專利名稱：一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠 傳輸?shù)难b置。
背景技術(shù)：
隨著信息化建設(shè)的推進(jìn)，企事業(yè)單位和國(guó)家機(jī)關(guān)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)之間，涉密網(wǎng) 與非涉密網(wǎng)之間，以及不同密級(jí)的涉密網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換的業(yè)務(wù)要求越來(lái)越強(qiáng)烈，但缺乏 有效的從低密級(jí)網(wǎng)絡(luò)向高密級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全傳輸數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)國(guó)家(也包括國(guó)際上)網(wǎng)絡(luò)等級(jí)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，只允許低保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)向 高保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行寫操作，和只允許高安全等級(jí)網(wǎng)絡(luò)向低保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)讀操作，而不允 許低保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)向高保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)讀操作，和不允許高保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)向低保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò) 寫操作。為實(shí)現(xiàn)上述標(biāo)準(zhǔn)，都要求數(shù)據(jù)只能從低保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)流向高保護(hù)等級(jí)網(wǎng)絡(luò)，而不能 有反向的數(shù)據(jù)流。根據(jù)這一要求，進(jìn)年來(lái)，一些公司開(kāi)始研究單向網(wǎng)閘。市面上出現(xiàn)的單向網(wǎng)閘主要 有兩種技術(shù)數(shù)據(jù)泵技術(shù)和數(shù)據(jù)二極管技術(shù)數(shù)據(jù)泵技術(shù)允許有少量的反向數(shù)據(jù)通過(guò)來(lái)作為數(shù)據(jù)接收的應(yīng)答。但這就不能真正 實(shí)現(xiàn)純單向的數(shù)據(jù)交換，因而，仍有可能出現(xiàn)這一反向的物理通道被攻擊者利用造成泄密 的可能性，所以無(wú)法從物理結(jié)構(gòu)上滿足要求較高的涉密網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)?安全要求。而數(shù)據(jù)二極管技術(shù)采用基于光信號(hào)的單向物理鏈路，通過(guò)冗余糾錯(cuò)編碼等技術(shù)試 圖實(shí)現(xiàn)可靠的純單向的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)二極管技術(shù)不存在反向的物理通路，所以可以滿足 等級(jí)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但由于沒(méi)有任何的反向握手或應(yīng)答信息，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，目的在于提供一種基于分光技術(shù) 的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間加設(shè)分光器，通過(guò)分光器把源主 機(jī)發(fā)出的光信號(hào)分成多束相同的光信號(hào)，一束發(fā)還給源主機(jī)，結(jié)合冗余檢測(cè)編碼，以便源主 機(jī)確認(rèn)光信號(hào)的正確發(fā)送；另一方面將分出的多路光信號(hào)發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)的多個(gè)網(wǎng)卡，只 要有一個(gè)網(wǎng)卡能正確接收，就能成功實(shí)現(xiàn)可靠的單向傳輸，使得傳輸失敗的概率大大降低， 真正實(shí)現(xiàn)純單向的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，成功地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的 問(wèn)題。