[发明专利]一种多约束条件下的路径规划方法

说明书

本发明涉及一种多约束条件下的路径规划方法，属于信息安全技术领域。本发明根据不同的场景使用需求对路径进行多样化规划，综合考虑网络状态、资源条件、通信时效等因素，动态构建安全高速的通信链路。其中，为了降低改进后算法的时间复杂度，在算法开始前需要对节点进行遴选，即筛选掉带宽和在线时长过低以及使用频率和目标登录频率过高的节点，在符合条件的节点中调用多约束条件下的路径规划算法，进行路径规划。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，具体涉及一种多约束条件下的路径规划方法。

背景技术

网络通信中的最优路径规划问题可以转换为基于网络拓扑结构的最短路径计算问题，核心是在源节点和目的节点之间寻找一条最优通信路径。近几年发展起来的蚁群算法、遗传算法、神经网络算法是基于生物进化原理的全局性优化算法，虽然具有良好的鲁棒性，但收敛性不够，可能出现局部最优的情况，而无法得到全局最优解。目前主流的路径规划算法有Dijkstra算法和启发式A*算法，这两种算法对于最短路径规划问题有着较为良好的时间复杂度，但是这些算法在路径规划中只考虑了节点间的距离因素，且在目标节点逐渐增多时，A*算法会引入大量的重复数据和复杂的估价函数。目前路径规划算法在实际大规模节点的网络应用中，往往会出现网络拥塞、路由攻击等情况，这就要求在路径规划过程中，综合考虑网络状态、资源条件、通信时效等因素，即带有约束条件的路径规划，最大程度的构建安全、稳定、高速的通信链路。

通过各项影响因素直接选择节点构建的通信路径虽然是一个较优结果，但攻击者可以通过一味的增加路由节点带宽等方式来提高受控恶意节点被选中的概率，进而发起攻击。因此需要合理设计各项影响因素的权重，对路径进行多样化规划，以符合不同场景的通信需求，提高路径规划的合理性、多样性以及随机性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种时间复杂度低的路径规划方法，以构建安全高速的通信链路。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多约束条件下的路径规划方法，包括以下步骤：

第一步、确定路径规划的影响因素；

第二步、计算各影响因素的边权值；

第三步、确定各影响因素的综合权重；

第四步、构建多约束条件代价函数，并基于所述边权值和综合权重，计算各条边的最终权值；

第五步、基于各条边的最终权值计算通信路径。

优选地，第一步中，将节点间的距离、节点带宽、节点在线时长、节点使用频率以及目标登录频率这五个因素作为约束条件，即所述影响因素。

优选地，所述节点间的距离是路径规划中的计量指标，节点间的距离越大，边的这项权值就越大；假设两个节点为A和B，A的经纬度为(A_Lng，A_Lah)，B的经纬度为(B_Lng，B_Lat)，它们间的距离为D_AB，则D_AB表示为：

所述节点带宽是单位时间内能传输的数据量，反映通信过程中的网速，选择带宽高于预设值的节点，能够进一步保证通信过程中的实时性；

所述节点在线时长是衡量节点稳定性的重要因素，节点在线时长越长，信誉度越高，数据包成功传输的概率也越大；

所述节点使用频率是指节点在一段时间内，作为通信链路构建节点的次数，这个值反映了节点的使用频率，选择使用频率低于预设值的节点，能够提高路径选择的随机性；