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基于副本复制和Bloom Filter的P2P概率路由算法

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软件学报 2011年第4期22卷 773-781页

作者：朱桂明郭得科金士尧国防科学技术大学计算机学院并行与分布处理国家重点实验室湖南长沙410073 国防科学技术大学信息与管理学院信息系统工程国家重点实验室湖南长沙410073

非结构化P2P网络资源定位过程中的查询延迟、查准率和查询成本难以同时被优化,为此,提出一种基于副本复制和Bloom Filter技术的P2P概率路由算法DCBF(data copying and Bloom Filter).DCBF基于有向随机网络,对资源对象进行少量的复制,并... 详细信息

非结构化P2P网络资源定位过程中的查询延迟、查准率和查询成本难以同时被优化,为此,提出一种基于副本复制和Bloom Filter技术的P2P概率路由算法DCBF(data copying and Bloom Filter).DCBF基于有向随机网络,对资源对象进行少量的复制,并将各个副本随机路由给网络中的节点;接收副本的节点,以分布式衰减Bloom Filter向邻近节点传递副本的成员资格信息.理论分析和实验结果均表明,DCBF仅需复制少量的副本,通过以分布式衰减Bloom Filter传递副本的成员资格信息,使得网络中的绝大多数节点能够感知到副本的成员资格信息,从而使得各个节点能够以极低的查询代价,在较低的路由延迟范围内,高概率地将查询路由到目标节点.

关键词：对等计算有向随机网络副本复制衰减BloomFilter 概率路由

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基于速度感知的MANET概率路由

系统仿真学报 2017年第6期29卷 1260-1267页

作者：陈耀华彭凌西古鹏广州大学机械与电气工程学院广东广州510006 广州大学计算机科学与教育软件学院广东广州510006

针对移动自组网(Mobile Ad Hoc Network,MANET)中路由的广播风暴问题,提出了基于速度感知的可靠的概率路由发现(Speed-aware-based reliable probabilistic route discovery,SRPR)方案。SRPR方案利用节点的速度矢量信息,将节点划分为可靠节点和非可靠节点。再利用贪婪转发策略,将可靠节点集中选择离目标节点最近的节点赋予高的转发概率,进而提高路由的可靠性,降低路由跳数。将SPRP方案应用于典型的按需式距离矢量路由协议(Ad Hoc On-demand Distance Vector,AODV)进行仿真。仿真结果表明,提出的SPRP方案能够有效缓解广播风暴问题,降低控制包(Routing requests,RREQ)的重传次数,并减少碰撞率。

关键词：移动自组网概率路由速度贪婪转发按需式距离矢量路由

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容延网络中一种改进的概率路由协议

计算机工程 2015年第7期41卷 142-148,152页

作者：刘文锋菏泽学院计算机与信息工程系山东菏泽274015

容延网络大多基于历史路由协议和粗粒度信息做出消息转发决策,然而这些粗粒度信息无法较好地描述网络节点间的接触模式,降低了转发决策的准确性。为此,提出基于细粒度接触表征的概率路由协议FGPRo PHET,利用时隙滑动窗口机制维护细粒度... 详细信息

容延网络大多基于历史路由协议和粗粒度信息做出消息转发决策,然而这些粗粒度信息无法较好地描述网络节点间的接触模式,降低了转发决策的准确性。为此,提出基于细粒度接触表征的概率路由协议FGPRo PHET,利用时隙滑动窗口机制维护细粒度实时统计数据,通过调整滑动窗口尺寸控制历史数据粒度,进而描述网络节点间的接触模式。根据细粒度接触统计数据及相遇节点间所有接触事件的持续时间,计算节点接触概率。实验结果表明,与现有概率路由协议相比,FG-PRo PHET具有较高的报文投递率和网络缓存资源利用率,以及较低的通信开销。

关键词：容延网络概率路由消息转发细粒度时隙滑动窗口机制贪婪转发

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一种考虑节点拥塞情况的DTN概率路由算法

计算机应用研究 2012年第4期29卷 1493-1496页

作者：宋鑫胡勇王炳庭王贵竹安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039

容迟网络是一种新型网络,其概率路由算法根据历史相遇频率对相遇概率进行计算与更新,通过相遇概率判断是否转发报文。当节点缓存受限时,在网络中采用概率路由算法使得节点很容易发生拥塞,对报文的传送产生影响。为了减小拥塞对概率路由... 详细信息

