什麼對網路的性能起決定性作用

A. 網路的知識[網路的正確含義]

計算機網路要完成數據處理與數據通信兩大基本功能，那麼從它的結構上必然可以分成兩個部分：負責數據處理的計算機和終端，負責數據通信的通信控制處理機CCP（Communication Control Processor）和通信線路。從計算機網路組成角度來分，典型的計算機網路在邏輯上可以分為兩個子網：資源子網和通信子網。

一、計算機網路概念

本世紀末，人類正進入信息化時代，社會的進步和生產力的發展，在很大程度上要依賴人類對信息的獲得和處理能力，依賴信息技術的進步。

信息技術包含的內容很廣，既有對信息的收集、處理、存儲、傳送和分配，又有表達信息的手段。計算機網路是計算機技術與通信技術結合的產物，是信息技術進步的象徵。近年來，INTERNET這個全球化計算機網路的發展，已經證明了計算機網路對信息時代絕對重要性。

那麼到底什麼是計算機網路呢？它的結構如何呢？

不同的人群對計算機網路的含義和理解是不盡相同的。早期，人們將分散的計算機、終端及其附設，利用通信媒體連接起來，能夠實現相互的通信稱做網路系統。1970年，在美國信息處理協會召開的春季計算機聯合會議上，計算機網路定義為「以能夠共享資源（硬體、軟體和數據等）的方式連接起來，並且各自具備獨立功能的計算機系統之集合」。

上述兩種描述的主要區別是：後者各結點的計算機必須具備獨立的功能，而且資源（文件、數據和列印機等）必須實現共享。

隨著分布處理技術的發展和從用戶使用角度考慮，對計算機網路的概念也發生了變化，定義為「必須具有能為用戶自動管理各類資源的操作系統，由它調度完成網路用戶的請求，使整個網路資源對用戶透明」。

綜上所述，我們將計算機網路做如下描述：計算機網路是利用通信線路將地理位置分散的、具有獨立功能的許多計算機系統連接起來，按照某種協議進行數據通信，以實現資源共享的信息系統。

最簡單的網路就是兩台計算機互連，而復雜的計算機網路則是將全世界的計算機連在一起，如圖1.

二、計算機網路系統的組成

計算機網路系統是通信子網和資源子網組成的。而網路軟體系統和網路硬體系統是網路系統賴以存在的基礎。在網路系統中，硬體對網路的選擇起著決定性作用，而網路軟體則是挖掘網路潛力的工具。

1、網路軟體

在網路系統中，網路上的每個用戶，都可享有系統中的各種資源，系統必須對用戶進行控制。否則，就會造成系統混亂、信息數據的破壞和丟失。為了協調系統資源，系統需要通過軟體工具對網路資源進行全面的管理、調度和分配，並採取一系列的安全保密措施，防止用戶不合理的對數據和信息的訪問，以防數據和信息的破壞與丟失。網路軟體是實現網路功能不可缺少的軟體環境。

通常網路軟體包括：

網路協議和協議軟體：它是通過協議程序實現網路協議功能。

網路通信軟體：通過網路通信軟體實現網路工作站之間的通信。

網路操作系統：網路操作系統是用以實現系統資源共享、管理用戶對不同資源訪問的應用程序，它是最主要的網路軟體。

網路管理及網路應用軟體：網路管理軟體是用來對網路資源進行管理和對網路進行維護的軟體。網路應用軟體是為網路用戶提供服務並為網路用戶解決實際問題的軟體。

網路軟體最重要的特徵是：網路管理軟體所研究的重點不是在網路中互連的各個獨立的計算機本身的功能，而是在如何實現網路特有的功能。

2、網路硬體

網路硬體是計算機網路系統的物質基礎。要構成一個計算機網路系統，首先要將計算機及其附屬硬體設備與網路中的其它計算機系統連接起來。不同的計算機網路系統，在硬體方面是有差別的。隨著計算機技術和網路技術的發展，網路硬體日趨多樣化，功能更加強大，更加復雜。

（1）線路控制器LC（Line Controller）：LC是主計算機或終端設備與線路上數據機的介面設備。

（2）通信控制器CC（Communication Controller）：CC是用以對數據信息各個階段進行控制的設備。

（3）通信處理機CP（Communication Processor）：CP是作為數據交換的開關，負責通信處理工作。

（4）前端處理機FEP（Front End Processor）：FEP也是負責通信處理工作的設備。

（5）集中器C（Concentrator）、多路選擇器MUX（Multiplexor）：是通過通信線路分別和多個遠程終端相連接的設備。

（6）主機HOST（Host Computer）。

（7）終端T（Terminal）。

隨著計算機網路技術的發展和網路應用的普及，網路結點設備會越來越多，功能也更加強大，設計也更加復雜。

三、計算機網路的分類

計算機網路可按不同的標准進行分類。

（1）從網路結點分布來看，可分為區域網（Local Area Network，LAN）、廣域網（Wide Area Network，WAN）和城域網（Metropolitan Area Network，MAN）。

區域網是一種在小范圍內實現的計算機網路，一般在一個建築物內，或一個工廠、一個事業單位內部，為單位獨有。區域網距離可在十幾公里以內，信道傳輸速率可達1~20Mbps，結構簡單，布線容易。廣域網范圍很廣，可以分布在一個省內、一個國家或幾個國家。廣域網信道傳輸速率較低，一般小於0.1Mbps，結構比較復雜。城域網是在一個城市內部組建的計算機信息網路，提供全市的信息服務。目前，我國許多城市正在建設城域網。

