移动自组网中的先进路由算法与路由协议 安辉耀 等 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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安辉耀 等 著

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店铺： 久点图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030257161

商品编码：29658701772

包装：平装

出版时间：2009-10-01

基本信息

书名：移动自组网中的先进路由算法与路由协议

定价：40.00元

作者：安辉耀 等

出版社：科学出版社

出版日期：2009-10-01

ISBN：9787030257161

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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本书是移动自组网方面的一部新作，在材料取舍、内容组织和讲授方式方面均具有鲜明特色，书中主要针对移动自组网的路由协议与路由算法进行了研究与探讨，全面系统地介绍了无线移动自组网路由协议的特点、发展、关键技术和研究热点等内容。本书的内容深入浅出，既有系统完整的理论阐述，又有紧密结合各种路由算法**课题的实例分析。本书可作为通信工程和网络信息类相关专业高年级本科生和研究生的教材，并且对于工程技术人员也有很好的参考价值。

内容提要

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本书全面系统地介绍了移动自组网中的路由协议的特点、发展现状，集中研究与探讨了几个先进路由算法及路由技术，包括QoS路由技术、可扩展的多路径路由算法、可靠性多路径路由算法、多路径流量分配算法和安全广播路由算法等关键技术和热点问题，全书共分16章。
本书可作为计算机专业本科生和研究生教材，也可以作为从事相关研究和开发的专业技术人员的参考书籍。

目录

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序
前言
章 移动自组网概述
第2章 移动自组网中的路由
第3章 移动自组网中的Q0s问题
第4章 移动自组网中的分簇算法
第5章 基于簇的路由算法
第6章 一种新的基于簇的多路径路由算法
第7章 基于簇的多路径动态源路由
第8章 大规模移动自组网中基于簇的Qos多路径路由协议
第9章 移动自组网中层次路由的簇开销
0章 大可靠性多路径选择算法
1章 基于动态拓扑的多路径自适应流量分配
2章 基于重用的蚂蚁寻优多路径流量分配
3章 集成FEC的可靠传输多路径路由
4章 基于大传输可靠性的多路径路由
5章 多路径路由的大传输效率算法
6章 基于密钥管理的安全广播路由算法
后记

