專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
社交網(wǎng)絡(luò)與P2P業(yè)務(wù)的興起對城域和骨干網(wǎng)造成了巨大壓力，德國互聯(lián)網(wǎng)調(diào)研機構(gòu)Ipoque稱，P2P業(yè)務(wù)已經(jīng)徹底統(tǒng)治了當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)，其中50_90%的總流量都來自于P2P這一類以對等通信為特點的業(yè)務(wù)。在此背景下對設(shè)備的本地交換能力提出了更高的要求。
網(wǎng)絡(luò)編碼多用于解決蝶形網(wǎng)絡(luò)下的業(yè)務(wù)傳送，而對連通度較低的樹形結(jié)構(gòu)缺乏有效編碼機制，同時接入網(wǎng)側(cè)樹形的架構(gòu)也造成了嚴(yán)重的帶寬瓶頸。因此，如何解決這一瓶頸，對帶寬進行有效疏導(dǎo)和傳送，將理論達到最大流的網(wǎng)絡(luò)編碼理論融入到樹形拓撲的無源光網(wǎng)絡(luò)，并與現(xiàn)有無源光網(wǎng)絡(luò)主要協(xié)議兼容，從而加強本地對等流量的交換效率是一個亟待解決的重要而有意義的問題。
無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理如圖1所示，OLT對存在對等通信的ONU進行上行時隙的調(diào)度，并通知ONU做好相應(yīng)的緩存動作，OLT對兩者之間對等通信的數(shù)據(jù)包進行網(wǎng)絡(luò)編碼并廣播，最后相應(yīng)ONU接收編碼數(shù)據(jù)包，并利用本地先前緩存的數(shù)據(jù)包進行解碼，得到另一個ONU發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)包，完成對等通信的過程。與無網(wǎng)絡(luò)編碼的傳統(tǒng)無源光網(wǎng)絡(luò)通信方式相比，網(wǎng)絡(luò)編碼方案在理論上最大能節(jié)約一半的下行帶寬，將網(wǎng)絡(luò)吞吐量提高一半。
因此，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)能高效地支持接入網(wǎng)中的對等通信業(yè)務(wù)，有效節(jié)省無源光網(wǎng)絡(luò)中有限的下行帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量及在容錯、糾錯中的魯棒性，簡化路由，同時還能有效緩解對核心網(wǎng)的帶寬壓力。
當(dāng)前尚未有無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的具體詳細實現(xiàn)方案，已有的一些研究均只對無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的實現(xiàn)進行了基本的介紹，同時也更沒有對融合有網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中安全問題解決方案的具體關(guān)注。因此，本發(fā)明提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的具體方法，并且針對PON網(wǎng)絡(luò)中下行廣播的安全性問題提出了采用不同加密策略的解決方案。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法，該方法中由OLT主導(dǎo)，ONU協(xié)同參與完成網(wǎng)絡(luò)編碼在無源光網(wǎng)絡(luò)中的具體實現(xiàn)，并且針對編碼和非編碼數(shù)據(jù)采用不同下行加密策略的方法來解決安全性問題。
為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案:
基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法，其特征在于:
在無源光網(wǎng)絡(luò)PON中，光線路終端OLT建立起下掛終端存在對等通信的ONU之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對連接關(guān)系，稱這組ONU為配對0NU，稱配對ONU下的終端為配對終端；
OLT和配對ONU分別將配對終端間的對等通信數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼，OLT對下行方向中參與了網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀以及沒有參與網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀分別采用不同的下行加密策略，編碼后數(shù)據(jù)幀不需要且不能進行下行加密，而非編碼數(shù)據(jù)幀依然保持原有下行加密的策略；
配對ONU僅對接收的編碼數(shù)據(jù)幀不進行解密操作。
以上所述方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟1:0LT發(fā)現(xiàn)能夠參與網(wǎng)絡(luò)編碼的配對0NU，并建立起參與網(wǎng)絡(luò)編碼配對ONU之間的連接；
步驟2:配對ONU對可能參與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記，并進行本地緩存；0LT對配對ONU中先上行一方的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的進行緩存，在緩存等待時間內(nèi)將本地緩存的待編碼數(shù)據(jù)幀與相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記并且不進行加密操作，而對沒有進行網(wǎng)絡(luò)編碼的下行數(shù)據(jù)幀進行加密，最后對各類數(shù)據(jù)幀進行下行發(fā)送；
