隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆卢F(xiàn)

1、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡鎸?shí)現(xiàn)羅星星，蒲保興*，趙穎，鄧青(邵陽(yáng)學(xué)院 信息工程系 湖南邵陽(yáng) 422001)摘要: 基于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方法，構(gòu)造了在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)單源組播網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡婺Ｐ停河镁钟蚓W(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)終端 代表單源組播網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，以 IP 地址和端口號(hào)代表有向信道，采用 UDP 網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，從而對(duì)單源組播網(wǎng)絡(luò)進(jìn) 行了仿真。運(yùn)用 Java 編程實(shí)現(xiàn)了有限域的算術(shù)運(yùn)算，根據(jù)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的編碼規(guī)則，分別編寫了單源組播網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)、 中間節(jié)點(diǎn)和宿點(diǎn)的工作程序，形成了一個(gè)完整的軟件系統(tǒng),該仿真模型可以適合于任意單源組播網(wǎng)絡(luò)。關(guān)鍵詞: 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼；有限域的算術(shù)運(yùn)算；Java 套接字編程；仿

2、真實(shí)現(xiàn)中圖分類號(hào): TP393.09文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2014.08.007本文著錄格式：1羅星星，蒲保興，趙穎，等. 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡鎸?shí)現(xiàn)J. 軟件，2014，35(8)：32-37Simulation and Implementation of Data Transmission Based on Random Linear Network CodingLUO Xing-xing, PU Bao-xing*, ZHAO ying, DENG qing(Department of Information Engineering

3、, Shaoyang College, Shaoyang 422001, Hunan, China)【Abstract】: Based on random network coding, a simulation model is created, which can implement data transmission for single-source multicast network in laboratory. In a single-source multicast network; a node is represented by a terminal in a local n

4、etwork, a directed channel is represented by a socket(an IP address and a port number), and an UDP network com- munication denotes data transmission in directed channel, which can simulate a single-source multicast network. With Java programming, we implement the arithmetic operation of limited fiel

5、ds, and write respective program for source node, inter- val node and rank node based on coding rule of random network coding method. These programs form a whole software system. The presented simulation model can be fit for general single-source multicast network .【Key words】: random network coding

6、; arithmetic operation of limited fields; Java socket programming; simulation im-plementation0 引言網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)1-2是由路由傳輸技術(shù)擴(kuò)展而來(lái)的，就路由傳輸技術(shù)來(lái)說，中間節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)接收到 的信息，而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)而言，中間節(jié)點(diǎn)不僅具有直接復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)信息的功能，還可以對(duì)接收到的信息進(jìn) 行編碼后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵是構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)編碼方案。隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼構(gòu)造算法3由于事先不需要獲 知網(wǎng)絡(luò)的全局拓?fù)渲R(shí)，也不需要事先確定節(jié)點(diǎn)各鏈路的編碼向量,從而具有較好的可擴(kuò)展性和可實(shí)施性，備

7、受 人們青睞。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行教學(xué)與科研的過程中，常常需要有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)或仿真計(jì)算，可以采用自編模擬程序的方式4， 但這種方式需要編制大量的程序，同時(shí)存在不直觀、不利于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和比較的缺點(diǎn)；文獻(xiàn)5提出了 一種基于 Window 套接字編程的網(wǎng)絡(luò)編碼仿真實(shí)現(xiàn)方法，但只涉及最簡(jiǎn)單的有限域的異或運(yùn)算，也只能適應(yīng)于 最簡(jiǎn)單的“蝴蝶網(wǎng)絡(luò)”；還有一些學(xué)者選擇 NS 和 OPNET 等仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)6，但這些軟件的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)高層 協(xié)議的支持，而要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪M，必須對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，由于這些軟件使用起來(lái)較為復(fù)雜，擴(kuò)展基金項(xiàng)目: 湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)與創(chuàng)新性計(jì)劃項(xiàng)目“隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的仿真實(shí)現(xiàn)

