一種匿名網(wǎng)絡(luò)中兼顧匿名性與通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是對軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下匿名通信方案的匿名性和延遲性進(jìn)行平衡，設(shè)及 一種匿名網(wǎng)絡(luò)中兼顧匿名性與通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)的基本概念是將網(wǎng)絡(luò)控制與轉(zhuǎn)發(fā)能力解禪合構(gòu)建開放可編程的網(wǎng) 絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)使得網(wǎng)絡(luò)能力更加開放，提高了網(wǎng)絡(luò)效率，與此同時(shí)卻為用戶的通信隱私帶 來了威脅。
[0003] 混淆網(wǎng)絡(luò)匿名通信方法的主要特點(diǎn)是用戶數(shù)據(jù)需要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中的若干個(gè)混淆節(jié) 點(diǎn)的多次解密、混淆和轉(zhuǎn)發(fā)，最終才能到達(dá)目標(biāo)接收者，在網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)具有轉(zhuǎn)發(fā)功能 的節(jié)點(diǎn)都能夠擔(dān)任混淆節(jié)點(diǎn)?；煜?jié)點(diǎn)意指能夠起到混淆作用的節(jié)點(diǎn)，由于在網(wǎng)絡(luò)中通過 該節(jié)點(diǎn)的消息來源一般是多個(gè)，想要追尋來源相當(dāng)困難，因此具有一定的匿名性?；煜W(wǎng)絡(luò) 匿名通信方法可W為用戶帶來較高的匿名性，但需要在傳輸延遲上做出犧牲，該方法一般 適用于對通信時(shí)延要求較低的系統(tǒng)，如電子郵件等。
[0004] 隨機(jī)路由算法指數(shù)據(jù)的傳輸路徑不由通信的發(fā)起方來決定，運(yùn)樣的好處在于省去 了路徑建立和維護(hù)所帶來的開銷，能夠明顯的降低延時(shí)。但是同時(shí)，該算法要求傳輸路徑上 的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道真實(shí)的消息接收方的身份，運(yùn)也為該類方法的匿名性帶來了挑戰(zhàn)。
[0005] 在軟件定義網(wǎng)絡(luò)場景下，基于將混淆網(wǎng)絡(luò)匿名通信方法和隨機(jī)路由算法所結(jié)合進(jìn) 行通信的方案中，當(dāng)一個(gè)用戶想要訪問某一個(gè)網(wǎng)頁時(shí)，它需要做的是發(fā)送一個(gè)超文本傳輸 協(xié)議請求到網(wǎng)頁相應(yīng)的服務(wù)器，去獲取該網(wǎng)頁的HTML文件及相關(guān)的內(nèi)容文件。那么此時(shí)，用 戶的請求消息W及所需文件的回收過程將概述為五步:客戶端的準(zhǔn)備工作、混淆節(jié)點(diǎn)之間 的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、代理節(jié)點(diǎn)處理消息、代理節(jié)點(diǎn)處理回復(fù)消息和回復(fù)消息的傳輸。
[0006] 在消息轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，最主要的延遲由每個(gè)混淆節(jié)點(diǎn)的=個(gè)參數(shù)所決定，分別是 轉(zhuǎn)發(fā)路徑長度L，闊值NW及最大超時(shí)T。轉(zhuǎn)發(fā)路徑長度L通常在客戶端開始發(fā)送消息時(shí)便由 用戶初始規(guī)定了，不能夠進(jìn)行改變。某節(jié)點(diǎn)的闊值腳旨的是該節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)消息數(shù)目的上限，當(dāng) 存儲(chǔ)消息數(shù)目超過闊值N時(shí)，則將現(xiàn)有存儲(chǔ)的請求消息發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。某節(jié)點(diǎn)的最大超 時(shí)巧旨的是該節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)等待時(shí)間的上限，當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到消息時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)計(jì)時(shí)器，當(dāng)計(jì)時(shí) 超過最大超時(shí)T時(shí)，不再等待接收信息，將存儲(chǔ)的消息隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0007] 在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的闊值N和最大超時(shí)T是一個(gè)固定的取值，運(yùn)樣的設(shè)定導(dǎo) 致了某些情況下延遲很高或是匿名性過低的問題。