機會網(wǎng)絡(luò)中文件固定和可變大小分片、傳輸、副本控制法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及文件傳輸技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種機會網(wǎng)絡(luò)中文件固定和可變大小 分片、傳輸、副本控制法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機會網(wǎng)絡(luò)作為非全連通組網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行信息通信的手段，來源于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)。 機會網(wǎng)絡(luò)不需要維護(hù)端到端的完整鏈路，可以不用預(yù)先鋪設(shè)通信基礎(chǔ)設(shè)施，而利用節(jié)點移 動性建立中斷容忍的鏈路進(jìn)行有效通信。機會網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用場景主要為無法建立全連通 網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境，如星際網(wǎng)絡(luò)通信、偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)傳輸、野生動物追蹤、便攜設(shè)備組網(wǎng)、車載通信 網(wǎng)、軍用自組織網(wǎng)絡(luò)等。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛興起，某些場景下需要非全連通網(wǎng)絡(luò)能夠 提供成本較低、部署快捷的通信服務(wù)。因此，機會網(wǎng)絡(luò)的通信模式在很多場景中是一種高效 可行的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0003] 這一類型網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常移動范圍較大，網(wǎng)絡(luò)在大多數(shù)情況下處于不能連通的狀 態(tài)，這導(dǎo)致了傳統(tǒng)的移動自組網(wǎng)的路由模式并不能夠得到有效的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要依 賴節(jié)點的移動特性與相遇機會來協(xié)助數(shù)據(jù)多跳傳輸，移動節(jié)點與其他節(jié)點互相通訊的路由 完全是動態(tài)建立的，同時節(jié)點并不了解整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔ⅰ?br>[0004] 機會網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸具有其自身的特點，主要是通過"存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)"機 制，利用節(jié)點間的相遇機會來實現(xiàn)在非全聯(lián)通下的數(shù)據(jù)傳輸。一方面，由于網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點 分布稀疏，移動速度快，節(jié)點間的連接機會性地出現(xiàn)，源節(jié)點和目的節(jié)點之間可能不總存在 端到端路徑的間斷連接網(wǎng)絡(luò)。所以當(dāng)大文件在機會網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸時，由于節(jié)點相遇的不 確定性和相遇后數(shù)據(jù)傳輸時間的不確定性，經(jīng)常會導(dǎo)致大文件沒有傳輸完整而導(dǎo)致傳輸失 敗，使得目的節(jié)點與源節(jié)點需要等待下一次通訊，再將所有文件都進(jìn)行重新傳輸，這樣不但 降低了文件傳輸?shù)某晒β?，同時也增加了網(wǎng)絡(luò)的時延。
[0005] 現(xiàn)有機會網(wǎng)絡(luò)研宄沒有針對大文件傳輸提出有效的分片方案，并且由于機會網(wǎng)絡(luò) 的如下幾個特性：鏈路間斷性連通、通信時延高、網(wǎng)絡(luò)資源有限、機會網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，導(dǎo)致大 文件的傳輸經(jīng)常出現(xiàn)下面的幾種問題：
[0006] (1)傳輸過程中斷