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù) 可靠傳輸?shù)难b置，包括源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)，在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間設(shè)有一個(gè)分光器，源主 機(jī)上設(shè)有兩個(gè)光通道網(wǎng)卡源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡0，目標(biāo)主機(jī)上設(shè)有若干個(gè)光通道網(wǎng)卡；分光 器的輸入端和源網(wǎng)卡的輸出端用光纖連接、目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸入端和分光器的一個(gè)分光輸出 端連接，目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸出端與源網(wǎng)卡的輸入端相連接；分光器的其余的輸出端和目標(biāo)主機(jī)上的若干個(gè)光通道網(wǎng)卡的輸入端相對(duì)應(yīng)地連接。作為優(yōu)選，所述的若干個(gè)光通道網(wǎng)卡為三個(gè)光通道網(wǎng)卡，稱為目標(biāo)網(wǎng)卡1、目標(biāo)網(wǎng)卡2、目標(biāo)網(wǎng)卡3。作為優(yōu)選，所述的源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)均可為若干個(gè)。作為優(yōu)選，所述的源主機(jī)為兩個(gè)，目標(biāo)主機(jī)一個(gè)。本實(shí)用新型的有益效果該裝置在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間加設(shè)分光器，通過(guò)分光 器把源主機(jī)發(fā)出的光信號(hào)分成多束相同的光信號(hào)，一束發(fā)還給源主機(jī)，結(jié)合冗余檢測(cè)編碼， 以便源主機(jī)確認(rèn)光信號(hào)的正確發(fā)送；另一方面將分出的多路光信號(hào)發(fā)送給目標(biāo)主機(jī)的多個(gè) 網(wǎng)卡，只要有一個(gè)網(wǎng)卡能正確接收，就能成功實(shí)現(xiàn)可靠的單向傳輸，使得傳輸失敗的概率大 大降低，真正實(shí)現(xiàn)純單向的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，成功地解決了現(xiàn)有技術(shù)中 數(shù)據(jù)泵技術(shù)允許有少量的反向數(shù)據(jù)通過(guò)來(lái)作為數(shù)據(jù)接收的應(yīng)答，無(wú)法從物理結(jié)構(gòu)上滿足要 求較高的涉密網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的單向數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩蟮娜毕荩灰步鉀Q了數(shù)據(jù)二極管技 術(shù)不存在反向的物理通路，雖然可以滿足等級(jí)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但由于沒(méi)有任何的反向握 手或應(yīng)答信息，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸?shù)娜毕荨?br>
圖1是一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍并不僅限于此一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，包括源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)，在源主 機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間設(shè)有一個(gè)分光器，源主機(jī)上設(shè)有兩個(gè)光通道網(wǎng)卡源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡0， 目標(biāo)主機(jī)上設(shè)有三個(gè)光通道網(wǎng)卡；分光器的輸入端和源網(wǎng)卡的輸出端用光纖連接、目標(biāo)網(wǎng) 卡0的輸入端和分光器的一個(gè)分光輸出端連接，目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸出端與源網(wǎng)卡的輸入端相 連接；分光器的其余的輸出端和目標(biāo)主機(jī)上的三個(gè)光通道網(wǎng)卡的輸入端相對(duì)應(yīng)地連接；目 標(biāo)主機(jī)上設(shè)有三個(gè)光通道網(wǎng)卡稱為目標(biāo)網(wǎng)卡1、目標(biāo)網(wǎng)卡2、目標(biāo)網(wǎng)卡3 ；如圖1所示。