[發明專利]一種網絡編碼方法及安全網絡

有效

• 申請號: 202110234150.9
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN113067669B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 伍仁勇;伍清源;馬潔明
• 申請（專利權）人: 伍仁勇
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L67/52
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;王娟

本發明公開了一種網絡編碼方法及安全網絡，包括正向傳輸階段和/或反向傳輸階段；其中，正向傳輸階段，信源節點將信息分塊發送至信源節點的接入路由器s，路由器s一次傳輸的信息分塊數為ω，每個信息分塊包含相應編號，經網絡節點處理后，信宿節點從信宿節點的接入路由器d一次收到ω個分塊，并根據分塊編號恢復原始信息；反向傳輸階段，收到信宿節點的請求包后，信宿節點的接入路由器d產生隨機數據塊并發送，經網絡節點處理后，信源節點的接入路由器s收到相應的數據塊并得到網絡一次傳輸的最大信息分塊數。本發明可以顯著提高數據傳輸的效率和安全性，不需要預先知道網絡拓撲和竊聽鏈路信息，并且克服了隨機線性網絡編碼的概率接收缺陷。

技術領域

本發明涉及信息通信領域，特別是一種網絡編碼方法及安全網絡。

背景技術

網絡編碼的思想是將信源消息分為多塊并從多條鏈路同時發出，并允許網絡中各節點對收到的信息塊進行編碼，這種思想在高效利用網絡資源的同時也帶來安全收益。現有的網絡編碼技術可分為確定性網絡編碼和隨機網絡編碼。確定性網絡編碼需要一個全局節點保存整個網絡的拓撲信息，并且為網絡中每個節點分配編碼矩陣，實際應用較為困難。隨機網絡編碼無需全局節點參與，但需要在數據包前添加全局編碼系數以使信宿正確接收，這意味信宿節點有可能無法正確接收，并且系統在多探針竊聽攻擊下更為脆弱。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種網絡編碼方法及安全網絡，顯著提高數據傳輸的安全性，不需要預先得知網絡拓撲和竊聽鏈路信息，并且克服隨機線性網絡編碼的概率接收缺陷。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種網絡編碼方法，包括正向傳輸階段和/或反向傳輸階段；其中，

正向傳輸階段，信源節點將信息分塊發送至信源節點的接入路由器s，一次傳輸的信息分塊數為ω，每個信息分塊包含相應編號，經網絡中間節點處理后，信宿節點從信宿節點的接入路由器d一次收到ω個分塊，并根據分塊編號恢復原始信息；其中，ω≤ω′，ω′為網絡一次傳輸允許的最大信息分塊數；

反向傳輸階段，收到信宿節點的請求包后，信宿節點的接入路由器d產生隨機數據塊并發送，經網絡節點處理后，接入路由器s收到相應的數據分塊，計算出編碼矩陣，并將網絡一次傳輸的信息分塊數值ω發送給信源節點。

本發明的方法不需要預先得知網絡拓撲和竊聽鏈路信息，并且克服了隨機線性網絡編碼的概率接收缺陷(即信宿節點有可能無法正確接收)，顯著提高了網絡數據傳輸的效率和安全性。

具體地，本發明方案分為以下幾種情況：

①當網絡中的任一節點v是信宿節點的接入路由器d時，所述反向傳輸階段具體實現過程包括：

S1、節點v從信宿節點收到請求包，確認該請求；

S2、生成一個|In(v)|×|In(v)|的矩陣K_v，矩陣K_v中各元素均在有限域GF(2^m)中隨機選取；其中，m是矩陣元素的二進制位數，即每個元素由m比特組成；|In(v)|為節點v的輸入鏈路集合In(v)的鏈路總數；

S3、將矩陣K_v的每一行按照端口號從相應端口發送；

S4、當收到信源節點的接入路由器s傳來的位置信息p時，根據p中的ω個位置數據，從K_v中選擇對應下標的ω個列向量組成新的矩陣K'_v；其中，K'_v為一個|In(v)|×ω矩陣。

所述正向傳輸階段具體實現過程包括：

S5、節點v將收到的|In(v)|個數據分塊按行組成矩陣X，矩陣X的每個元素都是長度為m的二進制數；其中，|In(v)|為節點v的輸入鏈路集合In(v)的鏈路總數；