[發明專利]一種低開銷的覆蓋網安全組播方法

有效

• 申請號: 201410223572.6
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103997463B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 沈曄;馮徑;印敏;蔣磊;周愛霞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04L12/761
• 分類號: H04L12/761;H04L29/06
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 唐小紅

本發明公開了一種低開銷的覆蓋網安全組播方法，它涉及數據通信技術領域，特別是用于覆蓋網的數據安全高效傳輸。采用自底向上的分層分簇策略構造組播樹，通過裁剪簇首的子節點數，使得所有節點維護拓撲關系的控制算法復雜度為常量，保證節點開銷不隨組規模增大而加重；簇內采用自平衡二叉樹算法，構建組播分發路徑，保證系統穩定性的同時減少數據延時；數據分發時采用區分密鑰策略，第0層節點和非第0層節點采用不同的密鑰策略，對數據進行加密傳輸，提供數據安全性。

技術領域

本發明公開了一種低開銷的覆蓋網安全組播方法，它涉及數據通信技術領域，特別是用于覆蓋網的數據安全傳輸方法。通過子節點的重加入，減少節點轉發開銷，采用區分密鑰策略，在保證效率的前提下，提高數據的安全性。

背景技術

目前Internet覆蓋網中的組播應用不同程度地要求數據的可靠傳輸，如視頻會議、網絡游戲、交互式仿真。可靠組播正是針對不同的應用實現不同程度、不同要求的數據可靠傳輸，沒有可靠性保障的組播通信將無法在Internet中普及應用。以往可靠組播的研究都是針對IP組播，而IP組播本身由于技術和非技術因素目前仍無法普及，這就導致基于IP層的可靠組播的應用存在很多局限性。

應用層組播技術因其不需要路由器的支持、無需改變原有網絡的體系結構等特征所表現出的靈活性而被廣泛應用。然而節點可自由退出組播樹，在節點失效或退出后其子節點的組播連接被迫中斷。因此，如何減少節點退出后帶來的傳輸中斷，是應用層組播樹穩定性的主要問題。

目前應用最廣的NICE協議主要采取了層次化的節點集群思想。它可以支持大量不同的數據轉發樹，有較強的可擴展性。在NICE協議中，假設k為簇大小，N為節點個數，節點控制拓撲復雜度為k·O(log_kN)，隨N的增加而增長，當N比較大時，節點控制拓撲復雜度很大，對節點能力造成很大的負擔，可能導致節點異常，影響整個組播性能。

其次，NICE協議沒有考慮數據的安全傳輸，在計費視頻、行業內部數據共享、保護用戶隱私上，存在嚴重缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種低節點開銷的覆蓋網安全組播方法。

本發明所采用的技術方案是：一種低開銷的覆蓋網安全組播方法，其基于由組播管理服務器端，組播密鑰服務器端，以及多個節點組成的網絡架構，包括以下步驟：

步驟1：系統啟動時，組播管理服務器端探測當前網絡中存在的所有存活的節點信息，并構造一個全局控制網絡拓撲結構。組播管理服務器端采用自底向上的分層分簇策略構造組播樹，通過裁剪簇首的子節點數，使得所有節點的控制拓撲復雜度為常量，從而保證節點開銷不隨組規模增大而加重。組播管理服務器端負責控制節點的加入和退出，節點加入后和節點退出前的行為通過節點的客戶端由其父節點負責，以減輕組播管理服務器端的開銷；節點的客戶端通過統一數據傳輸接口，完成數據的可靠傳輸。

步驟2：節點加入組播。待加入節點通過其客戶端向組播管理服務器端發送加入請求，組播管理服務器端將頂層節點地址反饋給待加入節點的客戶端；待加入節點向頂層節點發送加入請求，并計算與頂層節點及頂層節點的子節點之間的往返時延；待加入節點繼續向往返延遲最小的節點發送加入請求，直到往返延遲最小的節點就是請求加入節點本身，或者往返延遲最小的節點是葉子節點，這時該節點就作為待加入節點的父節點。

步驟3：節點退出組播。節點退出組播分為主動退出和異常退出。節點主動退出時，節點的客戶端向組播管理服務器端發送退出組播請求，組播管理服務器端的組播路由重構模塊重新構造組播路由，并將更新后的組播路由分發給各節點。節點異常退出時，是在節點異常或通信故障時發生，組播管理服務器端的心跳響應模塊在3個心跳周期中都沒有接收到節點的心跳消息，則判斷該節點異常退出，組播管理服務器端的組播路由重構模塊重新構造組播路由，并將更新后的組播路由分發給各節點。