一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法。该方法首先提供了节点间的社交关系，并根据消息传输成功率的差异性给出消息公平性定义。然后通过消息转发的优先级来设置不同消息的副本数目，并根据节点间的社交关系大小来选择下一跳节点，从而解决消息的不公平性问题。仿真结果表明：该方法在消息成功率、平均时延、路由开销比现有的路由算法要好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法
本专利技术属于机会社交网络的消息转发方法，尤其涉及一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法。
技术介绍
机会社交网络因节点分布较为稀疏、网络拓扑结构不稳定，一般会采取“存储-携带-转发”的路由模式，将消息以多跳的方式传送给目标节点。如果没有找到合适的中间节点，消息将被保存在现有节点的缓存中，直到遇到合适的中间节点才转发给它。因此，如何寻找一条低延时、低能耗、高传输成功率的传输路径，是机会社交网络中一个极具挑战的关键性问题。为了解决上述问题，已有学者提出了高效的消息转发路由机制。其基本思想是：对每个消息选择适合的转发节点和对消息转发的副本数目进行最优调整，以此来提高网络性能。例如：Spyropoulos等人提出了SAW(SprayAndWait)算法。在Spray阶段，源节点采用多副本散发机制，减少了消息分发过程中所需要的时间；但在Wait阶段，消息没有被继续转发，而是不断等待直到遇到目标节点，因此SAW算法存在时延偏高的问题。Lindgren等人提出PROPHET算法，该算法通过节点的相遇概率大小来选择转发节点，从而可以降低多副本数目转发所引发的网络拥塞。但该算法不适合运用于节点密度低的机会社交网络环境。根据平等理论，人们通过比较整个系统中每个人贡献与收益的比例来评价公平性。因此，公平性会影响到机会社交网络的消息传输成功率。已有学者根据用户对公平的满意度需求，并通过网络吞吐量来衡量自己是否受到不公平对待，从而阐述公平性对网络性能的影响。TuanLe等人提出了一种新的路由策略。在该路由策略中，是否转发取决于基于社交关系图的交互概率大小，并结合源节点消息的多拷贝控制和中介节点的单副本路由，从而实现低开销。但该策略并没有给出节点之间的社会关系。
技术实现思路
在机会社交网络中，由于现有的消息传输机制存在效率低、成功率低等问题，使得这些消息传输机制无法解决消息传输的公平性问题。本专利技术提出了一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法(Fairness-basedRouting,FR)。该方法首先提供了节点间的社交关系，并根据消息传输成功率的差异性给出消息公平性定义。然后通过消息转发的优先级来设置不同消息的副本数目，并根据节点间的社交关系大小来选择下一跳节点，从而解决消息的不公平性问题。本专利技术具体采用如下方式实现：一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法，包括以下步骤：S1.首先判断源节点s与目标节点d是否在同一个社区内,若s、d在同一个社区内，进入S2，若s、d不在同一个社区内，进入S3；S2.采用社区内消息传输策略进行消息传输，包括消息散发阶段与消息转发阶段，具体包括S21-S23；S21.节点s发送消息给目标节点d时，首先将消息m复制copys(m)份副本；其中，copyavg(m)表示网络中平均产生的消息副本，stepm表示消息转发时路由表中的当前跳数，stepmax表示消息m到达目标节点的最大跳数，tm表示消息产生时间；Tmax表示消息生存时间；ps(m)表示节点s的消息m的优先级，计算如下：若节点r与节点l的社交关系大小、社交关系的最大值、最小值分别为arl、arl(max)、arl(min)，则Pr(m)为：其中arl表示节点r与节点l之间的社交关系大小，计算如下：其中α、β、γ为加权因子，α+β+γ＝1，并且加权因子会根据实际应用进行调整；表示节点r与节点l在时间Δt内的归一化平均交互持续时间，为Δt时间内节点r帮助节点l所得到的贡献值与节点r和节点l之间总贡献值的比值，为节点的社交广度；作为优选，所述S21中计算如下：其中δ表示高斯相似度函数的方差；表示时间Δt内节点r和节点l平均交互持续时间；Xrl表示是节点r和节点l之间交互的状态，如果在t时刻有交互，Xrl＝1，否则Xrl＝0。作为优选，所述S21中的计算如下：其中Cotrl(t)表示t时刻节点r帮助节点l得到的贡献值，Cotlr(t)表示t时刻节点l帮助节点r得到的贡献值。作为优选，所述S21中的计算如下：其中SRrl(t)表示节点r与l是否相遇，如果在t时刻相遇，SRrl(t)＝1，否则SRrl(t)＝0；SRr(t)为t时刻节点r同时相遇其他节点的个数。S22.节点s向目标节点d进行移动，在移动过程中遇到中间节点j时，若asd＜ajd(其中asd表示节点s与节点d的社交关系大小，ajd表示节点j与节点d的社交关系大小)，则将份消息m副本转发给节点j；节点j在移动过程中遇到下一个中间节点k，若ajd＜akd(其中akd表示节点k与节点d的社交关系大小)，则将自身剩余消息m副本的1/2转发给节点k；源节点s、中间节点j、中间节点k继续按照上述规则将自身剩余消息转发给其他节点；S23.