作者介绍

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文摘

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序言

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移动自组网中的智能协同与资源优化：探索下一代通信网络的关键技术 引言 在信息爆炸的时代，以物联网、人工智能、5G/6G技术为代表的新兴技术正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。支撑这些革命性技术落地应用的关键，在于一个能够实现设备之间高效、可靠、智能连接的网络基础设施。其中，移动自组网（MANET）作为一种去中心化、自组织的无线网络，以其灵活部署、适应性强的特性，在军事通信、灾害救援、智能交通、传感器网络等众多领域展现出巨大的潜力。然而，MANET的动态拓扑、有限资源、安全性挑战等固有难题，也对其核心技术——路由算法与路由协议——提出了严峻的考验。 本书将深入探讨移动自组网在动态环境中实现智能协同与资源优化的前沿技术，聚焦于开发更加高效、鲁棒且智能的路由算法与协议。我们将不仅仅满足于传统MANET路由的基本功能，而是要着眼于下一代通信网络的需求，挖掘如何通过引入人工智能、机器学习、博弈论等先进技术，提升网络的自适应能力、决策智能化水平以及资源利用效率。本书旨在为研究人员、工程师以及对下一代通信网络感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角，共同探索MANET在未来通信场景中的无限可能。 第一章：移动自组网的挑战与机遇 移动自组网（MANET）的核心优势在于其无需固定基础设施即可实现节点间的直接通信。然而，这种自由度也伴随着显著的挑战。节点移动性是MANET最突出的特点，它导致网络拓扑频繁变化，链接不可靠，信息传播路径可能瞬息万变。这种动态性对路由的稳定性和效率提出了极高的要求。如果路由信息更新不及时，可能导致数据包丢失、延迟过大，甚至网络分区。 此外，MANET通常部署在资源受限的环境中。节点可能拥有有限的电池容量、计算能力和带宽。这意味着路由算法需要具备低功耗、低开销的特性，避免不必要的资源消耗。信息的安全性也是MANET面临的另一大难题。由于网络节点的开放性和动态性，易受恶意节点的攻击，如伪造信息、拒绝服务攻击等，威胁网络的可靠性和安全性。 尽管面临诸多挑战，MANET的独特优势也为其带来了巨大的机遇。在缺乏基础设施的区域，MANET可以快速部署，提供临时的通信解决方案，例如在自然灾害发生时，用于协调救援行动；在军事领域，用于建立动态的战术通信网络。随着物联网设备的激增，MANET也为连接海量异构设备提供了新的可能。同时，MANET的自组织特性使其能够适应不断变化的环境，并能通过引入智能技术，实现更高级的功能。 第二章：传统MANET路由算法与协议的回顾与分析 在深入探讨先进技术之前，回顾并深刻理解现有MANET路由算法与协议是至关重要的。本章将梳理并分析几种经典的MANET路由策略，包括： 表驱动（Proactive）路由协议： 如DSDV（Destination-Sequenced Distance Vector）和OLSR（Optimized Link State Routing）。这类协议维护完整的网络拓扑信息，为每个节点维护一张路由表，能够快速地找到目标节点。然而，其缺点在于网络规模增大时，维护路由表所需的开销也随之增加，尤其在节点移动性高的场景下，路由信息的更新会消耗大量的带宽和能量。 按需（Reactive）路由协议： 如AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）和DSR（Dynamic Source Routing）。这类协议仅在需要通信时才建立和维护路由。当节点需要向另一个节点发送数据包时，它会发起一个路由发现过程。这种方式可以显著降低路由开销，尤其是在网络规模较大且节点移动性不高的情况下。然而，路由发现过程本身会引入额外的延迟，并且可能导致消息风暴。 混合（Hybrid）路由协议： 结合了表驱动和按需路由的优点，旨在提高路由效率和可扩展性。例如ZRP（Zone Routing Protocol）。这类协议将网络划分为若干区域，在区域内采用表驱动方式，在区域间采用按需方式。 本章将对这些协议的工作原理、优缺点、适用场景进行详细剖析，并分析它们在面对高移动性、大规模网络、资源受限等问题时的局限性。通过对这些经典方法的深入理解，为引入更先进的路由策略奠定坚实的基础。 第三章：面向智能协同的路由算法设计 本章将聚焦于如何利用人工智能和机器学习技术，设计出能够实现智能协同的MANET路由算法。智能协同意味着节点不再仅仅被动地执行预设的路由规则，而是能够主动感知网络状态、预测未来变化，并与其他节点协同做出最优决策。 基于机器学习的路由决策： 探讨如何利用监督学习、无监督学习和强化学习等技术，让节点学习并预测网络拥塞、链接失效的可能性，从而选择更可靠的路径。例如，可以训练一个模型来预测在特定时间段内，某个链接的可用性，并据此调整路由选择。 强化学习在路由中的应用： 重点分析强化学习（RL）如何赋能MANET的自适应路由。RL算法可以使得节点通过与环境的交互来学习最优策略，例如，一个节点可以被训练成在面对不同网络状况时，选择不同的路由策略，以最小化延迟或最大化吞吐量。本书将探讨Q-learning、Deep Q-Networks (DQN)等RL算法在MANET路由场景下的具体实现方法和性能评估。 群体智能与协作路由： 探索群体智能（Swarm Intelligence）算法，如蚁群优化（Ant Colony Optimization, ACO）和粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO），在MANET路由中的应用。