步驟3:配對ONU接收屬于自己的下行數(shù)據(jù)幀,對接收的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解密操作，只與本地緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)解碼，并在緩存中清空參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀；配對ONU對沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行解密操作。
步驟I所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟1-1:0LT在某個DBA周期中若實時檢測到任意一對ONU之間存在相互對等通信的數(shù)據(jù)，則可判斷無源光網(wǎng)絡(luò)中存在這對ONU之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對，稱這對ONU為配對ONU, OLT在該DBA周期之內(nèi)給這對ONU分配編碼對號CodingID ；
步驟1-2 =OLT在該DBA周期內(nèi)將此編碼對號CodingID以及其中一個配對ONU下所有下掛終端的地址這些配對連接相關(guān)信息單播給另一個配對ONU，OLT同時在本地保存這些配對連接相關(guān)信息；
步驟1-3:相應(yīng)的配對ONU接收并保存配對連接相關(guān)信息。
步驟2所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟2-1:配對ONU判斷各上行幀的目的地址是否與本地保存的配對連接相關(guān)信息中包含的目的地址一致如果不一致，則上行幀不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作；如果一致，則執(zhí)行步驟2-2 ；
步驟2-2:配對ONU本地緩存目的地址與配對連接相關(guān)信息中目的地址一致的上行幀，并在緩存幀和此類上行發(fā)送幀中均添加相同的緩存順序號以及和目的地址對應(yīng)的編碼對號CodingID，在幀中添加的這些號碼視為對可能參與OLT處網(wǎng)絡(luò)編碼的待編碼幀的標(biāo)記；
步驟2-3 =OLT對配對中先上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記，則不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作，沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作；如果有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟2-4 ；
步驟2-4 =OLT對配對中先上行發(fā)送一方ONU的有標(biāo)記數(shù)據(jù)幀按編號進行緩存，并在緩存等待時間內(nèi)檢測后上行的配對ONU是否存在配對的數(shù)據(jù):如果不存在，則將緩存等待超時的數(shù)據(jù)幀與OLT保存的對應(yīng)配對ONU的配對連接相關(guān)信息中指定的某段特定的數(shù)據(jù)Pspecial進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記，并且網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密操作；如果存在，則執(zhí)行步驟2-5 ；
步驟2-5:0LT對配對中后上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷其中的數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果有標(biāo)記，OLT將后上行一方ONU的數(shù)據(jù)與先前緩存的數(shù)據(jù)幀按幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼，幀隊列長度較長一方超出部分的數(shù)據(jù)幀本地緩存并等待新的配對數(shù)據(jù)上行，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記，這些標(biāo)記可以在ONU處表示此類下行數(shù)據(jù)幀為網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)幀，網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密操作；如果沒有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟2-6 ；
步驟2-6:0LT對后上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)中沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作，其中無標(biāo)記的下行幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作；
步驟2-7 =OLT對下行發(fā)送隊列中的編碼和非編碼數(shù)據(jù)進行下行發(fā)送。
步驟3所述的方法，其特征在于包括以下步驟:
步驟3-1:配對ONU接收OLT下行數(shù)據(jù)幀，并判斷下行數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記且檢測到進行了下行加密，則配對ONU對無標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行解密操作；如果有標(biāo)記且檢測到?jīng)]有進行下行加密，則配對ONU對有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解密操作，只按幀中的緩存順序號與本地緩存中對應(yīng)編號的數(shù)據(jù)幀或配對連接相關(guān)信息中指定的Pspecdal進行網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼操作；
步驟3-2:解碼完成之后配對ONU清空緩存中參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀。
其中，
所述的步驟2-2中，在待編碼幀和配對ONU本地緩存幀中添加的緩存順序號以及編碼對號CodingID時，編碼對號CodingID與數(shù)據(jù)幀的ONU標(biāo)識符處于同一字段，CodingID的取值范圍與ONU標(biāo)識符的取值范圍互不重疊，當(dāng)OLT及配對ONU對編碼對號CodingID所在字段的校驗結(jié)果不滿足對ONU標(biāo)識符的所有校驗規(guī)則后，才進一步校驗該字段是否為編碼對號；緩存順序號用于替換數(shù)據(jù)幀中的指定字節(jié)，當(dāng)且僅當(dāng)ONU標(biāo)識符字段的校驗結(jié)果為編碼對號CodingID時，被使用的指定字節(jié)所在位置才表示緩存順序號。
所述的步驟2-4中，
從配對連接相關(guān)信息中選取指定的m個字節(jié)作為Pspecdal，用于與OLT處緩存等待超時數(shù)據(jù)幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼；
對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)進行的幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記時，幀順序單編號及編碼對號所在位置和待編碼幀中 對應(yīng)字段所處字節(jié)位置相同，且?guī)樞騿尉幪柡途幋a對號的取值均分別來自于緩存超時數(shù)據(jù)幀中的幀順序單編號和編碼對號。
所述的步驟2-5中，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記時，編碼對號所在字節(jié)位置和待編碼幀中編碼對號的位置相同，其取值為參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀共有的CodingID ;兩個緩存順序號的取值分別來源于參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀中各自的緩存順序號，在已編碼幀的中，與待編碼幀的緩存順序號字節(jié)相同的位置用于填充在OLT處緩存等待的待編碼幀的緩存順序號，然后再利用已編碼幀的另一個指定字節(jié)填充另一個待編碼幀的緩存順序號。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:本方法保持了無源光網(wǎng)絡(luò)OLT與ONU之間的主從關(guān)系，同時方法中的不同加密策略保證了網(wǎng)絡(luò)編碼后數(shù)據(jù)幀的組播接收ONU不會因各自解密密鑰不同而出現(xiàn)無法解碼的現(xiàn)象，并且也和無源光網(wǎng)絡(luò)中OLT原有的對非編碼下行數(shù)據(jù)幀加密規(guī)則相兼容。


為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯然地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得的更多的附圖。
圖1是傳統(tǒng)無源光網(wǎng)絡(luò)與基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送方式對比示意圖2是本發(fā)明一個實施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法概要流程圖3是本發(fā)明一個實施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法詳細流程圖4是本發(fā)明一個實施例提供的配對連接相關(guān)信息下發(fā)所采用的Info前導(dǎo)碼格式示意圖5是本發(fā)明一個實施例提供的配對連接相關(guān)信息下發(fā)所采用的Info幀的幀凈荷格式示意圖6是本發(fā)明一個實施例提供的配對ONU處待編碼數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼格式示意圖7是本發(fā)明一個實施例提供的OLT處已編碼數(shù)據(jù)幀的幀凈荷示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的說明。
本發(fā)明實施例是在實際無源光網(wǎng)絡(luò)中，以控制平面信令流程為主，數(shù)據(jù)平面操作為輔相結(jié)合的方式，說明無源光網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼的具體詳細實現(xiàn)方式。
圖2是本發(fā)明一個實施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法概要流程圖，執(zhí)行的步驟依次是:
S201 =OLT發(fā)現(xiàn)能夠參與網(wǎng)絡(luò)編碼的配對ONU η和C，并建立起參與網(wǎng)絡(luò)編碼配對ONU η和c之間的連接；
