数据通信网络中的路由算法分析
摘 要网络的发达，通信在生活中无孔不入，数据信息的传输及其普遍，及其重要。成为了重要的组成元素。而选择一条好的传输通路意义重大。本文就数据通信网络中的路由算法分析展开了研究分析。文章大体分为选题背景及意义、简单介绍了路由基础知识、叙述了在路由算法中的几种常见的算法、阐述评价最佳路由的尺度标准，并以最短距离和最少能量消耗为尺度进行最佳路由的设计与比较，研究方法是：随机分布一个无中心的拓扑结构，随机均匀分布了很多节点，选择一个固定的网关，将数据流从一个起始点，在一定的限制因素下，通过其他节点，传至下一跳，直到传到网关（终点）为止。该路由协议的操作在很大程度上受到算法设计者的特定目标影响；由于每个设计者的思路不同，想要的目标有异。这样一来就存在着多种路由算法，而算法的不同，对网络和路由器资源有着不一样的影响；路由算法所使用的多种度量标准（metric），必然将影响到这最佳路径的计算。在此过程，可供选择的路径很多。而我这次主要是从最短路径路由算法和最少能量损耗算法这两方面来对比研究的。通过分析两种算法，仿真出路由路径。通过对比，得出这样一个结论：评价路由的尺度不同，得到的最佳路径也不相同。在不同的条件下，我们需要确定一个最适合自己的标准，从而满足实际应用需求的“最佳路由”。
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1. 1问题的提出和研究背景 1
1. 2课题研究现状 1
1. 3本文的主要工作 2
1. 4课题研究的意义 2
第二章 路由基础知识 3
2.1 路由的简介 3
2.1.1 路由 3
2.1.2 路由器的优缺点 3
2.2路由器工作原理 3
2.3路由算法 3
2.4 路由选择协议 5
2.4.1 传递 5
2.4.2 转发 6
2.5 路由协议选择 6
2.5.1单播路由选择协议 6
2.5.2 多播路由选择 7
第三章 常用的算法 8
3.1 LS算法 8
3.3 链路状态选路算法 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
3.4 距离向量算法（BellmanFord算法） 11
第四章 最佳路由评价标准 13
4.1最佳路由 13
4.2最佳路由度量标准 13
4.2.1 路径长度 14
4.2.2 带宽 14
4.2.3 负载 14
4.2.4 时延 14
4.2.5 可靠性 15
4.2.6 通信代价 15
第五章 路由算法的实现 16
5.1最短路径路由算法 16
5.2 最小能量损耗路由算法 18
5.3两种算法的对比 21
总结与展望 24
参考文献 26
致谢 27
附录 28
第1章 绪论
1.1 问题的提出和研究背景
突飞猛进的科技，信息通信的高速发展。遍布我们周围的计算机已经将世界连为一个大脉络。通信就像日常吃饭，喝水一样平常。计算机与通信相互融合，相互渗透，从而产生了一种新的通信方式，这就是数据通信。到上世纪七八十年代左右，数据通信技术慢慢融合到计算机之中。使之在各个方面发生巨大变化。从元件制造到系统集成均如此。总之，通信在各个领域的应用越发地重要。就在1950年左右，半自动地面防空系统被美国建立了，这将远程雷达和其他设备与计算机连接起来，早期的数据通信系统正是被建立。随后，数据通信系统取得很大发展。集中式数据通信系统是由一台中央计算机和多台远程数据终端设备组成，由中央计算机集中进行处理，系统管理和控制简单，然而经济性和可靠性差。因为中央计算机的分散式设置，以及集中器、前置处理机和智能终端的出现，产生了分布式数据通信系统，有着以数据处理功能和分散通信处理功能的特征。在60年代末期，多个独立的计算机系统达到了相互连接的目标，计算机内的资源能够相互享有。
1.2 课题研究现状
数据信息关系到生活乃至生存的各个方面，它传输在现如今这个网络年代占据着极其重要的地位。在不同的网络环境中，对于数据的如何传输也会有一定的限制或要求，所以，对于希望得到的结果，在选择数据传输的方法时，也会不尽相同。我们会根据各方面的要求，选出一条最适合我们的路径。即是我们所讲的“最佳路径”，所谓最佳，并非最好，当选择所用的标准不同时，所得到的最佳路径也会不同，而在网络通信中选择一条好的通信路径，不仅仅可以节省成本和能耗，更能提高数据传输的质量和效率，这是一个具有极大意义的研究，而通过比较不同标准下的路由路径，可以更多了解数据传输的过程，找到不同的算法标准，得到适用于不同标准下的路径。便可以使网络通信的数据传输效率得到改善。