这些算法模仿自然界中生物体的集体行为，通过简单的个体交互，涌现出复杂的全局行为。在MANET中，节点可以模拟“蚂蚁”的行为，通过信息素的标记来发现最优路径，或者通过“粒子”的合作来搜索最优路由。 知识图谱与语义路由： 介绍如何利用知识图谱来表示MANET中的网络信息、节点属性以及应用需求，并在此基础上进行语义路由。这种方法可以使路由决策更加智能化，例如，根据应用对延迟、带宽、安全性等的需求，从知识图谱中匹配出最符合要求的路由。 第四章：资源优化的路由协议设计 MANET的资源限制是其推广应用的重要瓶颈。本章将深入研究如何设计路由协议，以最大限度地优化有限的网络资源，包括能量、带宽和缓存。 能量感知路由： 探讨如何设计路由协议，将节点的剩余能量纳入路由决策考量。能量感知路由旨在延长网络的整体寿命，避免关键节点的过早耗尽能量导致网络分区。本书将介绍能量预测模型、能量平衡路由策略以及如何与MAC层协同实现能量优化。 带宽受限下的路由优化： 分析在带宽受限的环境下，如何通过智能调度和路径选择来最大化网络的有效吞吐量。这包括探讨拥塞控制机制、链路质量评估以及负载均衡路由算法。 缓存管理与路由协同： 讨论如何有效地利用节点的缓存空间来存储路由信息、数据包以及网络状态信息，以减少路由发现的开销和数据的重传。本书将介绍缓存预取、缓存路由等技术，以及如何将缓存管理与路由协议进行深度集成。 服务质量（QoS）保障的路由： 随着对实时应用（如视频会议、语音通话）需求的增长，MANET需要提供一定的服务质量保障。本章将探讨如何设计支持QoS的路由协议，例如，基于带宽、延迟、抖动等参数的路径选择，以及如何通过流量工程来满足不同应用的QoS需求。 第五章：面向特定场景的路由协议与算法 MANET的应用场景多种多样，不同场景对路由协议有不同的需求。本章将针对几种典型场景，设计和优化相应的路由协议与算法。 面向移动性极高的MANET： 探讨如何应对节点高速移动带来的挑战。这可能涉及预测性路由、基于轨迹的路由以及利用多播或广播技术来快速传播路由信息。 面向大规模MANET/WMN（Wireless Mesh Network）： 分析如何提高大规模网络的路由可扩展性。这可能包括分层路由、区域划分、以及利用网关节点来简化路由。 面向低功耗传感器网络： 针对能量极其有限的传感器节点，设计极度低开销的路由协议。这可能涉及事件驱动路由、数据聚合以及延长网络寿命的技术。 面向车载自组网（VANET）： 探讨VANET特有的环境，如高速移动、道路拓扑约束、以及通信的间歇性。本书将分析如何利用地理位置信息、车道信息以及车辆间的通信模式来设计高效的路由协议。 第六章：MANET路由协议的安全性增强 安全性是MANET的软肋，也是实现可靠通信的基石。本章将探讨如何增强MANET路由协议的安全性，以抵御各种恶意攻击。 安全路由协议设计原则： 介绍安全路由协议的设计原则，包括认证、完整性、机密性以及可用性。 密钥管理与信任管理： 探讨在分布式MANET环境中，如何安全有效地管理密钥和建立节点间的信任关系。 基于密码学的安全机制： 分析如何在路由协议中集成数字签名、加密算法等密码学技术，以保证路由信息的真实性和完整性。 检测与防御恶意节点： 介绍检测和防御恶意节点的方法，如异常检测、声誉系统以及基于规则的入侵检测。 安全路由协议的实例分析： 选取一些具有代表性的安全路由协议，如ARAN（Authenticated Routing for Ad hoc Networks）、SAODV（Secure Ad hoc On-Demand Distance Vector）等，对其安全机制进行深入分析。 第七章：仿真与实验评估 理论研究的成果需要通过仿真和实验来验证。本章将介绍MANET路由算法和协议的仿真与实验评估方法。 MANET仿真工具介绍： 详细介绍几种主流的MANET仿真工具，如NS-2/NS-3、OMNeT++、QualNet等，并分析它们在路由协议研究中的应用。 仿真场景设计与参数选择： 指导读者如何设计合理的仿真场景，包括节点数量、移动模型、网络拓扑、流量模型以及性能指标的选择。 实验评估指标： 明确定义评估MANET路由协议性能的关键指标，如数据包投递率、端到端延迟、路由开销、能量消耗、网络寿命等。 真实网络实验的挑战与机遇： 讨论在真实MANET环境中进行实验所面临的挑战，例如硬件成本、部署复杂性、以及如何利用小型原型系统进行验证。 结论与展望 本书通过对MANET路由算法与协议的深入剖析，重点关注了智能协同与资源优化的前沿技术。我们回顾了经典协议的优劣，详细探讨了基于人工智能、机器学习、群体智能等技术的先进路由算法设计，并深入研究了在能量、带宽、缓存等资源受限环境下的优化策略。此外，我们还针对不同应用场景，提出了定制化的路由解决方案，并强调了安全性在MANET中的重要性。 展望未来，MANET仍将是通信网络领域一个活跃的研究方向。随着5G/6G、边缘计算、人工智能等技术的进一步发展，MANET将迎来更多的创新机遇。未来的研究将更加注重： 与边缘计算的深度融合： 将路由决策和数据处理能力下沉到网络边缘，提高响应速度和资源利用率。 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）在MANET中的应用： 实现路由功能的灵活部署和动态管理。 更加智能和自适应的网络： 引入更先进的AI技术，使MANET能够更好地预测和应对未知环境。 跨层协同优化： 实现路由层、MAC层、物理层之间的深度协同，全面提升网络性能。 更强的安全性与隐私保护： 在保证通信效率的同时，为用户提供更高等级的安全和隐私保障。 我们相信，通过持续的研究和创新，MANET必将在构建下一代智能、高效、可靠的通信网络中扮演越来越重要的角色。