S202:配對ONU η和c對可能參與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記，并進行本地緩存；0LT對配對ONU η和c中先上行一方的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的進行緩存，在緩存等待時間內(nèi)將本地緩存的待編碼數(shù)據(jù)幀與相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記并且不進行加密操作，而對沒有進行網(wǎng)絡(luò)編碼的下行數(shù)據(jù)幀進行加密，最后對各類數(shù)據(jù)幀進行下行發(fā)送；
S203:配對 ONU η和c接收屬于自己的下行數(shù)據(jù)幀，對接收的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解密操作，只與本地緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)解碼，并在緩存中清空參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀；配對ONU η和c對沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行解密操作。
圖3是本發(fā)明一個實施例提供的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法詳細流程圖，執(zhí)行的步驟依次是:
S301:0LT在某個DBA周期中若實時檢測到ONU η和c之間存在相互對等通信的數(shù)據(jù)，則可判斷無源光網(wǎng)絡(luò)中存在ONU η和c之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對，稱ONU η和c為配對0NU，OLT在該DBA周期之內(nèi)給ONU η和c分配編碼對號CodingID ；
S302:0LT在該DBA周期內(nèi)將此編碼對號CodingID以及其中一個配對ONU n(c)下所有下掛終端的地址(如媒質(zhì)接入控制MAC地址)這些配對連接相關(guān)信息單播給另一個配對ONU c (n)，OLT同時在本地保存這些配對連接相關(guān)信息；
在本實施例的步驟S302中，配對連接相關(guān)信息可以通過采用類似于PON中與帶寬分配相關(guān)的控制幀(如EP0N/10G EPON中的MPCP幀)的形式(如可取名為Info幀)單播下發(fā)給相應(yīng)配對0NU，具體可以通過取值不同的幀標(biāo)識字段(如以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)EPON/萬兆以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)IOG EPON中MPCP幀的長度/類型Length/Type字段和操作碼Opcode字段)來與帶寬分配相關(guān)的控制幀進行區(qū)分；在Info幀的幀凈荷中應(yīng)填充與幀接收ONU相配對的ONU的配對連接相關(guān)信息:即配對ONU之間的配對號CodingID，以及配對ONU下掛的所有終端MAC地址，為保證控制幀Info能完全包含一組配對ONU下的全部配對信息，Info幀的幀長不做限定，保證一組配對ONU下的全部配對信息在同一 Info幀中即可；
按此要求，在EPON中，Info幀前導(dǎo)碼格式一個可行的定義如圖4所示，Info幀的幀凈荷定義一個可行的定義如圖5所示。在圖4中，圖4-1為EPON標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幀前導(dǎo)碼格式，圖4-2為本實施例中Info幀前導(dǎo)碼格式，圖中每個方框中的字段長度為I個字節(jié)，將EPON幀前導(dǎo)碼中LLID字段替換為配對關(guān)系標(biāo)識號CodingID即可作為Info幀前導(dǎo)碼；在圖5中，Info幀幀凈荷采用類似于MPCP幀的格式，此格式主要體現(xiàn)在對Length/Type字段和Opcode字段的定義上與現(xiàn)有MPCP巾貞的定義類似但不重復(fù),本實施例定義Length/Type=0x8808, Opcode = 0x0008 ；Opcode之后的字段用于填充與配對ONU η和c之間的配對號CodingID，以及配對ONU下掛的所有主機MAC地址。
S303:相應(yīng)的配對ONU η和c接收并保存配對連接相關(guān)信息。
S304:配對ONU η和c判斷各上行幀的目的地址是否與本地保存的配對連接相關(guān)信息中包含的目的地址一致:如果不一致，則上行幀不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作；如果一致，則執(zhí)行步驟S305 ；
S305:配對ONU η和c本地緩存目的地址與配對連接相關(guān)信息中目的地址一致的上行幀，并在緩存幀和此類上行發(fā)送幀中均添加相同的緩存順序號以及和目的地址對應(yīng)的編碼對號CodingID，在幀中添加的這些號碼視為對可能參與OLT處網(wǎng)絡(luò)編碼的待編碼幀的標(biāo)記；
在本實施例的步驟S305中，在待編碼幀和配對ONU本地緩存幀中添加的緩存順序號以及編碼對號CodingID時，編碼對號CodingID與數(shù)據(jù)幀的ONU標(biāo)識符(如EP0N/10GEPON中的LLID，或吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)GPON中的分配標(biāo)識符Al1c-1D)處于同一字段，CodingID的取值范圍與ONU標(biāo)識符的取值范圍互不重疊，當(dāng)OLT及配對ONU對編碼對號CodingID所在字段的校驗結(jié)果不滿足對ONU標(biāo)識符(LLID/A1 1c-1D)的所有校驗規(guī)則后，才進一步校驗該字段是否為編碼對號CodingID ；
