隨意網路定義

IEEE 802.11在定義無線網路時將無線網路分成兩種：具基礎建設的無線網 路 (Infrastructure Wireless Network) 及 無 基 礎 建 設 的 隨 意 無 線 網 路 (Ad Hoc Network)，以目前無線網路的發展情況而言，較多數的無線網路架構屬於前者。

具基礎架構的無線網路是讓無線裝置(mobile device) 經由基地台(Access Point, AP) 來連上網路，並透過其他設備，如交換機(switch)、路由器(router) 等 裝置來幫助無線裝置上網，與其他使用者進行通訊，並使用網路服務。顯而易見 地，在此架構中，所有設備節點均須仰賴AP來和其他節點溝通、或是連到Internet，

這表示網路架構將被AP的傳輸訊號所束縛且缺乏拓樸彈性、且若AP因故失去功 能，該AP所管轄的所有裝置節點將完全失去通訊功能。

為了解決Infrastructure Wireless Network的問題和限制，Ad Hoc Network，又 被 稱 做 Independent Network[10] 應 運 而 生 。 ACM (Association for Computing Machinery) 曾 經 對 ad hoc 無 線 網 路 做 以 下 的 定 義 [1] ： A“mobile ad hoc network”(MANET) can be defined as a collection of nodes(or routers) equipped with wireless receiver/transmitters which are free to move about arbitrarily。這句話定義ad hoc無線網路為一群備有無線傳送/接收器且能任意自由移動的點或是路由器設 備所組成，且彼此不需要AP等中樞裝置也可以運行，網路內部的無線裝置若在 彼此訊號範圍內，則可做直接的通訊；各個節點也能隨意移動，並繼續保持與其

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他無線裝置之間連線的狀態，如圖4所示。Ad Hoc Network的特性如下所述 [10][27]：

1. 動態拓樸(dynamic topology)：Ad Hoc 網路內，各個無線裝置可以任意移 動位置，而還能繼續和其他無線裝置做溝通。

2. 容易且可迅速佈建：這對於可能聚集少量電腦群組，且不需要存取其他 網路的地方十分有幫助。

3. 具有自我組織(self-organization)能力，在沒有AP等中樞裝置的情況下、即使 節點處於動態狀況下也可以進行通訊連結和網路管理，做理想的資源有效運 用。

圖 4 Ad Hoc Network 架構

Ad Hoc無線網路是由許多無線裝置所構成，無線裝置之間要如何傳送訊息、

溝通，是一個重要的議題。以OSI模型Layer2的觀點來檢視Ad Hoc Network運作 的原理，由於節點之間的通訊乃藉由單一的共享頻道，通常會使用Multiple Access

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with Collision Avoidance(MACA)協定，藉Request To Send/Clear To Send(RTS/CTS) 交握(Handshake)動作以讓各節點在同一頻道進行非同步通訊時避免Collision的 和Retransmission的發生[1]。若以OSI模型Layer3的觀點來檢視Ad Hoc Network之 運作，有許多學者提出應用於Ad Hoc Network上的無線裝置邏輯拓樸架構 [14][17]，分類過後大致為以下三種：

1. 由一個單一的憑證管理中心(Certificate Authority, CA) 來提供憑證，並進行認 證的動作。憑證管理中心分派憑證給使用者，讓使用者之間能夠透過憑證來 型： without clusterhead 以及with clusterhead[6]。前者個個群集中沒有負責管 理的特殊節點角色，每個節點相互協同以保持網路運作；後者每個群集中有 各自的群集頭(cluster head) 及數個群集成員(cluster member)[18][22]，由群集 頭來負責群集內部成員的管理，及訊息傳送與轉送等動作。由於網路在分群 架構被分成多個小叢集，因此管理網路成員將更方便；而with clusterhead架構 中成員的認證是由群集頭與每個成員個別來進行，不需透過multihop 傳輸，

減少認證過程中遭受攻擊的可能性，

在未分群的Ad Hoc Network中，各個節點基本上必須記錄整個網路的資訊和 到其他節點的路由資訊，因而造成負擔。這項問題在Cluster-Based Ad Hoc Network with Cluster Head架構中可被減輕：各群集中被推舉出來的cluster head可 負責成員節點管理、路由資訊收集和安全認證議題[1][10][18][22]，當member 節 點有特殊需求時(如路由或認證)，就直接向所屬的叢集管理者進行溝通，此法可 以得到不錯的效率且更易於管理[27]。

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基於Cluster-Based Ad Hoc Network with Cluster Head所能提供的管理面、功 能面優勢，本論文將採用Cluster-Based Ad Hoc Network with Cluster Head作為分 群機制的目標拓墣型態。以下將針對Cluster-Based Ad Hoc Network with Cluster Head相關文獻進行更進一步的探討。