Giordano (2002) exp˜oe que existem dois servi¸cos b´asicos necess´arios `a forma¸c˜ao das redes ad hoc: roteamento e autoconfigura¸c˜ao. O roteamento est´a relacionado com a natureza multi-salto da rede que deve levar em considera¸c˜ao as constantes mudan¸cas na topologia da rede em fun¸c˜ao da mobilidade dos n´os. J´a a autoconfigura¸c˜ao se refere `a associa¸c˜ao dos n´os `a rede, permitindo uma implanta¸c˜ao r´apida e com pouca interven¸c˜ao dos usu´arios.
A RFC 2501 (CORSON, 1999) elenca algumas caracter´ısticas qualitativas desej´aveis para os protocolos de roteamento em redes ad-hoc m´oveis: opera¸c˜ao distribu´ıda, eli- mina¸c˜ao de loops, opera¸c˜ao sob demanda, opera¸c˜ao proativa, seguran¸ca, suporte ao modo sleep e suporte a enlaces unidirecionais. Elenca ainda caracter´ısticas quantita- tivas dos protocolos: vaz˜ao e atraso na transmiss˜ao de dados fim a fim, tempo para aquisi¸c˜ao de rotas, percentual de overhead pacotes de controle de roteamento e taxa de entrega bem-sucedida de pacotes de dados e controle. Por fim, enfatiza a necessidade de contextualizar o ambiente de opera¸c˜ao do protocolo, principalmente nos aspectos
de tamanho e conectividade da rede, taxa de mudan¸ca topol´ogica, capacidade dos en- laces, propor¸c˜ao de enlace unidirecionais, padr˜oes de tr´afego, mobilidade e propor¸c˜ao e frequˆencia de n´os em modo sleeping.
Do ponto de vista da confian¸ca, os protococos de roteamento das redes ad hoc devem ainda possuir as propriedades apontadas em (LUNDBERG, 2000):
• Garantia de descoberta de rotas: se existir uma rota entre dois pontos na rede, deve ser poss´ıvel encontr´a-la. Al´em disso, o n´o que requisita a rota deve ter garantias de que se destina ao n´o correto.
• Isolamento: o protocolo de roteamento deve ter condi¸c˜oes de identificar os n´os mal comportados e isol´a-los de forma que n˜ao interfiram no roteamento. Tamb´em deve ser projetado para ser imune aos n´os maliciosos.
• Processamento leve: muitos dos dispositivos que se conectam `a rede ad hoc s˜ao alimentados por baterias e possuem baixo poder computacional. Por isso n˜ao s˜ao capazes de fazer processamentos pesados. Se opera¸c˜oes como criptografia de chaves p´ublicas e algoritmos de menor caminho s˜ao realmente necess´arias, devem ser feitas com um grupo menor de n´os. Isso evitaria ataques triviais de nega¸c˜ao de servi¸co na rede.
• Autoestabiliza¸c˜ao: garante que, em caso de falhas ou ataques, o protocolo de roteamento consiga restaurar a situa¸c˜ao normal da rede, sem interven¸c˜ao humana. Se existe autoestabiliza¸c˜ao, um atacante n˜ao conseguir´a trazer danos permanen- tes a rede ap´os enviar um conjunto de pacotes corrompidos. Para fazer isso, o atacante dever´a enviar continuamente pacotes maliciosos, o que torna mais f´acil sua localiza¸c˜ao e bloqueio.
• Robustez contra ataques bizantinos: os ataques bizantinos ocorrem quando n´os participam normalmente no encaminhamento de pacotes da rede, por´em frau- dam os seus conte´udos, visando a degrada¸c˜ao da rede. Os n´os da vizinhan¸ca acre- ditam que o n´o bizantino ´e bem comportado. Por conta da autoestabiliza¸c˜ao, os protocolos de roteamento devem continuar operando, mesmo com a existˆencia de alguns n´os bizantinos.
Em redes cabeadas, os algoritmos de roteamento baseados em vetor distˆancia e estado de enlace desempenham bem seu papel devido as propriedades previs´ıveis da rede, como
a qualidade est´atica do enlace e a topologia da rede. No entanto, as caracter´ısticas dinˆamicas das redes ad hoc deterioram essa eficiˆencia.
O uso de protocolos de roteamento baseados em vetor de distˆancia ou estado de enlace projetados para redes cabeadas ocasionaria um crescimento inaceit´avel de overhead de mensagens de controle em redes ad hoc, o que seria incompat´ıvel com as restri¸c˜oes de largura de banda nesses ambientes. Adicionalmente, algoritmos de roteamento de vetor de distˆancia e estado de enlace geram inconsistˆencias nas rotas quando usado em redes m´oveis (KIRUTHIKA; UMARANI, 2010).
A comunica¸c˜ao em multicast ´e utilizada por aplica¸c˜oes nas quais grupos de n´os com- partilham interesses comuns por informa¸c˜oes espec´ıficas. Nesses cen´arios, o multicast supera esquemas baseados em unicast devido `a economia de banda e processamento em redes cabeadas, pois s˜ao evitadas transmiss˜oes m´ultiplas da mesma mensagem para receptores dentro do mesmo grupo. Muitos esquemas de roteamento multicast foram propostos para redes cabeadas.
Protocolos de roteamento multicast, como Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) (WAITZMAN; PARTRIDGE, 1988), Multicast Open Shortest Path First (MOSPF) (MOY, 1994), Protocol-Independent Multicast (PIM) (FARINACCI et al., 1998) foram amplamente utilizadas em redes cabeadas. Na maioria deles, ´arvores de distribui¸c˜ao s˜ao constru´ıdas a partir do emissor para os receptores pertencentes ao mesmo grupo.
Como nas redes cabeadas, a utiliza¸c˜ao de protocolos de roteamento multicast tamb´em ´e atraente em redes ad hoc, pois pode economizar banda em canais sem fio. Adicio- nalmente, a propriedade inerente de difus˜ao dos canais sem fio podem ser exploradas para melhorar o desempenho de multicast em redes ad hoc. Comparado a esquemas de roteamento unicast, projetar protocolos de roteamento multicast ´e mais complexo.
A mobilidade faz a manuten¸c˜ao do rastreamento dos membros do grupo multicast ainda mais complicada e cara do que em redes cabeadas. Tamb´em, as ´arvores de distribui¸c˜ao sofrem de frequentes reconstru¸c˜oes devido ao movimento dos n´os. Assim, protocolos de roteamento multicast para redes ad hoc devem incluir mecanismos para lidar com as dificuldades ocasionadas pela mobilidade dos n´os e consequente mudan¸cas na topologia.
2.2.4 Classifica¸c˜ao dos Protocolos de Roteamento de Redes Ad Hoc