一种网络数据路由方法、系统及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种网络数据路由方法、系统及装置，预先对网络中的各个节点进行社团划分，判断第一转发节点与目的节点是否处于同一社团，优化数据包转发路线，若处于，则第一转发节点直接在第一社团内将数据包转发至节点活跃度最高的第二转发节点，若不处于，则第一转发节点判断自身是否与外部社团连接，若不连接，则在第一社团内将数据包转发至第二转发节点，以使数据包能够尽快的从第一社团中转发至外部社团，若连接，则第一转发节点将进行社团间的社团紧密度计算，第一转发节点将与第一社团社团紧密度最高的第二社团作为待转发社团，从而优化转发路径，缩短延迟，再在此基础上第一转发节点再将数据包转发至第二转发节点，实现转发路径的优化。

【技术实现步骤摘要】
一种网络数据路由方法、系统及装置
本专利技术涉及网络数据传输领域，特别涉及一种网络数据路由方法、系统及装置。
技术介绍
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。DTN网络的特点是源节点到目标节点间不需要存在完整路径，利用移动节点的特性，采取“存储-携带-转发”的路由机制来实现网络通信的网络，由于DTN网络结构的特殊性，DTN的研究和发展将对军事战争、航天通信、灾难恢复、应急抢险等领域的消息交互提供有力的科学理论和技术支持，并极大地推进未来网络通信智能化、泛在化、融合化的发展趋势。目前针对DTN网络的路由机制方案已经提出了许多，从最初的基于副本路由协议和基于上下文路由协议为主，随着面向副本协议的路由技术的研究的越来越完善，更多的研究人员转向对节点关系、节点运动性对于路由协议的影响；Bubble路由算法基于人类社会关系，根据社团结构和节点分布情况综合来选择合适的转发节点，由于总是寻找节点分布密度高的节点来进行消息转发，节点分布密度低的节点无法获得转发消息的机会，从而造成了节点资源的浪费，此外，对于大规模的网络，此路由算法的副本保存过多问题也会造成较大的开销；现有技术中的路由算法存在高网络传输延迟的问题。因此，为了解决这些缺点，需要提出一种低网络传输延迟的网络数据路由方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种网络数据路由方法、系统及装置，降低网络传输延迟。其具体方案如下：一种网络数据路由方法，包括：S11：第一转发节点判断自身是否为目的节点，如果是则进入S12，如果否则进入S13；S12：所述第一转发节点解析数据包，结束所述数据包的转发过程，不再执行后续步骤，其中，所述数据包为所述第一转发节点接收上一个转发节点转发的所述数据包得到的，或所述第一转发节点为源节点，所述第一转发节点生成待转发的所述数据包；S13：所述第一转发节点利用所述数据包中记载的目的节点信息和基础信息中的社团标号判断与所述目的节点是否属于同一社团，如果是则进入S17，如果否则进入S14；S14：所述第一转发节点利用所述基础信息中的连边数判断自身外部连边数是否为0，如果是则进入S17，如果否则进入S15；S15：所述第一转发节点利用与其相连的各外部社团与第一社团间的游走概率和平均距离计算出各外部社团与第一社团间的社团紧密度，其中，所述第一社团为包括所述第一转发节点的社团；S16：所述第一转发节点利用各外部社团与第一社团间的社团紧密度从中查找出与第一社团社团紧密度最高的第二社团所述第一转发节点；S17：所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的第二转发节点，并返回S11直至所述第一转发节点为所述目的节点，其中，若所述第一转发节点与所述目的节点属于同一社团或所述第一转发节点自身外部连边数为0，则所述第二转发节点属于所述第一社团，若所述第一转发节点自身外部连边数不为0，则所述第二转发节点属于所述第二社团；其中，预先对全网中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团；所述基础信息为预先对全网进行统计得到的，包括每个节点的连边数、节点活跃度、社团标号、节点间距离。可选的，所述基础信息还包括转发数据包次数；所述第一转发节点判断自身是否为目的节点之前，还包括所述第一转发节点利用所述基础信息判断所述转发数据包次数是否超过预设的转发次数阈值，如果是则所述第一转发节点拒绝接收所述数据包。可选的，所述预先对网络中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团的过程，包括：利用Radicchi算法计算出节点之间连边的聚集系数；其中，所述Radicchi算法为：式中，C(i,j)表示节点i和节点j的连边的聚集系数，Zi,j表示包含了边(i,j)的三角形个数，ki表示与节点i相关联的连边的条数，kj表示与节点j相关联的连边的条数，Min(ki-1,kj-1)表示为节点i和节点j间连边最多可能属于的三角形结构数；利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团。