（2）按交換方式可分為線路交換網路（Circurt Switching）、報文交換網路（Message Switching）和分組交換網路（Packet Switching）。

線路交換最早出現在電話系統中，早期的計算機網路就是採用此方式來傳輸數據的，數字信號經過變換成為模擬信號後才能在線路上傳輸。報文交換是一種數字化網路。當通信開始時，源機發出的一個報文被存儲在交換器里，交換器根據報文的目的地址選擇合適的路徑發送報文，這種方式稱做存儲-轉發方式。分組交換也採用報文傳輸，但它不是以不定長的報文做傳輸的基本單位，而是將一個長的報文劃分為許多定長的報文分組，以分組作為傳輸的基本單位。這不僅大大簡化了對計算機存儲器的管理，而且也加速了信息在網路中的傳播速度。由於分組交換優於線路交換和報文交換，具有許多優點，因此它已成為計算機網路的主流。

（3）按網路拓撲結構可分為星型網路、樹型網路、匯流排型網路、環型網路和網狀網路。

四、計算機網路的功能

計算機網路既然是以共享為主要目標，那麼它應具備下述幾個方面的功能：

1、數據通信

該功能實現計算機與終端、計算機與計算機間的數據傳輸，這是計算機網路的基本功能。

2、資源共享

網路上的計算機彼此之間可以實現資源共享，包括硬體、軟體和數據。信息時代的到來，資源的共享具有重大的意義。首先，從投資考慮，網路上的用 戶可以共享使用網上的列印機、掃描儀等，這樣就節省了資金。其次，現代的信息量越來越大，單一的計算機已經不能將其儲存，只有分布在不同的計算機上，網路用戶可以共享這些信息資源。再次，現在計算機軟體層出不窮，在這些浩如煙海的軟體中，不少是免費共享的，這是網路上的寶貴財富。任何連入網路的人，都有權利使用它們。資源共享為用戶使用網路提供了方便。

3、遠程傳輸

計算機應用的發展，已經從科學計算到數據處理，從單機到網路。分布在很遠位置的用戶可以互相傳輸數據信息，互相交流，協同工作。

4、集中管理

計算機網路技術的發展和應用，已使得現代的辦公手段、經營管理等發生了變化。目前，已經有了許多MIS系統、OA系統等，通過這些系統可以實現日常工作的集中管理，提高工作效率，增加經濟效益。

5、實現分布式處理

網路技術的發展，使得分布式計算成為可能。對於大型的課題，可以分為許許多多的小題目，由不同的計算機分別完成，然後再集中起來，解決問題。

6、負荷均衡

負荷均衡是指工作被均勻的分配給網路上的各台計算機系統。網路控制中心負責分配和檢測，當某台計算機負荷過重時，系統會自動轉移負荷到較輕的計算機系統去處理。

由此可見，計算機網路可以大大擴展計算機系統的功能，擴大其應用范圍，提高可靠性，為用戶提供方便，同時也減少了費用，提高了性能價格比。

綜上所述，計算機網路首先是計算機的一個群體，是由多台計算機組成的，每台計算機的工作是獨立的，任何一台計算機都不能幹預其他計算機的工作，例如啟動、關機和控制其運行等；其次，這些計算機是通過一定的通信媒體互連在一起，計算機間的互連是指它們彼此間能夠交換信息。網路上的設備包括微機、小型機、大型機、終端、列印機，以及繪圖儀、光碟機等設備。用戶可以通過網路共享設備資源和信息資源。網路處理的電子信息除一般文字信息外，還可以包括聲音和視頻信息等。

B. 比較計算機網路的幾種主要的拓撲結構的特點和適用場合

匯流排型結構由一條高速公用主幹電纜即匯流排連接若干個結點構成網路。網路中所有的結點通過匯流排進行信息的傳輸。這種結構的特點是結構簡單靈活，建網容易，使用方便，性能好。其缺點是主幹匯流排對網路起決定性作用，匯流排故障將影響整個網路。 匯流排型拓撲是使用最普遍的一種網路。
星型拓撲
星型拓撲由中央結點集線器與各個結點連接組成。這種網路各結點必須通過中央結點才能實現通信。星型結構的特點是結構簡單、建網容易，便於控制和管理。其缺點是中央結點負擔較重，容易形成系統的「瓶頸」，線路的利用率也不高。
環型拓撲
環型拓撲由各結點首尾相連形成一個閉合環型線路。環型網路中的信息傳送是單向的，即沿一個方向從一個結點傳到另一個結點；每個結點需安裝中繼器，以接收、放大、發送信號。這種結構的特點是結構簡單，建網容易，便於管理。其缺點是當結點過多時，將影響傳輸效率，不利於擴充。
樹型拓撲
樹型拓撲是一種分級結構。在樹型結構的網路中，任意兩個結點之間不產生迴路，每條通路都支持雙向傳輸。這種結構的特點是擴充方便、靈活，成本低，易推廣，適合於分主次或分等級的層次型管理系統。
網型拓撲
主要用於廣域網，由於結點之間有多條線路相連，所以網路的可靠性較搞高。由於結構比較復雜，建設成本較高。
混合型拓撲
混合型拓撲可以是不規則型的網路，也可以是點-點相連結構的網路。
蜂窩拓撲結構
蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質（微波、衛星、紅外等）點到點和多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網。
編輯本段區域網的結構
區域網中常見的結構為匯流排型或星型。

