BATMAN.adv系列07 过度泛洪的遏制策略与网络重组

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在BATMAN.adv系列01中介绍了BATMAN的OGM包转发机制，但是单纯遵从01中的机制进行转发会导致大量无效转发引起信道资源浪费，为此协议存在过度泛洪的遏制策略

过度泛洪的遏制策略

系列01提及OGM包数据帧中存在Sequence Number部分，其为OGM包的滑窗计数值，最大128。若所收到的OGM包序列号小于滑窗左侧，则该OGM包将被丢弃；若所收到的OGM包处于滑窗范围内，OGM序列号加一；若收到的OGM包序列号大于滑窗右侧，则窗口右侧值更新为该序列号值。图1为滑窗机制示意图。

图1 滑动窗口示意图

节点在接收到OGM包后将进行相应的检查，满足以下条件的OGM包将不会被转发：

1. 所收到的OGM包中，协议版本号与程序正在运行的协议版本不同，丢弃该OGM包。
2. 所收到的OGM包中，发送方MAC地址为以太网多播地址，或者OGM包的目的地址为MAC单播地址，丢弃该OGM包。
3. 所收到的OGM包中，原节点MAC地址为自身，表明其为回环OGM包，不转发但用于计算EQ。
4. OGM包发送者的MAC地址已存在于节点路由表中，且OGM包序列号小于滑窗序列号，则此OGM包已过时，丢弃该OGM包。
5. OGM包转发自非最佳下一跳节点：设产生OGM包的源节点为o，OGM包经由b发往c，c转发并最终被d收到。若c需要发送数据给o时不选择b作为最佳下一跳，则d会丢弃所收到的这一OGM包。

网络重组

BATMAN.adv协议基于OGM的泛洪对整个链路的传输质量进行评估，但TQ_path计算需要的统计平均值以及OGM包转发中存在的泛洪抑制，导致网络重组较为迟缓。

(1)节点加入时的网络重组

协议中存在位宽为BATADV_TQ_LOCAL_WINDOW_SIZE（默认：64）的计数器，这些计数器用于记录最近64个数据包是否成功接收，据此计算EQ与RQ。这一计数器使得EQ与RQ的变化较为平稳。因此，当一个节点b加入网络后，周边节点统计关于节点b的链路TQ_path将平稳上升，来自节点b的OMG包中TQ_OGM也将平稳上升，直至新链路的TQ_OGM值高于其它链路时，数据包的转发路径才发生变化。因此新节点加入后网络重组需要一定时间。

(2)节点断开时的网络重组

统计EQ与RQ的计数器默认长达64位，统计最近64个OGM包的情况，如果节点断开与加入采用相同的网络重组方式，将导致某一关键节点断开后网络长时间中断。

BATMAN.adv协议中，由同一节点产生的一个OGM包会被不同节点复制并且转发，这意味着其它节点将反复收到周边节点对这一OGM包的复制。如图2节点o发出一个OGM包后，e节点收到b、c和d转发的OGM包副本。e的邻居节点b、c和d对于OGM包的转发呈竞争关系。当一个邻居节点连续n次（默认为5）转发过慢，则该节点的相关信息会被释放。如果所释放的节点为最佳下一跳节点，则节点e会迅速更换其它节点作为最佳下一跳。当从邻居节点接收到一OGM包后，会将TQ_OGM值记录于队列，并在同列写入0作为标记。图2的例子中，e从邻居节点b、c和d中成功接收节点o产生的OGM包，而后记录TQ_OGM于一长度为5的队列中。图中，邻居节点d连续5次没能在b和c节点之前将OGM包转发至节点e，其原因可能是d节点网络质量欠佳或是d节点丢失。此时邻居节点d的相关信息被释放，源节点列表也随之更改。

图2 节点断开时的网络重组示意图

(3)复杂网络重组

OGM包过度泛洪抑制中的OGM包，导致网络在需要进行复杂拓扑结构变化时将依次进行。图3中，扰动发生前后，节点h向节点o传输数据的最佳路径有重大区别。在扰动发生前，节点d的最佳下一跳为b，所以节点d接受来自节点c的OGM包。但是d所转发来自c的OGM包会被其它节点丢弃。在扰动发生后dc路径上的TQ_path增加引起来自节点c的OGM包中TQ_OMG缓慢增加。直到节点d以节点c为最佳下一跳，此时节点d转发来自节点c的OGM包才会被其它节点接受，而后节点f和节点h依次重复上述步骤。换而言之，在复杂的网络重组中，最佳下一跳的变化随着OGM包的传播路线依次缓慢进行。

图3 扰动后最佳下一跳随着OGM包传播路径