HSR协定 不仅根据节点的物理位置使用分散式分群思想划分物理分群，动态生成节点的物理层次地址，以决定数据分组的转发路径，而且还根据节点的逻辑地址对其位置进行管理。在每个逻辑子网内至少存在一个归属代理，负责管理本子网内节点逻辑地址与当前物理地址之间的对应关係，并为所管理的节点转发数据分组。节点需要向归属代理进行注册，通告最新的物理地址。

1、物理上的多层分群结构

HSR协定可以根据节点的地理位置关係，维护一个物理的多层分群结构，底层选出的群首成为高一层1群的成员，高一层群的成员又选出新的群首，形成新的群，如此反覆，形成一个多层的分群结构，可以採用多种不同的方法动态生成群及选出群首。图1-1为一个物理多层分群的例子，在最底层有4个物理的群，其4个群首形成第二层的群，第二层的群首又构成最高层的群。

（1）物理多层分群结构下的节点分类

一个群中通常有3类节点：群首、网关及内部节点，图1-1中第一层群首节点为1、2、3和4，网关节点6、7、8和11，内部节点为5、9、10、12。群首是群内部传输的协调者。

（2）物理层次地址HID

网路中的每个节点都有一个唯一的物理地址（如MAC地址）作为自己的标识NodeID。由于路由的需要，HSR中的每个节点还有一个动态的物理层次地址HID。HID反映节点的物理层次拓扑信息，它是指从最高层群到节点本身的层次化路径上的节点的NodeID（MAC地址）序列。如在图1-1中节点12的HID为<3,2,12>，它由从最高层到达节点12的路径上所经过节点的MAC地址序列组成，节点3为节点12的最高层代表，节点2为节点12的次高层代表。

（3）物理多层分群结构下数据分组的转发方法

配合使用HSR路由表，节点可以根据HID地址将一个分组从源传送到目的。如图1-1所示，节点5将一个数据分组传送到节点10，节点5的HID为<1,1,5>，节点10的HID为<3,3,10>，节点5首先将分组沿层次向上传送到节点1，节点1通过一条虚拟链路（1,6,2,8,3），将分组转发至节点3，节点3再沿着向下的层次路径将分组转发至节点10.

使用层次地址的好处在于节点一旦收到从高层发来的路由更新分组，可以局部动态地该变自己的HID，无需中央控制。

（4）物理多层分群结构的优缺点

採用物理多层分群结构，可以大大降低路由表维护和存储的相关开销。假设网路中有N个节点，如果採用非层次化网路结构，则节点路由表的空间複杂度为O（N）；而HSR路由表的空间複杂度仅为O(M*N)。HSR物理多层分群结构的主要缺点是需要动态地维护分群结构及节点的HID地址，既造成很大的开销，又使得对节点的跟蹤和定位变得非常困难。另外，节点地址用多个层次的物理地址来标识，与其他路由方式相比，节点地址加长了。

2、 逻辑子网和节点位置管理

採用物理上的多层分群结构进行路由，节点的位置管理是一个难题。由于节点的可移动性，当节点从一个群移动到另一个群的範围，或任一层的群首发生变换时，都将造成节点HID的变化与更新。随着节点移动性的增强，这一过程势必造成大量控制开销。考虑到在自组网的许多套用场景下，节点具有组移动特性，因此HSR协定还使用了逻辑子网的结构来解决节点移动过程中的位置管理问题。依据某种逻辑或功能上的关係（如战场上的坦克、某公司的销售成员等），自组网将节点分成不同的组，每个组称为一个逻辑子网。在每个组中有一个中心节点，其移动（位置、速度及方向）代表整个组的移动。组的移动轨迹可以预先定义域，既可以是随机的移动，也可以是有目的地的移动，每个节点除了组的移动，还有独立的随机移动，节点的运动由组的运动矢量GM和随机矢量RM共同决定，如图1-2所示。在每个逻辑子网内部，至少存在一个归属代理，负责管理所属节点的当前HID地址（位置管理），并为所属节点转发数据分组。为了追蹤节点的位置，节点需要向自己的归属代理注册当前的HID地址。注册过程包括周期性触发和事件触发两种机制。由于一个逻辑子网内的节点通常成组移动，它们一般只出现在相邻的物理群，因而用于注册的开销不会太高。

