[发明专利]一种无线缓存网络下基于喷泉码的多播安全传输方法

权利要求书

1.一种无线缓存网络下基于喷泉码的多播安全传输方法，其特征在于，在进行数据传输之前，私密文件被划分为L个信息包x₁,x₂,...,x_L，并被缓存至S个服务器中，每个服务器存储K个信息包，该方法包括以下步骤：

1)基站选择一个服务器s_k进行喷泉编码与数据传输；

2)在当前传输时隙内，基站采用喷泉编码方法确定组成校验包的信息包序号，并将选出的信息包序号发送至服务器端；基站采用喷泉编码方法确定组成校验包的信息包序号的具体操作如下：

2-1)基站根据前一时隙更新的M个多播用户的译码信息包集合I₁,I₂,...,I_M得到所有用户的全部信息包译码状态信息；

2-2)基站根据步骤2-1)得到的所有用户的全部信息包译码状态信息和服务器s_k上存储的信息包设置当前译码状态矩阵为M×K矩阵，其中，M为多播用户数，K为每个服务器上存储的信息包数；若第i个用户已正确译码在服务器s_k上存储的第j个信息包，则矩阵的对应元素p_ij＝1，否则令p_ij＝0；

2-3)基站计算译码状态矩阵每一列的和，并将列和分别为M和0的标号存储在集合D₁和D₀中；

2-4)当D₀非空时，选择D₁中的全部元素与D₀中的随机一个元素所对应的信息包作为校验包的组成；

当D₀为空时，判断的每一行的行和是否全部大于K/2，若存在某一行的行和小于K/2，则选择矩阵列和最小的一列，将其列标对应的信息包序号记为x_n，此时组成校验包的信息包为D₁中的全部元素对应的信息包和x_n；

当D₀为空，且的行和全部大于K/2时，将矩阵的每一列按照列和由小到大的顺序排序得到矩阵从矩阵由前至后依次选出列数最多的若干列，将选出的列向量的数目记为t，使得所选列向量组成的矩阵的行和均大于等于t-1，此时组成校验包的信息包为选出的列向量对应的信息包；

3)服务器s_k将步骤2)得到的信息包进行异或操作，得到校验包，并在当前传输时隙通过基站广播至全部多播用户；

4)当第u个用户接收到所发校验包后，向基站反馈一个ACK信号，通知基站第u个用户已正确接收校验包；基站收到ACK信号后更新第u个用户正确接收校验包集合，对正确接收的校验包进行译码，并更新译码信息包集合I_u，其中，u∈[1,M]，M为多播用户数；

5)重复步骤2)至4)，直到在服务器s_k上存储的K个信息包被全部传输完；

6)基站判断各个用户的译码信息包集合中的元素的个数是否都为L，若存在用户的译码信息包集合中的元素的个数不为L，则根据服务器选择方法选择一个新的服务器s_k+1并重复步骤2)到5)；若元素的个数全部为L，则停止编码并结束数据传输；

根据服务器选择方法选择一个新的服务器的具体操作如下：

6-1)将每个服务器上存储的信息包序号分别记录在集合Ω₁,Ω₂,...,Ω_S中，其中S为服务器的个数；

6-2)分别计算集合D₀与Ω₁,Ω₂,...,Ω_S的交集中的元素个数，并记录在向量N₀＝[n_0,1,n_0,2,...,n_0,S]中；

6-3)分别计算集合D₁与Ω₁,Ω₂,...,Ω_S的交集中的元素个数，并记录在向量N₁＝[n_1,1,n_1,2,…,n_1,S]中；

6-4)所选服务器序号为：s^*＝argmax{N₀-N₁}。