裝置具體的工作過(guò)程如下這一裝置由兩臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)分光器和連接計(jì)算機(jī)和 分光器的光纖組成。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分別稱為源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)。源主機(jī)安裝在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中， 目標(biāo)主機(jī)安裝在另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中。在典型的應(yīng)用中，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間除了本裝置外，沒(méi)有任何 的網(wǎng)絡(luò)信息交換。分光器有一個(gè)輸入端，多個(gè)輸出端。輸入端接收光信號(hào)，并把輸入的光信號(hào)保持不 變地分發(fā)到每一個(gè)輸出端，所以每一個(gè)輸出端的光信號(hào)和輸入的光信號(hào)一樣。分光器被安 裝在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間，如圖1所示。源主機(jī)上安裝兩塊光通道網(wǎng)卡(源網(wǎng)卡、目標(biāo)網(wǎng)卡0)，目標(biāo)主機(jī)上安裝N塊網(wǎng)卡 (目標(biāo)網(wǎng)卡1、目標(biāo)網(wǎng)卡2、…、目標(biāo)網(wǎng)卡N)。這里，N為一個(gè)參數(shù)。N越大，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽?性越高。從源主機(jī)中的源網(wǎng)卡的發(fā)送端(Tx端)到分光器的輸入端之間連接一條單向光 纖，使光信號(hào)可以從源網(wǎng)卡的Tx端發(fā)射到分光器的輸入端(Rx端)。[0020]源主機(jī)中的目標(biāo)網(wǎng)卡0的Tx端到源網(wǎng)卡的Rx端連接一條單向光纖，使來(lái)自目標(biāo) 網(wǎng)卡的光信號(hào)可以被源網(wǎng)卡接收。分光器有N+1個(gè)輸出端，標(biāo)號(hào)分別為TxQ、Tx1,…、TxN。從每一個(gè)輸出端(Txi)至Ij 對(duì)應(yīng)的目標(biāo)網(wǎng)卡i的輸入端(Rx)連接一條單向光纖，使目標(biāo)網(wǎng)卡可以接收來(lái)自分光器Txi 端的光信號(hào)(i=0，l，…，N)。目標(biāo)主機(jī)上目標(biāo)網(wǎng)卡的發(fā)送端(Txi端，i = 1，2，…，N)不 連接。源主機(jī)上運(yùn)行兩個(gè)進(jìn)程發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程。發(fā)送進(jìn)程通過(guò)源網(wǎng)卡發(fā)送數(shù)據(jù)包。這些數(shù)據(jù)包被源網(wǎng)卡轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，從源網(wǎng)卡 的Tx端發(fā)出。而這一光信號(hào)被分光器分成N+1束與接收到的光信號(hào)相同的光信號(hào)。其中 一束光信號(hào)被源主機(jī)的目標(biāo)網(wǎng)卡0接收；其余N束光信號(hào)被目標(biāo)主機(jī)的N塊光通道網(wǎng)卡接 收。發(fā)送進(jìn)程將所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)分塊。每一塊數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)體組成。數(shù)據(jù)頭 由以下幾個(gè)部分組成 塊編號(hào)從1開(kāi)始，每塊順序加1。 塊大小這塊數(shù)據(jù)的總大小(包括數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)體)。 冗余校驗(yàn)碼包括數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)體的全部數(shù)據(jù)的冗余校驗(yàn)碼?？