（1）节点的逻辑地址

每个节点具有一个类似于IP位址的逻辑地址，地址形式为<subnet，host>，其中，subnet栏位表示节点的归属逻辑子网号，host表示主机号。逻辑地址在全网範围内是唯一的。由于一个逻辑子网可以跨越多个物理分群，逻辑地址与物理层次地址HID并无确定的对应关係，二者之间的动态映射由归属代理负责维护。传输层使用节点的逻辑地址传送数据分组，网路层必须能够正确地将逻辑地址解析为物理层次地址HID。

（2）归属代理HID的获得方法

归属代理也是逻辑子网的节点，出于位置注册和转发数据分组的需要，每个节点需要知道自己和通信目的节点归属代理的HID。归属代理HID的获得方式如下：归属代理将自己的HID通告给网路的顶层节点，然后顶层节点通过分层信息逐级向下传播，这样一来，每个节点就可以获得每个归属代理HID与它代表的逻辑子网的子网号之间的一一映射。

1、信息种类

（1）存储的讯息

每个节点均存储物理层次拓扑信息和逻辑子网归属代理的相关信息。

（2）交换的讯息

链路状态信息

最底层为群内的物理链路信息，高层均为群内的虚拟链路信息。

逻辑组的维护信息

包括逻辑子网中的归属代理髮布其HID讯息、节点向主代理注册当前HID讯息等。

2、工作过程

（1）各层链路状态信息的传递过程

在一个物理群（层次1）内部，每个节点监视与邻节点之间链路的状态（如是否连线、频宽等）并在群内广播，群首收集归纳群内节点的链路状态信息，并把它通过网关节点传递给相邻群首。这样一来，每个群首都可以了解与邻居群首的虚拟连线情况，这种连线关係构成了高一层次的分群（层次2）。层次2节点路由表存储的链路状态信息，为相邻两个群首之间的虚拟链路状态信息。如图1-1所示，第2层中节点1和节点2之间的虚拟链路计算方法：网关6将链路6-2的更新讯息传播至群首1，群首1根据本地链路1-6的信息和接收到的链路6-2的信息，计算出路径1-6-2的信息，作为群首1和2之间虚拟链路的链路状态信息。虚拟链路可以看作一条由低层链路组成的隧道。如此反覆，每层都选出群首作为更高层次群的成员，构成更高层次的群。

在高层群内部，节点之间交换虚拟链路信息和群成员信息，然后再向低层群节点广播这些群成员，最终使得每个最底层群中的节点，都存有一个层次的拓扑信息，与普通的链路状态协定的非层次全局拓扑不同。

（2）数据分组的转发方法

如果一个节点需要向目的节点传送数据分组，路由过程将分两个阶段进行：从源节点到目的节点的归属代理：从目的节点的归属代理到目的节点。在第一阶段，源节点首先根据目的节点的逻辑地址中的逻辑子网号，通过查询自己的列表或向最高层节点请求获得目的节点的归属代理HID，然后依据该HID将数据分组向目的节点的归属代理髮送。在第二阶段，归属代理根据目的节点的逻辑地址查询目的节点当前的注册HID，并依据该HID将数据分组向目的节点转发。两个阶段的转发都依据物理多层分群结构下的数据分组转发方法进行。如果源节点和目的节点都获得了对方的HID，则它们之间可以直接传递数据分组，而不在需要经过归属代理。

HSR协定是一种层次化的链路状态路由协定，它将动态、分散式分群思想与有效的位置/成员管理结合起来，维护节点物理的层次拓扑和逻辑上的子网。HSR协定使用物理层次拓扑解决分组的转发路径问题，而使用逻辑子网结构解决节点移动过程中的位置管理问题。HSR协定虽然具有一定的可扩展性，但协定比较複杂，得到的路径可能为非最优路径，当网路中节点移动速度较高时，路由开销也较大。