[發明專利]一種無線緩存網絡下基于噴泉碼的多播安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201810385890.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108809515B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 杜清河;許瑩;孫黎;柴樂;任品毅
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L1/16;H04W4/06;H04W28/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種無線緩存網絡下基于噴泉碼的多播安全傳輸方法，其特征在于，在進行數據傳輸之前，私密文件被劃分為L個信息包x₁,x₂,...,x_L，并被緩存至S個服務器中，每個服務器存儲K個信息包，該方法包括以下步驟：

1)基站選擇一個服務器s_k進行噴泉編碼與數據傳輸；

2)在當前傳輸時隙內，基站采用噴泉編碼方法確定組成校驗包的信息包序號，并將選出的信息包序號發送至服務器端；基站采用噴泉編碼方法確定組成校驗包的信息包序號的具體操作如下：

2-1)基站根據前一時隙更新的M個多播用戶的譯碼信息包集合I₁,I₂,...,I_M得到所有用戶的全部信息包譯碼狀態信息；

2-2)基站根據步驟2-1)得到的所有用戶的全部信息包譯碼狀態信息和服務器s_k上存儲的信息包設置當前譯碼狀態矩陣為M×K矩陣，其中，M為多播用戶數，K為每個服務器上存儲的信息包數；若第i個用戶已正確譯碼在服務器s_k上存儲的第j個信息包，則矩陣的對應元素p_ij＝1，否則令p_ij＝0；

2-3)基站計算譯碼狀態矩陣每一列的和，并將列和分別為M和0的標號存儲在集合D₁和D₀中；

2-4)當D₀非空時，選擇D₁中的全部元素與D₀中的隨機一個元素所對應的信息包作為校驗包的組成；

當D₀為空時，判斷的每一行的行和是否全部大于K/2，若存在某一行的行和小于K/2，則選擇矩陣列和最小的一列，將其列標對應的信息包序號記為x_n，此時組成校驗包的信息包為D₁中的全部元素對應的信息包和x_n；

當D₀為空，且的行和全部大于K/2時，將矩陣的每一列按照列和由小到大的順序排序得到矩陣從矩陣由前至后依次選出列數最多的若干列，將選出的列向量的數目記為t，使得所選列向量組成的矩陣的行和均大于等于t-1，此時組成校驗包的信息包為選出的列向量對應的信息包；

3)服務器s_k將步驟2)得到的信息包進行異或操作，得到校驗包，并在當前傳輸時隙通過基站廣播至全部多播用戶；

4)當第u個用戶接收到所發校驗包后，向基站反饋一個ACK信號，通知基站第u個用戶已正確接收校驗包；基站收到ACK信號后更新第u個用戶正確接收校驗包集合，對正確接收的校驗包進行譯碼，并更新譯碼信息包集合I_u，其中，u∈[1,M]，M為多播用戶數；

5)重復步驟2)至4)，直到在服務器s_k上存儲的K個信息包被全部傳輸完；

6)基站判斷各個用戶的譯碼信息包集合中的元素的個數是否都為L，若存在用戶的譯碼信息包集合中的元素的個數不為L，則根據服務器選擇方法選擇一個新的服務器s_k+1并重復步驟2)到5)；若元素的個數全部為L，則停止編碼并結束數據傳輸；

根據服務器選擇方法選擇一個新的服務器的具體操作如下：

6-1)將每個服務器上存儲的信息包序號分別記錄在集合Ω₁,Ω₂,...,Ω_S中，其中S為服務器的個數；

6-2)分別計算集合D₀與Ω₁,Ω₂,...,Ω_S的交集中的元素個數，并記錄在向量N₀＝[n_0,1,n_0,2,...,n_0,S]中；

6-3)分別計算集合D₁與Ω₁,Ω₂,...,Ω_S的交集中的元素個數，并記錄在向量N₁＝[n_1,1,n_1,2,…,n_1,S]中；

6-4)所選服務器序號為：s^*＝argmax{N₀-N₁}。