C. DCS是什麼

DCS，全稱為分布式控制系統，是一種計算機控制系統，它與集中式控制系統有所區別，但功能相近。其核心是系統網路，對DCS的實時性、可靠性和擴充性起決定作用。衡量網路性能的關鍵是實時性而非速率，要求在短時間內確保信息傳輸。大多數DCS採用雙匯流排等結構以保證通信穩定，並具有足夠的節點接入容量以支持系統擴展。操作員站和工程師站分別負責操作界面和系統配置維護，DCS自1975年起不斷進化，朝著開放、標准化和產品化方向發展。

傳統DCS的定義較為狹窄，它已超越了單純的生產過程自動化，延伸到現場設備和企業經營管理的各個層面。隨著計算機技術的進步，PLC和現場匯流排技術等新元素被引入，有人預測基於現場匯流排的FCS可能替代DCS。然而，DCS在軌道交通行業中，作為控制中心和列車通信的關鍵組件，依然是數據通信子系統的重要角色。

在特殊控制領域如核電站，DCS則指的是數字化控制系統，體現了其在不同環境下的特定應用。總之，DCS是一個復雜而多功能的系統，適應了工業自動化領域不斷變化的需求。

D. 簡述計算機網路常見的拓撲結構及各自的優缺點

按照拓撲結構的不同，可以將計算機網路分為匯流排結構、環形結構和星型結構三種基本類型。下面就詳細介紹一下各自優缺點。

匯流排結構

匯流排結構上所有的結點都連接到一條稱為匯流排的公共線路上。即所有的結點共享一條數據通道，結點間通過廣播進行通信，即一個結點發出的信息可以被網路上多個結點接受，而一段時間只允許一個結點傳送信息。

優點

連接形式簡單，易於實現，所用線纜最短，增加或者移除結點比較靈活，個別結點發生故障時，不影響網路中其他結點的正常工作。

缺點

網路傳輸能力低，安全性低，匯流排發生故障時，會導致全網癱瘓。結點數量的增多會影響網路性能。

環形結構

環形結構是將聯網的計算機由通信線路連接成一個閉合的環，在環形結構網路中信息按照固定方向流動，或順時針方向，或逆時針方向。

優點

一次通信的最大傳輸延遲是固定的，每個網上結點只與其他二個結點有物理鏈路直接互連。傳輸控制機制簡單，實時性強。

缺點

一個結點發生故障時，可能導致全網癱瘓，可靠性差。

星型結構

星型結構是以一個結點為中心的處理系統。其他各結點都與該中心結點有著物理鏈路的直接互連，其他結點直接不能直接通信，其他結點直接的通信需要該中心結點進行轉發。因此中心結點必須有著較強的功能和較高的可靠性。

優點

結構簡單，建網容易，控制簡單。

缺點

屬於集中控制。主機負載過重，可靠性低，通信線路利用率低。

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拓撲結構的選擇往往與傳輸媒體的選擇及媒體訪問控制方法的確定緊密相關。在選擇網路拓撲結構時,應該考慮的主要因素有下列幾點:

(1)可靠性。盡可能提高可靠性,以保證所有數據流能准確接收;還要考慮系統的可維護性,使故障檢測和故障隔離較為方便。

(2)費用。建網時需考慮適合特定應用的信道費用和安裝費用。

(3)靈活性。需要考慮系統在今後擴展或改動時,能容易地重新配置網路拓撲結構,能方便地處理原有站點的刪除和新站點的加入。

(4)響應時間和吞吐量。要為用戶提供盡可能短的響應時間和最大的吞吐量。

E. 什麼是計算機網路其主要功能是什麼

計算機網路是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網路操作系統，網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

主要功能如下：

1、數據通信

數據通信是計算機網路的最主要的功能之一。數據通信是依照一定的通信協議，利用數據傳輸技術在兩個終端之間傳遞數據信息的一種通信方式和通信業務。它可實現計算機和計算機、計算機和終端以及終端與終端之間的數據信息傳遞，是繼電報、電話業務之後的第三種最大的通信業務。

數據通信中傳遞的信息均以二進制數據形式來表現，數據通信的另一個特點是總是與遠程信息處理相聯系，是包括科學計算、過程式控制制、信息檢索等內容的廣義的信息處理。

2、計算機網路資源共享

資源共享是人們建立計算機網路的主要目的之一。計算機資源包括硬體資源、軟體資源和數據資源。硬體資源的共享可以提高設備的利用率，避免設備的重復投資，如利用計算機網路建立網路列印機；軟體資源和數據資源的共享可以充分利用已有的信息資源，減少軟體開發過程中的勞動，避免大型資料庫的重復建設。

3、計算機網路集中管理

計算機網路技術的發展和應用，已使得現代的辦公手段、經營管理等發生了變化。目前，已經有了許多管理信息系統、辦公自動化系統等，通過這些系統可以實現日常工作的集中管理，提高工作效率，增加經濟效益。