1.3 本文的主要工作
由于噪声，能量损耗，通信距离以及节点跳跃个数等原因。使得数据在传输时受到这样那样的限制。而在通信中，选择一个好的通信方法，找的一个最好的通信路径，对通信的发展和实现未来的高效率通信是一个重要途径。本文，就着重介绍在数据通信网络中的路由算法。更加深入的了解路由算法这一内在含义。所谓数据通信即是通过数据流通过一定的媒介进行交换。
若想能够更好的传输数据。找到一条更加好的通道是必须的。有多个特性会影响到路由算法，可以它加以区分。首先，由于算法设计者的设计方向不同，目标各异，选择实现的方式就不同。众所周知， 路由协议的下一步操作必然会受到用户的特定目标和方向的影响；再者，算法的种类多种多样，不同的地方，需要不同的算法，而不同的算法会不同程度的影响网络和路由器资源，用户根据自己的需求，寻找适合自己的算法。根据不同的标准，所获得的最佳路径也有所不同，而我本次所选课题就是根据两种不同的标准，两种路由算法来实现分组数据中的中继传输，即实现多跳功能。并进行能耗分析。最终在同一坐标中模拟出两条路线，进行对比。在这一模拟数据传输中，了解到更多的开发工具，并且能深刻的理解路由概念，理解不同的标准，所选择路由路径不同。而最佳路径，才是我们所追求的。
1.4 课题研究的意义
对我们来说，数据通信与周围事物息息相关。如同爬山一样，路径的好与不好，直接影响到最终的结果和速度，当选择路径不好使，要么无法攀越，被阻在途中，要么身心疲惫，狼狈的到达山顶。数据传输，当从起点通过节点逐渐传输时，路径没有掌握好，将不能很好的传递，而且，由于噪声，能量损耗等原因，为了确保数据流能够快速而又准确的到达目的地，时接收端高效的收到数据信息。选择好的路径非常重要。本文研究最佳路数据路由传输路径，正是想了解这个事实。通过不同的标准，运用路由算法，找到适合这个标准的最好路径，从而很好的解决数据流在节点间的高效传输问题。对研究网络通信和数据传输的其他方面也有着重大的意义。
第二章 路由基础知识
2.1 路由的简介
2.1.1 路由
简单来说，路由器在接口处收到数据包，数据包的目的地址先显现出来，在根据这个目的地址，转发到另外一个接口，这个过程是定方向的。路由工作在计算机网络结构模型的第三层——网络层。可以用于转发数据包的硬件设备[1]。
2.1.2 路由器的优缺点
1．优点?
??路由器可以使用在大规模的网络中；网络拓扑结构是相当复杂的；由于自身的优点，可以非常好地处理多媒体；具有很高的安全性能；对不需要的通信量可以加以隔离；此外，可以减少主机负担并节省局域网频宽。
2．缺点?
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第一章 绪论 1
1. 1问题的提出和研究背景 1
1. 2课题研究现状 1
1. 3本文的主要工作 2
1. 4课题研究的意义 2
第二章 路由基础知识 3
2.1 路由的简介 3
2.1.1 路由 3
2.1.2 路由器的优缺点 3
2.2路由器工作原理 3
2.3路由算法 3
2.4 路由选择协议 5
2.4.1 传递 5
2.4.2 转发 6
2.5 路由协议选择 6
2.5.1单播路由选择协议 6
2.5.2 多播路由选择 7
第三章 常用的算法 8
3.1 LS算法 8
3.3 链路状态选路算法 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
3.4 距离向量算法（BellmanFord算法） 11
第四章 最佳路由评价标准 13
4.1最佳路由 13
4.2最佳路由度量标准 13
4.2.1 路径长度 14
4.2.2 带宽 14
4.2.3 负载 14
4.2.4 时延 14
4.2.5 可靠性 15
4.2.6 通信代价 15
第五章 路由算法的实现 16
5.1最短路径路由算法 16
5.2 最小能量损耗路由算法 18
5.3两种算法的对比 21
总结与展望 24
参考文献 26
致谢 27
附录 28
第1章 绪论
1.1 问题的提出和研究背景