8、研究”;湖南省教育廳重點(diǎn)科研項(xiàng)目(11A111); 湖南 省科技廳計(jì)劃項(xiàng)目(2012FJ3108)作者簡(jiǎn)介: 羅星星(1993-), 男, 湖南張家界人, 主要從事網(wǎng)絡(luò)編碼研究; 蒲保興(1965-), 男, 湖南邵陽(yáng)人, 教授, 博士, 主要從事網(wǎng)絡(luò)編碼、 進(jìn)化計(jì)算等方面的研究具有一定的難度；此外，還可以采用硬件的方法構(gòu)造實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 7，8，但必須采用特殊的硬件，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較麻煩。 本文提出了一種簡(jiǎn)便的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡鎸?shí)現(xiàn)方法，它不需要特定的軟、硬件支持，在一般的實(shí)驗(yàn) 室內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又不同于軟件仿真，具有一定的直觀性。在局域網(wǎng)內(nèi)選取相互連接的若干終端來(lái)模擬網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以套接字(I

9、P 地址+端口號(hào))代表節(jié)點(diǎn)間的有向鏈路，采用 UDP 數(shù)據(jù)傳輸來(lái)模擬有向鏈路的數(shù)據(jù)流動(dòng)， 從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)單源組播網(wǎng)絡(luò)的模擬。在節(jié)點(diǎn)上運(yùn)用 Java 編程9實(shí)現(xiàn)了有限域的算術(shù)運(yùn)算，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳 輸策略，各節(jié)點(diǎn)采用 Java 套接字編程方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，中間節(jié)點(diǎn)調(diào)用有限域的算術(shù)運(yùn)算方法對(duì)輸出 信道進(jìn)行編碼，形成了編碼數(shù)據(jù)包，宿點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包，調(diào)用有限域的算術(shù)運(yùn)算方法，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼而 恢復(fù)出源點(diǎn)播出的信息。采用 Java 編程實(shí)現(xiàn)各部分的功能，形成了一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)，各節(jié)點(diǎn)只需要依次運(yùn) 行該系統(tǒng)并輸入相關(guān)的信息便可以工作，各節(jié)點(diǎn)的相互作用便實(shí)現(xiàn)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸。仿真結(jié)果表明

10、提 出的方法是有效的，且該方法具有軟硬件要求低、操作方便的特點(diǎn)，并易于掌握和實(shí)現(xiàn)。提出的方法適用于在 一般的單源組播網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸仿真，為網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與仿真計(jì)算提供了有效的方法。1 隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸策略一個(gè)單源組播網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)有向無(wú)環(huán)圖表示，其中有一個(gè)源點(diǎn)、若干宿點(diǎn)以及若干中間節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間存 在有向鏈路，為了描述方便，各鏈路的容量均為 1 個(gè)單位，稱之為信道。源點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，各節(jié)點(diǎn)采用網(wǎng)絡(luò)編碼 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，宿點(diǎn)接收信息后通過解碼恢復(fù)出源點(diǎn)產(chǎn)生的信息。對(duì)于一個(gè)節(jié)點(diǎn) v，記 In(v)為輸入信道集，Out(v)為輸出信道集。 在一個(gè)單源組播網(wǎng)絡(luò)上采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方

11、法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)源點(diǎn)至宿點(diǎn)集的組播容量為 C，選定正整數(shù) n(nC)作為組播率，則在每一代(或稱每一輪)，源點(diǎn)產(chǎn)生 n 個(gè)數(shù)據(jù)包，記為(X1, X2, ,Xn)，每一個(gè)數(shù)據(jù)包對(duì) 應(yīng)一個(gè)全局編碼向量。源點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的全局編碼向量是一個(gè) n 維向量，每一個(gè)分量是有限域上的一個(gè)字符，記第 i 個(gè)數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的全局編碼向量為 Vi，Vi 為單位向量，它除了第 i 個(gè)分量為 1 外，其余分量全為 0。 一般來(lái)說，對(duì)于源點(diǎn)或中間節(jié)點(diǎn)，設(shè)其接收到(若為中間節(jié)點(diǎn))或產(chǎn)生(若為源點(diǎn))的數(shù)據(jù)包為 Y1, Y2, , Yp，當(dāng)節(jié)點(diǎn)為源點(diǎn)時(shí)，則 p=n，當(dāng)節(jié)點(diǎn)為中間節(jié)點(diǎn) v 時(shí)，p=| In(v)|。各個(gè)數(shù)據(jù)包

