[发明专利]一种基于网络编码的信任值计算方法

说明书

技术领域

本发明是基于网络编码的信任值计算方法，用以发现基于网络编码的网络中的自私和恶意节点并采取惩罚措施，以加强网络传输中数据的安全性和可靠性，提高网络的吞吐量及整体的性能，因此本发明属于网络安全领域。

背景技术

网络编码的概念是由R.Ahlswede等人在2000年首次提出的，网络编码已经被应用于众多通信领域。网络编码是一种通过中继节点对接收到的信息进行编码来达到多播网络容量的技术。在传统的数据传输技术中，中继节点只负责数据的存储转发，而基于网络编码技术的网络的中继节点在具备传统中继功能的基础上，会根据网络编码规则将接收到的信息进行线性或非线性处理再进行传播，这种做法最直观的优势是减少了传输次数。

信任在人类社会中是一个基本的因素，在我们的社会人与人、人与事物的交互中起到了决定性的作用，并且得到了各个研究领域的关注，包括计算机领域中也同样应用到了信任。如今信任还没有一个统一的定义，我们在计算机应用领域理解为信任是对节点的信赖水平，可以通过观测节点以前的行为来评价该节点完成一个特定动作的程度。

Chen等人已将信任引入基于网络编码的网络中，但是其应用信任的网络认为全部都作为编码节点。然而基于网络编码的网络中并不全然是编码节点，为了使网络性能最优，会选取部分节点作为编码节点，因此基于网络编码的计算机网络中会存在编码与非编码两种节点。因为编码与非编码节点之间的区别，现有的信任值计算方法并不适用于存在两种节点的基于网络编码的网络中。

发明内容

基于以上背景，为了克服基于网络编码的网络中存在自私和恶意节点而造成的不良影响，本发明提出了一种基于网络编码的信任管理方法。通过定义一个计算信任值的方法实现了将信任程度量化的过程，再根据量化后的信任值判断节点的可信程度，若节点的信任值低于特定的阀值则采取措施以减少自私和恶意节点的不良行为。

本发明采取的技术方案如下：

在含有编码节点的网络中每一个非编码节点都只负责存储转发，而编码节点不再是单纯的存储转发，会把所有收到的数据包进行编码之后再转发。因此对于每一个非编码节点，邻居节点转发给它多少个数据包它就应该转发多少个数据包，但是若节点有自私行为，那么它实际转发的数据包或许会有差异，并没有转发所有应该转发的数据包。另外在转发的数据包中，若节点有篡改数据包的恶意行为，那么节点就不是单纯的存储转发，从而导致了目的节点收到的数据包错误。编码节点在编码时本身就是篡改数据包的过程，在测定编码节点是否对数据包进行篡改操作是不容易的，因此本发明需要对它们的信任值分别进行计算。

信任值与节点发包转发包的情况是直接相关的，所以在基于网络编码网络中节点V_k计算其邻居节点的信任值时应该符合以下实际情况：

1)如果邻居节点V_i是非编码节点，那么V_i实际转发的数据包数量小于应该转发的数据包数量或者在转发的数据包中有篡改数据包时，节点存储的V_i的信任值应该减小。反之若不存在以上情况，则认为节点V_i是可信的，那么节点存储的V_i的信任值没有达到最大的情况下应该增加。

2)如果邻居节点V_i是编码节点，那么当V_i实际转发数据包的数量小于应该转发的数据包数量时，节点存储V_i的信任值应该相应的减小。反之则认为节点V_i是可信的，那么节点存储的V_i的信任值应该在没有达到最大值的情形下相应的增加。

本发明中信任值最大设定为1，节点可以观察到其邻居节点的收发包情况。根据以上要求，本发明提出了基于网络编码的信任值计算管理方法：

1.信任值计算函数：

若V_i是非编码节点，它邻居节点V_k计算V_i的信任值的函数公式如下：