梢允?SHA-IHash函數(shù)值。計(jì)算時(shí)先將這個(gè)位置置為0。算得結(jié)果后再填在這個(gè)位置。數(shù)據(jù)體由實(shí)際的數(shù)據(jù)組成。數(shù)據(jù)頭和數(shù)據(jù)體連接在一起形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)塊 數(shù)據(jù)頭如上所述。 數(shù)據(jù)體應(yīng)用層要發(fā)送的一塊數(shù)據(jù)內(nèi)容。發(fā)送進(jìn)程將上述組裝好的數(shù)據(jù)塊通過(guò)源網(wǎng)卡的Tx端發(fā)送，并檢查來(lái)自接收進(jìn)程 的重發(fā)請(qǐng)求。如果沒(méi)有重發(fā)請(qǐng)求，則按照上述方法繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)塊；如果收到重發(fā)請(qǐng) 求，則按照重發(fā)請(qǐng)求中的塊編號(hào)重發(fā)這一塊數(shù)據(jù)塊，發(fā)送完重發(fā)的數(shù)據(jù)塊后再繼續(xù)發(fā)送待 發(fā)送的其他數(shù)據(jù)塊。接收進(jìn)程接收來(lái)自分光器分出的一路光信號(hào)，并進(jìn)行消息驗(yàn)證。驗(yàn)證時(shí)先把接收 到的數(shù)據(jù)塊頭部的冗余校驗(yàn)碼復(fù)制到另一個(gè)地方，然后將冗余校驗(yàn)碼的位置填上0，再計(jì)算 冗余校驗(yàn)碼。最后，將計(jì)算得到的冗余校驗(yàn)碼和剛才復(fù)制的冗余校驗(yàn)碼進(jìn)行比較。如果一 致，則認(rèn)為數(shù)據(jù)正確；否則，則認(rèn)為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。如果接收到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證失敗(即數(shù)據(jù)錯(cuò)誤)，則接收進(jìn)程要求發(fā)送進(jìn)程重發(fā)。重發(fā) 請(qǐng)求包含要求重發(fā)的那塊數(shù)據(jù)塊的編號(hào)。在收到重發(fā)的數(shù)據(jù)后，接收進(jìn)程重新處理接收到 的重發(fā)數(shù)據(jù)。如果出錯(cuò)，則再一次要求重發(fā)，直至收到正確的數(shù)據(jù)塊。同時(shí)，接收進(jìn)程檢查每一塊數(shù)據(jù)的編號(hào)。如果發(fā)現(xiàn)編號(hào)不連續(xù)，則表明丟失了數(shù)據(jù) 塊。這時(shí)，接收進(jìn)程也要求發(fā)送進(jìn)程重發(fā)缺失的數(shù)據(jù)塊，直到收到正確的數(shù)據(jù)塊。從這里可以看到，每一塊數(shù)據(jù)塊都被接收進(jìn)程正確收到一次。在目標(biāo)主機(jī)上安裝有N塊光通道網(wǎng)卡。每一塊的Rx端都與分光器的一個(gè)Tx端連 接，從而，每一塊網(wǎng)卡都可以收到來(lái)自分光器的光信號(hào)。這些光信號(hào)都來(lái)自分光器輸入的光 信號(hào)的分光，所以其內(nèi)容與源主機(jī)上源網(wǎng)卡的Tx端發(fā)送的內(nèi)容是一致的。目標(biāo)主機(jī)上的目標(biāo)接收進(jìn)程將每一個(gè)光通道網(wǎng)卡上的接收到的光信號(hào)還原為數(shù) 據(jù)塊。并用與(源主機(jī)中的，見(jiàn)上文)接收進(jìn)程相同的方法計(jì)算冗余校驗(yàn)碼，并比較冗余校驗(yàn)碼是否正確。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)冗余校驗(yàn)碼正確，則使用這塊數(shù)據(jù)，而丟棄所有來(lái)自其他網(wǎng)卡 上的數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)這個(gè)冗余校驗(yàn)碼錯(cuò)誤(即校驗(yàn)失敗)，則丟棄這塊數(shù)據(jù)，處理來(lái)自下一 個(gè)網(wǎng)卡上的數(shù)據(jù)。直到找到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)塊，或直到?jīng)]有正確的數(shù)據(jù)塊。如果在上述步 驟中找到一個(gè)正確的數(shù)據(jù)塊，則保存這個(gè)正確的數(shù)據(jù)塊；否則，記錄這個(gè)數(shù)據(jù)塊編號(hào)，并產(chǎn) 生一個(gè)失敗記錄。此時(shí)，我們稱出現(xiàn)不可恢復(fù)錯(cuò)誤。