad-Hoc là một từ la tinh có nghĩa là “dành cho” hoặc “chỉ dành cho”. Ad-Hoc là một hệ tự quản bao gồm một tập các người dùng di động truyền thông với nhau qua băng thông được ràng buộc bởi các liên kết không dây. Khi các nút (máy tính hoặc thiết bị tham gia vào mạng) mạng di chuyển, hình trạng mạng (topo) có thể thay đổi một cách nhanh chóng và không thể đoán trước được. Mạng bị phân chuyển trong tất cả phạm vi.
Hoạt động bao gồm việc tìm ra tình trạng mạng và nhận các thông điệp phải thực hiện bởi chính các nút mạng. Chức năng định tuyến sẽ được kết hợp chặt chẽ với các nút di động. Các nút trong mạng Ad-Hoc tự do di chuyển và tự tổ chức theo một cách tùy tiện. Mỗi người dùng tự do di chuyển trong khi truyền thông với những người khác.
Đường truyền giữa mỗi cặp sử dụng có thể có nhiều liên kết và song radio giữa chúng có thể không đồng nhất, điều này cho phép một sự kết hợp của nhiều liên kết khác nhau. Các mạng Ad-Hoc có thể hoạt động một cách độc lập hoặc có thể được kết nối với một mạng lớn hơn như Internet. Hình 1-1: Sự phát triển của mạng không dây và di động 1.2 Đặc điểm của mạng Ad-Hoc Mạng Ad-Hoc gồm những nền tảng di động (ví dụ một router với nhiều máy chủ và thiết bị liên lạc không dây) - ở đây gọi là các nút mà chúng có thể tự do di chuyển. Các nút có thể ở trong hoặc trên máy bay, tàu, xe tải, xe hơi, thậm chí trên người hoặc những thiết bị rất nhỏ, và có thể có nhiều máy chủ trên mỗi router.
Mạng Ad-Hoc là một hệ thống tự động của các nút di động. Hệ thống có thể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng vào ra và giao diện với một mạng cố định. Trong chế độ hoạt động sau, nó được hình dung như một cái mạng gốc kết nối với một mạng cố định. Các nút trong mạng Ad-Hoc được trang bị truyền thông không dây và thu nhận sử dụng ăng-ten có thể phát sóng theo mọi hướng, hướng cao (điểm tới điểm), hay một số sự kết hợp.
Tại một điểm được đưa ra trong một thời gian, tùy thuộc vào vị trí của các nút truyền và nhận an toàn. Topo trong mạng Ad-Hoc có thể thay đổi theo thời gian như các nút di chuyển hoặc điều chỉnh sự truyền dẫn và tiếp nhận các thông số của chúng.1 Một số đặc điểm nổi bật của Ad-Hocs: 1. Chức năng của topo: Các nút di chuyển tự do, do đó các topo mạng thường là multihop có thể thay đổi ngẫu nhiên và nhanh chóng vào các thời điểm không thể đoán trước, có thể bao gồm các liên kết hai chiều và theo đường dẫn duy nhất. Băng thông hạn chế, khả năng thay đổi liên kết: Liên kết không dây sẽ tiếp tục có công suất thấp hơn các loại khác.
Ngoài ra, thông qua việc thực hiện các giao tiếp không dây sau khi đã tính toán ảnh hưởng của người truy cập, sự nhiễu sóng, tiếng ồn và sự can thiệp có điều kiện v. thường nhỏ hơn rất nhiều so với khả năng truyền tối đa của sóng vô tuyến. Một trong những ảnh hưởng tương đối thấp đến khả năng liên kết trung bình đó là tình trạng tắc nghẽn chuẩn chứ không phải là ngoại lệ, đó là tổng hợp các ứng dụng có khả năng tiếp cận vượt quá công suất mạng thường xuyên. Khi các mạng di động thường chỉ đơn giản là một phần mở rộng của cơ sở hạ tầng mạng cố định, mạng di động tùy biến của người dùng sẽ yêu cầu các dịch vụ tương tự.
Những yêu cầu này sẽ tiếp tục tăng lên như máy tính đa phương tiện và các ứng dụng mạng cũng gia tăng. Hạn chế năng lượng hoạt động: Một vài hoặc tất cả các nút trong mạng AD- HOC có thể dựa vào năng lượng yếu hoặc cạn kiệt. Đối với các nút, quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống là tiêu chí tối ưu hóa có thể bảo tồn được năng lượng. Giới hạn an ninh vật lý: Mạng di động không dây dễ bị đe dọa về an ninh hơn mạng cáp dây.
Khả năng nghe trộm, giả mạo và từ chối các cuộc truy nhập của dịch vụ nên được xem xét cẩn thận. Kỹ thuật liên kết bảo mật thường được áp dụng giữa các mạng không dây để giảm tối đa đe dọa về an ninh mạng. Như là một lợi ích, sự phân cấp kiểm soát trong mạng Ad-Hoc cung cấp mạnh mẽ các bổ sung chống lại điểm lỗi duy nhất hơn là phương pháp tập trung. Đặc điểm chính của mạng Ad-Hoc đó là: Sử dụng phân quyền cho các nút mạng.
Các nút mạng tự nó sắp xếp tuyến và tự nó triển khai tuyến, mạng Ad- Hoc là một mạng có cấu trúc mạng động. Mạng Ad-Hoc không có đường truyền chuyên dụng (specialized routers), ngoài ra nó không dùng các đường truyền cố định (fixed routers ) hay các đường truyền vật lý (dây dẫn). Mạng Ad-Hoc có cấu trúc và biến đổi cấu trúc một cách thường xuyên, cấu trúc mạng có tính chất tạm thời, các nút liên kết với nhau theo kiểu mạng ngang hàng, các nút có vai trò như nhau và có chức năng tìm kiếm, duy trì và định tuyến. Mạng Ad-Hoc dùng một số kỹ thuật liên quan đến các vấn đề kỹ thuật dùng để truyền thông vô tuyến và nó có những đặc tính: - Tính không đồng nhất giữa các thiết bị.
- Đặc trưng lưu lượng mạng. - Di chuyển của các nút trong một tuyến.2 Ưu điểm của mạng Ad-Hoc Trong mạng cơ bản thì cơ sở hạ tầng, các trạm trung gian, thu phát sóng là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của mạng, còn trong mạng Ad-Hoc các nút mạng kết nối thông qua các nút mạng ( không cần đến các trạm thu phát), các nút mạng có thể di chuyển tự do trong cấu trúc mạng do đó nó có tính chất cơ động cao và do đó làm giảm bớt sự phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng, làm cho mạng dễ phát triển dễ dàng, tốc độ phát triển của mạng nhanh.3 Những thách thức đối với mạng Ad-Hoc: - Chi phí cho việc sử dụng phổ tần số - Việc định tuyến - Hiệu quả sử dụng nguồn điện - Giao thức điều khiển truyền - Định vị cung cấp và truy nhập dịch vụ 1.3 Các ứng dụng của mạng Ad-Hoc Ad hoc được ứng dụng cho hội thảo, ứng dụng trong quân sự. Nó cũng được sử dụng cho trường hợp triển khai cơ sở hạ tầng mạng là khó khăn.