在本實施例的步驟S305中，緩存順序號表示配對ONU本地緩存中各個添加了標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀存儲的先后順序，用于后續(xù)網(wǎng)絡(luò)解碼時在配對ONU本地查找用于解碼的相應(yīng)數(shù)據(jù)幀；緩存順序號可替換數(shù)據(jù)幀中的指定字節(jié)(如EP0N/10GEP0N數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼中的空閑字節(jié)0x55)，當(dāng)且僅當(dāng)ONU標(biāo)識符字段的校驗結(jié)果為編碼對號CodingID時，被使用的指定字節(jié)(0x55)所在位置才表示緩存順序號；
按此要求，在EP0N/10G EPON中，配對ONU處待編碼數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼格式一個可行的定義如圖6所示。在圖6中， 圖中每個方框中的字段長度為I個字節(jié)，將EP0N/10GEP0N數(shù)據(jù)幀幀前導(dǎo)碼中LLID字段替換為配對關(guān)系標(biāo)識號CodingID，并且將起始碼OxFB后的空閑字節(jié)0x55替換為表示待編碼幀緩存順序的緩存順序號Num，即可將新定義的EP0N/10G EPON數(shù)據(jù)幀作為配對ONU處待編碼數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼。
S306 =OLT對配對ONU η和c中先上行發(fā)送一方ONU n (c)的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記，則不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作，無標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作；如果有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟S307 ；
在本實施例的步驟S306中，若PON為ΕΡ0Ν，則對無標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀中表示是否進行加密操作的Flag比特置‘I’，表示之后該類數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行下行攪動加密操作。
S307:0LT對配對中先上行發(fā)送一方ONU c (η)的有標(biāo)記數(shù)據(jù)幀按編號進行緩存，并在緩存等待時間內(nèi)檢測后上行的配對ONU c (η)是否存在配對的數(shù)據(jù):如果不存在，則將緩存等待超時的數(shù)據(jù)幀與OLT保存的對應(yīng)配對ONU的配對連接相關(guān)信息中指定的某段特定的數(shù)據(jù)Pspecdal進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密操作；如果存在，則執(zhí)行步驟S308 ；
在本實施例的步驟S307中，從配對連接相關(guān)信息中選取指定的m個字節(jié)作為PsPdal，用于與OLT處緩存等待超時數(shù)據(jù)幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼，例如在EPON中，可以定義實施例步驟S305中的Info幀中指定的m個字節(jié)(如自CodingID字段起的m字節(jié))為Pspeeial,該m字節(jié)數(shù)據(jù)用于與配對ONU在OLT處緩存等待超時數(shù)據(jù)幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)；
在本實施例的步驟S307中，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)進行的幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記時，幀順序單編號及編碼對號所在位置和待編碼幀中對應(yīng)字段所處字節(jié)位置相同，且?guī)樞騿尉幪柡途幋a對號的取值均分別來自于緩存超時數(shù)據(jù)幀中的幀順序單編號和碼對號;
在本實施例的步驟S307中，若PON為ΕΡ0Ν，則對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀中表示是否進行加密操作的Flag比特置‘0’，表示之后在OLT進行下行發(fā)送時將不進行下行攪動加密操作。
S308 =OLT對配對中后上行發(fā)送一方ONU c (η)的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷其中的數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果有標(biāo)記，OLT將后上行一方ONU c (η)的數(shù)據(jù)與先前緩存的數(shù)據(jù)按幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼，幀隊列長度較長一方超出部分的數(shù)據(jù)幀本地緩存并等待新的配對數(shù)據(jù)上行，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記，這些標(biāo)記可以在ONU處表示此類下行數(shù)據(jù)幀為網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)幀，網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密；如果沒有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟S309 ；