不可恢復(fù)錯(cuò)誤是不能通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)恢 復(fù)的。從接收進(jìn)程的描述中看出，每一塊數(shù)據(jù)都被接收進(jìn)程正確接收過(guò)一次。但不可恢 復(fù)錯(cuò)誤的出現(xiàn)表明這塊數(shù)據(jù)被接收進(jìn)程正確接收，卻在目標(biāo)主機(jī)所有的目標(biāo)網(wǎng)卡中都接收 失敗。在本申請(qǐng)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕梢酝ㄟ^(guò)增加目標(biāo)主機(jī)接收網(wǎng)卡的個(gè)數(shù)，并增加 冗余校驗(yàn)編碼的長(zhǎng)度(使qc< ε /(4qt))，從而可以使不可恢復(fù)錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率任意縮小， 這是這一方法的第一個(gè)重要品質(zhì)。第二、目標(biāo)主機(jī)中的多個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡只有通過(guò)配合在源主機(jī)引入一個(gè)額外的目標(biāo)網(wǎng) 卡才能達(dá)到無(wú)限制地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘哪康?，這是我們公開(kāi)的這一方法的一個(gè)重要意義。下面我們對(duì)上述結(jié)論進(jìn)行論證光通道網(wǎng)卡在發(fā)送和接收信息時(shí)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。根據(jù)上面方法的介紹可以看到，由 于源主機(jī)中的目標(biāo)網(wǎng)卡不斷接收來(lái)自源網(wǎng)卡的信息，而且所發(fā)送的數(shù)據(jù)塊被編號(hào)并加了冗 余校驗(yàn)信息，接收進(jìn)程能發(fā)現(xiàn)所有發(fā)送錯(cuò)誤和接收錯(cuò)誤(包括丟包)。通過(guò)增加冗余校驗(yàn)編 碼的長(zhǎng)度，可以使出現(xiàn)錯(cuò)誤而不被發(fā)現(xiàn)的概率任意縮小。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)采用SHA-I校驗(yàn) 算法，其校驗(yàn)碼長(zhǎng)度為160位，出現(xiàn)錯(cuò)誤而不被檢測(cè)出來(lái)的概率約為2_8°，這在實(shí)際的數(shù)據(jù) 傳輸中不會(huì)發(fā)生。出現(xiàn)不可恢復(fù)錯(cuò)誤僅當(dāng)源主機(jī)中的接收進(jìn)程沒(méi)有發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，而所有目標(biāo) 主機(jī)中的網(wǎng)卡都發(fā)生錯(cuò)誤才有可能。光通道網(wǎng)卡在發(fā)送和接收中出現(xiàn)錯(cuò)誤可能來(lái)自各個(gè)環(huán)節(jié)。以下是出現(xiàn)不可恢復(fù)錯(cuò) 誤概率的詳細(xì)分析。設(shè)T為源網(wǎng)卡發(fā)送正確，1為源網(wǎng)卡發(fā)送錯(cuò)誤。R為目標(biāo)網(wǎng)卡接收正確，R為目標(biāo)網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤。Ros為分光器接收正確，Rfls為分光器接收錯(cuò)誤。Tos為分光器發(fā)送正確，Ifls為分光器發(fā)送錯(cuò)誤。記P (E)為事件E出現(xiàn)的概率，P (E|C)為事件E對(duì)條件C的條件概率。注意，這里 所稱的條件概率指相應(yīng)條件C取特定值時(shí)事件E的概率。于是，P(I)為光通道網(wǎng)卡的發(fā)送錯(cuò)誤的概率；P(RflsIT)為分光器在光源發(fā)送為正確的條件下接收錯(cuò)誤的概率；P(IflsIRos):為分光器接收正確而一個(gè)分光輸出錯(cuò)誤的概率；P(RlTos)為分光器分光輸出正確而光通道網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤的概率；等等。以上概率為直接概率，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)針對(duì)實(shí)際的物理設(shè)備和環(huán)境估計(jì)。為方便起 見(jiàn)，我們將分光器的傳輸錯(cuò)誤分為兩塊分光器接收錯(cuò)誤和分光錯(cuò)誤，并把這兩個(gè)錯(cuò)誤折算 到光通道網(wǎng)卡的發(fā)送和接收錯(cuò)誤中。