[发明专利]一种基于非合作博弈论的延迟容忍网络路由与缓存管理方法

摘要

本发明提供的是一种基于非合作博弈论的延迟容忍网络路由与缓存管理策略。包括节点之间状态的转换、节点的路由选择及缓存管理。通过鼓励网络中的节点与其它节点建立连接，并为其他节点转发消息，来增加自身节点的效用贡献值，贡献值越大的节点所产生的消息的副本数越多，在路由阶段若节点的贡献值越大，则在选择下一跳节点并与之建立连接的成功率就越高。同时，当网络中节点缓存溢出时，贡献大的节点所产生的消息最后被删除。

主权项

1.一种基于非合作博弈论的延迟容忍网络路由与缓存管理方法，包括节点之间状态的转换、节点的路由选择及缓存管理，其特征是：(1).节点之间状态的转换网络节点具有空闲状态、连接状态、接收状态三种状态，当两个空闲状态的节点相遇，彼此之间有发送消息的请求，便建立连接，从空闲状态变为连接状态，如建立连接后，发现没有满足的消息进行转发，则从连接状态变为空闲状态；若两个空闲状态的节点建立连接后彼此之间的消息满足转发条件，则进行消息转发，处于连接状态的节点接收彼此的消息，消息接收完成之后，处于连接状态的节点释放连接，重新转向空闲状态；(2).路由选择具体步骤步骤1：设置节点的贡献效用值为U(x)，U(x)为非负常数；步骤2：节点每产生一个消息Mes(i)为该消息设置一个副本数阈值Ni标记，Ni＝F(α)*U(x)，F(α)为调节系数；网络中任意时刻消息Mes(i)的副本数最多为Ni，当转发消息时转发给下一跳节点的副本数为NO1＝Nid*α1，其中α1为调节系数，此时当前节点的该消息副本数标记为Nid‑NO1，接收该消息的节点中该消息的副本数标记为NO1，当节点中的消息数为1时，则直接递交给下一跳节点，其中，Nid为当前节点消息剩余数量；步骤3：当节点A与1个或多个节点相遇时，若节点B为节点A中某个消息的目的节点，则节点A直接将B作为下一跳节点，将消息转发给目的节点B，否则执行步骤4；步骤4：节点A在邻居节点中选择一个贡献效用值U(x)最小的节点，若有多个节点的贡献效用值最小则随机选择；步骤5：计算节点A的连接函数Fnode，其中连接函数Bufv(x)为节点x缓存空闲的大小，Buft(x)为节点x缓存空间总的大小，Deld(x)为节点x递交给该消息目的节点的次数，β1+β2+β3＝1，β1,β2,β3为0到1之间的实数；步骤6：若节点A的连接函数值小于节点B的连接函数值，则A向B发起连接，执行步骤7，否则不连接；步骤7：B以概率同意连接节点A向节点B建立的连接，其中β为调节系数，U(a)为节点A的贡献效用值；步骤8：若A与B连接建立，A的U(a)＝U(a)‑ξ*U(a)，B的U(b)＝U(b)+ξ*U(b)，反之，若B不同意连接则B失败，执行U(b)减小操作U(b)＝U(b)‑ξ*U(b)，其中ξ为任意常数；(3).缓存管理策略节点缓存管理分为两个阶段，阶段1：当节点A中的消息的源节点中最大的贡献效用值小于阈值η1，则节点A不进行消息转发请求，否则执行阶段2；阶段2：当网络中两个节点建立连接后，若节点A有多个消息需要发送，节点A发消息时先发送源节点贡献效用值大的节点的消息，节点B以的概率接收消息，其中ΔE为剩余缓存值，δ为调节系数，每接收一个消息自身贡献系数ΔC增加0.1，每拒绝接收一个消息自身的贡献系数ΔC减少0.1，当节点B为了接收其他贡献大的节点的消息而发生拥塞的时候，需对其节点中的消息进行删除，删除消息的时候，先删除消息的源节点贡献效用值小的节点的消息，自身节点的贡献系数不变；节点B的缓存过程与节点A相同；(4).当两个节点建立连接后两个节点进行接收消息的博弈矩阵当节点A和节点B建立连接后，若节点A和节点B同时接收了对方的消息，则节点A和节点B的收益分别为(U(a)λ1(1+ΔCA),U(b)λ1(1+ΔCB))；当节点A接收了节点B的消息，而节点B没接收节点A的消息则节点A的效用值增加到U(a)λ2(1+ΔCA)，节点B的效用值减少到U(b)λ(1‑ΔCB)；节点B接收了节点A的消息，而节点A没接收节点B的消息节点A的效用值减少到U(a)λ(1‑ΔCA)，节点B的效用值增加到U(b)λ2(1+ΔCB)，若节点A和节点B都没接收对方的消息，则节点A和节点B的效用值不变，其中，λ2>λ1>λ，λ,λ1,λ2为实数，ΔCX为节点X的贡献系数。