容迟网络是一种新型网络,其概率路由算法根据历史相遇频率对相遇概率进行计算与更新,通过相遇概率判断是否转发报文。当节点缓存受限时,在网络中采用概率路由算法使得节点很容易发生拥塞,对报文的传送产生影响。为了减小拥塞对概率路由算法的影响,提出了一种考虑节点拥塞情况的概率路由算法,将节点相遇的概率和节点拥塞的情况综合起来,得到一个报文的递交概率,降低了由于拥塞对网络性能的影响,提高了报文的递交率,减小了报文在缓存中排队等候的时间。仿真结果表明,与传统的概率路由算法相比,在改进后的概率路由算法中报文递交率显著提高,平均延迟也在降低。

关键词：容迟网络概率路由拥塞程度相遇概率报文递交概率

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DTN中考虑连接时间的概率路由算法

计算机应用 2011年第5期31卷 1170-1172,1175页

作者：王贵竹何诚王炳庭安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室合肥230039

鉴于连接时间对报文能否成功传输有重要影响,提出考虑连接时间的概率路由算法。该算法基于连接时间和历史相遇频率两个因素来估计递交概率,从而大大提高了报文成功递交的概率,减少了报文传输中断的发生。仿真结果表明,与传统的概率路由... 详细信息

鉴于连接时间对报文能否成功传输有重要影响,提出考虑连接时间的概率路由算法。该算法基于连接时间和历史相遇频率两个因素来估计递交概率,从而大大提高了报文成功递交的概率,减少了报文传输中断的发生。仿真结果表明,与传统的概率路由相比该路由算法具有较高的报文递交概率和较低的网络开销率。

关键词：容迟网络概率路由相遇频率连接时间报文递交概率

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一种安全的无线传感网区域概率路由算法

一种安全的无线传感网区域概率路由算法

作者：吴立涛中国科学技术大学

学位级别：硕士

半导体技术的快速发展引领人类跨入了信息世界的大门,人类对于信息的渴望达到了前所未有的地步。在此背景下,研究人员设计了无线传感器网络。无线传感网的性能很大程度上依赖于路由算法,研究人员希望通过设计高效、稳定的路由算法以延... 详细信息

半导体技术的快速发展引领人类跨入了信息世界的大门,人类对于信息的渴望达到了前所未有的地步。在此背景下,研究人员设计了无线传感器网络。无线传感网的性能很大程度上依赖于路由算法,研究人员希望通过设计高效、稳定的路由算法以延长网络的生命周期,提高网络的可用性。然而受到传感器节点诸多能力的限制,使得在设计路由算法时存在很大困难。本文拟提出的安全无线传感网概率路由算法,是一种基于多项式密钥分配方案的区域概率路由算法,该算法在综合考虑多个因素基础上计算转发概率分布。以计算得到的概率分布值为基础,随机选择下一跳转发节点,这样使得节点在选择下一跳转发节点时能够综合考虑候选节点的当前状态,很大程度可以避免将数据包转发到不合适的节点中,同时该算法使用本文提出的多多项式密钥分配方案协商密钥,使得在通信过程中始终处于加密状态,极大的提高了网络的安全性。本文拟提出的多多项式密钥分配方案,是一种结合q-composite方案和Blundo方案的密钥分配方案。该方案在节点部署前由服务器生成大量多项式,随机选择部分多项式分配给传感器节点。传感器节点在建立通信时,选择相同的多项式,使用节点ID作为参数计算密钥。在本方案中,节点每次计算多个多项式,每次发送数据时随机使用密钥进行加密,这就避免了 q-composite方案中密钥容易遭到泄露的缺陷,提高了密钥的安全性。结果表明该方案在安全性和连通性方面有较大的优势,具有较佳的扩展性,但是资源开销方面存在一定不足。最后本文使用C#语言对提出的安全概率路由算法进行了仿真实验。首先分析了不同配置参数对网络的能量消耗、延迟以及负载均衡的影响,结果表明在大部分情况下配置的参数都能使得网络性能满足期望。当参数配置满足一定关系时,可以使得网络的性能达到最佳。其次本文对数个类似的路由算法进行了对比仿真分析,结果表明,本文拟提出的安全概率路由算法在能量消耗、路由效率、生命周期等方面都具有较大的优势。

关键词：概率路由安全多项式无线传感器网络仿真

车载移动网络中概率路由算法与缓存管理策略研究

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车载移动网络中概率路由算法与缓存管理策略研究

作者：武丹华中师范大学

学位级别：硕士

近年来,随着ITS(Intelligent Traffic System)相关技术的发展,车载移动网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)成为了其研究中的热点。车载移动网络在交通状况预警、辅助驾驶以及线上信息交流方面都有非常有意义的应用,在提高了交通效率... 详细信息