令[0055]qt = P(Raa) = P (Ε叫Τ) P⑴+P (S叫I) P (I)；為分光器出現(xiàn)接收錯(cuò)誤的概率(包括 源網(wǎng)卡出現(xiàn)發(fā)送錯(cuò)誤的概率)。這一概率是把分光器接收錯(cuò)誤折算到源網(wǎng)卡的發(fā)送錯(cuò)誤后 的發(fā)送出錯(cuò)概率。記這一事件為1_，其互補(bǔ)事件為T'。T' =R03oqr = P(R|R0S)P(R0S)= P (RI Tos) P (Tos I Ros) P (Ros) +P (R | Ias) P (Ias | Ros) P (Ros)；為分光器接收正確，而一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤的概率。這一概率是把分光器分光錯(cuò)誤和目標(biāo)網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤合成后的錯(cuò) 誤的概率。記這一事件為S_。{ElR°1。qc = P(R|I_)，這個(gè)概率是在錯(cuò)誤發(fā)送信息的情況下，被目標(biāo)網(wǎng)卡正確接收(即 不被檢測(cè)出錯(cuò)誤)的概率。這個(gè)概率可以通過(guò)增加冗余校驗(yàn)的位數(shù)而任意縮小，其估計(jì)值 為q。= Z—"72，其中，M為冗余校驗(yàn)碼的長(zhǎng)度(例如，對(duì)于MD5，M= 128、對(duì)于SHA_1，M = 160、 對(duì)于 SHA-512，M = 256，等等)。不可恢復(fù)錯(cuò)誤為=RtlS1E2... Sn，其概率為P(Rt)S1E2... Sn)，即目標(biāo)網(wǎng)卡0(在源主機(jī) 上)接收正確，而所有目標(biāo)網(wǎng)卡接收均為錯(cuò)誤的概率。下面我們來(lái)計(jì)算出現(xiàn)不可恢復(fù)錯(cuò)誤 的概率Pf，并從中發(fā)現(xiàn)我們所提出的方法的一個(gè)重要品質(zhì)。首先，我們引進(jìn)兩個(gè)假設(shè)各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡出現(xiàn)接收錯(cuò)誤相對(duì)于輸入光信號(hào)為條件時(shí)為獨(dú)立事件，即當(dāng)來(lái)自分 光器為正確光信號(hào)時(shí)各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡出現(xiàn)接收錯(cuò)誤(或正確)為獨(dú)立事件；當(dāng)來(lái)自分光器為 錯(cuò)誤光信號(hào)時(shí)各個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡出現(xiàn)接收錯(cuò)誤(或正確)為獨(dú)立事件。這個(gè)假設(shè)是合理的，因 為各個(gè)網(wǎng)卡，在給定輸入作為條件時(shí)，接收錯(cuò)誤(或正確)是獨(dú)立的。分光器出現(xiàn)分光錯(cuò)誤相對(duì)于分光器接收到的光信號(hào)為條件時(shí)為獨(dú)立事件，即當(dāng)分 光器接收到正確光信號(hào)時(shí)各個(gè)分光出現(xiàn)錯(cuò)誤(或正確)輸出為獨(dú)立事件；當(dāng)分光器接收到 錯(cuò)誤光信號(hào)時(shí)各個(gè)分光出現(xiàn)錯(cuò)誤(或正確)輸出為獨(dú)立事件。這個(gè)假設(shè)是合理的，因?yàn)楫?dāng) 分光器接收的給定輸入時(shí)，各個(gè)分光輸出出現(xiàn)錯(cuò)誤(或正確)是獨(dú)立的。在以上的符號(hào)和假設(shè)下，根據(jù)條件概率的定義，Pf = P (R0R1R2... Rn) = P (R1R2. · · Rn | R0) P (R0)。P (R1R2. ..RjR0) =P (R1R2-..Rn|T' )P(T' R0)+P (R1R2-· · Rn 11_) P (T_ | R0) 0根據(jù)Bayes 公式，P(T' R0) =P(R0)T' )Ρ(Τ' )/P(R。)。容易看出，這是正常傳 輸?shù)那闆r，這一概率約等于1，但< 1。而P(S&...En|T' )=q/。Ρ (ι—IR。)= Ρ (Ι—IR)，因?yàn)镽。是一個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡。根據(jù)Bayes公式，P (T_ I R) = P (R11_) P (T_) /P (R) < P (R11_) P (T_) / (1/2) = 2qtqc,這里， 我們假設(shè)P (R) > 1/2，事實(shí)上，P(R)接近于1。P(R0) < 1，因?yàn)镻(Rtl)是一個(gè)非必然事件的概率。于是，Pf = P (R1R2... Rn IR0) P (R0)< P (R1R2... RjR0)= P^E2. · .EJT' )P(T' R0) +P(R1R2. · · Rn11_)P(T_|R0)< qrN+P(T_|R0)< qrN+2qtqc。所以，對(duì)任意ε > 0，只要令N > (I-Iog2 ε ) / (_log2qr)， 其中，M是冗余校驗(yàn)碼的長(zhǎng)度。從此可以看出，由于
