南京邮电大学梅中辉获国家专利权
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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利一种基于零空间的自适应安全网络编码方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115941284B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211412630.0,技术领域涉及:H04L9/40;该发明授权一种基于零空间的自适应安全网络编码方法是由梅中辉;杨坤设计研发完成,并于2022-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于零空间的自适应安全网络编码方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于零空间的自适应安全网络编码方法,包括:系统参数初始化、生成传输数据包和验证向量、中间节点验证及再编码、信宿节点解码。基于零空间的自适应安全网络编码方法的安全性是由零空间与数据向量线性空间的特性来实现的,检测策略的优化和开销的减少是通过自适应检测机制来实现的。本发明可以克服经典零空间网络编码方法中不能抵御多个恶意节点合谋的污染问题,并且根据网络特性进行动态改变检测策略,达到减少计算开销,提高验证效率,减少网络资源消耗的目的。
本发明授权一种基于零空间的自适应安全网络编码方法在权利要求书中公布了:1.一种基于零空间的自适应安全网络编码方法,其特征在于,采用网络编码系统;所述系统包含信源节点、中间节点、信宿节点;包括: 步骤S1:对待传输的数据向量矩阵P利用单位矩阵进行扩展得到扩展数据向量矩阵X,对扩展数据向量矩阵X进行分块处理得到若干组包含有个数据向量的数据向量集合; 步骤S2:信源节点S生成编码后的数据包和验证向量: 从初始时刻T0,信源节点每过一次个单位时间,便增加一组数据向量集合参与信源的编码转发操作,在时刻时,其中i为过个单位时间的次数,为自然数,信源节点中参与编码传输的数据向量集合其中m为数据向量矩阵P、扩展数据向量矩阵X中数据向量的个数; 在时刻信源节点S使用数据向量集合Xp生成编码后的数据包并转发给第一个中间节点; 每间隔次编码转发数据包,生成并发送一次验证向量在时间点时刻,信源节点S使用数据向量集合Xq生成验证向量并将附带发送时间Tnow的验证向量发送给第一个中间节点;其中所述数据包包括编码生成的数据向量和对应的数据向量的跳数L信息; 步骤S3:中间节点接收上游节点转发的数据包,并根据验证向量对接收的数据包进行合法性验证; 步骤S4:中间节点对通过验证的数据向量重编码数据包,向下游节点发送; 步骤S5:信宿节点接收相邻中间节点发送的数据包并进行对接收的数据包进行合法性验证,对通过合法性验证的数据包进行解码得到数据向量矩阵P; 其中信源节点使用数据向量集合Xp生成编码后的数据包,包括: 编码生成的数据向量为: 其中ci为编码系数,从预设的有限域Fq中随机选取;为数据向量集合Xp中的数据向量; 为编码生成的每个数据向量设置一个跳数L,跳数L的初始值设置为0,并附带在编码生成的数据向量的尾部组成数据包; 其中信源节点使用数据向量集合Xq生成验证向量包括: 利用随机向量将数据向量集合填充至m个向量的集合Cq: 随机向量的元素从预设的有限域Fq中随机获取,且随机向量与数据向量集合线性无关; 通过高斯消元解方程组求出满足等式的线性无关向量组成的矩阵利用矩阵将Cq张成线性空间使用线性方程得到零空间任意选取零空间中的一组基进行线性组合,生成验证向量 步骤S3、S5中,所述对接收的数据包进行合法性验证,包括: S31节点获得携带跳数信息的数据包,将创建的flagz和Treceive参数信息附带在接收到数据包中的数据向量的头部,得到处理后的数据包;其中flagz表示数据向量的验证状态,将flagz的值设为0,表示还未经过验证;Treceive表示节点v接收到的系统当前时间; S32判断节点工作状态; 响应于表示节点工作状态的参数T=0,说明该节点处于正常的工作状态,判断所述处理后的数据包距离通过上一次安全验证后经过的跳数L是否超过预设的最大跳数Lmax,响应于L超过Lmax,则等待接下来的安全验证,如果没有超过则跳过安全验证,等待编码转发; 响应于T>0,说明该节点处于非正常的工作状态,该状态下的节点收到的所有数据包都需要经过安全验证才能继续传输;参数T的初始化值为0; S33节点接收到验证向量后,只保留最近发送的一系列验证向量,将这些最新的验证向量组成一个验证向量矩阵Bv,中间节点v会发送由验证向量矩阵Bv中向量随机线性组合作为验证向量,通过网络链路传输发送给下游节点; 用验证向量矩阵Bv来验证那些接收时间不晚于Bv发送时间,并且未经过验证的数据包,即flagz=0、Treceive≤Tnow-Δ的数据向量;Δ是节点与信源节点之间的最大时间差,网络已经实现同步;Bs为Bv中删除系统时间参数的矩阵;判断数据向量是否能够通过验证:响应于成立,数据向量通过验证;否则,数据向量不能够通过验证,被视为污染数据包丢弃; 所述步骤S4,包括: S41每当有新的通过验证的数据向量,中间节点v对所有通过验证的数据向量进行随机线性组合,产生新的数据包,向下游节点发送;假设有l个数据向量编码过程为:其中,ηi是预设有限域Fq里的随机元素; S42新的数据包跳数L更新为:
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