可选的，所述利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分的过程，包括：利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分；判断全网中是否有同时属于多个社团的重叠节点；如果有，则删除全网中每个节点的与最小聚集系数对应的连边；判断所述重叠节点是否属于多个社团；如果是，则将所述重叠节点划分至紧密度最高的社团；如果否，则利用聚集系数对重叠节点进行划分。可选的，所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的第二转发节点的过程，包括：基于随机线性网络编码所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包以随机线性编码后得到的编码包形式发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的所述第二转发节点。可选的，所述第一转发节点解析数据包的过程，包括：所述第一转发节点判断所述数据包是否为编码包；如果否，则解析所述数据包；如果是，则判断所述编码包是否与所述第一转发节点中已缓存的历史编码包重复；如果否，则将所述编码包缓存至所述第一转发节点的编码矩阵；如果是，则将所述编码包舍弃。可选的，所述基于随机线性网络编码所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包以随机线性编码后得到的编码包形式发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的所述第二转发节点的过程，包括：所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度判断自身活跃度是否超过预设的活跃度阈值；如果未超过，则将所述数据包发送至所述第二转发节点；如果超过，则对所述数据包再次进行随机线性网络编码；将所述数据包以编码包形式发送至所述第二转发节点。可选的，所述第一转发节点利用与其相连的各外部社团与第一社团间的游走概率和平均距离计算出各外部社团与第一社团间的社团紧密度所述第一转发节点的过程，包括：所述第一转发节点利用游走概率计算公式计算所述第一社团游走到每个相连社团的游走概率；所述第一转发节点利用平均距离计算公式计算所述第一社团到每个相连社团的平均距离；所述第一转发节点利用游走概率、平均距离和社团紧密度计算公式计算出所述第一社团与每个相连社团的社团紧密度，得到所述第一社团的社团紧密度集；其中，所述游走概率计算公式：ηab(t)＝PTηab(t-1)；所述平均距离计算公式：所述社团紧密度计算公式：式中，ηab(t)表示社团a经过t步随机游走后到社团b的概率,P表示概率矩阵，表示社团a和社团b的平均距离，na表示社团a的节点数，nb表示社团b的节点数，表示表示社团a与社团b在t时刻的社团紧密度，|Ea|表示社团a与其他社团间的总连边数，|Eb|表示社团b与其他社团间的总连边数，|E|表示社团a和b的总连边数。本专利技术还公开了一种网络数据路由系统，包括：自身判断模块，用于第一转发节点判断自身是否为目的节点，如果是则调用解析模块，如果否则调用社团判断模块；所述解析模块，用于所述第一转发节点解析数据包，其中，所述数据包为所述第一转发节点接收上一个转发节点转发的所述数据包得到的，或所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络数据路由方法，其特征在于，包括：S11：第一转发节点判断自身是否为目的节点，如果是则进入S12，如果否则进入S13；S12：所述第一转发节点解析数据包，结束所述数据包的转发过程，不再执行后续步骤，其中，所述数据包为所述第一转发节点接收上一个转发节点转发的所述数据包得到的，或所述第一转发节点为源节点，所述第一转发节点生成待转发的所述数据包；S13：所述第一转发节点利用所述数据包中记载的目的节点信息和基础信息中的社团标号判断与所述目的节点是否属于同一社团，如果是则进入S17，如果否则进入S14；S14：所述第一转发节点利用所述基础信息中的连边数判断自身外部连边数是否为0，如果是则进入S17，如果否则进入S15；S15：所述第一转发节点利用与其相连的各外部社团与第一社团间的游走概率和平均距离计算出各外部社团与第一社团间的社团紧密度，其中，所述第一社团为包括所述第一转发节点的社团；S16：所述第一转发节点利用各外部社团与第一社团间的社团紧密度从中查找出与第一社团社团紧密度最高的第二社团所述第一转发节点；S17：所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的第二转发节点，并返回S11直至所述第一转发节点为所述目的节点，其中，若所述第一转发节点与所述目的节点属于同一社团或所述第一转发节点自身外部连边数为0，则所述第二转发节点属于所述第一社团，若所述第一转发节点自身外部连边数不为0，则所述第二转发节点属于所述第二社团；其中，预先对全网中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团；所述基础信息为预先对全网进行统计得到的，包括每个节点的连边数、节点活跃度、社团标号、节点间距离。...

