「策略实践」不同网络结构下的流内组群编码方式优化

本章提出的组群异或编码自适应策略是基于X型网络结构进行研究的，当网络结构发生变化时，该策略是否具有普适性？本小节重点讨论并研究了该策略在不同网络拓扑结构下的适应性。特别地，当X型网络结构中任意一条流没有传输数据包时，该模型就演化为单源单目的节点且单向的Alice-Bob通信模型；当有其他更多的源节点和目的节点动态加入X型网络结构后，该网络结构进化为车轮模型。两种演化模型对应如下（图4-3～4-5）。

图4-3　单流网络模型图

单流模型。当流的数量Flownum=1时，即该网络拓扑结构中只存在一条流时，X型网络结构演变成如图4-3所示单向Alice-Bob网络模型。

此时，组群编码演化为流内组群编码，即编码节点R对收到的来自源节点SA的数据包进行流内异或编码。假如源节点SA发送的数据包集合为P={P1，P2，…，Pn}，n=1，2，3…，则中间编码节点对收到的数据包集P，采用的编码方式如图4-4（a）所示。

由于单向Alice-Bob模型中只存在一条流，编码节点对收到的数据包采用流内组群编码方式，编码过程如图4-4（b）所示。编码节点对n个数据包逐级组群编码后，得到对应的编码后的数据包P（1），P（2），…，P（n）。对于任意一个编码后的数据包P（i），i=1，2，3，…，n，它所对应的原始数据包信息（如原始数据包ID）是被隐藏包含在P（i）中的。当目的节点Bob收到数据包P（1），P（2），…，P（n）后，即可根据组群编码规则逐级解码，最后得到原始数据包P1，P2，…，Pn。

经过流内组群编码后，编码节点可以实现对源节点发送的数据包的信息隐藏，从一定程度上实现对网络中关键节点的防窃听保护，从而保护关键节点数据传输安全。与不经过编码的信息传输方式相比，流内组群编码方式是通过增加编码节点处的组群异或操作来实现编码节点的信息传输安全性。(www.xing528.com)

图4-4　流内组群异或编码图

图4-5　多流模型图

多流模型。当更多的节点加入X型网络进行相互通信时，即网络中流的数量大于2（Flownum＞2）时，网络结构演变多流模型，即成车轮模型，如图4-5所示。

在该网络模型中，所有节点处在以中继节点R为圆心的圆弧上，圆弧上的任一节点能获得到除了圆周上与它处于直径位置的节点外的所有节点的数据包。若圆周上的节点数量为m，则任一节点能得到其他m-2个节点所发送的数据包，加上自身发送的数据包，圆周上的所有节点缓存中有m-1个节点对应的数据包，而中继节点R能接收到圆周上所有节点发送的数据包。假如m个节点通过中继节点发送一个数据包给圆周对称位置的目的节点，则中继节点将收到的m个数据包进行编码后广播给所有节点，任一节点只需将收到的编码数据包和缓存中的m-1个数据包集进行解码，即可得到对应的直径位置节点发送的数据包。

当采用组群异或方式进行编码时，假如有n条流，则对应圆周上有n个节点。编码节点R对收到的来自所有节点的数据包进行分类，分别保存在对应的缓存区，如图4-6所示。再从n个缓存区内选取数据包数量最少的流作为基础流，该缓存区内的数据包作为基础数据包集并假设该集合大小为L。编码节点以基础数据包集为基准与缓存内的其他流数据包以组群异或方式进行编码，如图4-7所示。至于每条流对基础流求模后剩余的数据包，编码节点将其与基础数据包集中等数量的数据包进行组群编码。