DTN网络环境下动态随机网络编码方法

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DTN网络中路由协议的研究的开题报告

DTN网络中路由协议的研究的开题报告一、研究背景和意义：随着移动计算设备和物联网设备的飞速发展，在一些特殊的环境中，如军事、野外、灾难现场等，无法进行有线网络通信的情况下，无线点对点通信逐渐被人们所接受。

而针对于一些大范围的点对点通信，往往单纯的点对点传输无法满足需求。

这时候，通过构建分布式的DTN(Disruption-Tolerant Network)网络，分割区域，协同完成数据的传递，将能够大大提高通信效率。

DTN可以理解为一种极端情况下的移动Ad Hoc网络，它允许在断开通信链路的情况下传输数据。

DTN节点不在按照传统的网络层次结构或拓扑结构进行通信，它们的联系是动态的，可以是一对多，也可以是多对多，数据传输的路径也可能是不规则的，因此DTN网络的路由协议的研究显得尤为重要。

通过研究DTN网络中路由协议的设计和实现，可以提高DTN网络中数据的传输效率和通信质量。

二、研究内容和方法：1. 分析当前DTN网络中常用的路由协议，包括Epidemic Routing, Spray and Wait Routing, Direct Delivery Routing等路由协议。

2.分析当前大规模网络中采用的一些路由策略，如基于拓扑的路由、基于内容的路由以及基于历史数据的路由。

3.在以上分析的基础上，设计一种适用于DTN网络的路由协议。

并通过NS-2等实际网络测试工具进行测试和验证。

三、预期成果：本研究的主要成果包括如下方面：1.对DTN网络中常用的路由协议进行了系统的分析和总结，掌握了各种协议的优缺点。

2.针对DTN网络中的特殊性质，设计一种适用于DTN网络的路由协议。

3.通过实际网络测试工具对路由协议进行了测试和验证，提出改进建议。

此外，在测试过程中收集到的数据也为进一步优化DTN网络提供了参考。

四、研究进度：1.文献调研阶段。

阅读相关文献，掌握现有DTN网络中路由协议的研究现状和发展趋势。

2.分析和总结阶段。

DTN发展综述

DTN发展综述一、简介DTN，即时延容忍网络(DelayTolerantNetwork)。

在一些特定的网络环境下会经常出现网络断开的现象,导致报文在传输过程中不能确保端到端的路径，这类网络被称为时延容忍网络，又叫容迟网络。

二、发展背景基于网络延迟很长、周期性连接、经常中断的缺点，1998年，NASA开始了深空网络即IPN的研究，其基本想法是让地球和距离很远的太空船之间的数据通信能够简化到像发生在地球上的两个节点之间一样。

该组人员后来发展成为Internet的IPNSIG工作组，由于没有可以进行试验星际网络，一部分成员开始研究如何将IPN的概念运用到陆地应用中。

为此，IETF成立了新的工作组寻找更通用的延迟容忍网络，这个工作组称为DTNRG，是现在DTN体系结构和协议研究的主要公开组织。

2004年初，DARPA提出了中断容忍网络，也简称为DTN，可以看作同一概念下的另一种叙述。

三、研究发展DTN是一个新兴的研究领域，它是由Kevin等人于2002年提出的一种通用的面向消息的可靠的覆盖层网络体系结构，它是一种位于区域网络(包括因特网)之上的覆盖网络，处理受限网络中频繁网络断开高延迟和异构性等问题。