在消息转发过程中若遇到目标节点，则消息转发阶段结束；若遇到中间节点本身存储的消息m副本数目为1，则进入消息转发阶段S24；S24.在消息转发阶段，把消息m直接转发给与目标节点d之间社交关系比自己大的其他节点；这些节点继续按照上述规则转发消息m，直到目标节点d收到该消息m；S3.采用社区间消息传输策略，具体包括S31-S32；S31.源节点s携带消息m在社区内移动，若遇到源节点社区的网桥节点c，则将所携带的消息全部转发给此节点，让此节点携带消息转发到目标节点所在社区的网桥节点；S32.按照S2中所述的社区内消息传输策略继续转发消息m，直到目标节点d收到消息m。本方法通过设置消息优先级，决定节点的消息副本数目，从而提高消息的公平性和网络性能。仿真结果表明，与传统路由方法相比，该方法在消息的成功率、平均时延及路由开销比率都有一定的改进。附图说明图1不同生存时间值(TimeToLive，TTL)下消息传输成功率；图2不同TTL下消息的平均时延；图3不同TTL下路由的开销比率；图4不同缓存条件下消息传输成功率；图5不同缓存条件下消息传输平均时延；图6不同缓存路由开销比率。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步阐述。基于公平性的机会社交网络消息传输方法，包括如下步骤：S1.首先判断源节点s与目标节点d是否在同一个社区内,若s、d在同一个社区内，进入S2，若s、d不在同一个社区内，进入S3；S2.采用社区内消息传输策略进行消息传输，包括消息散发阶段与消息转发阶段，具体包括S21-S23；S21.节点s发送消息给目标节点d时，首先将消息m复制copys(m)份副本；其中，copyavg(m)表示网络中平均产生的消息副本，stepm表示消息转发时路由表中的当前跳数，stepmax表示消息m到达目标节点的最大跳数，tm表示消息产生时间；Tmax表示消息生存时间；ps(m)表示节点s的消息m的优先级，计算如下：假设节点r与节点l的社交关系大小、社交关系的最大值、最小值分别为arl、arl(max)、arl(min)，可得Pr(m)为：其中arl表示节点r与节点l之间的社交关系大小，计算如下：其中α、β、γ为加权因子，α+β+γ＝1，并且加权因子会根据实际应用进行调整；表示节点r与节点l在时间Δt内的归一化平均交互持续时间，为Δt时间内节点r帮助节点l所得到的贡献值与节点r和节点l之间总贡献值的比值，为节点的社交广度；本步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法，其特征在于包括如下步骤：S1.首先判断源节点s与目标节点d是否在同一个社区内,若s、d在同一个社区内，进入S2；若s、d不在同一个社区内，进入S3；S2.采用社区内消息传输策略进行消息传输，包括消息散发阶段与消息转发阶段，具体包括S21‑S24；S21.节点s发送消息给目标节点d时，首先将消息m复制copys(m)份副本；

【技术特征摘要】
1.一种基于公平性的机会社交网络消息传输方法，其特征在于包括如下步骤：S1.首先判断源节点s与目标节点d是否在同一个社区内,若s、d在同一个社区内，进入S2；若s、d不在同一个社区内，进入S3；S2.采用社区内消息传输策略进行消息传输，包括消息散发阶段与消息转发阶段，具体包括S21-S24；S21.节点s发送消息给目标节点d时，首先将消息m复制copys(m)份副本；其中，copyavg(m)表示网络中平均产生的消息副本，stepm表示消息转发时路由表中的当前跳数，stepmax表示消息m到达目标节点的最大跳数，tm表示消息产生时间；Tmax表示消息生存时间；ps(m)表示节点s的消息m的优先级，对任意节点r的消息m的优先级pr(m)计算如下：若节点r与节点l的社交关系大小、社交关系的最大值、社交关系的最小值分别为arl、arl(max)、arl(min)，则Pr(m)为：其中arl的计算公式如下：其中α、β、γ为加权因子；表示节点r与节点l在时间Δt内的归一化平均交互持续时间，为Δt时间内节点r帮助节点l所得到的贡献值与节点r和节点l之间总贡献值的比值，为节点的社交广度；S22.节点s向目标节点d进行移动，在移动过程中遇到中间节点j时，若asd＜ajd，则将份消息m副本转发给节点j；节点j在移动过程中遇到下一个中间节点k，若ajd＜akd，则将自身剩余消息m副本的1/2转发给节点k；源节点s、中间节点j、中间节点k继续按照相同规则将自身剩余消息转发给其他节点；S23.在消息转发过程中若遇到目标节点，则消息转发阶段结束；若遇到中间节点本身存储的消息m副本数目为1，则进入消息转发阶段S24；S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，应必娣，侯正周，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33