评分☆☆☆☆☆

这本书的开篇部分，尤其是关于自组织网络（Ad-hoc Networks）基础概念的阐述，真是让人耳目一新。作者似乎没有陷入那种教科书式的枯燥定义，而是通过大量的实际应用场景来引入技术细节。我记得有一章专门讲了MANETs（移动自组织网络）在灾后应急通信中的潜力，那段描述极具画面感，仿佛能感受到设备在断网环境中如何自发形成通信链路。更值得称赞的是，它在介绍底层介质访问控制（MAC）协议时，没有仅仅罗列各种协议的优缺点，而是深入剖析了不同MAC策略如何影响网络的整体吞吐量和延迟。比如，它对比了基于竞争的协议和基于 TDMA 的协议在节点密度变化时的性能曲线，这种深度分析对于理解路由决策背后的物理层制约至关重要。初读之下，感觉作者对网络设计哲学有着深刻的理解，而不是简单地堆砌算法。对于初学者来说，这是一个很好的引路石，因为它在打好理论基础的同时，始终保持了对“移动性”这一核心挑战的关注，这使得后续的路由协议章节能够顺理成章地展开。

评分☆☆☆☆☆

令人印象深刻的是，书中有一大块篇幅专门聚焦于新兴的、面向特定应用场景的路由框架。这部分内容显然是作者研究的前沿阵地，它没有停留在经典的无线Ad-hoc网络理论，而是大胆地将视野投向了车联网（VANETs）和物联网（IoT）的交叉领域。作者对基于地理位置的路由（Geo-routing）的讨论非常详尽，特别是关于如何处理 GPS 信号丢失或不精确情况下的鲁棒性设计。我特别欣赏作者在介绍异构网络路由时的切入点——即如何平衡延迟敏感型业务和带宽密集型业务的需求。书中提出的某种“分层缓存转发”策略，有效地缓解了传统数据包转发中因节点移动导致的缓冲区溢出问题。这种前瞻性的内容布局，让读者不仅能理解现有技术，更能预见未来研究的方向和潜在的挑战，显示出作者深厚的行业洞察力。

评分☆☆☆☆☆

从文字风格和结构组织来看，这本书的编排逻辑极其严谨，但叙述方式却保持了难得的灵活性。它很少使用那种僵硬的、并列式的罗列，而是倾向于采用因果链条式的论证结构。例如，在讨论如何优化数据转发的能效时，作者并不是简单地提出一个“节能路由协议”，而是先论证了功耗在不同网络负载下的分布特点，然后基于此特点，逐步推导出节点休眠策略的优化空间，最后才将这些策略整合进一个统一的路由框架。这种“问题-分析-方案”的递进结构，极大地增强了阅读的连贯性和理解的深度。即便是对于像拥塞控制与路由耦合这样复杂的议题，作者也总能通过生动的比喻或恰当的图示，将其中的耦合关系剖析得层次分明，避免了纯理论推导带来的枯燥感。

评分☆☆☆☆☆

总体而言，这本书在技术深度和广度上都达到了一个很高的水准，但真正让它脱颖而出的，是其中蕴含的那种对“不完美环境”的深刻理解。它清醒地认识到移动自组网的本质就是不确定性，因此，所有的“先进”算法和协议，最终目的都不是追求理论上的最优解，而是寻求在动态变化、资源受限环境下的“可持续最优解”。书中对拥塞管理和负载均衡的讨论，尤其体现了这种务实的态度。它没有沉溺于完美模型的假设，反而花费大量笔墨讨论在节点频繁离开、链路质量波动不定的极端情况下，如何设计具有自愈能力的路由机制。这种强调鲁棒性和适应性的设计哲学，让这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部关于如何在混乱中建立秩序的工程学指南，对于希望设计出真正能在野外稳定运行的移动网络系统的工程师和研究人员来说，是极具指导价值的参考书。

评分☆☆☆☆☆

深入阅读后续关于路由协议的章节时，我发现作者对于传统路由协议（如DSDV、AODV）的局限性分析得尤为透彻。以往很多资料只是简单说明这些协议的“反应性”或“预测性”问题，但这本书却引入了更复杂的网络状态模型来量化这些局限。特别是在探讨源启动（Source-initiated）路由发现机制时，作者用一个非常直观的拓扑变化模型，展示了在高速移动场景下，路由信息过时导致的控制开销爆炸性增长。这种从数学建模角度切入分析问题的方法，使得原本抽象的协议性能评估变得具体而可量化。此外，书中对“链路质量”和“持久性”的讨论也颇具启发性，它超越了单纯的跳数（Hop Count）指标，开始引入基于能耗和信道质量的复合度量，这对于构建真正面向服务的移动网络架构是不可或缺的思路。这种对性能指标的精细化定义，是区分优秀技术著作和普通参考书的关键所在。