專利名稱：一種基于多維信任向量的路由方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多維信任向量的路由方法。
背景技術(shù)：
無線多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc)是一種無中心自組織的多業(yè)務(wù)開放式網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中各節(jié) 點(diǎn)的管理方式為開發(fā)、動(dòng)態(tài)和分布式的，各種網(wǎng)絡(luò)功能需要依靠節(jié)點(diǎn)的相互協(xié)作來實(shí)現(xiàn)。由 于開放式網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的行為難以度量和預(yù)測(cè)，節(jié)點(diǎn)身份沒有中心化的管理權(quán)威加以認(rèn)定， 這導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作十分脆弱，很容易被自私節(jié)點(diǎn)或惡意攻擊等因素破壞，而傳統(tǒng)軟件形 態(tài)的安全技術(shù)和手段不再適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，從而造成了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中很大的安全隱患， 降低了傳輸?shù)目煽啃?。鑒于此，學(xué)者們將“信任”引入到Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)對(duì) 抗各種攻擊、確?？煽窟\(yùn)行提供了可行方案。在加入了“信任”機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)根據(jù)以往交互的服務(wù)質(zhì)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)其 他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信任評(píng)價(jià)。在現(xiàn)今的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，許多網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)影響著網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。 IETF提出了定義性能指標(biāo)的原則與總體框架，并定義了評(píng)估網(wǎng)絡(luò)傳輸業(yè)務(wù)的質(zhì)量、性能和 可靠性的一些指標(biāo)，如轉(zhuǎn)發(fā)率、時(shí)延、時(shí)延變化、連通性等。ITU-T也定義了衡量傳輸性能的 一系列性能指標(biāo)，如傳輸時(shí)延、時(shí)延變化、包錯(cuò)誤率、轉(zhuǎn)發(fā)率、虛假IP包率、包吞吐率、字節(jié) 吞吐率等。傳統(tǒng)的信任評(píng)價(jià)機(jī)制大多只是根據(jù)傳輸成功和失敗次數(shù)，得出直接信任值和間接 信任值對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信任評(píng)價(jià)。這種信任評(píng)價(jià)機(jī)制僅僅從單方面考慮節(jié)點(diǎn)的信任，并不能全 面綜合的體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的信任。并且在多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，每類業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求各不相同，單 一的信任評(píng)價(jià)只對(duì)某些業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量有所提升，而并不能整體的提升網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上間題，本發(fā)明提供了一種基于多維信任向量的路由方法，它通過綜合考 慮鏈路性能和業(yè)務(wù)需求的方式選擇最優(yōu)路由，提升了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量。一種基于多維信任向量的路由方法，具體為首先計(jì)算源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間的所 有可用鏈路的鏈路性能信任向量，再分別計(jì)算各可用鏈路的鏈路性能信任向量在業(yè)務(wù)評(píng)估 向量上的投影長(zhǎng)度，最后選擇投影長(zhǎng)度最大的可用鏈路作為傳輸當(dāng)前業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路 由；其中，
UUlU可用鏈路mL-i^-in的鏈路性能信任向量^表示為
ULtU UUU UUUUUUUU.......