在本實施例的步驟S308中，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記時，編碼對號所在字節(jié)位置和待編碼幀中編碼對號的位置(如EP0N/10G EPON數(shù)據(jù)幀幀前導(dǎo)碼中LLID字段)相同，其取值為參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀共有的CodingID ;兩個緩存順序號的取值分別來源于參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀中各自的緩存順序號，在已編碼幀的中，與待編碼幀的緩存順序號字節(jié)相同的位置(如EP0N/10G EPON數(shù)據(jù)幀幀前導(dǎo)碼中的空閑字節(jié)0x55)用于填充在OLT處緩存等待的待編碼幀的緩存順序號，然后再利用已編碼幀的另一個指定字節(jié)(如EP0N/10G EPON數(shù)據(jù)幀幀前導(dǎo)碼中的另一個空閑字節(jié)0x55)填充另一個待編碼幀的緩存順序號；
按此要求，在EP0N/10GEP0N中，OLT處已編碼數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼格式一個可行的定義如圖7所示。在圖7中，圖中每個方框中的字段長度為I個字節(jié)，將EP0N/10GEP0N數(shù)據(jù)幀幀前導(dǎo)碼中LLID字段替換為配對關(guān)系標(biāo)識號CodingID，并且將起始碼OxFB后的空閑字節(jié)0x55替換為表示先(后)上行一方數(shù)據(jù)幀緩存順序號Num I，將起始碼OxFB后的第二個空閑字節(jié)0x55替換為表示后(先)上行一方數(shù)據(jù)幀緩存順序號Num 2，即可將新定義的EPON/1OG EPON數(shù)據(jù)幀作為OLT處已編碼數(shù)據(jù)幀前導(dǎo)碼。
在本實施例的步驟S308中，若PON為ΕΡ0Ν，則對沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼后，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀中表示是否進行加密操作的Flag比特置‘0’，表示之后該類數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行下行攪動加密操作。
S309:0LT對后上行發(fā)送一方ONU c (η)的數(shù)據(jù)中沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行與網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)的操作，其中無標(biāo)記的下行幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作；
在本實施例的步驟S309中，若PON為ΕΡ0Ν，則將無標(biāo)記的下行幀中表示是否進行加密操作的Flag比特置‘I’，表示之后該類數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行下行攪動加密操作。
S310 =OLT對下行發(fā)送隊列中的編碼和非編碼數(shù)據(jù)進行下行發(fā)送；
S311:配對ONU η和c接收OLT下行數(shù)據(jù)幀，并判斷下行數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記且檢測到進行了下行加密，則配對ONU對這類數(shù)據(jù)幀進行解密操作；如果有標(biāo)記且檢測到?jīng)]有進行下行加密，則配對ONU η和c對有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解，只按幀中的緩存順序號與本地緩存中對應(yīng)編號的數(shù)據(jù)幀或配對連接相關(guān)信息中指定的Pspecdal進行網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼操作；
在本實施例的步驟S311中，若PON為ΕΡ0Ν，則配對ONU η和c可以通過檢測下行數(shù)據(jù)幀中Flag比特的值來判斷下行數(shù)據(jù)幀是否進行了加密操作=SFlag比特為‘1’，則下行數(shù)據(jù)幀進行了下行攪動加密操作；SFlag比特為‘0’，則下行數(shù)據(jù)幀沒有進行下行攪動加密操作。
S312:解碼完成之后配對ONU η和c清空緩存中參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀。
以上所述，僅是本發(fā)明的的較佳實施例，而非對本發(fā)明的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在本發(fā)明揭露的方法和技術(shù)范圍內(nèi)，可以做出許多可能的變化或替換，因此，凡是未脫離本發(fā)明方法的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改及等同變化，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法，其特征在于: 在無源光網(wǎng)絡(luò)PON中，光線路終端OLT建立起下掛終端存在對等通信的ONU之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對連接關(guān)系，稱這組ONU為配對0NU，稱配對ONU下的終端為配對終端； OLT和配對ONU分別將配對終端間的對等通信數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼，OLT對下行方向中參與了網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀以及沒有參與網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀分別采用不同的下行加密策略，編碼后數(shù)據(jù)幀不需要且不能進行下行加密，而非編碼數(shù)據(jù)幀依然保持原有下行加密的策略； 