4、計算機網路實現分布式處理

網路技術的發展，使得分布式計算成為可能。對於大型的課題，可以分為許許多多小題目，由不同的計算機分別完成，然後再集中起來，解決問題。

5、計算機網路負荷均衡

負荷均衡是指工作被均勻的分配給網路上的各台計算機系統。網路控制中心負責分配和檢測，當某台計算機負荷過重時，系統會自動轉移負荷到較輕的計算機系統去處理。

由此可見，計算機網路可以大大擴展計算機系統的功能，擴大其應用范圍，提高可靠性，為用戶提供方便，同時也減少了費用，提高了性能價格比。

(5)什麼對網路的性能起決定性作用擴展閱讀：

相關延伸：計算機網路系統的特點：

計算機網路系統是由網路硬體和網路軟體組成的。在網路系統中，硬體的選擇對網路起著決定性的作用，而網路軟體則是挖掘網路潛力的工具。

①計算機網路建立的主要目的是實現計算機資源的共享。計算機資源主要是指計算機硬體、軟體與數據。

②互連的計算機是分布在不同的地理位置的多台獨立的「自治計算機」。連網的計算機既可以為本地用戶提供服務，也可以為遠程用戶提供網路服務。

③連網計算機之間遵循共同的網路協議。

F. 高分求助有關AD HOC網路的問題

前言

Ad hoc網路的前身是分組無線網（Packet Radio Network）。在Ad hoc網路中，結點具有報文轉發能力，結點間的通信可能要經過多個中間結點的轉發，即經過多跳（MultiHop），這是Ad hoc網路與其他移動網路的最根本區別。結點通過分層的網路協議和分布式演算法相互協調，實現了網路的自動組織和運行。目前的移動通信大多需要有線基礎設施（如基站）的支持才能實現。為了能夠在沒有固定基站的地方進行通信，一種新的網路技術——Ad Hoc網路技術應運而生。Ad Hoc網路不需要有線基礎設備的支持，通過移動主機自由的組網實現通信。Ad Hoc網路的出現推進了人們實現在任意環境下的自由通信的進程，同時它也為軍事通信、災難救助和臨時通信提供了有效的解決方案。

一、 Ad Hoc網路的概念

Ad hoc網路又稱為多跳網路(multi-hop network)、無固定網路設施的網路(infrastructure less network)自組（self organization）網，自愈網或是對等網，它是一種邏輯意義上的組網方式，即強調在不依賴基礎網路設施的前提下由一定范圍內的移動終端動態的建立可以互聯的網路。同時它還將現有的主要網路中廣泛應用的中央控制管理的功能進行分布式處理，由網路各個節點同步完成，從而提高了網路抗干擾，抗故障的能力，也使其成為在許多特殊場合進行網路互聯應用的主要方案。

Ad Hoc網路是一種沒有有線基礎設施支持的移動網路，網路中的節點均由移動主機構成。在Ad Hoc網路中，當兩個移動主機（如圖1中的主機A和B）在彼此的通信覆蓋范圍內時，它們可以直接通信。但是由於移動主機的通信覆蓋范圍有限，如果兩個相距較遠的主機（如圖1中的主機A和C）要進行通信，則需要通過它們之間的移動主機B的轉發才能實現。因此在Ad Hoc網路中，主機同時還是路由器，擔負著尋找路由和轉發報文的工作。在Ad Hoc網路中，每個主機的通信范圍有限，因此路由一般都由多跳組成，數據通過多個主機的轉發才能到達目的地。故Ad Hoc網路也被稱為多跳無線網路。其結構如圖2所示。

Ad Hoc網路可以看作是移動通信和計算機網路的交叉。在Ad Hoc網路中，使用計算機網路的分組交換機制，而不是電路交換機制。通信的主機一般是攜帶型計算機、個人數字助理（PDA）等移動終端設備。

Ad Hoc網路不同於目前網際網路環境中的移動IP網路。在移動IP網路中，移動主機可以通過固定有線網路、無線鏈路和撥號線路等方式接入網路，而在Ad Hoc網路中只存在無線鏈路一種連接方式。在移動IP網路中，移動主機通過相鄰的基站等有線設施的支持才能通信，在基站和基站（代理和代理）之間均為有線網路，仍然使用網際網路的傳統路由協議。而Ad Hoc網路沒有這些設施的支持。此外，在移動IP網路中移動主機不具備路由功能，只是一個普通的通信終端。當移動主機從一個區移動到另一個區時並不改變網路拓撲結構，而Ad Hoc網路中移動主機的移動將會導致拓撲結構的改變。

二、 網路性能測試體系結構

Ad Hoc網路協議主要包括網路接入層協議(MAC)和路由協議。不同層次的協議由於所完成的功能不同，所以具有不同的測試指針。在網路測試中，要合理評價網路性能必須充分考慮不同層次的協議在性能上的差別。同時，對於不同的網路應用來說，各個層次協議性能對網路整體性能的影響也不盡相同。

Ad Hoc網路性能測試按照網路功能層次進行區分，主要分為以下三個方面的內容：通信終端物理性能測試，接入層協議測試和路由協議測試。

1. 通信終端物理性能測試
通信終端種類很多，包括數字電台、PDA、移動筆記本電腦等等。不同的無線終端由於硬體配置不同，其物理性能也不盡相同。物理性能測試內容主要包括：

* 數據發送速率：即終端設備可支持的最大傳輸帶寬，對於多信道系統而言，還需要測試最大可用帶寬。
* 傳播距離：即設備的通信范圍，主要與終端的發送功率，接收門限(信噪比)有關。多跳網路中，傳播距離會對網路的拓撲關系產生重大的影響，也是MAC層協議設計通常需要考慮的問題[2][3]，也是影響網路吞吐量的因素之一。
* 差錯控制能力：無線信道通常是不可靠信道，所以需要相應的差錯控制能力，保證在一定的信道誤碼率下，可以完成正常數據通信。

2. 網路接入層性能測試

網路接入層(MAC)解決了隱終端和暴露終端的問題[2][3]。MAC層協議的性能會直接影響網路的整體性能。MAC層協議是Ad Hoc網路組網協議的基礎，也是網路結點通信的第一步，只有高效、公平、有序地組織網路中的所有通信結點的鏈路層通信能力，才能保證上層網路互聯協議(路由協議)的正常運行。網路接入層性能測試內容主要有：