當(dāng)經(jīng)過某一節(jié)點(diǎn)的消息過少時(shí)，總是達(dá) 不到闊值N，每次轉(zhuǎn)發(fā)消息都是當(dāng)計(jì)時(shí)達(dá)到最大超時(shí)才進(jìn)行，運(yùn)樣就導(dǎo)致了延遲升高。如果 將N的初始值設(shè)置較小，雖然減少了延遲，卻減少了混淆作用，當(dāng)存在追蹤者時(shí)，很容易查詢 到消息的來源，降低了匿名性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的目的是為了解決對軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下匿名通信方案的匿名性和延遲 性進(jìn)行平衡的問題而提出一種匿名網(wǎng)絡(luò)中兼顧匿名性與通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)方法。
[0009] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)步驟如下：
[0010] 步驟一、為運(yùn)算所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義。記錄在t時(shí)間內(nèi)本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的飽和傳輸和 非飽和傳輸?shù)拇螖?shù)，并將飽和傳輸所占比例記作Rs, Rs用來代表闊值N和最大超時(shí)T的權(quán)衡 關(guān)系。當(dāng)一混合節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次轉(zhuǎn)發(fā)行為時(shí)，如果由于消息數(shù)達(dá)到闊值N轉(zhuǎn)發(fā)則定義為一次飽 和傳輸，否則定義為一次非飽和傳輸，運(yùn)兩種傳輸方式用來表示一段時(shí)間內(nèi)的節(jié)點(diǎn)活動(dòng)密 度。
[0011] 定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)S表示一般的飽和傳輸所占比例;規(guī)定一個(gè)節(jié)點(diǎn)上闊值N能夠取的最 大范圍和最大超時(shí)T能夠取的最大范圍，記為(N_min,N_max)和(T_min,T_max)，分別表示N 和T的上下限。
[0012] 步驟二、縮小闊值N的取值范圍。記當(dāng)前N值為N_c，當(dāng)飽和傳輸比例Rs大于或等于 標(biāo)準(zhǔn)S時(shí)增大N，將闊值N的上限更新為N_max和
中較小者，下限為N_c，當(dāng)Rs等 于1時(shí)將增大到原來的兩倍。當(dāng)飽和傳輸比例Rs小于標(biāo)準(zhǔn)S時(shí)減小N，將闊值N的下限更新為 N_min和.
-中較大者，上限為N_c，當(dāng)Rs等于0時(shí)將減至原來的一半。
[0013] 步驟=、為了從取值范圍中找出最優(yōu)解，首先進(jìn)行數(shù)據(jù)定義。通過步驟二找到闊值 N的取值范圍和最大超時(shí)T的取值范圍，在該取值范圍中找出一對最優(yōu)N_c和T_c作為當(dāng)前節(jié) 點(diǎn)的闊值和最大超時(shí)，其中定義T_c為當(dāng)前最大超時(shí)。定義k為最大重復(fù)次數(shù)，該值由人工指 定，并對步驟四、步驟五進(jìn)行k次循環(huán)。
[0014] 步驟四、進(jìn)行能量計(jì)算。令A(yù)等于當(dāng)前循環(huán)次數(shù)比上最大循環(huán)次數(shù)，從N和T的取值 范圍中隨機(jī)取出一組值，記為 Nrand 和 Trand。令 dE = E(Nrand，Trand ,Sequence )-E(Nc，Tc, Sequence)，即運(yùn)組隨機(jī)值的能量減去當(dāng)前闊值和最大超時(shí)的能量，能量的計(jì)算公式如下
[0016] 其中，f指的是前一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)闊值為Nrand且最大超時(shí)為Trand時(shí)的平均延遲， Sequence指的是一段時(shí)間內(nèi)到達(dá)節(jié)點(diǎn)的消息的時(shí)間序列，定義實(shí)時(shí)性所占的權(quán)重為Wr,定 義匿名性所占的權(quán)重為Wm，Wr+^= 1，Wm初始化為1-W^r。