配對ONU僅對接收的編碼數(shù)據(jù)幀不進行解密操作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1:0LT發(fā)現(xiàn)能夠參與網(wǎng)絡(luò)編碼的配對0NU，并建立起參與網(wǎng)絡(luò)編碼配對ONU之間的連接； 步驟2:配對ONU對可能參與網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記，并進行本地緩存；0LT對配對ONU中先上行一方的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的進行緩存，在緩存等待時間內(nèi)將本地緩存的待編碼數(shù)據(jù)幀與相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行標(biāo)記并且不進行加密操作，而對沒有進行網(wǎng)絡(luò)編碼的下行數(shù)據(jù)幀進行加密，最后對各類數(shù)據(jù)幀進行下行發(fā)送； 步驟3:配對ONU接收屬于自己的下行數(shù)據(jù)幀，對接收的數(shù)據(jù)幀中有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解密操作，只與本 地緩存的相應(yīng)數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)解碼，并在緩存中清空參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀；配對ONU對沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行解密操作。
3.如權(quán)利要求2所述的步驟1，其特征在于包括以下步驟: 步驟1-1:0LT在某個DBA周期中若實時檢測到任意一對ONU之間存在相互對等通信的數(shù)據(jù)，則可判斷無源光網(wǎng)絡(luò)中存在這對ONU之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對，稱這對ONU為配對0NU，OLT在該DBA周期之內(nèi)給這對ONU分配編碼對號CodingID ； 步驟1-2 =OLT在該DBA周期內(nèi)將此編碼對號CodingID以及其中一個配對ONU下所有下掛終端的地址這些配對連接相關(guān)信息單播給另一個配對ONU，OLT同時在本地保存這些配對連接相關(guān)信息； 步驟1-3:相應(yīng)的配對ONU接收并保存配對連接相關(guān)信息。
4.如權(quán)利要求2所述的步驟2，其特征在于包括以下步驟: 步驟2-1:配對ONU判斷各上行幀的目的地址是否與本地保存的配對連接相關(guān)信息中包含的目的地址一致如果不一致，則上行幀不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作；如果一致，則執(zhí)行步驟 2-2 ； 步驟2-2:配對ONU本地緩存目的地址與配對連接相關(guān)信息中目的地址一致的上行幀，并在緩存幀和此類上行發(fā)送幀中均添加相同的緩存順序號以及和目的地址對應(yīng)的編碼對號CodingID，在幀中添加的這些號碼視為對可能參與OLT處網(wǎng)絡(luò)編碼的待編碼幀的標(biāo)記； 步驟2-3 =OLT對配對中先上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記，則不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作，沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作；如果有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟2-4 ； 步驟2-4 =OLT對配對中先上行發(fā)送一方ONU的有標(biāo)記數(shù)據(jù)幀按編號進行緩存，并在緩存等待時間內(nèi)檢測后上行的配對ONU是否存在配對的數(shù)據(jù):如果不存在，則將緩存等待超時的數(shù)據(jù)幀與OLT保存的對應(yīng)配對ONU的配對連接相關(guān)信息中指定的某段特定的數(shù)據(jù)Pspecial進行網(wǎng)絡(luò)編碼，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀進行幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記，并且網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密操作；如果存在，則執(zhí)行步驟25: 步驟2-5 =OLT對配對中后上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)進行接收，并判斷其中的數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果有標(biāo)記，OLT將后上行一方ONU的數(shù)據(jù)與先前緩存的數(shù)據(jù)幀按幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼，幀隊列長度較長一方超出部分的數(shù)據(jù)幀本地緩存并等待新的配對數(shù)據(jù)上行，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記，這些標(biāo)記可以在ONU處表示此類下行數(shù)據(jù)幀為網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)幀，網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀在OLT進行下行發(fā)送時將不進行加密操作；如果沒有標(biāo)記，則執(zhí)行步驟2-6 ； 步驟26 =OLT對后上行發(fā)送一方ONU的數(shù)據(jù)中沒有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行網(wǎng)絡(luò)編碼相關(guān)操作，其中無標(biāo)記的下行幀在OLT進行下行發(fā)送時將進行加密操作； 步驟2-7 =OLT對下行發(fā)送隊列中的編碼和非編碼數(shù)據(jù)進行下行發(fā)送。