=rA L，節(jié)點(diǎn)間性能信任向量；是指由節(jié)點(diǎn)im對(duì)節(jié)點(diǎn)im+1各性能指標(biāo)
觀測(cè)到的信任值組成的向量m = 1，2L，n-1 ；業(yè)務(wù)評(píng)估向量是指由當(dāng)前業(yè)務(wù)對(duì)各性能指標(biāo)需求值的信任值組成的向量。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述性能指標(biāo)為包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、安全和能 量中的任意兩個(gè)或兩個(gè)以上的組合。
現(xiàn)有的信任評(píng)價(jià)機(jī)制多是從傳輸成功、失敗的次數(shù)進(jìn)行信任評(píng)價(jià)，但這一性能指 標(biāo)僅能從單方面評(píng)價(jià)信任。對(duì)于有多種性能指標(biāo)需求的業(yè)務(wù)，這一評(píng)價(jià)機(jī)制只能進(jìn)行模糊 的信任評(píng)價(jià)，不能全面地體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信任。本發(fā)明鑒于各業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求不同， 綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的性能，建立節(jié)點(diǎn)間和鏈路信任向量，并根據(jù)鏈路信任向量到業(yè)務(wù) 評(píng)估向量的投影長(zhǎng)度選擇最優(yōu)路由。本發(fā)明提出的路由方法通過綜合考慮鏈路性能和業(yè)務(wù) 需求的方式，選擇傳輸各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路由，提升了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量。


圖1為本發(fā)明整體流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)拓?fù)鋱D；圖3為本發(fā)明實(shí)施例信任向量投影示意圖。
具體實(shí)施例方式首先，對(duì)傳統(tǒng)的信任評(píng)價(jià)模型做介紹在傳統(tǒng)的信任評(píng)價(jià)中，信任是通過信任關(guān)系模型建立的。信任關(guān)系描述的是評(píng)價(jià) 節(jié)點(diǎn)信任被評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行某種行為，信任值描述這種信任的程度。根據(jù)獲取信任值方 式的不同，信任值可以分為直接信任值、間接信任值。直接信任值是本節(jié)點(diǎn)通過對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn) 的直接觀察，計(jì)算得到的信任值。間接信任值是非鄰居節(jié)點(diǎn)信任值，需要通過某種信任模型 得到。本發(fā)明中路由方法只應(yīng)用到直接信任值，在下文中簡(jiǎn)稱直接信任值為信任值。下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，對(duì)本發(fā)明方法具體包括下述步驟步驟(1)確定業(yè)務(wù)類型、性能指標(biāo)和業(yè)務(wù)類型_性能指標(biāo)需求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定網(wǎng)絡(luò)中所包含的業(yè)務(wù)類型，設(shè)業(yè)務(wù)類型總數(shù)為p，確定對(duì)各業(yè)務(wù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的性 能指標(biāo)，設(shè)性能指標(biāo)總數(shù)為q。本發(fā)明將對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量造成影響的各個(gè)因素歸納為以下五 個(gè)主要的性能指標(biāo)包錯(cuò)誤率指標(biāo)，時(shí)延指標(biāo)，時(shí)延抖動(dòng)指標(biāo)，安全指標(biāo)和能量指標(biāo)，對(duì)于不 同的業(yè)務(wù)類型，可根據(jù)其服務(wù)質(zhì)量需求進(jìn)行增減。不同的業(yè)務(wù)對(duì)各性能指標(biāo)需求是不同的。識(shí)別不同業(yè)務(wù)類型的各性能指標(biāo)需求， 得到業(yè)務(wù)類型-性能指標(biāo)需求之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。各性能指標(biāo)需求根據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要 求和/或業(yè)務(wù)的運(yùn)行目的確定。此處的性能指標(biāo)需求為一個(gè)具體數(shù)據(jù)或一個(gè)數(shù)量級(jí)；步驟⑵計(jì)算業(yè)務(wù)評(píng)估向量獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)類型，根據(jù)業(yè)務(wù)類型_性能指標(biāo)需求之間的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，得到各性能指標(biāo)需求值。根據(jù)各業(yè)務(wù)對(duì)性能指標(biāo)的需求值計(jì)算出相應(yīng)的歸一化信任值， 并組成業(yè)務(wù)評(píng)估向量。設(shè)yf、yd、y^ ys、ye依次為業(yè)務(wù)對(duì)包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、安全、能量性能指標(biāo)需 求值。業(yè)務(wù)評(píng)估向量表示為1 =[ ^.入,足]，其中，Sf、Sd、Sj, Ss、Se依次表示對(duì)滿足
業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需求的包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、安全、能量的歸一化信任值。計(jì)算方法依次為
Sf =
‘垣》 ig -i 1
o<yf<\
=O
^=1" S^ = Se =
垣又-1 1
i+ig 奴
0<又<1
又=0
1
10 β
0<Λ<
1