【技术特征摘要】
1.一种网络数据路由方法，其特征在于，包括：S11：第一转发节点判断自身是否为目的节点，如果是则进入S12，如果否则进入S13；S12：所述第一转发节点解析数据包，结束所述数据包的转发过程，不再执行后续步骤，其中，所述数据包为所述第一转发节点接收上一个转发节点转发的所述数据包得到的，或所述第一转发节点为源节点，所述第一转发节点生成待转发的所述数据包；S13：所述第一转发节点利用所述数据包中记载的目的节点信息和基础信息中的社团标号判断与所述目的节点是否属于同一社团，如果是则进入S17，如果否则进入S14；S14：所述第一转发节点利用所述基础信息中的连边数判断自身外部连边数是否为0，如果是则进入S17，如果否则进入S15；S15：所述第一转发节点利用与其相连的各外部社团与第一社团间的游走概率和平均距离计算出各外部社团与第一社团间的社团紧密度，其中，所述第一社团为包括所述第一转发节点的社团；S16：所述第一转发节点利用各外部社团与第一社团间的社团紧密度从中查找出与第一社团社团紧密度最高的第二社团所述第一转发节点；S17：所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的第二转发节点，并返回S11直至所述第一转发节点为所述目的节点，其中，若所述第一转发节点与所述目的节点属于同一社团或所述第一转发节点自身外部连边数为0，则所述第二转发节点属于所述第一社团，若所述第一转发节点自身外部连边数不为0，则所述第二转发节点属于所述第二社团；其中，预先对全网中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团；所述基础信息为预先对全网进行统计得到的，包括每个节点的连边数、节点活跃度、社团标号、节点间距离。2.根据权利要求1所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述基础信息还包括转发数据包次数；所述第一转发节点判断自身是否为目的节点之前，还包括所述第一转发节点利用所述基础信息判断所述转发数据包次数是否超过预设的转发次数阈值，如果是则所述第一转发节点拒绝接收所述数据包。3.根据权利要求1所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述预先对网络中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团的过程，包括：利用Radicchi算法计算出节点之间连边的聚集系数；其中，所述Radicchi算法为：式中，C(i,j)表示节点i和节点j的连边的聚集系数，Zi,j表示包含了边(i,j)的三角形个数，ki表示与节点i相关联的连边的条数，kj表示与节点j相关联的连边的条数，Min(ki-1,kj-1)表示为节点i和节点j间连边最多可能属于的三角形结构数；利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分，生成多个包括不同节点的社团。4.根据权利要求3所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分的过程，包括：利用聚集系数对网络中全部节点进行社团划分；判断全网中是否有同时属于多个社团的重叠节点；如果有，则删除全网中每个节点的与最小聚集系数对应的连边；判断所述重叠节点是否属于多个社团；如果是，则将所述重叠节点划分至紧密度最高的社团；如果否，则利用聚集系数对重叠节点进行划分。5.根据权利要求1所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的第二转发节点的过程，包括：基于随机线性网络编码所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包以随机线性编码后得到的编码包形式发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的所述第二转发节点。6.根据权利要求5所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述第一转发节点解析数据包的过程，包括：所述第一转发节点判断所述数据包是否为编码包；如果否，则解析所述数据包；如果是，则判断所述编码包是否与所述第一转发节点中已缓存的历史编码包重复；如果否，则将所述编码包缓存至所述第一转发节点的编码矩阵；如果是，则将所述编码包舍弃。7.根据权利要求5所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述基于随机线性网络编码所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度将所述数据包以随机线性编码后得到的编码包形式发送至与所述第一转发节点相连的节点活跃度最高的所述第二转发节点的过程，包括：所述第一转发节点利用所述基础信息中的节点活跃度判断自身活跃度是否超过预设的活跃度阈值；如果未超过，则将所述数据包发送至所述第二转发节点；如果超过，则对所述数据包再次进行随机线性网络编码；将所述数据包以编码包形式发送至所述第二转发节点。8.根据权利要求1至7任一项所述的网络数据路由方法，其特征在于，所述第一转发节点利用与其相连的各外部社团与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓军，李领治，朱艳琴，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32