[0007] 這種情況大文件在機會網(wǎng)絡(luò)中傳輸時最容易遇到的一種場景，機會網(wǎng)絡(luò)本身就是 靠節(jié)點移動、相遇、建立連接。這就導(dǎo)致節(jié)點間連接持續(xù)時間不可控制，如車載網(wǎng)中，兩臺行 駛的車輛，相遇和分離在一個很短暫的時間內(nèi)完成，很有可能不會超過1分鐘，在這么短暫 的時間能夠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是非常有限的，到大點的文件在傳輸過程中產(chǎn)生中斷，中斷之后， 再相遇時，仍然需要從頭開始傳輸，連接持續(xù)時間的限制導(dǎo)致傳輸成功率很低。
[0008] (2)傳輸過程出現(xiàn)錯誤
[0009] 機會網(wǎng)絡(luò)主要是依靠無線通信模塊進(jìn)行傳輸?shù)?，如藍(lán)牙、Wifi等，并且很有可能是 在有一定移動速度的情況下進(jìn)行通信的，信號本身有可能比較弱；另外因為所用頻段為公 用頻段，且傳輸環(huán)境較復(fù)雜，因此很有可能受到其他通信設(shè)備的干擾。以上兩點導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳 輸過程中很大概率上的會出現(xiàn)丟包和錯誤，在數(shù)據(jù)傳輸完畢之后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯誤，則需要將 整個文件重新發(fā)送，這會帶來資源的浪費，減低傳輸成功率。
[0010] (3)緩存空間不夠
[0011] 機會網(wǎng)絡(luò)的傳輸機制為"攜帶-存儲-轉(zhuǎn)發(fā)"，因此每個節(jié)點除了存儲自己的數(shù)據(jù) 之外，還要擔(dān)任中繼的作用，緩存其他節(jié)點所需要的數(shù)據(jù)。這種機制很容易導(dǎo)致節(jié)點緩存壓 力，如果需要中繼的數(shù)據(jù)較大，會出現(xiàn)緩存不夠的情況，只能尋找其他節(jié)點進(jìn)行中繼，這會 導(dǎo)致傳輸時延變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] (一）要解決的技術(shù)問題
[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提高大文件在機會網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)某晒β?，同時降 低傳輸時延。
[0014] (二）技術(shù)方案
[0015] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種機會網(wǎng)絡(luò)中文件固定大小分片方法， 包括以下步驟：
[0016] S11、文件分為兩個或兩個以上的固定大小的分片；
[0017] S12、為每個所述分片生成數(shù)據(jù)對象，其中所述數(shù)據(jù)對象包括對應(yīng)的控制信息和數(shù) 據(jù)信息。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟Sll中，分片大小的計算公式為
[0019] Ienfrag= v*T
[0020] 其中，Ienfrag為所述分片大小，V為設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率，T為連接持續(xù)時間。
[0021] 優(yōu)選地，所述控制信息包括目的地址、源文件編號、源文件大小、源文件名稱、源文 件名稱驗證信息、數(shù)據(jù)完整度驗證信息、檢索匹配信息、數(shù)字簽名以及分片編號；
[0022] 其中，所述源文件名稱驗證信息用于驗證源文件名稱的正確性；
[0023] 所述數(shù)據(jù)完整度驗證信息用于驗證對應(yīng)分片的數(shù)據(jù)信息的完整性；
[0024] 所述檢索匹配信息用于所述分片的檢索和匹配；
[0025] 所述分片編號用于表征所述分片在源文件中的位置；
[0026] 所述數(shù)字簽名用于表征所述分片的數(shù)據(jù)來源。
[0027] -種固定大小分片的副本控制方法，包括：
[0028] 將同一源文件的所述分片按照傳輸次數(shù)進(jìn)行從少到多進(jìn)行排序，其中傳輸次數(shù)少 的所述分片的優(yōu)先級高，傳輸次數(shù)多的所述分片的優(yōu)先級低；
[0029] 與新的中繼節(jié)點相遇時，按照優(yōu)先級從高到低的順序傳遞所述分片，并且傳遞所 述分片時，首先判斷從新的中繼節(jié)點到所述目的地址的概率是否大于之前中繼節(jié)點到所述 目的地址的最大概率，若大于，則將所述分片傳遞到新的中繼節(jié)點，否則不進(jìn)行傳遞。
[0030] 一種機會網(wǎng)絡(luò)中文件可變大小分片方法，包括以下步驟：
[0031] S31、文件分為兩個或兩個以上的固定大小的索引級分片；
[0032] S32、為每個所述索引級分片生成索引級數(shù)據(jù)對象，其中所述索引級數(shù)據(jù)對象包括 對應(yīng)的索引級控制信息和索引級數(shù)據(jù)信息；
