[发明专利]一种基于贝叶斯网络的高动态移动自组织网络抗毁性评估方法

说明书

一种基于贝叶斯网络的高动态移动自组织网络抗毁性评估方法。本发明以提高移动自组织网络抗毁抗扰能力，保证主要服务、降低受损范围为目标，以中心节点选择为基础，以贝叶斯网络模型和ARMA模型为手段，解决高动态移动自组织网络链路状态评估问题。通过中心节点选举和主动探测，获得网络拓扑结构和活跃路径的运行状态，结合贝叶斯网络，推断出活跃路由中发生劣化的链路，并广播该消息；与劣化链路关联的相关节点收到中心节点的消息后，基于历史数据。结合ARMA模型，预测劣化链路的劣化持续时间。本发明引用了基于Raft一致性选举算法、贝叶斯结构学习方法、贝叶斯参数学习方法和局部联合树推理模型和自回归滑动平均模型(ARMA)。

技术领域

本发明涉及认移动自组织网络的链路状态评估领域，特别是涉及一种基于贝叶斯网络的网络抗毁性评估方法。

背景技术

移动自组织网络是一种由可移动的节点任意互联组成的具有临时性拓扑结构的自组织对等网络。该网络没有固定的网络基础设施，也不用网络提供中央控制单元，所有的网络节点均是以自发形式进行连接并构成动态的拓扑结构。网络中每个节点都有发送数据、接收数据和转发数据的功能。由于移动自组织网络节点不可靠，容易发生损毁，无线链路往往也容易受到干扰，从而引起网络拓扑结构和无线链路质量高动态变化，进而对网络可用性有较大影响。因此网络抗毁性是评估通信网络安全性、可靠性的一项重要性指标。网络抗毁能力是指网络具有可抵抗性、可识别性、可恢复性：可抵抗性是指网络系统抵御攻击的能力，是抗毁性的基本需求；可识别性是指当攻击出现时，网络系统发现威胁的能力，是反映系统对自身状态和环境的监视能力；可恢复性是指网络系统在受到攻击过程中，保证主要服务、降低受损范围的能力，反映了系统的自我修复能力和自适应能力。高效、可靠的移动自组织网络抗毁性评估方法对网络可靠性差、链路不稳定、可用性动态变化的移动自组织网络而言尤其重要。

近年来，为了解决移动自组织网络环境下的网络抗毁性评估问题，研究人员从多个方面展开研究，所取得的成果主要有：

(1)基于图论的抗毁性评估方法

基于图论的抗毁性评估是指中，在拓扑结果完全确定的情况下，在理想的破坏方案的作用下，网络能够保持连通的能力。抗毁性不涉及网络节点和边的抗毁性，衡量的是破坏一个系统的难度。该方法评价网络抗毁性的主要可靠性测度有以下几类：a)基于节点和链路的抗毁性测度；b)基于点割集的抗毁性测度；c)基于节点属性的抗毁性测度；d)基于边(链路)的抗毁性测度。具体指标主要有连通度、路径效率、网络直径、平均路径长度、聚类系数、介数、跳数、连通分支等等。

(2)基于定量分析的抗毁性评估方法

研究抗毁的路由协议或数据链路层协议，在网络遭遇攻击或故障后，网络协议能够快速地收敛并支撑网络运行或不间断网络服务。利用定量分析方法，结合观测或收集的数据，评估网络在链路层、传输层、网络层、应用层等应具备的连通、传输、路由、服务能力等。

在高动态移动自组织网络环境中，通过数据分析网络性能的各个指标，评估网络当前活跃路径运行状态和发展变化趋势，找到即将发生劣化的链路。在路径性能即将劣化时快速诊断、定位以避免网络拥塞、干扰、损毁对网络服务的影响，在路径性能已经劣化的情况下预测链路的劣化持续时间，为活跃路径迅速恢复正常运行提供关键支撑。

发明内容

本发明以提高移动自组织网络抗毁抗扰能力为目标，通过leader节点选举和主动探测，获得网络拓扑结构和活跃路径的运行状态，结合贝叶斯网络和ARMA模型，解决移动自组织网络链路劣化定位与预测问题。具体包括：

1.基于Raft一致性算法，设计一种动态选举机制，通过该机制来选举出每次执行抗毁性评估的节点，并收集当前的网络拓扑结构和活跃路径信息。

2.通过对活跃路径进行端到端的测量，基于贝叶斯网络模型，在leader节点上对活跃路径建立贝叶斯推理模型，从而实现对链路劣化的定位。