5.如權(quán)利要求2所述的步驟3、其特征在于包括以下步驟: 步驟3-1:配對ONU接收OLT下行數(shù)據(jù)幀，并判斷下行數(shù)據(jù)幀是否有標(biāo)記:如果沒有標(biāo)記且檢測到進行了下行加密，則配對ONU對無標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀進行解密操作；如果有標(biāo)記且檢測到?jīng)]有進行下行加密，則配對ONU對有標(biāo)記的數(shù)據(jù)幀不進行解密操作，只按幀中的緩存順序號與本地緩存中對應(yīng)編號的數(shù)據(jù)幀或配對連接相關(guān)信息中指定的Pspecdal進行網(wǎng)絡(luò)編碼的解碼操作； 步驟3-2:解碼完成之后配對ONU清空緩存中參與了解碼操作的數(shù)據(jù)幀。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 在步驟2-2中，在待編碼幀和配對ONU本地緩存幀中添加的緩存順序號以及編碼對號CodingID時，編碼對號CodingID與數(shù)據(jù)幀的ONU標(biāo)識符處于同一字段，CodingID的取值范圍與ONU標(biāo)識符的取值范圍互不重疊，當(dāng)OLT及配對ONU對編碼對號CodingID所在字段的校驗結(jié)果不滿足對ONU標(biāo)識符的所有校驗規(guī)則后，才進一步校驗該字段是否為編碼對號；緩存順序號用于替換數(shù)據(jù)幀中的指定字節(jié)，當(dāng)且僅當(dāng)ONU標(biāo)識符字段的校驗結(jié)果為編碼對號CodingID時，被使用的指定字節(jié)所在位置才表示緩存順序號。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于: 在步驟2-4中，從配對連接相關(guān)信息中選取指定的m個字節(jié)作為Pspecdal，用于與OLT處緩存等待超時數(shù)據(jù)幀進行網(wǎng)絡(luò)編碼。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于: 在步驟2-4中，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)進行的幀順序單編號、編碼對號標(biāo)記時，幀順序單編號及編碼對號所在位置和待編碼幀中對應(yīng)字段所處字節(jié)位置相同，且?guī)樞騿尉幪柡途幋a對號的取值均分別來自于緩存超時數(shù)據(jù)幀中的幀順序單編號和編碼對號。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于: 在步驟2-5中，對網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)幀添加編碼對號以及兩個緩存順序號標(biāo)記時，編碼對號所在字節(jié)位置和待編碼幀中編碼對號的位置相同，其取值為參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀共有的CodingID ;兩個緩存順序號的取值分別來源于參與編碼的兩個數(shù)據(jù)幀中各自的緩存順序號，在已編碼幀的中，與待編碼幀的緩存順序號字節(jié)相同的位置用于填充在OLT處緩存等待的待編碼幀的緩存順序號，然后再利用已編碼幀的另一個指定字節(jié)填充另一個待編碼幀的緩存順序號。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的無源光網(wǎng)絡(luò)中進行數(shù)據(jù)加密的方法，該方法中，無源光網(wǎng)絡(luò)PON的光線路終端OLT建立起下掛終端存在對等通信的ONU之間的網(wǎng)絡(luò)編碼配對連接關(guān)系；OLT和配對ONU分別將配對終端間的對等通信數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)編碼和解碼，OLT對下行方向中參與了網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀以及沒有參與網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)幀分別采用不同的下行加密策略；配對ONU僅對接收的編碼數(shù)據(jù)幀不進行解密操作。本方法保持了無源光網(wǎng)絡(luò)OLT與ONU之間的主從關(guān)系，同時方法中的不同加密策略保證了網(wǎng)絡(luò)編碼后數(shù)據(jù)幀的組播接收ONU不會因各自解密密鑰不同而出現(xiàn)無法解碼的現(xiàn)象，并且也和無源光網(wǎng)絡(luò)中OLT原有的對非編碼下行數(shù)據(jù)幀加密規(guī)則相兼容。
文檔編號H04Q11/00GK103220266SQ20131004235
公開日2013年7月24日 申請日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者顧仁濤, 魏培, 紀(jì)越峰 申請人:北京郵電大學(xué)