网络编码应用于网络数据传送的相关问题探讨

【前言】网络编码应用于网络数据传送的相关问题探讨由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。网络编码能够定义输入和输出的网络节点之间的关系，中间节点的编码条件（入度≥2）接收到的数据以某种方式进行编码，编码后的数据传输到下一节点，如果你需要的代码，所接收的信息以相同的方式进行编码和传输，如此反复下去，直到所有的编码信息都能够达到目的节点。...

【摘 要】随着通信网络技术广泛应用，数据通信质量要求也在不断提高。如何在现有网络条件下更有效地利用网络资源，提高网络数据的传送性能，已成为网络通信的一个重要研究课题。网络编码技术融合了编码和路由，能够提供一些新的解决方案。本文主要分析了网络编码在网络数据传送中的应用，网络编码允许网络中间节点的编码转发数据包进行操作和组合，不再局限于传统的处理模式的转发操作，能够有效提高数据通信网络的性能。

【关键词】网络编码 数据传送 研究

一、前言

随着网络通信技术的快速发展，各种生产、生活和工作都已经得到了应用，通信网络已广泛应用于各种形式当中，人们对网络应用也变得更依赖。在传统的网络和分布式数据传输过程中，中间网络节点的存储和转发操作只对接收到的数据，同时，由于数据不能叠加的，因此，网络数据传输性能是一个瓶颈链路容量的限制，使网络数据传输的利用率是实现更大的吞吐量和更高的带宽资源非常困难，所以网络编码应用在数据传送中的探究十分重要。

二、网络编码的概述和分类特点

网络编码能够定义输入和输出的网络节点之间的关系，中间节点的编码条件（入度≥2）接收到的数据以某种方式进行编码，编码后的数据传输到下一节点，如果你需要的代码，所接收的信息以相同的方式进行编码和传输，如此反复下去，直到所有的编码信息都能够达到目的节点。最后，目的节点就可以通过解码获得，从源节点得到原始信息。下图是网络编码分类的描述：

NC分类标准 NC类别 NC类描述 特点

编码系数选择方式 确定性网络编码 编码向量是固定的

传递的数据为信息向量，编码向量符号集较小，需网络容量和拓扑信息，复杂度较高，鲁棒性较低。

随机网络编码 编码向量在指定的有限域内独立随机选取

解决NC的分布式实现，编码灵活，具有较强的实用性，但可能存在传输矩阵不能取得满秩（解码失效）。

编码数据来源 流内网络编码 相同数据流内的不同数据分组进行的编码 主要考虑系统数据传送的可靠性。

流间网络编码 不同数据流之间进行的编码 主要关注系统数据传送的有效性。

编码的实现过程 集中式网络编码 一般用系统转移矩阵描述信源输入信息和信宿接收信息间的映射 编码过程需获取全局网络拓扑信息。

分布式网络编码 传输的数据分组中记录数据在各结点所经历的操作，数据接收端可从接收到的数据中直接解码数据。 编码过程无需网络拓扑信息，具有良好的拓扑适应性和较强的实用性。

三、网络编码应用于网络数据传送的研究

（一）网络编码的多播数据传送。不管是均匀的或不均匀的链接，网络编码都可以实现更高的网络吞吐量，同时也为节点的平均度较大的多播网络，网络编码能够提高吞吐量，其优势会更加明显。一个多终端网络，当只考虑一个接收器的时候，该接收器具有相应数量的传输速率，网络编码的应用使得当所有接收端与接收数据都同时使用时，每个接收器仍可以保持原始数据的传输速率；对多源多播网络编码，可以通过超级节点和多节点进行连接，多源组播数据传输转化为单源组播数据传输模型，有效提高数据的传送效率。网络编码需要按照以下的方式进行编写，才能够进行高效的传送：

Source Packet control header

Packet header 1 Flags G-ID SD1 ...... Data1

Source Packet control header

Packet

header1 Flags G-ID SD2 ...... Data2

Coded Packet control header

（二）网络编码的单播数据传送。对于网络编码的单播数据传输的研究，本研究主要把现有的网络协议和网络编码进行有机的结合。特别是基于网络编码的路由协议的研究，包括一些经典的协议模型和改进的协议的研究，如Katti.S等就提出了COPE协议，通过网络邻居节点的状态信息数据传输获得邻节点的数据，然后决定分组的节点编码传输的状态，提高了网络的吞吐量。改进的基础上提出了解决chachulski.S在协议模型中提出了MAC机制，通过加强节点和路由器的接入链路之间的合作机制的严控制，有效地提高了网络的数据传输性能，提高网络的吞吐量。

