[发明专利]一种基于网络编码的信息论安全多播路由选择方法

权利要求书

1.一种基于网络编码的可满足信息论安全要求的多播路由选择方法，包括：

A：获取基于网络编码的通信网络及其上的多播的参数，所述参数包括：路由器节点集合、多播源节点和所有目的节点、节点间链路连接信息、每条链路容量；

B：根据所述获取的参数将基于网络编码的通信网络表示为有向图，具体方法为：

在网络中，如果两个节点之间存在通信链路，则在两个节点之间连接一条链路，并根据链路信息给出通信链路上的数据传输方向，这些链路均属于链路集合E，重复该过程直至所有符合条件的链路连接完毕；

C：根据所述有向图建立基于网络编码的安全多播通信路由选择的数学模型；

D：对所述数学模型进行求解；

E：获取最大可达安全数据传输速率以及相应的最优路由选择方案；

其中根据所述有向图建立基于网络编码的安全多播通信路由选择方法的数学模型包括以下步骤：

C1：对已知参数进行定义，所述已知参数包括：所有的节点集合V、源节点s、目的节点集合D，、中间节点集合I，、所有的有向边的集合E，从节点u到节点v的有向边，、节点v的上游邻居节点集合N_u(v)、节点v的下游邻居节点集合N_d(v)、边上的容量限制；

C2：对变量进行定义，所述变量为：随机信息生成速率r、在有向图G上，源节点s和目的节点di之间的最大数据传输速率wi、有向图G上多播的最大传输速率w、有向边上的流量、从源节点s到目的节点di的流、流在边上的流量；

C3：利用所述定义的参数和变量构建目标函数，最大化安全数据传输速率，并构建约束条件如下：

目标函数为： (1)

约束条件为：

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

式(2)-(8)为约束条件，其中，式(2)是为了控制整个网络的最大可达容量约束；式(3)和式(4)是给出边集合E中每条边上的流量限制，即因为在使用网络编码的传输方式进行多播时，每条边上传输的编码包是任意目的节点间共享的，所以在每条边上传输的实际流量大小是该边上的最大流的值而非流量之和；式(5)-(7)用于保证整个网络的数据传输满足流守恒定律；式(8)用于保证每个可能进行窃听攻击的中间节点上能够达到信息论安全的要求。

2.根据权利要求1所述的基于网络编码的可满足信息论安全要求的多播路由选择方法，其特征在于：D中，采用整数线性规划求解方法求解数学模型。

3.根据权利要求2所述的基于网络编码的可满足信息论安全要求的多播路由选择方法，其特征在于：所述整数线性规划求解方法为隐枚举法、分枝定界法或割平面法。

4.根据权利要求1所述的基于网络编码的可满足信息论安全要求的多播路由选择方法，其特征在于：基于网络编码的通信网络的参数根据网络的布置状况获取、根据网络中的通信数据量获取和根据需要满足的安全要求信息获取。