12、對(duì)應(yīng)的全局編碼向量為(T1, T2, , Tp)， 每個(gè)全局編碼向量也是 n 維的。若該節(jié)點(diǎn)需要傳輸信息至 m(m=| Out(v)|)條輸出信道，則對(duì)于第 i(1im)條輸出 信道，節(jié)點(diǎn)在有限域 F 上分別隨機(jī)產(chǎn)生 p 個(gè)隨機(jī)數(shù) (xi,1,xi,2 ,.,xi, p ) ，分別與(Y1, Y2, Yp)相對(duì)應(yīng)。節(jié)點(diǎn)為第 i 條pp輸出信道進(jìn)行編碼，產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)包為 Zi = åxi, jYj ，該數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的全局編碼向量為 TOi = åxi, jTj 。j =1節(jié)點(diǎn)向第 i 條輸出信道發(fā)送全局編碼向量 Ti 和數(shù)據(jù)包 Zi，記為 Ti|Zi。j =1對(duì)于宿點(diǎn)，至少需要

13、從 n 條輸入信道中接收數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的全局編碼向量，利用全局編碼向量和數(shù)據(jù)包構(gòu) 成一個(gè) n 維線性方程組，采用高斯消元法求解線性方程組就可以恢復(fù)出源點(diǎn)播出的數(shù)據(jù)包(X1,X2,Xn)。2有限域的算術(shù)運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)編碼操作在有限域上,在編碼過程中,涉及到有限域字符之間的加、乘運(yùn)算，在解碼過程中，涉及到有 限域字符之間的加、減(有限域的字符的相減運(yùn)算與相加運(yùn)算一致)、乘、除運(yùn)算，因此，在實(shí)現(xiàn)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼 數(shù)據(jù)傳輸過程，節(jié)點(diǎn)必須能實(shí)現(xiàn)有限域的算術(shù)運(yùn)算10。選定有限域的階和相應(yīng)的本源多項(xiàng)式，本文選定有限域?yàn)?GF(28)，相應(yīng)的本原多項(xiàng)式為 x8+x4+x3+x+1，從 而本文中有限域中的字符為 8 位二進(jìn)

14、制數(shù)，可以用一個(gè)字節(jié)(byte)表示。根據(jù)有限域的運(yùn)算規(guī)則，兩個(gè)字符的算 術(shù)運(yùn)算的結(jié)果仍為 8 位二進(jìn)制數(shù)。運(yùn)用 Java 編程構(gòu)造一個(gè)類，記為 GF.class，類中以靜態(tài)方法給出了有限域 GF(28) 中兩個(gè)字符的加、乘、除運(yùn)算，三個(gè)主要方法如下：public static void add(byte operation1, byte operation2, byte result)/有限域加public static void multiplication(byte operation1, byte operation2, byte result)/有限域乘 public static