目前DTN研究的热点包括网络中的机会主义路由、拥塞控制、网络安全等等。

这里分别介绍各热点问题的研究进展状况，并阐述其难点及可以面向的研究热点。

（一）路由技术DTN路由技术是DTN中的关键，路由协议包括三个部分：如何建立网络的拓扑结构、如何维护网络拓扑和路由算法。

在DTN中，网络是时断时续的，即网络的拓扑结构是变化的。

与传统路由相比，DTN路由的主要目的并不是选择最短路径或者最少跳数，而是最大化报文传输的可能性。

目前很多路由协议如TCP/IP是在一些网络前提下提出的，DTN并不符合这些基本假设条件，DTN路由的指的是在DTN层上进行的选路策略，并没有涉及到下层网络。

DTN路由涉及到采用何种路由策略进行选路、路由信息的扩散、组成员管理、报文转发、状态维护和报文重传等等。

动态霍夫曼编码

动态霍夫曼编码
动态霍夫曼编码是一种基于静态霍夫曼编码的改进算法。

在静态霍夫曼编码中，编码表是提前构建好的，无法根据输入数据的统计特性进行调整。

而动态霍夫曼编码则允许在编码过程中动态地更新编码表，以适应输入数据的变化。

具体来说，动态霍夫曼编码主要通过以下步骤实现：
1. 统计输入数据中每个符号的出现频率。

2. 根据符号的频率构建一棵霍夫曼树。

3. 在编码过程中，根据输入数据中符号的出现频率，动态地更新霍夫曼树，以反映输入数据的变化。

4. 使用更新后的霍夫曼树对输入数据进行编码。

动态霍夫曼编码的优点在于能够自适应地处理输入数据的变化，从而提高了压缩效率。

同时，由于编码过程中需要实时更新霍夫曼树，因此也需要更多的计算资源和时间。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求和资源限制来选择使用动态霍夫曼编码还是静态霍夫曼编码。

一种用于信息隐蔽传输的高效DTN路由算法

作者简介：刘美华（1989—），女，湖北荆州人，武汉大学博士研究生
覮通讯联系人，E-mail：zxc9501@
第8期
刘美华等：一种用于信息隐蔽传输的高效 DTN 路由算法
125
在延迟容忍网络（Delay Tolerant Network，DTN）中，移动设备之间以自组织的形式通过短距离接口进行数据交换，这种低成本的通信方式与蜂窝系统互补协同，成为物联网领域的一个重要方向[1-2]. 但由于设备的移动导致连接时常断开，消息只能通过节点间的机会性相遇以存储-携带-转发的方式实现投递[3]. 这种多跳、随机的方式与传统网络通信有着本质差异，DTN 中移动节点之间自组织、间歇性的连接使消息传输路径的随机性很大，通信过程很难追溯，因而使消息难以被追踪，因此 DTN 能够用于信息隐藏系统中对消息的传输过程进行保护.信息隐藏系统通常可以分为内容隐藏和传输隐藏，内容隐藏技术包括数字水印、密码学、隐写术[4]等；传输隐藏主要是利用信道的一些固有特性以实现传输的隐蔽，例如扩频、跳频等[5]，与这些物理层的传输隐藏方法不同，本文提出一种基于 DTN 的从网络层面实现隐蔽传输的方法，其与内容隐藏一起构建信息隐藏系统：经加密或者隐写之后得到的载密信息通过 DTN 进行多跳传输，由于传输路径的不确定性，消息和源节点均难以被追踪，这样就能够实现对传输过程和发送方的保护.
险，根据网络连通情况对副本数进行了动态设置.最后，将提出的算法与 DTN 经典算法进行
仿真对比，结果显示本算法能够提高 DTN 的消息投递率，减少网络开销，同时提高消息的安
全性.
关键词：延迟容忍网络；传输隐藏；路由算法；副本数控制；转发策略
中图分类号：TN915
文献标志码：A

战场环境下的DTN路由算法研究

ＯＮＥｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｓｏｆｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｕｐｅｒｉｏｒｍｅｓｓａｇｅｓｂｅｉｎｇｄｅｌｉｖｅｒｅｄｆｉｒｓｔ，Ｂ－ＤＴＮｓｔｉｌｌｐｅｒ — ｏｒｆｍｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｉｎｗｈｏｌｅｄｅｌａｙｓａｎｄｄｅｌｉｖｅｒｙｒａｔｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ；ｆｅｒｒｙ；ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｑｕｅｕｅ；ｉｍｐｒｏｖｅｄＥＺＦ；Ｂ－ＤＴＮ
ｆｏｒｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ（Ｂ－ＤＴＮ）ｂａｓｅｄｏｎｆｅｒｒｉｅｓａｎｄｍｕｌｔｉｐｌｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｑｕｅｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｍｅｓｓａｇｅｐｒｉｏｒｉｔｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＤＴＮｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｄｅｄｉｃａｔｅｄｔｏｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄａｎｄｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｎｇｍｅｓｓａｇｅｐｒｉｏｒｉｔｉｅｓ，ｓｅｖｅｒａｌｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅＤＴＮｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｉｔｙｏｆｂａｔｔｌｅｆｉｅｌｄ，ａｂａｌａｎｃｅｉｓｍａｄｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．ＡｎｅｗＤＴＮｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ

基于网络编码的空间DTN LTP协议改进

基于网络编码的空间DTN LTP协议改进万鹏;宋世杰;华中杰;张胜利【期刊名称】《飞行器测控学报》【年(卷),期】2017(36)6【摘要】随着空间通信技术与应用的不断发展,空间DTN(Delay Tolerant Network,容延迟网络)中节点之间数据传输的重要性日益明显.针对空间DTN的可靠信息传输需求,首先介绍了空间DTN的特点及信息传输协议体系,并对LTP(Licklider Transmission Protocol,立克里德传输协议)进行了重点分析.然后针对空间DTN中LTP协议的缺点和不足,研究提出了基于网络编码的空间DTN LTP 传输协议改进策略——NC-LTP协议,并通过数学仿真对算法性能进行了分析评估.仿真结果表明,相比于LTP协议,NC-LTP协议在不同信道传输时延、不同丢包率等条件下的适应性方面表现出较大的优势,因此NC-LTP协议更适用于具有高动态特性、高信道误码率、带宽受限的空间DTN环境.【总页数】8页(P457-464)【作者】万鹏;宋世杰;华中杰;张胜利【作者单位】北京跟踪与通信技术研究所北京·100094;北京跟踪与通信技术研究所北京·100094;北京跟踪与通信技术研究所北京·100094;深圳大学信息工程学院广东深圳·518060【正文语种】中文【中图分类】V443+.1;TN911.22【相关文献】1.深空DTN网络中LTP协议的额外传输开销优化 [J], 王洋;杨宏;陈晓光;丁凯2.DTN协议在空间信息网络中的应用研究 [J], 申景诗;李伟明;张素娟3.基于网络编码的空间DTN中CGR改进算法 [J], 万鹏;张胜利;宋世杰4.DTN协议在空间信息网络中的应用探究 [J], 李鹏飞5.基于网络编码的可信网络连接改进模型与协议设计 [J], 张波;张涛;林为民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

DTN架构

延迟容忍络架构摘要本文档介绍了延迟容忍和破坏容错网络的体系结构，是最初设计用于星际互联网架构的一种演进，通信系统设想提供跨星际距离互联网般的服务，支持深空探测。

本文档阐述了一种框架体系，改框架体系能解决各种问题，具有操作和性能特点，在传统的网络（互联网等）的中不能操作或者不能运行的问题。

我们定义了一个面向消息的叠加在的传输层（或其它层）互连的层上。

该文件提出了一个动机架构，架构概览，需要检讨其运作状态管理，以及应用程序设计问题的讨论。

该文件表示IRTF DTN研究小组的共识，并通过该集团得到了广泛的审查。

目录1引言............................................... 3.....2，为什么一个架构容许延迟网络？ (4)3 DTN体系结构说明 (5)3.1。

切换虚拟邮件使用存储转发操作................................................. 0.53.2。

节点和端点 (7)3.3。

端点标识符（新发传染病），并注册 (8)3.4。

任播和多播 (10)3.5。

优先级 (10)3.6。

邮政方式传输选项和行政记录..113.7。

主捆绑场 (15)3.8。

路由与转发 (16)3.9。

分片和重组 (18)3.10。

可靠性和贸易交接 (19)3.11。

DTN支持代理服务器和应用层网关 (21)3.12。

时间戳和时间同步 (22)3.13。

拥塞和流量控制在包层 (22)3.14。

安全 (23)4，国家管理的思考 (25)4.1。

申请注册国家 (25)4.2。

贸易交接状态 (26)4.3。

包路由与转发国家 (26)4.4。

与安全相关的国家 (27)4.5。

策略与配置状况 (27)5，应用结构化问题 (28)6，汇聚层的注意事项使用底层协议................................................. .. (28)7摘要............................................... (29)8，安全注意事项 (29)9 IANA事项 (30)10，规范性引用文件 (30)11，资料性文献 (30)12致谢 (3)引言本文档介绍了架构的延迟和中断容错网络的互操作（DTN）。

DTN进展综述

DTN进展综述延迟容忍网络（Delay Tolerant Networks，简称DTN），也称为“挑战性网络”，来源于行星际通信网络。

现泛指在任意时间点，几乎不存在源地址到目的地址的端到端的路径的无线网。

随着计算机技术的发展以及其他领域研究的需要，这样的挑战网络已相继出现，并在人们的日常生活的幕后扮演着重要的角色。

现有的挑战性网络主要包括生态环境监控网络，Peoplenet，海洋无线传感网络，无线车载自组织网络，军事网络，灾难恢复网络以及边远乡村的访问等。

延迟容忍网络的主要研究机构有三个：星际互联网(interplanetary networking, IPN)，互联网研究任务组(Internet Research Task Force)建立的DTNRG（DTN Research Group）以及美国国防部高级研究局（DARPA）。

延迟容忍网络的研究方向主要分为DTN体系结构，DTN路由和DTN安全问题。

延迟容忍网络往往具有高延迟，低传输率，间歇型连接、节点频繁移动，延迟容忍、错误容忍、有限的存储以及通信环境恶劣等特点，使得传统的基于TCP/IP的端到端通信的互联网技术无法很好地为其提供服务。

