[發明專利]一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法

在審

• 申請號: 202211271242.5
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115987543A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉建航;李躍洪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L45/12;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，包括：

S1，網絡中節點使用基于隨機森林的惡意流量檢測模型RFC檢測惡意流量，并根據上述RFC和設計衰減函數計算與鄰居節點的鏈路置信度D_ij；

S2，在發送數據前，源節點通過搜索路由獲取到目的節點的路徑集P，每條路徑p_i都有路徑置信度D(p_i)和路徑長度L(p_i)標識；源節點在選擇傳輸路徑時均衡考慮路徑的置信度和路徑長度,使用選路模型選擇多條路徑作為傳輸路徑；

S3，在發送數據時，源節點對預發送的數據進行噴泉編碼，并將編碼包在已經確定的多條路徑上傳輸，每條路徑傳輸的編碼包數量不能超過解碼閾值λ；

S4，在傳輸過程中允許部分編碼包丟失，只要目的節點收到噴泉編碼包個數大于解碼閾值λ即可解碼得到原始數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述RFC模型構建步驟包括：

S1，先建立基于隨機森林的惡意流量檢測模型RFC，所述RFC通過網絡流量采集模塊實時采集網絡流量數據，并對流量數據的特征進行分析處理，如數據包的長度和數量、流量持續時間、協議類型、目的IP和端口號等；

S2，所述RFC構建流程如下：輸入所述流量樣本D＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_m,y_m)}；確定需構建決策樹的數量N，從所述網絡流量數據集和訓練集中進行第n次隨機采樣(n＝1,2,…,N)，每次采集m次，得到包含m個樣本的采樣子集D_n；總共進行N次采樣，以獲得N個樣本子集{D₁,D₂,…,D_N}；用所述采樣子集D_i訓練第i個決策樹模型D_i(x)，在訓練決策樹模型的節點時，從樣本所有特征F中隨機選取一部分特征f(fF)，并從選取的特征中選擇一個最優的特征用于劃分決策樹的左右子樹；通過遞歸運算，完成每一棵決策樹和其節點的建立，生成N棵所述決策樹；

S3，對構建的所述RFC模型進行性能評估，確保所述RFC模型可以準確檢測出惡意流量。

3.根據權利要求1所述的一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述鏈路置信度計算步驟包括：上述網絡節點用所述RFC模型檢測惡意流量，并統計各個歷史窗口內，惡意流量的出現次數，使用滑動窗口算法思想和設計衰減函數計算鏈路當前的置信度D_ij(t),其中

其中w_k為第k個時間窗口所占權重，通過衰減函數獲得，GF為正常流量所占比例。

4.根據權利要求1所述的一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述選路模型在獲取源節點到目的節點的多條傳輸路徑時，均衡考慮路徑的置信度、路徑長度和通信質量；使用適應度函數F_fit＝Z*{α₁D(p_i)+α₂H(p_i)+α₃Q(p_i)}計算路徑適應度值，其中D(p_i)為路徑置信度，H(p_i)為路徑長度倒數歸一化后的值，Q(p_i)為通信質量；所述適應度函數用于調節路徑置信度和路徑長度的權重和計算當前環境下最優的傳輸路徑集；所述路徑置信度需大于設定的閾值，否則其適應度值0；選擇所述路徑的適應度值高的路徑作為傳輸路徑。

5.根據權利要求1所述的一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述源節點在發送數據時對數據進行噴泉編碼，并根據每條路徑的上述的路徑適應度值確定每條路徑傳輸的噴泉編碼包比例，且所述傳輸路徑傳輸的編碼包數不超過解碼閾值λ。

6.根據權利要求1所述的一種基于鏈路安全評估和噴泉碼的多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述目的節點接收到大于解碼閾值λ的噴泉編碼包個數，就可解碼得到所述的原始數據。