15、void division(byte operation1,byte operation2, byte result)/除節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行編碼或解碼時(shí)，如要實(shí)現(xiàn)有限域的運(yùn)算，只需把 GF.class 類包含進(jìn)來(lái)，同時(shí)在需要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)運(yùn)算的地方調(diào)用該類中相應(yīng)的靜態(tài)方法即可。3隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的仿真實(shí)現(xiàn)本文以一個(gè)典型的單源組播網(wǎng)絡(luò)為例(如圖 1 所示)來(lái)說明如何在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)造隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡?實(shí)現(xiàn)模型，只要根據(jù)單源組播網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓?jié)點(diǎn)和鏈路情況對(duì)模型的參數(shù)進(jìn)行修改，構(gòu)造出的模型也適合一般的 單源組播網(wǎng)絡(luò)。3.1單源組播網(wǎng)絡(luò)的仿真在圖 1 所示的單源組播網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn) S 是數(shù)據(jù)源點(diǎn),節(jié)點(diǎn) 1、

16、 節(jié)點(diǎn) 2、節(jié)點(diǎn) 3、節(jié)點(diǎn) 4、節(jié)點(diǎn) 5 均為中間節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn) T1 和 T2 為 宿點(diǎn)，源點(diǎn)產(chǎn)生信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)編碼后由輸出信道傳輸至網(wǎng)絡(luò)，中 間結(jié)點(diǎn)把接收到信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼后再由其輸出信道進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)， 宿點(diǎn)通過輸入信道接收數(shù)據(jù)包后，由各輸入信道的全局編碼向量 和數(shù)據(jù)包的內(nèi)容構(gòu)造線性方程組，通過求解線性方程組恢復(fù)出源 點(diǎn)產(chǎn)生的信息。為了對(duì)圖 1 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行模擬，在局域網(wǎng)內(nèi)選擇 8 個(gè)網(wǎng)絡(luò) 終端，它們同處在一個(gè) C 類地址(172.16.101)的網(wǎng)段內(nèi)，各網(wǎng)絡(luò) 終端采用集線器或交換機(jī)相連接，其 IP 地址的分配如圖 2 所示。 用網(wǎng)絡(luò)終端來(lái)代表單源組播網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，用網(wǎng)絡(luò)套接字(IP地址+端口號(hào))

17、來(lái)代表節(jié)點(diǎn)間的有向信道，采用 UDP 數(shù)據(jù)通信來(lái) 表示有向信道上的數(shù)據(jù)傳輸，并運(yùn)用 Java 套接字編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。由圖 1一個(gè)單源組播網(wǎng)絡(luò)的邏輯圖圖 1 可以看出，源點(diǎn) S 至宿點(diǎn)集的組播容量為 3，因此選定整數(shù) 3 為組播率，源點(diǎn)每一代產(chǎn)生 3 個(gè)數(shù)據(jù)包，相 當(dāng)于源點(diǎn)分別從 3 條虛擬單位信道中接收到 3 個(gè)數(shù)據(jù)包。圖 2網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的 IP 地址分配有向信道與套接字的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖 3 所示。在圖 3 中，單源組播網(wǎng)絡(luò)的每一條有向信道對(duì)應(yīng)一個(gè)套接字，例如：源點(diǎn)至節(jié)點(diǎn) 1 的單位有向信道與套接字(172.16.101.11：10011)對(duì)應(yīng)，從而源點(diǎn)向節(jié)點(diǎn) 1 傳輸數(shù)據(jù)相當(dāng)于 源點(diǎn)向該套接字發(fā)送一個(gè)

18、 UDP 數(shù)據(jù)包；同理，節(jié)點(diǎn) 2 至節(jié)點(diǎn) 5 的有向信道與套接字(172.16.101.15:1022)對(duì)應(yīng)， 節(jié)點(diǎn) 2 向節(jié)點(diǎn) 5 發(fā)送數(shù)據(jù)相當(dāng)于節(jié)點(diǎn) 2 向該套接字發(fā)送一個(gè) UDP 數(shù)據(jù)包。因此，采用套接字來(lái)模擬有向信道，就可以在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)圖 1 的單源組播網(wǎng)絡(luò)的仿真。圖 3有向信道與套接字的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.2源點(diǎn) S 的工作流程源點(diǎn)需要確定每代產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù) n，也稱之為組播率；同時(shí)需要確定輸出信道數(shù)，每一個(gè)輸出數(shù)據(jù)包 對(duì)應(yīng)一條輸出信道，而每一條輸出信道與一個(gè)套接字相聯(lián)系，因此需要確定每個(gè)輸出數(shù)據(jù)包送往的 IP 地址和端 口號(hào)。當(dāng)以上工作完成后，把每代傳輸?shù)臄?shù)據(jù)等成 n 等分，每一等分