面对着延迟容忍网络以上所述的特性，若仍然使用传统的TCP/IP体系结构，会造成极大的传输时甚至几乎不可达的网络传输。

IRTF设计的DTN网络体系以BP协议为主要协议，利用其协议数据单元“束”(bundle)进行信息传输，采用不同的汇聚层协议，以使BP协议适用于各种网络情况，但仍存在许多缺陷。

BP协议主要集中在束格式的逻辑设计，而不是对协议实体即束代理间的操作和相互作用进行说明，因此更像是一种复杂的文件格式规范。

协议中EID的格式及如何按照EID进行转发仍未定义，且缺少类似DNS和SIP协议的定位及解析服务，其全部依赖于后期绑定。

地址映射的本地化增加了安全更新的难度，需要为束代理建立合法、安全和有效的注册管理机制。

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ＤＴＮ网络环境下动态随机网络编码方法
邓广宏，一，曹万华，一，张剑２冯力，程雄
（１．哈尔滨工程大学计算机科学与技术学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．武汉数字工程研究所系统科研部，湖北武汉４３００７４）
摘
要：容迟容断网络的移动性、间歇连通性和动态拓扑等动态特性使得当前应用于静态网络拓扑和固定多播容
关键词：容迟容断网络；随机网络编码；多播率；多播容量
中图分类号：ＴＮ９１９．３文献标识码：Ａ文章编号：１０００．４３６Ｘ（２０１４）０２．００７６．１１
ＭｅｔｈｏｄｏｆｄｙｎａｍｉｃｒａｎｄｏｍｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇｉｎＤＴＮｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
第３５卷第２期
２０１４年２月
通
信
学
报
、，０ｌ＿３５ＮＯ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１４
ＪｏｕｍａｌｏｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－４３６ｘ．２０１４．０２．０１１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｍｏｂｉｌｉｔｙ，ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｙｔａｎｄｄｙｎａｍｉｃｔｏｐｏｌｏｇｙｉｎｄｅｌａｙｔｏｌｅｒａｎｔｎｅｔ－
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅｒｃａｈｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＷｕｈａｎＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｎｓｉｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈｎａ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
ｍｅｎｔ．Ｆｏｒｗｏｒｋｉｎｇｏｕｔｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ａｄｙｎｍｉａｃｒａｎｄｏｍｎｅｗｏｔｒｋｃｏｄｉｎｇｔｒａｎｓｆｅｒｍｅｔｈｏｄ（ＤＩＬＮＣ）ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎ
ｗｏｒｋ（ＤＴＮ），ｔｈｅｓｔａｔｉｃｒａｎｄｏｍｎｅｔｗｏｒｋｃｏｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂｅｃｏｍｅｄｉｉｃｆｕｌｔｔｏａｄａｐｔｔｏｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＤＴＮｅｎｖｉｒｏｎ —
ＤＥＮＧＧｕａｎｇ．ｈｏｎｇ，．，ＣＡＯＷａｎ — ｈｕａ，ＺＨＡＮＧＪｉａｎ２ＦＥＮＧＬｉ，ＣＨＥＮＧＸｉｏｎｇ２ｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；
量的静态随机网络编码难以适应ＤＴＮ网络环境的网络编码传输，为此提出了一种ＤＴＮ网络环境下动态随机网络编码传输方法。该方法以马尔科夫信道模型为基础，根据节点的数据状态动态监测信道速率，在信源节点构造了
带信道容量的网络流图，并计算和预测当前网络多播容量，最后根据多播容量的变化动态扩展和裁剪随机网络编码方案，实现ＤＴＮ网络环境下数据的动态网络编码传输。仿真结果表明，相比传统的固定多播率编码方法，动态随机网络编码方法降低了数据的平均传递延迟，提高了数据投递率。
ｔｈｅＭａｒｋｏｖｃｈａｎｎｅｌｍｏｄｅｌ，ｉｔｉｒｆｓｔｃｏｍｐｕｔｅｄｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｓｐｅｅｄｓｏｆｅｖｅｒｙｎｅｔｗｏｒｋｃｈａｎｎｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｄａｔａｓｔａｔｅｓｏｆｎｏｄｅｓ，ｎｄａｔｈｅｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｔｈｅｎｅｗｏｔｒｋｌｏｆｗｇｒａｐｈｉｃｗｉｔｈｃｈａｎｎｅｌｃａｐａｃｉｔｉｅｓａｔｔｈｅｓｏｕｒｃｅｎｏｄｅ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