趙蘭梅

（忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 山西 034000）

0 引言

結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終顯示，網(wǎng)絡(luò)編碼可以明顯提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送性能。網(wǎng)絡(luò)編碼主要通過網(wǎng)絡(luò)輸入輸出量的提升，來提高寬帶資源的利用率，使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載達(dá)到平衡。不過，相較于傳統(tǒng)的路由傳輸，網(wǎng)絡(luò)編碼系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn)在工作過程中，由于產(chǎn)生大量反復(fù)的執(zhí)行編碼與解碼的操作，因此將會(huì)出現(xiàn)其他計(jì)算資源的耗損[1]。所以，在確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送性能，能夠通過網(wǎng)絡(luò)編碼實(shí)現(xiàn)提升的情況下，對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行優(yōu)化，這是目前業(yè)內(nèi)研究者們的主要課題。該課題的研究與實(shí)踐，將會(huì)對網(wǎng)絡(luò)編碼的大規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1 網(wǎng)絡(luò)編碼含義

融合編碼與路由的信息交換技術(shù)，這就是所謂的網(wǎng)絡(luò)編碼。傳統(tǒng)的路由方法的主要功能是儲(chǔ)蓄與轉(zhuǎn)發(fā)，而網(wǎng)絡(luò)編碼則是可以通過接收多個(gè)數(shù)據(jù)分組，進(jìn)行編碼信息融合，以此來提升提升傳輸信息量，實(shí)現(xiàn)提高網(wǎng)絡(luò)整體性能的效果。起初，網(wǎng)絡(luò)編碼誕生后被用于強(qiáng)化多播技術(shù)。研究人員主要利用網(wǎng)絡(luò)編碼輔助網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸達(dá)到多播的理論傳輸容量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)路由更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)輸入輸出量。

2 數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)編碼過程

數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)編碼的主要過程為：（1）網(wǎng)絡(luò)編碼的運(yùn)算；（2）結(jié)點(diǎn)編碼以及解碼條件；（3）編碼數(shù)據(jù)分組體系；（4）數(shù)據(jù)緩存技術(shù)。而在網(wǎng)絡(luò)編碼期間，結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存與更顯，主要依靠兩個(gè)步驟完成：①當(dāng)結(jié)點(diǎn)接收到其下鏈路結(jié)點(diǎn)傳送的對應(yīng)某一數(shù)據(jù)批次的接受，確定報(bào)文分組后，結(jié)點(diǎn)將會(huì)對緩存區(qū)對應(yīng)報(bào)文數(shù)據(jù)批次分組進(jìn)行清理；②當(dāng)某一數(shù)據(jù)批次于緩沖中，儲(chǔ)存時(shí)間超過時(shí)限，結(jié)點(diǎn)下行鏈路將會(huì)將會(huì)擁塞或中斷[2]。此時(shí)結(jié)點(diǎn)將刪除超過時(shí)限的儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，開始接受新數(shù)據(jù)批次。

3 基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的網(wǎng)絡(luò)編碼

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)通訊技術(shù)日新月異，許多新的理論成果被研制而出。不過，網(wǎng)絡(luò)編碼依舊存在許多不容忽視的問題，因此網(wǎng)絡(luò)編碼的研究歷程還很漫長。隨著研究的深入，網(wǎng)絡(luò)編碼各方面優(yōu)勢被不斷發(fā)掘，如均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、提升網(wǎng)絡(luò)寬帶資源的有效利用率，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送性能等?？傮w而言，網(wǎng)絡(luò)編碼通過提升網(wǎng)絡(luò)輸入輸出量，降低了數(shù)據(jù)分組傳輸量，節(jié)約了無線網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳送的非必要耗損。在網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方案時(shí)，網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性以及魯棒性將會(huì)有所提升。因?yàn)榫退憔W(wǎng)絡(luò)部分結(jié)點(diǎn)或鏈路的實(shí)效，目的結(jié)點(diǎn)僅靠一點(diǎn)接收到的編碼數(shù)據(jù)，就能夠依靠數(shù)據(jù)解碼恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。在沒有任何復(fù)雜加密算法的情況下下，網(wǎng)絡(luò)編碼保障了網(wǎng)絡(luò)的安全性。綜上所述，網(wǎng)絡(luò)編碼對于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送性能的提高，起到了非常良好的促進(jìn)作用。