19、構(gòu)成一個(gè)輸入數(shù)據(jù)包，本文中采用人工的 辦法，為每一個(gè)數(shù)據(jù)包輸入等長(zhǎng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。然后為每一個(gè)輸出數(shù)據(jù)包產(chǎn)生一個(gè)局部編碼向量，并求出全局編 碼向量和編碼后的數(shù)據(jù)包，再通過 Java 套接字編程把編碼后的數(shù)據(jù)包傳輸至指定的套接字。源點(diǎn)的工作主要包括以下 5 個(gè)部分內(nèi)容： 鍵入組播率和輸出信道數(shù)； 鍵入輸出信道對(duì)應(yīng)的套接字； 輸入每一代要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)； 為每一輸出信道運(yùn)用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方法生成數(shù)據(jù)編碼并生成相應(yīng)的全局網(wǎng)絡(luò)編碼向量，形成數(shù)據(jù)包； 根據(jù)給定的套接字發(fā)送 UDP 數(shù)據(jù)包。運(yùn)行我們開發(fā)的系統(tǒng)，源點(diǎn)的運(yùn)行界面如圖 4 和圖 5 所示，通過圖 4 的界面，可以輸入源點(diǎn)的組播率(輸入信道數(shù))，源點(diǎn)的輸出

20、信道數(shù)以及各輸出信道對(duì)應(yīng)的套接字；通過圖 5 的界面輸入每一代發(fā)送的數(shù)據(jù)包內(nèi)容，在 本例中，源點(diǎn)每一代發(fā)送 3 個(gè)數(shù)據(jù)包，3 個(gè)數(shù)據(jù)包應(yīng)等長(zhǎng)。3.3中間節(jié)點(diǎn)的工作流程中間節(jié)點(diǎn)分別從上游節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，然后分別轉(zhuǎn)發(fā)至下游節(jié)點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浯_定輸入信道數(shù)，以及每一輸入信道對(duì)應(yīng)的端口號(hào)；還需要確定輸出信道數(shù)，以及每輸出信道對(duì)應(yīng)的套接字。例如，對(duì)于節(jié)點(diǎn) 5 來(lái)說，其 輸入信道數(shù)為 4，對(duì)應(yīng)的端口號(hào)分別為 10021,10022,10023,10024。而輸出信道數(shù)為 2，對(duì)應(yīng)的套接字分別為 (172.16.101.10033)和(172.16.101.17:10041)。圖 4源點(diǎn)的運(yùn)行界面 1圖 5源

21、點(diǎn)的運(yùn)行界面 2中間節(jié)點(diǎn)的工作流程如下: 鍵入輸入信道數(shù)以及各信道對(duì)應(yīng)的端口號(hào)； 鍵入輸出信道數(shù)及各信道對(duì)應(yīng)的套接字； 從各輸入信道對(duì)應(yīng)的端口中接收數(shù)據(jù)包； 根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包, 采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼方法為每一輸出信道產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)包； 根據(jù)給定的套接字發(fā)送 UDP 數(shù)據(jù)包。 中間節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行界面如圖 6 所示，通過這一界面，可以輸入中間節(jié)點(diǎn)的輸入信道數(shù)以及每條輸入信道對(duì)應(yīng)的套接 字，由于每條輸入信道的 IP 地址均為本機(jī)地址，故只需輸 入相應(yīng)的端口號(hào)；通過這一界面，還需鍵入輸出信道數(shù)以及 每條輸出信道對(duì)應(yīng)的套接字。圖 6 是節(jié)點(diǎn) 5 的運(yùn)行界面，從中可以看出，節(jié)點(diǎn)的輸入信道有 4 條，對(duì)應(yīng)的端口號(hào)分