[0033] S33、將每個所述索引級分片分為兩個或兩個以上的輸出級分片；
[0034] S34、為每個所述輸出級分片生成輸出級數(shù)據(jù)對象，其中所述輸出級數(shù)據(jù)對象包括 輸出級控制信息和輸出級數(shù)據(jù)信息。
[0035] 優(yōu)選地，所述步驟S33中，輸出級分片大小的計算公式為
[0036] Ientrans= T ava*Vava* λ
[0037] 其中，Ientons為所述輸出級分片的大小，Tava為平均連接持續(xù)時間，V ava為平均傳 輸速率，λ為在預(yù)測的連接持續(xù)時間內(nèi)傳輸所述輸出級分片的個數(shù)的倒數(shù)。
[0038] 優(yōu)選地，所述平均連接持續(xù)時間的計算公式為：
[0039] Tava= T Qld* α * γ Vrcmrent* (1- α * γ k)
[0040] 其中，Ttjld為歷史平均連接持續(xù)時間，T __為當(dāng)前連接持續(xù)時間，α e [0, 1]，表 征所述歷史平均連接持續(xù)時間在平均連接持續(xù)時間中占的比重，γ e [0，1)為時間衰減因 子，k為所述源文件到達(dá)所述目的地址經(jīng)過的時間單位的個數(shù)。
[0041] 優(yōu)選地，所述平均傳輸速率的計算公式為：
[0042] Vava= V old* α * γ k+Vcurrent* (I - α * γ k)
[0043] 其中，11(1為歷史平均傳輸速率，Veumnt為當(dāng)前傳輸速率，α e [0, 1]，表征所述歷 史平均傳輸速率在平均傳輸速率中占的比重，γ e [0，1)為時間衰減因子，k為所述源文件 到達(dá)所述目的地址經(jīng)過的時間單位的個數(shù)。
[0044] 一種可變大小分片的傳輸方法，包括以下步驟：
[0045] S41、將所述索引級分片和與其相遇的節(jié)點進(jìn)行匹配，若匹配成功，則將所述索引 級分片分為兩個或兩個以上的輸出級分片，并為每一個所述輸出級分片生成輸出級數(shù)據(jù)對 象；
[0046] S42、所述節(jié)點對是否已經(jīng)擁有所述輸出級分片的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行判斷，若已經(jīng)擁 有，則返回拒絕接收的信息，否則，對所述輸出級分片的數(shù)據(jù)來源是否安全進(jìn)行判斷，若安 全，則返回接收信息，否則，返回拒絕接收信息；
[0047] S43、所述輸出級分片將數(shù)據(jù)信息傳送給所述節(jié)點；
[0048] S44、所述節(jié)點接收完所述數(shù)據(jù)信息后，對接收的數(shù)據(jù)信息的完整度進(jìn)行判斷，若 接收的數(shù)據(jù)信息完整，則將所述數(shù)據(jù)信息存放入數(shù)據(jù)庫；否則，丟棄接收的所述數(shù)據(jù)信息；
[0049] S45、若所述輸出級分片為所述源文件的初始分片，則建立可中斷數(shù)據(jù)對象，將所 述輸出級分片的數(shù)據(jù)信息讀入到所述目的地址指向的文件中；
[0050] S46、所述節(jié)點根據(jù)所述輸出級分片在所述索引級分片中的起始位置以及所述輸 出級分片在所述索引級分片的結(jié)束位置，進(jìn)行輸出級分片數(shù)據(jù)信息的重組，得到所述索引 級分片；
[0051] S47、所述節(jié)點將索引級分片的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重組，得到源文件。
[0052] 優(yōu)選地，所述步驟S45中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中遇到中斷，則設(shè)置所述可中斷數(shù)據(jù)對 象的中斷標(biāo)志位；所述節(jié)點遇到其他節(jié)點時，將所述可中斷數(shù)據(jù)對象傳遞給相遇的新節(jié)點； 所述新節(jié)點查找與所述索引級分片對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象，若找到，則從所述接收的末尾字節(jié)處 續(xù)傳。
[0053] (三）有益效果
[0054] 本發(fā)明提供了 一種機會網(wǎng)絡(luò)中文件固定和可變大小分片、傳輸、副本控制法，其中 機會網(wǎng)絡(luò)中文件固定大小分片方法，與當(dāng)前通信的機會網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間狀態(tài)無關(guān)也與整個機會 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點相遇概率無關(guān)，具有更強的魯棒性，適應(yīng)可