\0β 其中xdt為網(wǎng)絡(luò)中所有業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延需求值中的最大值，xJt為網(wǎng)絡(luò)中所有業(yè)務(wù)對(duì)時(shí) 延抖動(dòng)需求值中的最大值。β是調(diào)節(jié)系數(shù)，0.1 < β < 10。
任值的計(jì)算公式不局限于上述形式，只要信任值的大小能夠體現(xiàn)性能指標(biāo)的優(yōu)
劣，具體地說，性能指標(biāo)越優(yōu)，對(duì)應(yīng)信任值越大。步驟(3)計(jì)算節(jié)點(diǎn)間性能信任向量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的初始信任狀態(tài)是不確定的，而且隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信任狀 態(tài)也是不斷變化的。通過觀測(cè)鄰居節(jié)點(diǎn)的行為，可對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的各項(xiàng)性能指標(biāo)的信任值進(jìn) 行計(jì)算。下面將以節(jié)點(diǎn)I1對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)i2的節(jié)點(diǎn)間性能信任向量的計(jì)算為例進(jìn)行具體說明。 設(shè)節(jié)點(diǎn)“對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)i2的觀測(cè)次數(shù)為X，，、Tf、Tf、Tf、Γ，依次表示本節(jié)點(diǎn)“ 對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)“包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、安全、能量的歸一化信任值，計(jì)算方法依次為 Tf2 =
Ig:
X,
X
Igi-I χ
1
0 < χ/ < χ
x/=0
xf為觀測(cè)到的包錯(cuò)誤的次數(shù)； T}h =1
=1- Bl
Xdt
Xd為觀測(cè)到的平均時(shí)延，Xdt為網(wǎng)絡(luò)中所有業(yè)務(wù)時(shí)延需求的最大值；
X, ψ 二1-之， 為觀測(cè)到的平均時(shí)延抖動(dòng)，Xjt為網(wǎng)絡(luò)中所有業(yè)務(wù)時(shí)延抖動(dòng)需求的
1
最大值；
權(quán)利要求
一種基于多維信任向量的路由方法，具體為首先計(jì)算源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間的所有可用鏈路的鏈路性能信任向量，再分別計(jì)算各可用鏈路的鏈路性能信任向量在業(yè)務(wù)評(píng)估向量上的投影長(zhǎng)度，最后選擇投影長(zhǎng)度最大的可用鏈路作為傳輸當(dāng)前業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的最優(yōu)路由；其中，可用鏈路i1 i2 i3 L in 1 in的鏈路性能信任向量表示為節(jié)點(diǎn)間性能信任向量是指由節(jié)點(diǎn)im對(duì)節(jié)點(diǎn)im+1各性能指標(biāo)觀測(cè)到的信任值組成的向量m＝1，2L，n 1；業(yè)務(wù)評(píng)估向量是指由當(dāng)前業(yè)務(wù)對(duì)各性能指標(biāo)需求值的信任值組成的向量。FDA0000025744890000011.tif,FDA0000025744890000012.tif,FDA0000025744890000013.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路由方法，其特征在于，所述性能指標(biāo)為包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí) 延抖動(dòng)、安全和能量中的任意兩個(gè)或兩個(gè)以上的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的路由方法，其特征在于，所述當(dāng)前業(yè)務(wù)對(duì)包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí) 延抖動(dòng)、安全、能量需求值的信任值sf，Sd，Sj, Ss，se的計(jì)算方法為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的路由方法，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)im對(duì)節(jié)點(diǎn)im+1的包錯(cuò)誤率、時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、安全和能量的信任值^的計(jì)算方法為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多維信任向量的路由方法，該方法鑒于各業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的需求不同，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的性能如包錯(cuò)誤率，時(shí)延等，建立節(jié)點(diǎn)間和可用鏈路的鏈路性能信任向量，并根據(jù)鏈路性能信任向量到業(yè)務(wù)評(píng)估向量的投影長(zhǎng)度選擇最優(yōu)路由。本發(fā)明提出的路由方法通過綜合考慮鏈路性能和業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量需求的方式，選擇最適合進(jìn)行業(yè)務(wù)傳輸?shù)穆酚桑嵘司W(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量(QoS)，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)路由中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04W40/12GK101945461SQ20101027341
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月7日
發(fā)明者喻莉, 姜烈, 張婕, 熊飛, 程偉 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)