近年来,随着ITS(Intelligent Traffic System)相关技术的发展,车载移动网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)成为了其研究中的热点。车载移动网络在交通状况预警、辅助驾驶以及线上信息交流方面都有非常有意义的应用,在提高了交通效率的同时还满足了人们的出行需求。在VANET中,由于车辆节点的快速移动以及分布密度不均匀,车辆节点形成的网络拓扑结构时断时连,这就导致消息的成功传输具有极大的挑战性。为了解决VANET所面临的难题,结合容迟网络(Delay Tolerant Network,DTN)中消息传输机制——“携带-存储-转发”以及节点间间歇性连接传输消息的特点,研究并且设计一种在车载移动网络环境下也能够提高消息的成功投递率,降低网络负载率的路由算法是一项非常有意义的工作。本文针对已有的路由算法在VANET环境下性能不佳的问题,展开了以下的研究与改进:(1)在新能源电动汽车自身储存电量有限的背景下,针对Prophet路由算法在选择下一跳节点的过程中还存在一定局限性,提出了一种基于相遇持续时间和节点能量的概率路由改进算法CTAE-Prophet(Connection Time and Energy-Prophet)。在该算法中,携带消息的车辆节点在选择中继节点时会综合考虑节点间成功传输消息的概率、节点间相遇时的持续连接时长以及节点的剩余能量等因素,并且优先将消息传输给到达目的节点概率高、节点间相遇持续时间久和剩余能量多的高质量节点。CTAE-Prophet算法不仅一定程度上克服了由于相遇的车辆节点间因连接时间过短而导致的链路不稳定的不足而且避免了因节点能量不足而导致的消息无法成功传输的问题。(2)针对网络中节点的缓存空间有限,容易产生网络拥塞的问题,本文综合考虑了消息的存在时间、传输过消息的节点数目以及消息数据包的大小来计算消息的效益值,提出了一种基于消息效益的缓存管理策略MEBM(Message-Efficiency-based Buffer Management)。MEBM 算法的具体设计为:当节点需要接收新的数据包却因剩余缓存不足而导致网络拥塞时,节点会比较缓存中的消息效益值的大小,优先删除效益值小的消息来释放缓存缓解拥塞。(3)通过在ONE仿真平台上实验,对CTAE-Prophet算法和MEBM算法的合理性进行了验证。实验过程中,同时将另外几种算法与本文所设计算法的结果进行对比分析,最终证明了 CTAE-Prophet算法和MEBM算法在提高消息投递成功率,降低网络负载率上的优越性。

关键词：车载移动网络容迟网络概率路由缓存管理 ONE仿真平台

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容滞网络中基于节点传输能力的概率路由算法

容滞网络中基于节点传输能力的概率路由算法

作者：郑磊安徽大学

学位级别：硕士

容滞网络(DTN:Delay Tolerant Network)是一种间歇连通性网络,节点间大多数时间不存在端到端的完整路径,其主要特点有间断性连接、长延迟、资源有限等,这为报文的高效传输带来了巨大挑战。在解决不同网络区域和网络环境之间的连通性方面... 详细信息

容滞网络(DTN:Delay Tolerant Network)是一种间歇连通性网络,节点间大多数时间不存在端到端的完整路径,其主要特点有间断性连接、长延迟、资源有限等,这为报文的高效传输带来了巨大挑战。在解决不同网络区域和网络环境之间的连通性方面,DTN体系采取在ISO模型中的应用层与传输层之间加入一个新的协议层,称为聚束层。通过聚束层,DTN中的节点得以在间断性的环境下通信。在DTN发展过程中,许多经典路由算法被提出,如蔓延路由算法,散发等待路由算法,概率路由算法等。这些算法都各有优点,但是也存在一些不足与缺陷。例如,概率路由算法在选择中继节点时只通过节点与信宿节点相遇的概率路由表来判断是否递交报文,而没有充分考虑节点的自身性质。所以本文结合网络实际情况与节点差异性,此基础上提出节点传输能力概念,进而提出基于节点传输能力的概率路由算法。该算法结合概率路由的优点,拥有更好的递交与开销表现。本文主要内容结构与算法创新如下:(1)介绍DTN的特征与体系结构,阐述DTN中的聚束(Bundle)层及其Bundle协议和保管传输机制,并详细分析其路由机制以及报文传输策略。对常见的路由算法进行分类介绍,以及对常见的多拷贝路由算法的原理和路由策略进行分析演示。(2)对概率路由算法的缺点与实际中可能存在的盲目性进行重点分析,对其考虑欠缺处进行重点补漏,论证衡量节点特性的重要性,并依次计算。将节点的这些特性与节点常量传输率结合,提出节点传输能力概念。(3)在节点传输能力的基础上,提出了基于节点传输能力的概率路由算法。将节点在过去一段时间内的传输能力融入传统概率路由更新公式中,得出新的路由算法。新算法使节点在选择下一跳节点时,可以衡量下一跳节点的历史传输能力。仿真结果表明,新算法与蔓延路由和概率路由相比,在提高递交率的同时,降低了网络的开销。综上所述,本文在研究节点性质的基础上,提出基于节点传输能力的概率路由算法。新的算法将节点这一重要报文载体充分融入路由策略中。该算法通过判断节点传输能力,更加合理的选择中继节点,从而增加递交率,降低了网络开销,具有一定研究意义。