* 接入時延：結點從有數據需要發送到數據的實際發送的時間間隔。是反映單個結點接入效率的重要參數，但是不能反映網路整體性能。
* 網路吞吐量：接入協議的性能還體現在網路吞吐量上，由於無線網路數據幀的碰撞會導致所有的發送方都要退避一段時間，然後重新發送數據，這就必然對系統的吞吐量產生影響。
* 優先順序：網路中的結點按照優先順序排序，優先順序高的結點比優先順序低的結點有更低的平均接入時延，這一點在同時承載數據業務和話音業務的網路中顯得尤為重要。
* 公平性：優先順序然保證了優先順序高的結點有更低的接入時延，但是網路接入協議還必須同時保證優先順序低的結點不會「餓死」，同等優先順序的結點還要有相同或接近的接入時延參數。

3. 路由協議性能測試

路由協議的任務是維護網路拓撲，為結點之間的通信提供及時准確的路由信息，保證報文按照協議所提供的路徑正確到達目的結點。針對現有Ad Hoc網路路由協議的特點，性能測試主要包括以下幾個方面：

* 端到端時延與吞吐量：路由協議所處理的是源結點到目的結點之間的路徑選擇信息，所以源結點到目的結點之間(端到端)的行為最直接的測試內容就是時延和吞吐量。但是，這兩個參數都與MAC層協議的效率直接相關。
* 路由發現時間(也稱為路由重建時間)：直接說明了路由演算法的效率，即從無法根? 萋酚殺淼玫鉸酚傻降玫嬌捎寐酚傻氖奔洹P枰�⒁獾氖牽�飧霾饈圓問�視糜諦棖笄��酚傷惴?span lang="EN-US">(反應式)[1][5]和具有事件觸發更新功能的路由表驅動型路由演算法(先應式)[1][6]。
* 路由表收斂時間：對於路由表驅動型路由演算法而言，路由協議在運行期間，路由表從初始狀態到路由表穩定狀態通常會有一個自動更新的過程，這個時間通常稱為路由表收斂時間。
* 路由協議的效率：任何路由協議在運行過程中，都要有一定的路由協議開銷，用於在結點之間維護網路的拓撲信息。對於無線網路而言，網路帶寬非常有限，協議開銷直接影響網路帶寬的利用率，進而影響網路的擴展性。所以路由協議的效率也是我們重點考慮的測試參數之一。

三、 Ad Hoc網路的特點

Ad hoc網路是一種特殊的無線移動網路。網路中所有結點的地位平等，無需設置任何的中心控制結點。網路中的結點不僅具有普通移動終端所需的功能，而且具有報文轉發能力。與普通的移動網路和固定網路相比，它具有以下特點：
1.無中心：Ad hoc網路沒有嚴格的控制中心。所有結點的地位平等，即是一個對等式網路。結點可以隨時加入和離開網路。任何結點的故障不會影響整個網路的運行，具有很強的抗毀性。
2.自組織：網路的布設或展開無需依賴於任何預設的網路設施。結點通過分層協議和分布式演算法協調各自的行為，結點開機後就可以快速、自動地組成一個獨立的網路。
3.多跳路由：當結點要與其覆蓋范圍之外的結點進行通信時，需要中間結點的多跳轉發。與固定網路的多跳不同，Ad hoc網路中的多跳路由是由普通的網路結點完成的，而不是由專用的路由設備（如路由器）完成的。
4.動態拓撲：Ad hoc網路是一個動態的網路。網路結點可以隨處移動，也可以隨時開機和關機，這些都會使網路的拓撲結構隨時發生變化。
這些特點使得Ad hoc網路在體系結構、網路組織、協議設計等方面都與普通的蜂窩移動通信網路和固定通信網路有著顯著的區別。

Ad Hoc網路作為一種新的組網方式，具有以下特點。

3．1 網路的獨立性

Ad Hoc網路相對常規通信網路而言，最大的區別就是可以在任何時刻、任何地點不需要硬體基礎網路設施的支持，快速構建起一個移動通信網路。它的建立不依賴於現有的網路通信設施，具有一定的獨立性。Ad Hoc網路的這種特點很適合災難救助、偏遠地區通信等應用。

3．2 動態變化的網路拓撲結構

在Ad Hoc網路中，移動主機可以在網中隨意移動。主機的移動會導致主機之間的鏈路增加或消失，主機之間的關系不斷發生變化。在自組網中，主機可能同時還是路由器，因此，移動會使網路拓撲結構不斷發生變化，而且變化的方式和速度都是不可預測的。對於常規網路而言，網路拓撲結構則相對較為穩定。

3．3 有限的無線通信帶寬

在Ad Hoc網路中沒有有線基礎設施的支持，因此，主機之間的通信均通過無線傳輸來完成。由於無線信道本身的物理特性，它提供的網路帶寬相對有線信道要低得多。除此以外，考慮到競爭共享無線信道產生的碰撞、信號衰減、噪音干擾等多種因素，移動終端可得到的實際帶寬遠遠小於理論中的最大帶寬值。

3．4 有限的主機能源 < /span>

在Ad Hoc網路中，主機均是一些移動設備，如PDA、便攜計算機或掌上電腦。由於主機可能處在不停的移動狀態下，主機的能源主要由電池提供，因此Ad Hoc網路有能源有限的特點。