突飞猛进的科技，信息通信的高速发展。遍布我们周围的计算机已经将世界连为一个大脉络。通信就像日常吃饭，喝水一样平常。计算机与通信相互融合，相互渗透，从而产生了一种新的通信方式，这就是数据通信。到上世纪七八十年代左右，数据通信技术慢慢融合到计算机之中。使之在各个方面发生巨大变化。从元件制造到系统集成均如此。总之，通信在各个领域的应用越发地重要。就在1950年左右，半自动地面防空系统被美国建立了，这将远程雷达和其他设备与计算机连接起来，早期的数据通信系统正是被建立。随后，数据通信系统取得很大发展。集中式数据通信系统是由一台中央计算机和多台远程数据终端设备组成，由中央计算机集中进行处理，系统管理和控制简单，然而经济性和可靠性差。因为中央计算机的分散式设置，以及集中器、前置处理机和智能终端的出现，产生了分布式数据通信系统，有着以数据处理功能和分散通信处理功能的特征。在60年代末期，多个独立的计算机系统达到了相互连接的目标，计算机内的资源能够相互享有。
1.2 课题研究现状
数据信息关系到生活乃至生存的各个方面，它传输在现如今这个网络年代占据着极其重要的地位。在不同的网络环境中，对于数据的如何传输也会有一定的限制或要求，所以，对于希望得到的结果，在选择数据传输的方法时，也会不尽相同。我们会根据各方面的要求，选出一条最适合我们的路径。即是我们所讲的“最佳路径”，所谓最佳，并非最好，当选择所用的标准不同时，所得到的最佳路径也会不同，而在网络通信中选择一条好的通信路径，不仅仅可以节省成本和能耗，更能提高数据传输的质量和效率，这是一个具有极大意义的研究，而通过比较不同标准下的路由路径，可以更多了解数据传输的过程，找到不同的算法标准，得到适用于不同标准下的路径。便可以使网络通信的数据传输效率得到改善。
1.3 本文的主要工作
由于噪声，能量损耗，通信距离以及节点跳跃个数等原因。使得数据在传输时受到这样那样的限制。而在通信中，选择一个好的通信方法，找的一个最好的通信路径，对通信的发展和实现未来的高效率通信是一个重要途径。本文，就着重介绍在数据通信网络中的路由算法。更加深入的了解路由算法这一内在含义。所谓数据通信即是通过数据流通过一定的媒介进行交换。
若想能够更好的传输数据。找到一条更加好的通道是必须的。有多个特性会影响到路由算法，可以它加以区分。首先，由于算法设计者的设计方向不同，目标各异，选择实现的方式就不同。众所周知， 路由协议的下一步操作必然会受到用户的特定目标和方向的影响；再者，算法的种类多种多样，不同的地方，需要不同的算法，而不同的算法会不同程度的影响网络和路由器资源，用户根据自己的需求，寻找适合自己的算法。根据不同的标准，所获得的最佳路径也有所不同，而我本次所选课题就是根据两种不同的标准，两种路由算法来实现分组数据中的中继传输，即实现多跳功能。并进行能耗分析。最终在同一坐标中模拟出两条路线，进行对比。在这一模拟数据传输中，了解到更多的开发工具，并且能深刻的理解路由概念，理解不同的标准，所选择路由路径不同。而最佳路径，才是我们所追求的。
1.4 课题研究的意义
对我们来说，数据通信与周围事物息息相关。如同爬山一样，路径的好与不好，直接影响到最终的结果和速度，当选择路径不好使，要么无法攀越，被阻在途中，要么身心疲惫，狼狈的到达山顶。数据传输，当从起点通过节点逐渐传输时，路径没有掌握好，将不能很好的传递，而且，由于噪声，能量损耗等原因，为了确保数据流能够快速而又准确的到达目的地，时接收端高效的收到数据信息。选择好的路径非常重要。本文研究最佳路数据路由传输路径，正是想了解这个事实。通过不同的标准，运用路由算法，找到适合这个标准的最好路径，从而很好的解决数据流在节点间的高效传输问题。对研究网络通信和数据传输的其他方面也有着重大的意义。
第二章 路由基础知识
2.1 路由的简介
2.1.1 路由
简单来说，路由器在接口处收到数据包，数据包的目的地址先显现出来，在根据这个目的地址，转发到另外一个接口，这个过程是定方向的。路由工作在计算机网络结构模型的第三层——网络层。可以用于转发数据包的硬件设备[1]。
2.1.2 路由器的优缺点
1．优点?
??路由器可以使用在大规模的网络中；网络拓扑结构是相当复杂的；由于自身的优点，可以非常好地处理多媒体；具有很高的安全性能；对不需要的通信量可以加以隔离；此外，可以减少主机负担并节省局域网频宽。
2．缺点?
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