论文总字数：22714字

摘 要

延迟容忍网络（Delay Tolerant Network，简称DTN）是近代科学发现的一种新型网络模型。在这种网络模型中，能够支持超远距离的高时延和低数据传输率等消息的收发，这在传统Internet网络模型中是很难做到的。DTN是为了让受限网络和传统Internet网络互联，而提出来的一种通用的网络体系结构，其意义十分重大。

本文首先介绍了DTN的研究背景和国内外发展现状，然后详细介绍了DTN体系结构及其DTN相关协议。其中主要研究了DTN的核心——bundle（束）层，并对束层与汇聚层进行了区分和相互比较，没有优劣之分，只是适用场合不同。在这个基础上，基于NS2网络仿真软件搭建了NS2-DTN场景，对AODV路由协议进行了仿真，并对其进行了改进，使其更加适用于延迟容忍网络。

关键词：DTN 协议 NS2 AODV

Simulation analysis and research of delay tolerant network

Abstract

Delay Tolerant Network (DTN) is a new network model of scientific discovery in modern times. In this network model, it is to be able to support the ultra long range time delay and the low data rate transmission rate and so on, which is very difficult to achieve in the traditional Internet network model. DTN is in order to let the limited network and traditional Internet network interconnection, and put forward a common network architecture, its significance is very significant.

This paper firstly introduces the research background and development status of DTN in China and abroad, and then introduces the DTN architecture and its DTN related protocols in detail. The main research of the core of bundle - DTN (beam) layer, and the convergence of the beam and the convergence layer are distinguished and compared with each other, there is no difference between the pros and cons, but for different occasions. On this basis, the NS2 network simulation software based on the NS2-DTN scenario, the AODV routing protocol simulation, and its improvement, so that it is more suitable for delay tolerant network.

Key Words: DTN; Protocol; NS2; AODV

目 录

摘 要 I

Simulation analysis and research of delay tolerant network II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 延迟容忍网络研究目的与意义 1

1.2 国内外研究现状与发展趋势 1

1.3 本文主要研究内容 2

第二章 延迟容忍网络的体系结构 4

2.1 延迟容忍网络模型体系结构和组成 4

2.2 延迟容忍网络的特征 5

2.3 延迟容忍网络与传统Internet网络体系的比较 8

2.31 TCP/IP协议的局限性 8

2.3.2 Bundle协议的提出 8

2.4 本章小结 10

第三章 延迟容忍网络体系协议分析 11

3.1 Bundle协议内容 11

3.2 汇聚层协议内容 12

3.2.1 LTP 12

3.2.2 Saratoga协议 13

3.2.3 两种协议的比较 13

3.3本章小结 13

第四章 基于NS2的延迟容忍网络仿真平台 14

4.1 NS2网络仿真软件 14

4.2 DTN进行网络仿真的方法 15

4.3 仿真平台的实现 16

4.4 本章小结 19

第五章 基于NS2的延迟容忍网络仿真分析 20

5.1 场景描述 20

5.2 仿真结果 22

5.3 结果分析 25

5.4 本章小结 27

第六章 总结与展望 28

6.1 全文总结 28

6.2 展望 28

参考文献 29

致谢 32

第一章 绪论

1.1 延迟容忍网络研究目的与意义

当前，由于Internet的流行，全世界大部分地区都在使用Internet进行通信互联，因特网采用的TCP/IP协议也成为国际互联网络的基础。然而，近期发现许多受限网络中存在时延较长且高度变化的路径、连接间断且网络频繁分割、节点存储容量有限且错误率相对较高等问题，显然，在这种情况下，因特网体系的缺点便显露了出来。

2002年，K．Fall等科学家设计出了一种新兴网络——延迟容忍网络(Delay Tolerant Network)的架构^[1]，简称DTN。DTN的提出主要是为了覆盖各种异构区域网络，保证受限环境下各网络之间的正常通信。在这种网络中，端到端路径不能够建立，消息传播延时非常长，传统因特网上基于TCP/IP的协议不适合在DTN网络中使用。DTN网络比较适用于全球移动网，星际网络，车载网络，军用Ad-Hoc网，无线传感器网络等多种类似的网络模型，如图1.1，在这些网络模型中都具有时延大、连接间断等特点，信息传输可能受到严重的阻碍。所以DTN拥有非常大的研究价值，在近几年引起了网络界广泛的关注。

图1.1 延迟容忍网络应用场景

随着研究DTN的研究者越来越多，DTN变得趋于实用化。许多项目比如偏远乡村学校的互联网接入、非洲动物的跟踪研究、湖水质量的监测等都运用了DTN技术^[2]，可见，DTN已经从理论迈向了实践。按照这样的趋势，很明显在将来会有越来越多的应用会用到DTN的知识，DTN最终也将与我们的日常生活密不可分。可见DTN的研究具有十分重大的意义。

1.2 国内外研究现状与发展趋势

目前为止延迟容忍网络一共有三个研究机构：星际互联网（interplanetary networking，IPN），互联网研究任务组（Internet Research Task Force）建立的DTNRG（DTN Research Group）以及美国国防部高级研究局（DARPA）。其研究的方向一般分为三个：DTN体系结构、DTN协议及DTN的安全问题。其中DTN体系结构将在本文第二章进行叙述。

在DTN提出以来，研究DTN也变得越来越多，其中研究的最多的便是路由算法，其成果也相对最多。路由算法总共可以分为三类：传染及受控传染路由、概率估计路由和模型路由。其中传染路由相对来说比较简单但性能好，缺点是资源需求很高；概率估计路由则对资源需求不高，但是其估计的方法一般很难真正实现；模型路由只适合特殊的网络环境使用，其复杂度和性能都是中等。

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