3．5 網路的分布式特性

在Ad Hoc網路中沒有中心控制節點，主機通過分布式協議互聯。一旦網路的某個或某些節點發生故障，其餘的節點仍然能夠正常工作。

3．6 生存周期短

Ad Hoc網路主要用於臨時的通信需求，相對與有線網路，它的生存時間一般比較短。

3．7 有限的物理安全

移動網路通常比固定網路更容易受到物理安全攻擊，易於遭受竊聽、欺騙和拒絕服務等攻擊。現有的鏈路安全技術有些已應用於無線網路中來減小安全攻擊。不過Ad Hoc網路的分布式特性相對於集中式的網路具有一定的抗毀性。

四、Ad hoc網路的體系結構

1 結點結構
Ad hoc網路中的結點不僅要具備普通移動終端的功能，還要具有服文轉發能力，即要具備路由器的功能。因此，就完成的功能而言可以將結點分為主機、路由器和電台三部分。其中主機部分完成普通移動終端的功能，包括人機介面、數據處理等應用軟體。而路由器部分主要負責維護網路的拓撲結構和路由信息，完成報文的轉發功能。電台部分為信息傳輸提供無線信道支持。從物理結構上分，結構可以被分為以下幾類：單主機單電台、單主機多電台、多主機單電台和多主機多電台。手持機一般採用的單主機單電台的簡單結構。作為復雜的車載台，一個結點可能包括通信車內的多個主機。多電台不僅可以用來構建疊加的網路，還可用作網關結點來互聯多個Ad hoc網路。

2 網路結構
Ad hoc網路一般有兩種結構：平面結構和分級結構。

在平面結構中，所有結點的地位平等，所以又可以稱為對等式結構。

分級結構中，網路被劃分為簇。每個簇由一個簇頭和多個簇成員組成。這些簇頭形成了高一級的網路。在高一級網路中，又可以分簇，再次形成更高一級的網路，直至最高級。在分級結構中，簇頭結點負責簇間數據的轉發。簇頭可以預先指定，也可以由結點使用演算法自動選舉產生。
分級結構的網路又可以被分為單頻分級和多頻分級兩種。單頻率分級網路中，所有結點使用同一個頻率通信。為了實現簇頭之間的通信，要有網關結點（同時屬於兩個簇的結點）的支持。而在多頻率分組網路中，不同級採用不同的通信頻率。低級結點的通信范圍較小，而高級結點要覆蓋較大的范圍。高級的結點同時處於多個級中，有多個頻率，用不同的頻率實現不同級的通信。在兩級網路中，簇頭結點有兩個頻率。頻率1用於簇頭與簇成員的通信。而頻率2用於簇頭之間的通信。分級網路的每個結點都可以成為簇頭，所以需要適當的簇頭選舉演算法，演算法要能根據網路拓撲的變化重新分簇。

平面結構的網路比較簡單，網路中所有結點是完全對等的，原則上不存在瓶頸，所以比較健壯。它的缺點是可擴充性差：每一個結點都需要知道到達其他所有結點的路由。維護這些動態變化的路由信息需要大量的控制消息。在分級結構的網路中，簇成員的功能比較簡單，不需要維護復雜的路由信息。這大大減少了網路中路由控制信息的數量，因此具有很好的可擴充性。由於簇頭結點可以隨時選舉產生，分級結構也具有很強的抗毀性。分級結構的缺點是，維護分級結構需要結點執行簇頭選舉演算法，簇頭結點可能會成為網路的瓶頸。

因此，當網路的規模較小時，可以採用簡單的平面式結構；而當網路的規模增大時，應用分級結構。美軍在其戰術互聯網中使用近期數字電台（NTDR，Near Term Digital Radio）組網時採用的就是雙頻分級結構。

五、Ad Hoc網路的應用需求

Ad Hoc網路的應用范圍很廣，總體上來說，它可以用於以下場合：

a）沒有有線通信設施的地方，如沒有建立硬體通信設施或有線通信設施遭受破壞。

b）需要分布式特性的網路通信環境。

c）現有有線通信設施不足，需要臨時快速建立一個通信網路的環境。

d） 作為生存性較強的後備網路。

Ad Hoc網路技術的研究最初是為了滿足軍事應用的需要，軍隊通信系統需要具有抗毀性、自組性和機動性。Ad Hoc網路滿足了軍事通信系統的這些需求。Ad Hoc網路採用分布式技術，沒有中心控制節點的管理。當網路中某些節點或鏈路發生故障，其他節點還可以通過相關技術繼續通信。Ad Hoc網路由移動節點自己自由組合，不依賴於有線設備，因此，具有較強的自組性，很適合戰場的惡劣通信環境。Ad Hoc網路建立簡單、具有很高的機動性。

近年來，Ad Hoc網路的研究在民用和商業領域也受到了重視。在民用領域，Ad Hoc網路可以用於災難救助。在發生洪水、地震後，有線通信設施很可能因遭受破壞而無法正常通信，通過Ad Hoc網路可以快速地建立應急通信網路，保證救援工作的順利進行，完成緊急通信需求任務。Ad Hoc網路可以用於偏遠或不發達地區通信。在這些地區，由於造價、地理環境等原因往往沒有有線通信設施，Ad Hoc網路可以解決這些環境中的通信問題。Ad Hoc網路還可以用於臨時的通信需求，如商務會議中需要參會人員之間互相通信交流，在現有的有線通信系統不能滿足通信需求的情況下，可以通過Ad Hoc網路來完成通信任務。

