文 献 综 述

1. 研究的目的与意义

自2002年成立了DTNRG（Delay-Tolerant Network Research）研究组以来，DTN方向的研究工作进展的十分迅速。先是Kevin Fall等人为DTN^[1]（Delay-Tolerant Network）提出了明确的模型和体系结构，随后在DTN的体系结构、模型、路由和安全等方面的大量工作相继展开，并形成了一系列的草案。与此同时，DTN的应用前景也越来越清晰，在包括移动Ad Hoc网络^[2]、普适计算（Ubiquitous Computing)、陆地移动网络^[3]、生态环境监测网络^[5]、灾害恢复网络和空间综合^[6]信息系统^[7]等方面都有相关应用，从而推动DTN网络成为全球范围内的新兴研究热点，一批国际顶级会议、期刊（如SIGCOMM，J-SAC）相继推出DTN网络专题讨论或特刊，同时越来越多的人认同DTN网络的概念，将一大批在传统Internet模型下得不到很好支持的挑战性网络区分出来加以研究，并为此构建通用的体系结构，以推进该类网络应用的广泛开展。

随着DTN网络研究工作的深入，DTN网络实用化方面也取得了很大进展，已经有越来越多的实际应用从中受益。除了空间方面的星际网络^[8]IPN（Inter Planetary Network)和美国国防部下属的高级研究计划局DARPA^[9]（the Defense Advanced Research Projects Agency)提出的军事应用之外，研究者还将DTN技术用于或尝试用于诸如支持发展中国家乡村学校的网络接入、非洲斑马跟踪研究、爱尔兰湖泊水质监测、北欧社区联网、澳大利亚生物入侵监控等形形色色的应用项目，可以说DTN网络已经开始从理论迈向了现实应用。这些项目不仅迥异于传统Internet，相互之间也是千差万别#8212;将诸多不同的网络，比如星际网络^[10]、军事网络、中断容忍网络^[11]等纳入统一的框架之下正是DTN网络的目的和挑战所在。这也使我们有理由相信，随着DTN网络研究的进一步成熟，DTN网络的应用范围将会更加广泛，更多的项目可以从中受益，DTN网络最终会与我们的生活密不可分^[12]。

2. 研究现状

DTN网络目前在国际上已经引起了广泛的关注，许多国家和组织都对其开展了研究，例如（1）美国UK-DMC项目：此项目首次采用Bundle协议在太空传输数据，对利用DTN网络进行深空通信提供了现实参考。并且使用Sataroga^[13]协议从卫星上下载数据，这让空间网络与地面网络实现互联。另外项目小组对目前的Bundle协议的主要缺陷作了分析并提出了改进措施，这对DTN网络更好地使用Bundle协议提供了方便。（2）德国EMMA^[14]项目：德国的EMMA项目是一个都市环境监控项目，其目标是开发花费低廉的空气污染测量系统，该系统是DTN网络技术和公交系统结合的一种复合型系统。公交车分布在城市的各个区域，在车子移动的过程中通过车上的车载传感器不断地感知周围的环境数据，然后通过DTN网络，采集的数据在车辆之间传递，最终到达处理中心被用来分析环境质量。（3）加拿大KioskNet^[15]项目：KioskNet系统是为了解决偏远农村地区互联网联通效率低问题由加拿大滑铁卢大学提出的，该系统由分散式乡村用户、城镇网关、一级服务器和二级服务器、偏远地区的公共电话以及公交车等组成的。KioskNet系统包含数个分散的偏远的农村地区，系统中的用户可以通过分散在各个角落的电话亭、报亭发送或者接收数据，也可以通过自己携带的终端设备（如手机）进行数据传输。每个地区都配备有一个KioskNet网关，负责在二级服务器和公交之间传输数据，同时二级服务器也可以和与互联网连接的一级服务器传输数据，从而有效提高偏远农村地区互联网联通的性价比。

国内对于DTN网络的研究还处于刚刚起步阶段，成果甚少。最近几年开展了一些小型应用项目的研究，其中中科大的通信与网络实验室是较早对DTN网络进行研究的实验室之一。随着DTN网络研究的进一步成熟和应用价值的凸显，DTN网络研究逐渐受到关注，电子科技大学及中南大学等的研究者也开始对其研究^[16]。相信在不远的将来DTN网络的研究将成为一个研究热点，产生更多的科研成果。本论文通过对DTN网络协议的仿真，提出未来网络传输可行性优化方案分析，对未来DTN网络可进行的一些工作提出合理的建议。

