[发明专利]一种基于循环移位的网络编解码方法、装置及相关组件

说明书

本发明公开了一种基于循环移位的网络编解码方法、装置及相关组件，该方法包括：基于(n，k)参数和预设的编码准则构造一基矩阵；通过对基矩阵进行循环移位构造得到移位矩阵；获取原始数据，并将原始数据划分为k个源包；将k个源包作为系统包，同时按照移位矩阵对k个源包进行m次移位和编码，得到m个校验包；结合系统包和校验包，得到n个编码包，其中，n＝k+m；解码过程包括：在n个编码包中随机选取k个编码包，然后在k个编码包中查找具有暴露位的编码包，并获取暴露位，再将暴露位回代至其他编码包中，然后按照预设的运算方法消除暴露位；以此类推，直至k个编码包中的所有暴露位被消除。本发明通过增量差分和循环移位可有效减少编解码开销。

技术领域

本发明涉及计算机软件技术领域，特别涉及一种基于循环移位的网络编解码方法、装置及相关组件。

背景技术

分布式系统的核心思想是通过编码来获得(n，k)组合特性(CombinationProperty，CP)，即将k个原始独立的任务编码成n个(n≥k)，在这n个任务结果中，任意k个就可以恢复原始k个存储或者计算结果。移位加编码(Shift-and-Add，SA)只包含移位与加法运算，避免了线性编码阶段大量的乘法运算，减少了计算复杂度。与SA相对应的是锯齿解码(Zigzag Decoding，ZD)，ZD可以避免乘法和除法等大量的复杂运算，只需要简单的回代算法，极大地减少了计算负担。此外，将同时拥有CP性质和可以ZD的码叫做CP-ZD码。现阶段CP-ZD码的发展现状如下：

1.2013年，一种拥有ZD性质的编码方案被提出，此编码称为Inc-Diff，此码证明了增加差异性是ZD的必要条件，基于这个条件，第一个同时具有CP和ZD特性被创立，称之为CP-ZD。这个编码的优点是可以快速解码，它的时间复杂度与L线性相关为o(k²L)。但此编码仍然存在一些缺点，Inc-Diff编码不对称并且在n与k比较接近的时候，其存储开销比较大，其存储开销为m(k-1)，其中m＝n-k。

2.2017年，拥有较小开销的ZD性质的编码方案-循环移位置换矩阵编码被提出，将这种编码称之为Cyc-Shift，这种码具有较低的编解码复杂度，其存储开销较Inc-Dif要小，为但此码只能应用于n≤2k的场景，不具有一般性。

3.2019年，Base-Shift码被提出。相较于之前的Inc-Diff、Cyc-Shift来说，它的开销较小，为其中符号表示向上取整。Base-Shift码可以适用于任何(n，k)的场景，然而，在m/k比例越大时，此码的开销也很大,仍然给通信成本带来很大的负担。

现有CP-ZD码的缺陷是开销整体较大，在编码包m越大时，开销增长越快，通信成本很高，不符合大规模分布式系统的应用。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于循环移位的网络编解码方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在减少现有CP-ZD码在编解码时的开销。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于循环移位的网络编解码方法，包括：

基于(n，k)参数和预设的编码准则构造一基矩阵；

通过对所述基矩阵进行循环移位构造得到移位矩阵；

获取原始数据，并将所述原始数据划分为k个源包；

将所述k个源包作为系统包，同时按照所述移位矩阵对所述k个源包进行m次移位和编码，得到m个校验包；

结合所述系统包和校验包，得到n个编码包，其中，n＝k+m；

所述解码过程包括：

在所述n个编码包中随机选取k个编码包，然后在所述k个编码包中查找具有与其他位没有加法运算的暴露位的编码包，并获取所述暴露位，再将所述暴露位回代至其他编码包中，然后按照预设的运算方法消除所述暴露位；