[发明专利]一种基于有限内容备份的网络内容重构优选方法

说明书

技术领域

本发明涉及网络安全领域，特别涉及一种基于有限内容备份的网络内容重构优选方法。

背景技术

随着以互联网为代表的网络信息技术的高速发展，人们的日常生活越来越多地依赖于各种网络系统安全可靠的运行，这些网络内容服务在运行过程中经常会受到自然灾害(例如火灾、地震、海啸等)和人为事件(例如恐怖袭击、黑客攻击、恶意代码等)的干扰或破坏，造成网络服务的可用性和生存性出现问题。

互联网的初期设计是由端系统负责网络的功能，连接端节点的网络只负责简单的传送功能，在网络故障情况下其目标是保证网络连通性(Network connectivity)，即关注网络中任意节点到网络中其它节点的可达性。随着通信环境的巨大变化，网络已成为包括信息采集、传输、存储与处理于一体的信息服务基础设施平台，而不仅仅是数据传输的通道。互联网应用方式正在从以面向主机的端到端(end-to-end)的通信方式为主转向以获取内容的端到内容(end-to-content)的通信方式为主。

在端到端的网络通信中，源节点和目的节点是明确的，目的节点是固定的，如果源节点和目的节点被分割在两个不连通的子图中，那么被分割的节点是不可达的。网络遭遇故障或攻击相当于从网络中移除节点或边，会影响网络传输和网络中节点间的连接程度，进而导致网络不连通。而在端到内容的网络中，提供内容服务的一方可以是不固定的，在不连通的子图中若能获取所需访问内容的备份，就认为请求内容服务的节点获得了内容服务。在端到内容的网络中，相比于网络连通性(Network connectivity)，我们更关注网络的内容连通性(Content connectivity)。然而，现实世界中从头开发设计具有高鲁棒性和高效内容获取网络的成本非常高，效果也不一定理想。因此，如何充分利用现有网络资源，对网络内容资源重新进行配置，提升现有网络内容服务的可生存性成为我们研究的方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于有限内容备份的网络内容重构优选方法，能应对网络故障或攻击保证满足一定的内容覆盖率，能有效改善兼顾网络内容连通性和内容有效性的网络可生存性。

本发明的技术方案是：

一种基于有限内容备份的网络内容重构优选方法，包含以下步骤：

步骤1：将基于有限内容备份的网络内容重构优化问题建模为整数线性规划的问题模型；

步骤2：量化面向内容的评估指标；

步骤3：模拟网络遭遇故障或攻击，寻找最坏情境下移除k条边的集合

步骤3.1：统计网络图G中所有的边介数中心性指标；

步骤3.2：移除边介数中心性指标最大的那条边，并把该边并到最坏情境下移除边集合中；

步骤3.3：移除一条边之后，重新计算此时网络中其它所有剩余边的边介数中心性指标；

步骤3.4：重复步骤3.2和3.3，直到找到移除k条边最坏情景下移除边集合即：满足

步骤4：寻找最小内容资源配置节点集合；

步骤4.1：通过广度优先搜索BFS算法在移除k条边最坏情境下的网络图中寻找所有的不连通子图；

步骤4.2：统计每一个不连通子图的规模(即统计连通子图中所有连通的节点的数目)，按照不连通子图规模的大小顺序进行排序。

步骤4.3：在保证满足给定网络内容覆盖率的基础上，按照不连通子图规模的大小顺序统计确定最小配置节点集合；

步骤5：寻找最小最优内容资源配置节点集合；

步骤5.1：根据不连通子图规模的大小排序，统计规模最大的不连通子图中效率指标最大的配置节点；

步骤5.2：重复执行步骤5.1，统计其它不连通子图中配置节点效率指标最大的候选配置节点；

步骤5.3：生成最小最优配置节点集合，配置内容备份资源到最优配置节点集合中的节点上；

所述步骤2中的评估指标包括内容连通性和内容有效性；

所述步骤4中的最小内容资源配置节点应尽可能分布在不连通子图规模大的割块中；

所述按照不连通子图规模的大小顺序进行排序为降序排序；

所述步骤5.1中节点效率指标最大的配置节点为子图的配置节点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种基于有限内容备份的网络内容重构优选方法的算法流程图；

图2(a)-图2(b)是本发明实施例中在移除两条边的最坏情境下，通过优化配置一个内容备份资源来求解网络内容重构优化(NCRO)问题的示意图；