[发明专利]一种网络编码方法及安全网络

说明书

本发明公开了一种网络编码方法及安全网络，包括正向传输阶段和/或反向传输阶段；其中，正向传输阶段，信源节点将信息分块发送至信源节点的接入路由器s，路由器s一次传输的信息分块数为ω，每个信息分块包含相应编号，经网络节点处理后，信宿节点从信宿节点的接入路由器d一次收到ω个分块，并根据分块编号恢复原始信息；反向传输阶段，收到信宿节点的请求包后，信宿节点的接入路由器d产生随机数据块并发送，经网络节点处理后，信源节点的接入路由器s收到相应的数据块并得到网络一次传输的最大信息分块数。本发明可以显著提高数据传输的效率和安全性，不需要预先知道网络拓扑和窃听链路信息，并且克服了随机线性网络编码的概率接收缺陷。

技术领域

本发明涉及信息通信领域，特别是一种网络编码方法及安全网络。

背景技术

网络编码的思想是将信源消息分为多块并从多条链路同时发出，并允许网络中各节点对收到的信息块进行编码，这种思想在高效利用网络资源的同时也带来安全收益。现有的网络编码技术可分为确定性网络编码和随机网络编码。确定性网络编码需要一个全局节点保存整个网络的拓扑信息，并且为网络中每个节点分配编码矩阵，实际应用较为困难。随机网络编码无需全局节点参与，但需要在数据包前添加全局编码系数以使信宿正确接收，这意味信宿节点有可能无法正确接收，并且系统在多探针窃听攻击下更为脆弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种网络编码方法及安全网络，显著提高数据传输的安全性，不需要预先得知网络拓扑和窃听链路信息，并且克服随机线性网络编码的概率接收缺陷。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种网络编码方法，包括正向传输阶段和/或反向传输阶段；其中，

正向传输阶段，信源节点将信息分块发送至信源节点的接入路由器s，一次传输的信息分块数为ω，每个信息分块包含相应编号，经网络中间节点处理后，信宿节点从信宿节点的接入路由器d一次收到ω个分块，并根据分块编号恢复原始信息；其中，ω≤ω′，ω′为网络一次传输允许的最大信息分块数；

反向传输阶段，收到信宿节点的请求包后，信宿节点的接入路由器d产生随机数据块并发送，经网络节点处理后，接入路由器s收到相应的数据分块，计算出编码矩阵，并将网络一次传输的信息分块数值ω发送给信源节点。

本发明的方法不需要预先得知网络拓扑和窃听链路信息，并且克服了随机线性网络编码的概率接收缺陷(即信宿节点有可能无法正确接收)，显著提高了网络数据传输的效率和安全性。

具体地，本发明方案分为以下几种情况：

①当网络中的任一节点v是信宿节点的接入路由器d时，所述反向传输阶段具体实现过程包括：

S1、节点v从信宿节点收到请求包，确认该请求；

S2、生成一个|In(v)|×|In(v)|的矩阵K_v，矩阵K_v中各元素均在有限域GF(2^m)中随机选取；其中，m是矩阵元素的二进制位数，即每个元素由m比特组成；|In(v)|为节点v的输入链路集合In(v)的链路总数；

S3、将矩阵K_v的每一行按照端口号从相应端口发送；

S4、当收到信源节点的接入路由器s传来的位置信息p时，根据p中的ω个位置数据，从K_v中选择对应下标的ω个列向量组成新的矩阵K'_v；其中，K'_v为一个|In(v)|×ω矩阵。

所述正向传输阶段具体实现过程包括：

S5、节点v将收到的|In(v)|个数据分块按行组成矩阵X，矩阵X的每个元素都是长度为m的二进制数；其中，|In(v)|为节点v的输入链路集合In(v)的链路总数；