4 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)編碼中的應(yīng)用

4.1 降低網(wǎng)絡(luò)編碼的復(fù)雜度

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)編碼最為重要的研究課題，就是如何在保證網(wǎng)絡(luò)編碼工作效率得到提高的同時(shí)，消除網(wǎng)絡(luò)編碼的繁冗與復(fù)雜。這一課題，涉及到網(wǎng)絡(luò)編碼期間，機(jī)制運(yùn)算效率以及該機(jī)制引起的網(wǎng)絡(luò)開銷，這是網(wǎng)絡(luò)編碼性能評價(jià)分析的關(guān)鍵點(diǎn)。業(yè)內(nèi)研究人員主要對編碼構(gòu)建方案的優(yōu)化、編碼結(jié)結(jié)點(diǎn)數(shù)、編碼操作的控制以及相關(guān)數(shù)據(jù)傳送協(xié)議的優(yōu)化等內(nèi)容，進(jìn)行了研究與分析。

4.2 數(shù)據(jù)傳送安全性研究

雖然，上文中提到，網(wǎng)絡(luò)編碼能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送起到安全保護(hù)的作用，不過，數(shù)據(jù)在編碼過程中，也會(huì)相應(yīng)地加大被篡改的風(fēng)險(xiǎn)。這一情況，最好的例子就是確定性網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造方案。由于編碼過程本來就涉及到大量結(jié)點(diǎn)的參與，而加碼系數(shù)的確定性選擇，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)安全性無法得到保障。因此，降低風(fēng)險(xiǎn)，提升網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳送期間的安全性，也被列為重點(diǎn)研究的課題之一。

4.3 數(shù)據(jù)傳送可靠性研究

提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送的可靠性，為網(wǎng)絡(luò)性能的保障奠定了基石。而如何通過網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，改善網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送可靠性的則是研究重要方向。當(dāng)前，針對提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性的網(wǎng)絡(luò)編碼研究，大多數(shù)從數(shù)據(jù)重傳或多徑路由這兩方面著手。而這一研究方法，也對網(wǎng)絡(luò)編碼中，數(shù)據(jù)傳輸可靠性提供了有利保障。

4.4 網(wǎng)絡(luò)編碼的具體實(shí)現(xiàn)

在網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用性研究里，MIT信息研究組在COPE協(xié)議中，對網(wǎng)絡(luò)編碼的應(yīng)用實(shí)例，進(jìn)行了闡述。此外，微軟研究機(jī)構(gòu)推出Avalanche軟件，標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)編碼接近實(shí)際應(yīng)用的開始。兩家機(jī)構(gòu)的研究成果，對網(wǎng)絡(luò)編碼在數(shù)據(jù)通信中的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用，做出了一定的貢獻(xiàn)。不過，網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同行中的應(yīng)用，當(dāng)前還沒達(dá)到成熟階段，許多問題還未得到解決，課題的探討在今后仍需繼續(xù)。

5 結(jié)束語

作為一種新型數(shù)據(jù)傳輸處理模式，網(wǎng)絡(luò)編碼對于提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送性能，效果十分顯著。網(wǎng)絡(luò)編碼課題的研究，將會(huì)對網(wǎng)絡(luò)編碼的大規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，具備非常重要的探討意義與價(jià)值。因此，網(wǎng)絡(luò)編碼這一課題，還將獲得學(xué)術(shù)界、研究機(jī)構(gòu)以及IT行業(yè)的更多關(guān)注。

[1]楊林，鄭剛.網(wǎng)絡(luò)編碼的研究進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2008，45（3）：400-407.

[2]陸一飛.無線網(wǎng)絡(luò)編碼中編碼傳輸和編碼路由技術(shù)研究[D].東南大學(xué)，南京，2010，05.