[发明专利]基于短编号嵌入的容错同步方法

说明书

本发明公开一种基于短编号嵌入的容错同步方法，应用于通信领域，针对现有的容错同步机制，在UDP通信方式时，难以避免报文出错、丢失或乱序的问题；本发明初始化过程中，通信端A对信道的错误状况进行估计，计算原序号被编码后的容错范围K，选择随机数种子seed，并将K与seed告知通信端B；通信端A记录一个短编号变量x，初始化为0；通信端A每次调用伪随机函数后，通过x＝(x+1)MOD K更新短编号；通信端A将原序号编码为短编号后发送给通信端B；通信端B基于收到的短编号恢复长序号y₁；通信端B根据恢复的长序号重复调用伪随机函数(y₁‑y₀)次，使得通信端B的伪随机函数调用次数与通信端A相同。

技术领域

本发明属于通信领域，特别涉及一种容错同步技术。

背景技术

在数字孪生、并行仿真、加密编码等众多领域中，存在着容错同步问题。典型的用途是用于两个伪随机生成器函数的状态同步。比如，在游戏设计中，为了提高逻辑判断的实时性，保证游戏的流畅性，需要将逻辑计算放在客户端。考虑到玩家之间逻辑同步的要求与对玩家监督的必要性，则需要服务器与客户端同步伪随机逻辑计算，对其产生的随机结果进行验证。同步逻辑计算的结果要求在两边实现相同算法，并保证其计算的随机序列一致，即客户端需将第n次使用函数计算的值传给服务器，服务器也必须用第n次计算的值来验证。在并行仿真中，仿真系统由多个仿真代理组成，每个仿真代理基于伪随机生成器函数控制仿真行为，多个仿真代理之间需要保持伪随机生成器函数的状态同步。由于仿真代理之间通过报文通信来进行同步，报文出错或丢失，可能导致的同步失败会影响仿真结果。因而，需要高效的容错同步机制。

伪随机生成器函数的典型工作过程是，通过将种子作为输入变量，并重复更新函数的内部状态，得到一系列输出。在假定通信是可靠的情况下，比如基于TCP可靠传输协议，则多个代理之间可以保持同步。然而，当采用了UDP通信方式时，报文出错、丢失或乱序难以避免，因而，需要有效的长序列同步机制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于短编号嵌入的容错同步方法，通过将长序号编码成短编号以及简单的函数计算恢复长编码，可以极大地减少两通信端的计算成本。

本发明采用的技术方案为：一种基于短编号嵌入的容错同步方法，包括：

S1、通信端A对信道的错误状况进行估计，计算原序号被编码后的容错范围K，选择随机数种子seed，并将K与seed告知通信端B；

S2、通信端A记录一个短编号变量x，初始化为0；

通信端B定义一个长序号变量y，称为参考长序号，初始化为0，且通信端B还定义变量y₀，用于记录伪随机函数已调用次数，初始化为0；

S3、通信端A每次调用伪随机函数后，通过x＝(x+1)MOD K更新短编号；

S4、通信端A将原序号编码为短编号后发送给通信端B；

S5、通信端B基于收到的短编号恢复长序号。

步骤S4还包括通信端A将原序号编码为短编号后加入CRC校验。

步骤S5还包括对接收到的短编号进行CRC校验，若校验结果为报文出错则丢弃报文；否则根据接收到的短编号恢复长序号。

所述容错范围K计算式为：

K＝4d+1

其中，d表示乱序范围，通常根据信道状况预先设置。

所述步骤S5通过下式恢复长序号：

其中，sgn()为符号函数，y为参考长序号。

所述y初始化为0。