22、別為：10021、10022、10023、10024；而輸出信道有 2 條，對(duì)應(yīng)的 套接字為：(172.16.101.16:10033)、(172.16.101.17:10041)。3.4 宿點(diǎn)的工作流程宿點(diǎn)需要從輸入信道接收數(shù)據(jù),然后進(jìn)行解碼運(yùn)算,再恢復(fù)出源點(diǎn)播出的信息,宿點(diǎn)的工作過程如下: 鍵入輸入信道數(shù)以及各信道對(duì)應(yīng)的端口號(hào)； 從各輸入信道對(duì)應(yīng)的端口中接收數(shù)據(jù)包；圖 6中間節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行界面 根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包, 析出每一數(shù)據(jù)包的全局編碼向量,形成一個(gè) n 維線性方程組,通過高斯消元法,求解 該線性方程組,恢復(fù)出源點(diǎn)播出的信息。宿點(diǎn)的運(yùn)行界面如圖 7 和圖 8 所示，其中通過圖 7 的界面輸

23、入宿點(diǎn)的輸入信道的信息，而圖 8 的界面顯示 宿點(diǎn)恢復(fù)出源點(diǎn)產(chǎn)生的信息。3.5程序的執(zhí)行當(dāng)上述各節(jié)的程序錄入后，則必須按一定的順序運(yùn)行各節(jié)點(diǎn)的程序，即按 T1,T2,5,4,3,2,1,S 的順序啟動(dòng)程序 運(yùn)行，當(dāng)節(jié)點(diǎn) S 的程序運(yùn)行后，每一代輸入三個(gè)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)內(nèi)容，見圖 5，然后點(diǎn)擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕，于是 宿點(diǎn) T1 和 T2 收到源點(diǎn) S 播出的信息，見圖 8。4結(jié)論在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)構(gòu)造出了一個(gè)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆抡鎸?shí)現(xiàn)模型，在局域網(wǎng)內(nèi)選擇若干相互連接的網(wǎng)絡(luò)終圖 7宿點(diǎn)的運(yùn)行界面 1圖 8宿點(diǎn)的運(yùn)行界面 2端代表網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以套接字代表節(jié)點(diǎn)間的有向信道，以 UDP 數(shù)據(jù)通信表示有向信道的數(shù)據(jù)

24、傳輸，從而對(duì)單源 組播網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真，采用 Java 編程實(shí)現(xiàn)了有限域的算術(shù)運(yùn)算，根據(jù)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃惴ǚ謩e編寫源 點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)、宿點(diǎn)的編碼和解碼程序，形成了一個(gè)完整的軟件系統(tǒng)，每一節(jié)點(diǎn)運(yùn)行該系統(tǒng)并輸入相應(yīng)的信息， 各節(jié)點(diǎn)相互作用便可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸。本文給出了一個(gè)實(shí)例，仿真結(jié)果表明了方法的有效性，只要根據(jù)單源組播網(wǎng)絡(luò)的鏈路情況修改本模型的參 數(shù)，模型可以應(yīng)用于一般的單源組播網(wǎng)絡(luò)，給出的方法具有軟硬件要求低、操作方便的特點(diǎn)，并易于掌握和實(shí) 現(xiàn)。提出的方法為網(wǎng)絡(luò)編碼的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與仿真計(jì)算提供了有效的方法。參考文獻(xiàn)1陶少國(guó), 黃佳慶, 楊宗凱等. 網(wǎng)絡(luò)編碼研究綜述J. 小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng), 2008, 29(4): 583592.2范宇. 基于RS碼的網(wǎng)絡(luò)編碼層設(shè)計(jì)J. 軟件, 2013, 34(5): 9295.3Ho T, Medard M, Koe