民用方面，Ad hoc網路也有非常廣泛的應用前景。它的應用場合主要有以下幾類：

1.軍事應用：軍事應用是Ad hoc網路技術的主要應用領域。
2.感測器網路：感測器網路是Ad hoc網路技術的另一大應用領域。對於很多應用場合來說感測器網路只能使用無線通信技術。而考慮到體積和節能等因素，感測器的發射功率不可能很大。使用Ad hoc網路實現多跳通信是非常實用的解決方法。分散在各處的感測器組成Ad hoc網路，可以實現感測器之間和與控制中心之間的通信。

3.緊急和臨時場合：在發生了地震、水災、強熱帶風暴或遭受其他災難打擊後，固定的通信網路設施（如有線通信網路、蜂窩移動通信網路的基站等網路設施、衛星通信地球站以及微波接力站等）可能被全部摧毀或無法正常工作，對於搶險救災來說，這時就需要Ad hoc網路這種不依賴任何固定網路設施又能快速布設的自組織網路技術。

4.個人通信：個人區域網（PAN,Personal Area Network）是Ad hoc網路技術的另一應用領域。不僅可用於實現PDA、手機、手提電腦等個人電子通信設備之間的通信，還可用於個人區域網之間的多跳通信。藍牙技術中的超網（Scatternet）就是一個典型的例子。
5.與移動通信系統的結合：Ad hoc網路還可以與蜂窩移動通信系統相結合，利用移動台的多跳轉發能力擴大蜂窩移動通信系統的覆蓋范圍、均衡相鄰小區的業務、提高小區邊緣的數據速率等。

Ad Hoc網路在研究領域也很受關注，近幾年的網路國際會議基本都有Ad Hoc網路專題，隨著移動技術的不斷發展和人們日益增長的自由通信需求，Ad Hoc網路會受到更多的關注，得到更快速的發展和普及。

六、 與其他移動通信系統的比較

1 蜂窩系統

蜂窩系統是覆蓋范圍最廣的陸地公用移動通信系統。在蜂窩系統中，覆蓋區域一般被劃分為類似蜂窩的多個小區。每個小區內設置固定的基站，為用戶提供接入和信息轉發服務。移動用戶之間以及移動用戶和非移動用戶之間的通信均需通過基站進行。基站則一般通過有線線路連接到主要由交換機構成的骨幹交換網路。蜂窩系統是一種有連接網路，一旦一個信道被分配給某個用戶，通常此信道可一直被此用戶使用。蜂窩系統一般用於語音通信。

2 集群系統

集群系統與蜂窩系統類似，也是一種有連接的網路，一般屬於專用網路，規模不大，主要為移動用戶提供語音通信。

3 衛星通信系統

衛星通信系統的通信范圍最廣，可以為全球每個角落的用戶提供通信服務。在此系統中，衛星起著與基站類似的功能。衛星通信系統按衛星所處位置可分為靜止軌道、中軌道和低軌道3種。衛星通信系統存在成本高、傳輸延時大、傳輸帶寬有限等不足。

上述移動通信系統都需要有線網路通信基礎設施的支持，如基站、交換機、衛星等。這些設施的建立和運轉需要大量的人力和物力，因此成本比較高，同時建設的周期也長。Ad Hoc網路不需要基站的支持，由主機自己組網，因此，網路建立的成本低，同時時間短，一般只要幾秒鍾或幾分鍾。上述通信系統中，移動終端之間並不直接通信，並且移動終端只具備收發功能，不具備轉發功能。而Ad Hoc網路由移動主機構成，移動主機之間可以直接通信，而移動主機不僅收發數據，同時還轉發數據。此外目前的移動通信系統主要為用戶提供語音通信功能，通常採用電路交換，拓撲結構比較穩定。而Ad Hoc網路使用分組轉發技術，主要為用戶提供數據通信服務，拓撲結構易於變化。

七、移動IP和Ad Hoc網路的結合

實現移動和全IP是當今網路發展的兩大趨勢。隨著手機使用的日益廣泛和人們對移動所能提供的信息要求越來越高，人們更加希望能隨時隨地接入互聯網。

對於Ad Hoc網路，網路是隨時生成而且具有易構性，不需要事先存在的網路來支持，因此，應用很廣泛也很簡單。但是這種網路有很強的獨立性，它可以單獨存在，它的特性和它所使用的主動的、按需驅動的路由協議都令它難以與互聯網通信，達到交互信息的目的。為了達到Ad Hoc網路中的移動主機可以在不同的Ad Hoc網路間移動和隨時接入互聯網，我們利用移動IP協議可在不同網路中漫遊的特性，結合移動IP和Ad Hoc網路，即MIPMANET，提供一種將Ad Hoc網路使用按需驅動的路由機制，移動IP提供代理地址和反向隧道的Ad Hoc網路接入互聯網的解決方案。圖3為Ad Hoc網路接入互聯網的模型。

八、管理Ad Hoc網路面臨的問題

Ad Hoc網路的特性決定了管理上比有線網路復雜許多，因為網路拓撲的動態變化，要求網路管理也是動態自動配置。而且要考慮到移動節點本身的限制，例如能源有限、鏈路狀態變化和有限的存儲能力等，因此，要將管理協議給整個網路帶來的負荷考慮在內。最後還要考慮到網路管理對不同環境的適用性等。

