[发明专利]一种多路径异构网络中数据传输、编解码和纠错的方法

说明书

本发明提供了一种多路径异构网络中数据传输、编解码和纠错的方法。该方法包括：在多路径异构网络中的通信两端设备之间通过消息交互进行编解码矩阵同步；发送端设备利用编码矩阵对数据进行分组编码处理，将各组的编码数据发送给接收端设备，接收端设备利用解码矩阵对接收到的各组的编码数据进行解码处理，得到各组的解码数据；将各组的解码数据进行比较，根据比较结果对各组的解码数据进行检错、纠错处理。本发明能够在网络中以消息的形式快速同步通信双方的编解码矩阵，在进行检错纠错过程中，只需要足够的数据即可检错纠错，不再需要计算选取能够保证编码正确实施的编码核。

技术领域

本发明涉及网络编码安全技术领域，尤其涉及一种多路径异构网络中数据传输、编解码和纠错的方法。

背景技术

随着5G、物联网和交通的发展，通信的应用场景更加特殊和复杂，人们对在复杂环境下进行稳定安全的通信传输的需求越来越强烈。然而，单一的无线网络在复杂环境中表现不佳，单条链路的不稳定就会影响通信质量甚至造成通信中断。于是，人们提出网络编码，希望提高传输效率。但是网络编码需要中间节点对收到的上游信息混合运算，比传统路由转发传输更复杂，传输中的安全问题更难处理。而现在已经提出的安全网络编码和纠错策略的构造较为困难。所以，构建实用的网络编码安全性机制，还有待更深入的研究。

为了解决复杂环境下的稳定通信问题，现有技术中的一种在确定性网络中构造MDS(maximun distance separable，最大距离可分)网络纠错码的方法的实现原理如图1所示，具体处理过程包括：信源节点S向目的节点D发送信息，信源节点S到目的节点D的转移矩阵用T表示，网络容量为5，但是因为信息传输过程中会发生传输错误，假设S向D发送两个信息u1和u2，记为u＝(u1，u2)。一个满足最大距离可分的矩阵G∈(F_q)^2*5对u进行编码，得到结果X＝u·G＝(x1，x2，x3，x4，x5)。目的节点D收到的信息为Y＝(y1，y2，y3，y4，y5)。用z∈(F₁)^1*1表示错误信息，错误信息传输到D点经过的流程用矩阵表示，于是目的节点最终收到的消息的形式为y＝x·T+z·T_z→y＝u·G·T+z·T_z→y。在此式中，将x和u看作未知数，解方程之后得到u，就得到了原始数据。

上述现有技术中的在确定性网络中构造MDS网络纠错码的方法的缺点为：

在确定性网络中，构造算法的时间复杂度公式中包含因子这是一个组合数，时间复杂度随着网络规模的增加而指数增长，所以实际应用中构造算法较为困难。以上原因使得该方法的编解码算法的构造十分复杂，可行性较低。

该方法要求网络中每个节点都具有相应的网络编码功能，一旦编解码过程发生变化，每个通信节点都要计算得到新的编码矩阵，并在每个节点更新。这样每个节点都需要计算和更新，就无法快速同步变化后的矩阵，所以，该方法无法快速在网络中同步编解码矩阵的变化。

该方法算法要求首先对网络节点选取能够保证网络编码正确实施的局部编码核，因此信源节点到目的节点的转移矩阵T∈F_q^5*5必须满秩，同时，不论错误信息传输的矩阵是何种形式，矩阵也要保证满秩。该方法在类似图1的情形中，编码的过程与三条边都相关，于是对于局部编码核，三条边任意的组合和对应的错误信息传输矩阵T_z→y，都应该与局部编码核正交。所以需要通过类似于枚举的做法排除不符合条件的局部编码核。以上原因使得该方法在进行传输数据的纠错时，不仅需要足够的数据，也要通过计算选取能够保证编码正确实施的编码核，两个条件必须同时满足，实现起来比较困难。

发明内容

本发明的实施例提供了一种多路径异构网络中数据传输、编解码和纠错的方法，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种多路径异构网络中数据传输、编解码和纠错的方法，包括：