即增 加目標(biāo)主機(jī)接收網(wǎng)卡的個(gè)數(shù)，并增加冗余校驗(yàn)編碼的長(zhǎng)度M(M >
上述不等式右邊的兩項(xiàng)之和可以小于任意指定的正數(shù)(即上式中的O，從 而可以使不可恢復(fù)錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率小于指定的正數(shù)ε。這是這一方法的第一個(gè)重要品質(zhì)。下面分析在源主機(jī)引入目標(biāo)網(wǎng)卡的意義。在沒(méi)有源主機(jī)目標(biāo)網(wǎng)卡的情況下，由于 沒(méi)有源主機(jī)接收進(jìn)程的反饋?zhàn)饔?重發(fā)請(qǐng)求)，發(fā)生不可恢復(fù)錯(cuò)誤的概率為 上式中，第一項(xiàng)的第一個(gè)因子P^1E2. · · RjT_)是在分光器接收錯(cuò)誤的情況下所 有網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤的概率，是一個(gè)可觀概率，約等于1。第一項(xiàng)的第二個(gè)因子是出現(xiàn)折算發(fā)送 錯(cuò)誤的概率，即qt。于是， 從這里可以看出，不管有多少個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡，不可恢復(fù)錯(cuò)誤的概率永遠(yuǎn)大于qt，而與 目標(biāo)網(wǎng)卡的個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)，目標(biāo)主機(jī)中的多個(gè)目標(biāo)網(wǎng)卡只有通過(guò)配合在源主機(jī)引入 一個(gè)額外的目標(biāo)網(wǎng)卡才能達(dá)到無(wú)限制地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘哪康?。這是我們公開(kāi)的這 一方法的另一個(gè)重要意義。在本實(shí)施例中，我們給出一個(gè)具體數(shù)據(jù)進(jìn)行論證，以進(jìn)一步闡明這一方法的具體 實(shí)施。這里我們要求出現(xiàn)不可恢復(fù)錯(cuò)誤的概率Pf < ε =10_14。為了達(dá)到這一可靠性要求，我們先確定N 目標(biāo)主機(jī)中網(wǎng)卡的數(shù)量，和η 冗余校驗(yàn) 碼的長(zhǎng)度。假設(shè)折算發(fā)送錯(cuò)誤，即源主機(jī)發(fā)送網(wǎng)卡發(fā)送錯(cuò)誤或分光器接收錯(cuò)誤的概率Pt為 10_5，在目標(biāo)網(wǎng)卡得到正確的光信號(hào)，而網(wǎng)卡接收錯(cuò)誤的概率為P, = 10_5。同時(shí)，我們采用 SHA作為冗余校驗(yàn)碼算法，但位數(shù)根據(jù)可靠性要求待定。根據(jù)正文的分析和所確定的器件可靠性指標(biāo)，N和η應(yīng)滿足 于是，取
(因?yàn)镾HA類算法的最低位數(shù)為160)。此時(shí)，出現(xiàn)不可恢 復(fù)錯(cuò)誤的概率為
合要求。系統(tǒng)的實(shí)施圖如圖2所示。圖中，在目標(biāo)主機(jī)中采用了三塊目標(biāo)網(wǎng)卡。源主機(jī)中的接收進(jìn)程和目標(biāo)主機(jī)中的目標(biāo)接收進(jìn)程采用160位的SHA-I校驗(yàn)。最后，我們來(lái)看一下如果不采用本方法，而只采用多塊網(wǎng)卡接收，則不可恢復(fù)錯(cuò)誤 的概率為
。是不能達(dá)到所要求的可靠性要求(ε = 10_14) 的。實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，實(shí)施例1中源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡0安 裝在一臺(tái)源主機(jī)上，而本實(shí)施例中，源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡0分別安裝在二臺(tái)源主機(jī)上，兩臺(tái)源 主機(jī)之間連接。