促進(jìn)節(jié)點(diǎn)合作的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)演化算法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種促進(jìn)節(jié)點(diǎn)合作的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)演化算 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能移動(dòng)設(shè)備的飛速發(fā)展，一種即興、即時(shí)的新型關(guān)系型網(wǎng)絡(luò)-機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn) 而生，成為繼社交網(wǎng)絡(luò)之后未來五年內(nèi)的一個(gè)新的熱門發(fā)展方向，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的社交關(guān)系 是基于主題-興趣-需求-位置等隨機(jī)產(chǎn)生，例如基于位置的近距離相遇通信，或者基于算法 的動(dòng)態(tài)耦合-關(guān)系連接等等;它是機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)與社交網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的一種創(chuàng)新應(yīng)用型網(wǎng)絡(luò)形態(tài)。
[0003] 在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的通信過程中，消息是通過節(jié)點(diