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摘要；目前网络编码的研究热点集中在网络编码节点选取方案，网络编码算法的设计，网络编码复杂度分析、网络编码的性能分析。网络编码与系统安全性分析。网络编码在无线分布式网络中的应用等方面。本文关注了网络编码在无线网络中的研究和应用，初步探讨了面对网络编码，我们应采取和研究的信息安全措施，同时提出了针对网络编码应着力解决的研究问题以及无线网络技术如何依靠网络编码进行安全有效的信息交换，并对其发展进行了展望。
关键词：网络编码无线网络信息交换
网络编码作为一种新的技术在宽带无线自组织网络中有很好的应用，通过网络编码，中间节点可以将接收信息进行编码并发送出去，提高了网络吞吐量和健壮性。为不对现有网络的软硬件设备和相应的协议做很大的修改，可以选择在高层实现网络编码。无线传感器网络、无线格状网(Mesh)等无线自组织网络都可以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能。由此可见，网络编码的出现更迎合了无线网络技术的发展。
一.网络编码技术原理
网络编码(Network coding)从广义上来讲，是网络中的节点将接收到的信息进行编码后再转发出去的多点传送(Multicast)技术。多点传送(也称组播)是网络中的一种重要的通信方式。当一个或几个节点同时向若干个其他节点发送数据时，往往要借助其他节点的传递。
在传统的网络中，作为中继的节点只能对接收到的信号进行复制、放大和转发，这对于网络资源有时候是一种浪费。网络编码技术打破了这种限制，它允许中继节点对接收到的信息进行编码，并将接收到的多个数据包按照某种特定算法重新组合再发送出去。
二.网络编码技术在无线网络中的应用
1、网络编码的概念
网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。
2、网络编码应用于无线网络的优势
网络编码融合了路由和编码的概念，使网络节点不仅可以对数据进行存储转发，还可以进行编码处理，已证明了使用线性网络编码已经能足够达到网络多播容量。但网络编码的好处不止这些，尤其是当网络编码应用于无线网络时。网络编码首先应被应用在无线网络环境。无线网络的特性是不可靠性和广播特性，使网络编码非常适合应用在无线网络上，因为无线链路的不可靠性和物理层广播特性非常适合使用编码的方法。应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络编码在无线网络中的应用。无线网络的广播特性使其非常适合使用网络编码，当一个节点传输一个数据包给它的一个邻居节点时，它的其它邻居节点也可以接收到这个数据包。因此，当一个节点的邻居节点对不同的数据包感兴趣时，可以将这些数据包编码后再一起传输，这样子可以使其所有的邻居节点都收到感兴趣的数据包并可以节约无线资源。
应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络性能。网络编码在无线网络中的应用可以提高网络的吞吐量，尤其是组播吞吐量。可以减少数据包的传播次数，降低无线发送能耗。当网络部分节点或链路失效时采用随机网络编码，最终在目的节点仍然能恢复原始数据，增强网络的容错性和鲁棒性。网络编码对无线网络的性能改善主要体现在提高网络编码的吞吐量上，网络编码已经被证明对于提高某些网络的吞吐量有着很大的作用。运用网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量，但是同时会增加网络的复杂性。不少研究者在研究提高无线网络的组播吞吐量的同时，研究如何降低因采用网络编码带来的复杂性。在网络状况恶劣的条件下，网络编码和路由之间组播吞吐量的差别不大，网络编码的优势体现在降低网络复杂性上；在网络状况较好的条件下，网络编码相对于路由方法，在很大程度上，提高了组播吞吐量。这为根据网络状况动态调整网络编码算法提供了可能。
3、网络编码如何提高无线网络的安全性
网络编码在提高无线网络的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在无线网络组播中，对于数据包的恶意修改的检测，过去是使用基于消息认证码或者数字签名的方法。基于网络编码产生了一种基于数据包的随机网络编码检测策略，这种方法计算量小，而且检测概率可以根据通信控制开銷、网络编码复杂程度和检测时间这些因素进行调控。但这种方法亦存在不足。这种方法要求接收节点需要预先获得至少一个没有被恶意修改过的数据包，并且数据包的内容不能被攻击者知晓，因此，这种方法对抗攻击效果不好。
无线网络广播重传处理中，多个接收节点中的任意一个节点的丢包都要求源节点重传数据包，需要广播发送较多的重传次数.本文将随机线性网络编码技术应用在无线网络广播重传中，提出一种新颖的广播重传方法(RLNCBR)。该方法中，源节点记录多个接收节点中丢包最多的接收节点丢包数，再按照随机线性网络编码的方法编码组合该丢包数个线性编码包。源节点广播重传，接收节点采用运算编码线性组合的方法获得信息包数据。数学分析表明，该方法能保证所有接收节点的编码可解性，同时重传次数可达到理论最优性。模拟测试结果表明：与传统重传方法相比，RLNCBR有效地减少了信息包的平均传输次数，提高了传输效率。
三.网络编码在无线网络的应用发展方向
网络编码正在给现有的网络带来革命性的变化：网络编码从用来达到有线网络中的组播容量，发展到在有线和无线网络中提高吞吐量、节省能量、增强鲁棒性和安全性，甚至改变网络结构、改变网络协议设计方法。网络编码在无线网络中的应用还存在着以下的几个问题：网络编码的具体实现和降低网络编码的复杂性。现在已经提出了很多网络编码方法，有集中式线性网络编码和分布式随机网络编码，但是如何在实际网络环境中实现网络编码，需要考虑许多实际应用问题，例如同步、控制开销等。网络编码在实际网络环境中如何实现是一个很迫切的问题。采用网络编码可以在很大程度上提高网络性能，但设计和实现上的复杂性也随之增加。如何在不显著增加网络开销，综合考虑效率和性能的前提下，实现网络编码问题是将来需要进行深入研究的方向。
无线网络环境由于环境的多变性，使得数据包在传输过程中更加容易丢失。目前，重传常被用来实现无线广播的错误处理，普通重传方法思想基于发送方通过反馈得到接收方的出错情况，重传出错的数据报文来恢复出错的报文。
网络编码技术是近十年来飞速发展的一个研究课题。虽然还没有应用到实际的通信网络中，但已引起了较大的关注，比如美国军方已经意识到网络编码技术的优势，已经拨款研究网络编码技术在移动自组网(MobileAdHocNetwork)中的应用。因此，我们也应当及时跟踪国际上的网络编码技术的发展趋势。同时，结合各种应用深入思考网络所涉及的各种安全技术问题。
关键词：网络编码无线网络信息交换
网络编码作为一种新的技术在宽带无线自组织网络中有很好的应用，通过网络编码，中间节点可以将接收信息进行编码并发送出去，提高了网络吞吐量和健壮性。为不对现有网络的软硬件设备和相应的协议做很大的修改，可以选择在高层实现网络编码。无线传感器网络、无线格状网(Mesh)等无线自组织网络都可以使用网络编码技术显著提高多跳链路的传输性能。由此可见，网络编码的出现更迎合了无线网络技术的发展。
一.网络编码技术原理
网络编码(Network coding)从广义上来讲，是网络中的节点将接收到的信息进行编码后再转发出去的多点传送(Multicast)技术。多点传送(也称组播)是网络中的一种重要的通信方式。当一个或几个节点同时向若干个其他节点发送数据时，往往要借助其他节点的传递。
在传统的网络中，作为中继的节点只能对接收到的信号进行复制、放大和转发，这对于网络资源有时候是一种浪费。网络编码技术打破了这种限制，它允许中继节点对接收到的信息进行编码，并将接收到的多个数据包按照某种特定算法重新组合再发送出去。
二.网络编码技术在无线网络中的应用
1、网络编码的概念
网络编码是一种融合了路由和编码的信息交换技术，它的核心思想是在网络中的各个节点上对各条信道上收到的信息进行线性或者非线性的处理，然后转发给下游节点，中间节点扮演着编码器或信号处理器的角色。
2、网络编码应用于无线网络的优势
网络编码融合了路由和编码的概念，使网络节点不仅可以对数据进行存储转发，还可以进行编码处理，已证明了使用线性网络编码已经能足够达到网络多播容量。但网络编码的好处不止这些，尤其是当网络编码应用于无线网络时。网络编码首先应被应用在无线网络环境。无线网络的特性是不可靠性和广播特性，使网络编码非常适合应用在无线网络上，因为无线链路的不可靠性和物理层广播特性非常适合使用编码的方法。应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络编码在无线网络中的应用。无线网络的广播特性使其非常适合使用网络编码，当一个节点传输一个数据包给它的一个邻居节点时，它的其它邻居节点也可以接收到这个数据包。因此，当一个节点的邻居节点对不同的数据包感兴趣时，可以将这些数据包编码后再一起传输，这样子可以使其所有的邻居节点都收到感兴趣的数据包并可以节约无线资源。
应用网络编码，可以解决传统路由、跨层设计等技术无法解决的问题，提高网络性能。网络编码在无线网络中的应用可以提高网络的吞吐量，尤其是组播吞吐量。可以减少数据包的传播次数，降低无线发送能耗。当网络部分节点或链路失效时采用随机网络编码，最终在目的节点仍然能恢复原始数据，增强网络的容错性和鲁棒性。网络编码对无线网络的性能改善主要体现在提高网络编码的吞吐量上，网络编码已经被证明对于提高某些网络的吞吐量有着很大的作用。运用网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量，但是同时会增加网络的复杂性。不少研究者在研究提高无线网络的组播吞吐量的同时，研究如何降低因采用网络编码带来的复杂性。在网络状况恶劣的条件下，网络编码和路由之间组播吞吐量的差别不大，网络编码的优势体现在降低网络复杂性上；在网络状况较好的条件下，网络编码相对于路由方法，在很大程度上，提高了组播吞吐量。这为根据网络状况动态调整网络编码算法提供了可能。
3、网络编码如何提高无线网络的安全性
网络编码在提高无线网络的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在无线网络组播中，对于数据包的恶意修改的检测，过去是使用基于消息认证码或者数字签名的方法。基于网络编码产生了一种基于数据包的随机网络编码检测策略，这种方法计算量小，而且检测概率可以根据通信控制开銷、网络编码复杂程度和检测时间这些因素进行调控。但这种方法亦存在不足。这种方法要求接收节点需要预先获得至少一个没有被恶意修改过的数据包，并且数据包的内容不能被攻击者知晓，因此，这种方法对抗攻击效果不好。
无线网络广播重传处理中，多个接收节点中的任意一个节点的丢包都要求源节点重传数据包，需要广播发送较多的重传次数.本文将随机线性网络编码技术应用在无线网络广播重传中，提出一种新颖的广播重传方法(RLNCBR)。该方法中，源节点记录多个接收节点中丢包最多的接收节点丢包数，再按照随机线性网络编码的方法编码组合该丢包数个线性编码包。源节点广播重传，接收节点采用运算编码线性组合的方法获得信息包数据。数学分析表明，该方法能保证所有接收节点的编码可解性，同时重传次数可达到理论最优性。模拟测试结果表明：与传统重传方法相比，RLNCBR有效地减少了信息包的平均传输次数，提高了传输效率。
三.网络编码在无线网络的应用发展方向
网络编码正在给现有的网络带来革命性的变化：网络编码从用来达到有线网络中的组播容量，发展到在有线和无线网络中提高吞吐量、节省能量、增强鲁棒性和安全性，甚至改变网络结构、改变网络协议设计方法。网络编码在无线网络中的应用还存在着以下的几个问题：网络编码的具体实现和降低网络编码的复杂性。现在已经提出了很多网络编码方法，有集中式线性网络编码和分布式随机网络编码，但是如何在实际网络环境中实现网络编码，需要考虑许多实际应用问题，例如同步、控制开销等。网络编码在实际网络环境中如何实现是一个很迫切的问题。采用网络编码可以在很大程度上提高网络性能，但设计和实现上的复杂性也随之增加。如何在不显著增加网络开销，综合考虑效率和性能的前提下，实现网络编码问题是将来需要进行深入研究的方向。
无线网络环境由于环境的多变性，使得数据包在传输过程中更加容易丢失。目前，重传常被用来实现无线广播的错误处理，普通重传方法思想基于发送方通过反馈得到接收方的出错情况，重传出错的数据报文来恢复出错的报文。
网络编码技术是近十年来飞速发展的一个研究课题。虽然还没有应用到实际的通信网络中，但已引起了较大的关注，比如美国军方已经意识到网络编码技术的优势，已经拨款研究网络编码技术在移动自组网(MobileAdHocNetwork)中的应用。因此，我们也应当及时跟踪国际上的网络编码技术的发展趋势。同时，结合各种应用深入思考网络所涉及的各种安全技术问题。