3. 相关技术与原理介绍

#160;在DTN网络体系结构中，定义了一种新的端到端的面向消息的协议层叫做Bundle层^[17]，一般存在于应用层和传输层之间，它通过持久存贮技术来克服复杂网络环境中由于网络中断形成一个网络覆盖层造成速度不稳定和掉线的现象。Bundle层中有一种可靠交付责任转移和可选的端到端的确认机制，这种机制可以使用非常灵活的命名方式来增加互操作的灵活性，可以使用同一命名语法来封装不同的寻址模式。同时，它通过一种可选择的保护模型来避免网络设备被未经过授权的用户使用。在这种结构方式下，DTN网络使用存贮转发消息的方式来为异构互连的系统提供了一种通用可靠的实现方式。DTN网络的协议体系结构^[18]如下所示：

图1#160; DTN协议体系栈

Bundle层内部的结构由IETF给出的RFC中明确规定，通常需要完成几个基本数据交互的功能，Bundle层的结构如下图所示：

图2 #160;Bundle层协议结构图

其中存贮转发模块充当Bundle层的中转站，它将决定来自传输层的数据是直接发往应用层对应的端口或者是经过路由算法计算后发往下一跳地址。

参考文献：

[1]#160;#160;#160;#160;#160; 于耕, 黄付洁, 姜立柱,等. 改进型DTN网络传输协议[J]. 辽宁工程技术大学学报：自然科学版, 2013, 32(11):1523-1527.

[2]#160;#160;#160;#160;#160; 胡林凤. 空天网络DTN协议束分段策略仿真研究[D]. 华中科技大学, 2011.

[3]#160;#160;#160;#160;#160; 单文伟. 改进的DTN传输协议在高速公路环境下的仿真研究[D]. 天津大学, 2011.

[4]#160;#160;#160;#160;#160; 沈德琪. 基于位置信息的DTN网络仿真[D]. 沈阳航空航天大学, 2012.

[5]#160;#160;#160;#160;#160; 王赛, 邓福兴, 程子敬,等. 面向空间延迟可容忍网络的传输协议仿真研究[J]. 武汉大学学报：信息科学版, 2016(10):1312-1316.

[6]#160;#160;#160;#160;#160; 台啸, 李勇, 朱来涛,等. 面向空间容延网络的网关设计与仿真[C]. 第二十八届全国通信与信息技术学术年会. 2013.

[7]#160;#160;#160;#160;#160; 台啸, 张俊祥, 龙飞,等. 面向空间容延迟网络的网关设计与仿真[J]. 武汉大学学报：工学版, 2016, 48(1):112-119.

[8]#160;#160;#160;#160;#160; 王赛, 邓福兴, 程子敬,等. 面向空间延迟可容忍网络的传输协议仿真研究[J]. 武汉大学学报：信息科学版, 2016(10):1312-1316.

[9]#160;#160;#160;#160;#160; 李文, 刘文, 冯微,等. 机动通信网中的DTN传输协议研究[J]. 无线电通信技术, 2016(5):15-18.

[10]#160; 燕洪成, 张庆君, 孙勇,等. 延迟/中断容忍网络技术及其在行星际因特网中的应用[J]. 航天器工程, 2014, 23(2):114-123.

[11]#160; 李向群, 刘立祥, 胡晓惠,等. 延迟中断可容忍网络研究进展[J]. 计算机研究与发展, 2009, 46(8):1270-1277.

[12]#160; 张安生. 试析DTN网络中的传输协议及其评估[J]. 数字技术与应用, 2013(1):49-49.

[13]#160; S Jain#160;-#160;《Acm Sigcomm Computer Communication Review》,2004.

[14]#160; T Spyropoulos,K Psounis,CS Raghavendra#160;-#160;《Sigcomm》#160;,#160;2005.

[15]#160; A Lindgren,A Doria,O Schel#233;n#160;-#160;《Acm Sigmobile Mobile Computing Communications Review》,2004.

[16]#160; A Lindgren,A Doria,O Schel#233;n#160;-#160;《Proceedings of the Fourth Acm International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking Computing》,#160;2003 .

[17]#160; Jones E P C, Ward P A S.Routing strategies for delay-tolerant networks[OL],[2008-07-26].

[18]#160; G Papastergiou,I Psaras,V Tsaoussidis#160;-#160;《Computer Communications》,2009.

#160;