（三）提高数据传输的可靠性。网络链路的可靠性是提高网络数据传输性能，尤其是对于多跳无线网络的数据传输，链路不稳定（丢包率，链路故障率）是比较高的，这使得提高网络数据传输技术的可靠性就显得更加重要了。在这方面，通过数据的重传机制的合理设计可以减少重传数据的存储开销，如较低的分组编码来确认信息逐跳反馈传输机制，同时提高数据传输的可靠性，降低数据传输延迟，可以减少多跳网络的中间节点转发数据的保留时间，因此在很大程度上减少存储开销的数据重传。

（四）保证数据的安全传送。网络数据传输性能能够影响数据传输的安全性，所以网络编码的另一个重要的目的就要要保障数据传送的安全性能。网络编码在一定程度上为网络数据传输提供了有效的保证，网络编码解码特征信息具有信息解密难度大的特点，即在网络编码传送的过程中，一个窃听者很难破解编码的多径路由代码混合和传输数据，使数据的传输更加安全，安全水平在很大程度上取决于特定的编码机制。

四、基于网络编码数据传输技术的发展趋势

（一）降低网络编码的复杂度。在提高网络编码效率的同时，还要降低网络编码的复杂度。网络编码的复杂程度涉及机制运行的效率和网络开销，解码过程也是网络编码操作机制的一个重要内容，也是网络编码的性能评价的重要数据。优化代码施工方案，对编码节点的操作频率进行有效的控制，基于网络编码的数据传输协议的优化和代码的复杂度度量的描述机制。降低网络编码的复杂性，以减少所需的额外的计算量，降低了系统实现的成本和费用，网络编码的应用程序已在实际网络中发挥着重要意义。

（二）网络编码和现有的网络协议有机结合。在网络数据传输系统的研究中，路由协议是研究的一个重要内容，特别是基于网络编码的数据传输技术的研究，网络编码的路由协议就显得更加重要了。基于网络编码的多集中在路由参数和路由协议的相关概念的描述当中，主要用于长期数据流和网络固定网络的拓扑结构，它不在网络环境的实际状态协议。在实际的网络环境下，网络的拓扑结构是动态的，网络传输数据的形式具有多样化，并与实时媒体传输数据的量得到增加，实时数据流的QOS数据传输有严格的要求，因此，我们需要提供动态拓扑结构的QOS的编码感知路由协议，这是一个迫切需要解决的问题。

（三）数据传输的安全性研究。虽然网络的中间节点中的数据传输路径会有更高的安全性，但也增加了编码过程中的数据被篡改的风险，尤其是对确定性网络编码的方案，编码过程本身就会涉及更多的节点，确定编码系数的选择还会使得系统安全性降低。因此，为了有效提高网络编码的数据传输过程中的安全性。基于网络编码的原理，需要不断改进现有的网络安全机制，在现有的安全机制在数据交互（Key Exchange）编码的数据的基础上，有效提高数据的编码过程中的安全性，保证网络数据传输的安全性。

（四）数据传送的可靠性。提高数据传输的可靠性能够有效保证网络性能，网络编码来提高网络数据传输的可靠性中是一个重要的研究方向。目前，针对网络编码的主要围绕数据重传和多径路由的数据传输进行分析，它在很大程度上对网络中数据传输的编码提供了可靠性的保证。目前广泛应用于多跳无线网络，如无线传感器网络，无线Mesh网络和移动网络，网络链路状态和拓扑结构表现出极大的不稳定性，这是面临的传动机构设计数据可靠性的研究和突破，提高数据传送的稳定性和可靠性。

网络编码是一种新的数据传送的方式，它对提高网络数据传输性能具有明显的优势。利用网络编码来传送网络数据，能够有效的提高数据传送的效率，还能够保障数据的安全和可靠，具有广泛的应用前景。

参考文献：

[1]董赞强. 基于网络编码的数据通信技术研究[D].南京邮电大学.2013.

[2]彭木根. 无线自组织网络的网络编码技术[J]. 中兴通讯技术.2007（04）.

[3]李姗姗. 无线传感器网络可靠数据传输关键技术研究[D].国防科学技术大学.2007.

[4]宋琦. 网络编码在多播网络中的研究[D].北京邮电大学.2013.

作者简介：

蒋文付，男，（1990-），云南省曲靖市人，本科，贵州师范大学电子信息科学与技术专业