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小议基于嵌入式Linux操作系统的AODV路由协议

1.引言

无线AdHoc网，又称移动多跳无线网、移动分组无线网、无线自组网等，是一种无中心、不需要固定基础设施支持的无线网络。它是由一组带有

无线收发装置的移动终端组成的一个多跳无线网络，不依赖于固定基础设施，网络中的移动终端通过自身的无线收发设备来收发信息。当通信终端

不在彼此通信范围时，可以借助其它的中间终端节点进行数据转发，从而构成多跳网络。因此，AdHoc网络的移动终端兼备主机和路由器的功

能。

由于无线AdHoc网络的无中心、自组织、节点可移动等特点，AdHoc具有可以快速临时组网、无须架设基础设施、网络抗毁性强等优点，目前

的应用领域包括军事通信、灾后应急部署与野外作业、传感器网络、个人通信、与移动通信系统结合等。AODV协议是AdHoc网络的主流路由协

议之一。

2.AODV路由协议

AODV实际上是DSR(DynamicSourceRoutingProtocol)和DSDV（Destination-SequencedDistance-Vector）的综合，以DSDV为基础，采

用DSR中的按需路由思想进行改进。它采用了DSR中路由发现和路由维护的基础原理，结合了DSDV的逐跳（hop-by-hop）路由，顺序编号和

路由维护阶段的周期更新机制。与DSDV保存完整的路由表不同的是，基于按需路由思想的AODV只有在有需要的时候才建立路由，这与DSDV

相比的好处是能减少大量维护路由所需的开销。与DSR相比，AODV的优势在于源路由并不需要包括在每一个数据分组中，这样能减少路由协议

的开销。AODV协议可以实现在移动终端动态的、自发的路由，使移动终端很快的获得通向所需目的地的路由，而且不用维护当前没有使用的路

由信息，还能对链路状态和拓扑的变化做出快速的反应。AODV使用路由请求序列号来保证无环路。避免了通常Bellman-foul算法的无穷计数

（count-to-infinite）的问题，并且提供了很快的收敛速度。鉴于AODV路由协议功能强大而又便于实现的优点，故其成为嵌入式系统下移植Ad

Hoc协议的首选。

3.嵌入式Linux系统

3.1Linux系统的网络系统体系结构简介

实现AODV协议，主要是利用Linux的网络系统，利用其TCP/IP协议栈的处理机制。从整体上看，基于TCP/IP的Linux网络系统基本可以分

为BSD套接口层、INET套接口层、传输层、网络层和设备接口五个部分。

套接字（Socket）的产生是为了方便互联网应用程序的编程，它为应用程序提供统一的接口，应用程序使用套接字接口来实现网络通信。BSD套

接口就是向上为应用程序提供的一种统一接口。在BSD套接字下，根据不同的协议族有不同的套接字与之相连。INET是处理Internet协议的套接

字。它提供处理TCP和UDP或直接处理IP数据报文的接口。网络层用于实现IP协议。而IP层与各种网络硬件设备的交互是由设备接口来完成

的。

3.2网络接口Netfilter

Netfilter是Linux2.4内核提供的包过滤框架。Netfilter可以在内核空间非常高效地进行包过滤，网络地址转换（NAT）和包重组。它提供了一个抽

象、通用化的框架。该框架包括以下三个部分：

1）为每种网络协议（IPv4等）定义一套钩子函数，这些钩子函数在数据分组流经协议栈的几个关键监测点时被调用。这些关键点称为hook点。

在这几个hook点中，协议栈将把数据分组及钩子函数标号作为参数调用Netfilter框架。

2）内核的任何模块可以对每种协议的一个或多个钩子进行注册，实现挂接，这样当某个数据分组被传递给Netfilter框架时，内核能检测出是否有
模块对该协议和钩子函数进行了注册。若已经进行注册，则按优先级调用该模块注册时使用的回调函数，这样这些模块就有机会检查、修改、丢弃

该分组或指示Netfilter将该分组缓存到用户空间的队列。

3）那些被传递到用户空间的数据可以被用户进程处理。处理后将该数据分组重新注入到内核协议栈中进行再次处理。

对于IPv4协议Netfilter提供了五个监测点，具体的定义如下：

NF_IP_PRE_RUTING：刚刚进入网络层的数据分组通过此监测点（刚刚进行完版本号，校验和等检测），源地址转换在此点进

行；NF_IP_LOCAL_IN：经路由查找后，送往本机的数据包通过此监测点；NF_IP_FORWARD：要转发的数据分组通过此检测

点；NF_IP_POST_ROUTING：所有马上将要通过网络设备出去的数据分组通过此检测点，内置的目的地址转换功能（包括地址伪装）在此点进

行；NF_IP_LOCAL_