关键词：容滞网络节点差异概率路由传输能力

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DTN中基于拥塞程度的概率路由研究

DTN中基于拥塞程度的概率路由研究

作者：陶健安徽大学

学位级别：硕士

伴随着移动无线通信技术的快速发展,许多新兴网络不断涌现出来,如星际网络、陆地移动Ad hoc网络、军事网络、无线传感器网络,它们不同于传统的基于TCP/IP协议的网络,无端到端的路径存在,且间歇性连接、网络拓扑多变、长的可变延迟、非... 详细信息

伴随着移动无线通信技术的快速发展,许多新兴网络不断涌现出来,如星际网络、陆地移动Ad hoc网络、军事网络、无线传感器网络,它们不同于传统的基于TCP/IP协议的网络,无端到端的路径存在,且间歇性连接、网络拓扑多变、长的可变延迟、非对称数据速率等。为了实现这类特殊的网络通信,在2003年SIGCOMM国际会议上,一种新的网络体系结构被KevinFall等DTN研究者提出,称为容滞网络(DTN:Delay Tolerant Network),这种网络体系结构是在传统的网络层与应用层之间加了一层聚束层(Bundle层),通过此层中的"存储-携带-转发"方式来完成报文的转发以实现最终递交。DTN中的路由算法主要有两类,一类为单拷贝路由算法,另外一类为多拷贝路由算法。多拷贝路由算法主要是通过增加报文的副本数目来实现的,即允许同一报文被多次复制转发给中继节点,通过多条路径最终递交到信宿节点。在递交率方面多拷贝路由比单拷贝路由要高且路由算法研究的重点也在多拷贝路由算法上,因此在受限的网络环境下,有效的多拷贝路由算法具有重要意义。本文的主要工作如下:1.首先,概率路由算法是一种基于历史信息和可传递概率的路由算法,选择与信宿节点相遇概率高的节点作为中继节点,但未考虑历史相遇时每次的连接时间,如果历史相遇概率高但每次连接时间较短,也有可能导致报文无法顺利递交过去。因此本文提出了新的递交预期值,即考虑了相遇的概率,又增加了每次相遇时的连接时间。其次,当中继节点到信宿节点的相遇概率大于当前节点到信宿节点的相遇概率时,报文递交给中继节点,但此时并未考虑中继节点的拥塞程度,当中继节点拥塞时,即使中继节点到信宿节点的相遇概率大,中继节点接收报文也有可能导致更大的拥塞发生或者直接将接收的报文丢弃。因此本文提出了节点拥塞程度的概念,增加了转发时对中继节点拥塞程度的判断。综合了新的递交预期值和中继节点拥塞程度判断,提出了一种改进的基于节点拥塞程度的概率路由算法,改善了报文的递交率和平均延迟等网络性能。2.本文在基于节点拥塞程度的概率路由算法基础上,增加了相应的拥塞检测机制和拥塞控制机制;当转发报文给中继节点时,优先依次转发丢弃策略因子D值较大的报文,当中继节点拥塞时,优先依次丢弃转发策略因子D值较小的报文,直到为新报文腾出足够的缓存空间。与未加入拥塞控制的基于节点拥塞程度的概率路由算法相比,提高了报文的递交率和降低了网络的开销率。3.本文使用The ONE仿真软件对所提出的一种改进的基于节点拥塞程度的概率路由算法及拥塞控制策略分别进行了仿真验证,并与其它的路由算法进行比较分析。

关键词：容滞网络节点拥塞程度概率路由拥塞控制递交概率