[0017] 步驟五、判斷是否為最優(yōu)解。如果祀大于等于0,即得到更優(yōu)解;或者edE/A大于0到1 之間的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，即W-定概率接受當(dāng)前值為最優(yōu)解，該概率隨著A逐漸降低并趨于穩(wěn) 定，則將當(dāng)前最優(yōu)解設(shè)置為N_rand和T_rand。若祀小于0,則不作改變。進(jìn)行下一次循環(huán)。
[0018] 步驟六、當(dāng)k次循環(huán)結(jié)束后，得到最終的全局最優(yōu)闊值N和最大超時(shí)T。
[0019] 步驟屯、固定時(shí)間后進(jìn)行自適應(yīng)。當(dāng)經(jīng)過了固定的時(shí)間間隔后，節(jié)點(diǎn)重新使用此方 法找到適合當(dāng)前情況的參數(shù)值，達(dá)到自適應(yīng)目的。
[0020] 有益效果
[0021] 本發(fā)明針解決了消息在混淆節(jié)點(diǎn)之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)運(yùn)一階段所產(chǎn)生的需兼顧匿名性 和通信時(shí)延的問題。通過合適的參數(shù)調(diào)整，本發(fā)明能夠有效降低延遲，并保持一定的匿名 性。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的平衡匿名性和延遲性方法流程圖；
[0023] 圖2為不同實(shí)時(shí)性權(quán)重W下網(wǎng)頁下載時(shí)間的累計(jì)分布函數(shù)圖；
[0024] 圖3為固定參數(shù)方法與自適應(yīng)方法匿名性對比。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0026] 本發(fā)明的兼顧匿名性和通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)的流程如圖1所示。
[0027] W系統(tǒng)運(yùn)行中某一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的一次匿名性和延遲性平衡為例。當(dāng)節(jié)點(diǎn)開始進(jìn)行調(diào) 整，根據(jù)步驟一，獲取1. Os內(nèi)的飽和傳輸比Rs = 0.4，定義標(biāo)準(zhǔn)S = 0.5，規(guī)定N的取值范圍為 (0,100)，T的取值范圍為（0,10.0)，當(dāng)前N值為50 ;根據(jù)步驟二，闊值N的取值范圍更新為 (45,50);根據(jù)步驟=，定義k的值為100,對步驟四、步驟五進(jìn)行100次循環(huán);根據(jù)步驟四和步 驟五，從100次循環(huán)中找出全局概率最優(yōu)解，全局最優(yōu)闊值為47,最大超時(shí)T調(diào)整為5. Is;根 據(jù)步驟六，設(shè)置N為47，T為5.1S;根據(jù)步驟屯，改變參數(shù)后開始計(jì)時(shí)，60秒后節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)行調(diào) 整，達(dá)到自適應(yīng)目的。
[0028] 不同實(shí)時(shí)性權(quán)重下該節(jié)點(diǎn)網(wǎng)頁下載時(shí)間的累積分布函數(shù)如圖2所示，可W看出當(dāng) 使用固定闊值的方法時(shí)速度最慢，隨著實(shí)時(shí)性權(quán)重逐漸提高，速度快的概率也逐漸提高，不 僅證明了該參數(shù)的相關(guān)性，也證明了該方法的有效性。
[0029] 如圖3所示，采用了本方法后在減少了延遲的情況下，并沒有對應(yīng)具有的匿名性產(chǎn) 生影響。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種匿名網(wǎng)絡(luò)中兼顧匿名性與通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)步驟如 下： 步驟一、為運(yùn)算所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義:記錄在t時(shí)間內(nèi)本節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的飽和傳輸和非飽 和傳輸?shù)拇螖?shù)，并將飽和傳輸所占比例記作Rs，I?s用來代表闊值N和最大超時(shí)T的權(quán)衡關(guān)系； 當(dāng)一混合節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一次轉(zhuǎn)發(fā)行為時(shí)，如果由于消息數(shù)達(dá)到闊值N轉(zhuǎn)發(fā)則定義為一次飽和傳 