具體Ad Hoc網路管理? 枰�餼齙奈侍饢�韻錄阜矯媯?span lang="EN-US">

a）網路管理協議的一個重要任務是使網管知道網路的拓撲結構。在有線網路中，由於網路變化不頻繁，所以這點容易做到。但在移動網路中，節點的移動導致拓撲結構變化太頻繁，網管需定期收集節點的連接信息，這無疑會加大網路的負荷。

b） 大多數節點使用電池供電，所以要保證網路管理的負荷限制在最小值以節省能源。要盡量減少收發和處理的節點數，但這是與需要拓撲結構的定期更新相矛盾的。

c） 能源的有限性和節點的移動性導致節點隨時可能與網路分離，這要求網路管理協議能夠及時覺察節點的離開和加入，而更新拓撲結構。

d）無線環境下信號質量變化大。信號的衰退和擁塞都會使網管誤認為節點已離開，因此，網管必須能夠區分是由於節點移動還是由於鏈路質量的原因導致連接中斷。網管必須詢問物理層，但這樣會違反OSI的層次管理結構。

f） Ad Hoc網路通常應用於軍事，因此，要防止竊聽、破壞和侵入。所以網管需要結合加密和認證過程。

由上可見Ad Hoc網路的網路管理是與傳統網路不同的，要解決的問題包括如何有效地收集網路的拓撲信息，如何處理動態的網路配置和安全保密問題。

特殊問題：

1． 特殊的信道共享方式

通信網路中的信道共享方式一般有三種：點對點、點對多點和多點共享。點對點是最簡單的共享方式，兩個結點可以共享一個信道（有線或無線）。點對多點共享一般用於有中心站控制的無線信道，例如蜂窩移動通信系統的無線信道。在這種方式中，終端（如行動電話）在中心站（如基站）的控制下共享一個或多個無線信道，所有終端均處在中心站的覆蓋范圍內。多點共享指多個終端共享一個廣播信道，乙太網就是最典型的多點共享方式。在多點共享方式中，一個終端發送報文，所有的終端都可以聽到，即相當於一個全互聯的網路，我們稱這種共享方式下的信道為一跳共享廣播信道。

Ad hoc網路的信道共享方式與它們不同。雖然Ad hoc網路的無線信道也是一個共享的廣播信道，但它不是一跳共享的。因為當一個結點發送報文時，只有在它覆蓋范圍內的結點（稱為鄰居）才能夠收到，而覆蓋范圍外的結點則感知不到任何通信的存在。這恰恰也是Ad hoc網路的優勢所在，發送結點覆蓋范圍外的結點不受發送結點的影響，它們也可以同時發送報文。我們稱Ad hoc網路的共享信道為多跳共享廣播信道。

多跳共享廣播信道帶來的直接影響就是報文沖突與結點所處的位置相關。在一跳共享的廣播信道中，報文沖突是個全局事件。所有結點要麼都收到正確的報文，要麼都會感知到報文沖突。而在Ad hoc網路中，報文沖突只是局部事件，並非所有結點都可以感知到。一個結點正確收到了一個報文，該報文可能會在另一個結點處發生沖突。也可能報文在接收結點處發生了沖突，而發送結點絲毫覺察不到。也就是說發送結點和接收結點感知到的信道狀況不一定相同，由此將會帶來隱終端、暴露終端等一系列的特殊問題。

由於Ad hoc網路特定的信道共享方式，基於點對多點共享信道和一跳共享廣播信道接入協議無法被Ad hoc網路直接使用，需要為它設計專用的信道接入協議。信道接入協議是報文在信道上發送和接收的直接控制者，它的行為對Ad hoc網路的性能起著決定性的作用。因此，信道接入協議一直是Ad hoc網路技術的研究重點之一。

2 動態拓撲

Ad hoc網路中的結點不僅可以自由移動，還可以隨時開機和關機。這將造成網路拓撲的動態變化。考慮到Ad hoc網路的多跳特性，結點要有報文轉發功能，這要求結點實現相應的路由協議。傳統的基於網際網路的路由協議是為相對穩定的網路拓撲而設計的，它們無法滿足快速變化拓撲網路的需要。因此，路由協議也成了Ad hoc網路的研究特點。

現有的Ad hoc網路路由協議可以分為先應式（Proactive）、反應式（Reactive）和混合式三種。（1）先應式路由協議又被稱為表驅動（Table-driven）路由協議，它通過連? �丶觳飭綽分柿浚�笨濤�ぷ既返耐�繽仄撕吐酚尚畔ⅰF?/span>優點是發送報文時可以立即得到正確的路由，缺點是開銷太大。（2）反應式路由協議，又稱為隨選 路由（On-Demand Routing），並不時刻維護准確的路由信息，僅當需要時才查找路由。其優點是降低了路由維護的開銷，缺點是查找路由會引入較大的時延。結點先應式和反應式特點的路由協議稱為混合式路由協議。它在局部范圍內使用先應式路由協議，以縮小路由控制消息傳播的范圍。當目標結點較遠時，通過查找發現路由。這樣既可以減少路由協議的開銷，時延特性也得到了改善。

鑒於路由協議的重要性，IETF的MANET工作組目前專注於Ad hoc網路路由協議的研究。雖然已經取得了一定的成果，但仍有很多問題沒有解決。

九、 結論

Ad Hoc網路是一種新穎的移動計算機網路的類型，它既可以作為一種獨立的網路運行，也可以作為當前具有固定設施網路的一種補充形式。其自身的獨特性，賦予其巨大的發展前景。在Ad Hoc網路的研究中還存在許多亟待解決的問題：設計具有節能策略、安全保障、組播功能和QoS支持等擴展特性的路由協議，以及Ad Hoc網路的網路管理等。今後將重點致力於Ad Hoc網路中網路監視、節點移動性管理、抗毀性管理和安全管理等方面的研究。