本實(shí)施例的方案如下一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，包括兩 臺(tái)源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)，在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間設(shè)有一個(gè)分光器，一臺(tái)源主機(jī)上設(shè)有源網(wǎng) 卡，另一臺(tái)源主機(jī)上設(shè)有目標(biāo)網(wǎng)卡0，兩臺(tái)源主機(jī)之間相連接，目標(biāo)主機(jī)上設(shè)有三個(gè)光通道 網(wǎng)卡；分光器的輸入端和源網(wǎng)卡的輸出端用光纖連接、目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸入端和分光器的一 個(gè)分光輸出端連接，目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸出端與源網(wǎng)卡的輸入端相連接；分光器的其余的輸出 端和目標(biāo)主機(jī)上的三個(gè)光通道網(wǎng)卡的輸入端相對(duì)應(yīng)地連接。以上的所述乃是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例及所運(yùn)用的技術(shù)原理，若依本實(shí)用新型 的構(gòu)想所作的改變，其所產(chǎn)生的功能作用仍未超出說(shuō)明書及附圖所涵蓋的精神時(shí)，仍應(yīng)屬 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，包括源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)，其特征在于在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間設(shè)有一個(gè)分光器，源主機(jī)上設(shè)有兩個(gè)光通道網(wǎng)卡源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡0，目標(biāo)主機(jī)上設(shè)有若干個(gè)光通道網(wǎng)卡；分光器的輸入端和源網(wǎng)卡的輸出端用光纖連接、目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸入端和分光器的一個(gè)分光輸出端連接，目標(biāo)網(wǎng)卡0的輸出端與源網(wǎng)卡的輸入端相連接；分光器的其余的輸出端和目標(biāo)主機(jī)上的若干個(gè)光通道網(wǎng)卡的輸入端相對(duì)應(yīng)地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，其特征在 于所述的若干個(gè)光通道網(wǎng)卡為三個(gè)光通道網(wǎng)卡，分別稱為目標(biāo)網(wǎng)卡1、目標(biāo)網(wǎng)卡2、目標(biāo)網(wǎng) 卡3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，其特 征在于所述的源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)均可為若干個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，其特征在 于所述的源主機(jī)為兩個(gè)，目標(biāo)主機(jī)一個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分光技術(shù)的純單向數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)难b置，包括源主機(jī)、目標(biāo)主機(jī)，在源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間設(shè)有一個(gè)分光器，源主機(jī)上設(shè)有兩個(gè)光通道網(wǎng)卡源網(wǎng)卡和目標(biāo)網(wǎng)卡，目標(biāo)主機(jī)上設(shè)有若干個(gè)光通道網(wǎng)卡；分光器的輸入端和源網(wǎng)卡的輸出端用光纖連接、目標(biāo)網(wǎng)卡的輸入端和分光器的一個(gè)分光輸出端連接，目標(biāo)網(wǎng)卡的輸出端與源網(wǎng)卡的輸入端相連接；分光器的其余的輸出端和目標(biāo)主機(jī)上的若干個(gè)光通道網(wǎng)卡的輸入端相對(duì)應(yīng)地連接。本實(shí)用新型的有益效果真正實(shí)現(xiàn)純單向的數(shù)據(jù)交換，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
文檔編號(hào)H04B1/74GK201594822SQ20092029459
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
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