輸，否則定義為一次非飽和傳輸，運(yùn)兩種傳輸方式用來表示一段時(shí)間內(nèi)的節(jié)點(diǎn)活動(dòng)密度； 定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)S表示一般的飽和傳輸所占比例;規(guī)定一個(gè)節(jié)點(diǎn)上闊值N能夠取的最大范 圍和最大超時(shí)T能夠取的最大范圍，記為(N_min,N_max)和(T_min,T_max)，分別表示N和T的 上下限； 步驟二、縮小闊值N的取值范圍，記當(dāng)前N值為N_c，當(dāng)飽和傳輸比例Rs大于或等于標(biāo)準(zhǔn)S 時(shí)增大N，將闊值N的上限更新為N_max和中較小者，下限為N_c，當(dāng)Rs等于1時(shí) 將增大到原來的兩倍；當(dāng)飽和傳輸比例Rs小于標(biāo)準(zhǔn)S時(shí)減小N，將闊值N的下限更新為N_min 和交大者，上限為N_c，當(dāng)Rs等于加寸將減至原來的一半； 步驟Ξ、通過步驟二找到闊值N的取值范圍和最大超時(shí)T的取值范圍，在該取值范圍中 找出一對最優(yōu)N_c和T_c作為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的闊值和最大超時(shí)，其中定義T_c為當(dāng)前最大超時(shí);定 義k為最大重復(fù)次數(shù)，該值由人工指定，并對步驟四、步驟五進(jìn)行k次循環(huán)； 步驟四、進(jìn)行能量計(jì)算，令A(yù)等于當(dāng)前循環(huán)次數(shù)比上最大循環(huán)次數(shù)，從N和T的取值范圍 中隨機(jī)取出一組值，記為Nrand 和Trand，令祀= E(Nrand,Trand, Sequence )-E(Nc,Tc, Sequence), 即運(yùn)組隨機(jī)值的能量減去當(dāng)前闊值和最大超時(shí)的能量，能量的計(jì)算公式如下其中，?指的是前一段時(shí)間內(nèi)當(dāng)闊值為Nrand且最大超時(shí)為Trand時(shí)的平均延遲，Sequence 指的是一段時(shí)間內(nèi)到達(dá)節(jié)點(diǎn)的消息的時(shí)間序列，定義實(shí)時(shí)性所占的權(quán)重為Wr，定義匿名性 所占的權(quán)重為Wm，Wr+恥=1，Wm初始化為1; 步驟五、判斷是否為最優(yōu)解，如果祀大于等于0,即得到更優(yōu)解;或者edE/A大于0到1之間 的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，即W-定概率接受當(dāng)前值為最優(yōu)解，該概率隨著A逐漸降低并趨于穩(wěn)定，貝U 將當(dāng)前最優(yōu)解設(shè)置為N_rand和τ_rand;若祀小于0，則不作改變，進(jìn)行下一次循環(huán)； 步驟六、當(dāng)k次循環(huán)結(jié)束后，得到最終的全局最優(yōu)闊值N和最大超時(shí)T; 步驟屯、固定時(shí)間后進(jìn)行自適應(yīng)，當(dāng)經(jīng)過了固定的時(shí)間間隔后，節(jié)點(diǎn)重新使用此方法找 到適合當(dāng)前情況的參數(shù)值，達(dá)到自適應(yīng)目的。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種匿名網(wǎng)絡(luò)中兼顧匿名性與通信時(shí)延的消息轉(zhuǎn)發(fā)方法，屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：為運(yùn)算所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行定義；縮小閾值的取值范圍；找到閾值的取值范圍和最大超時(shí)的取值范圍，在該取值范圍中找出最優(yōu)閾值和最大超時(shí)的取值范圍；進(jìn)行能量計(jì)算，判斷是否為最優(yōu)解；進(jìn)行k次循環(huán)，得到最終的全局最優(yōu)閾值和最大超時(shí)；固定時(shí)間后進(jìn)行自適應(yīng)。本發(fā)明解決了消息在混淆節(jié)點(diǎn)之間存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)這一階段所產(chǎn)生的需兼顧匿名性和通信時(shí)延的問題，通過合適的參數(shù)調(diào)整，能夠有效降低延遲，并保持一定的匿名性。
【IPC分類】H04L12/58, H04L29/06
【公開號(hào)】CN105553827
【申請?zhí)枴緾N201510959047
【發(fā)明人】沈蒙, 祝烈煌, 廖崇陽, 曾婷婷
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月18日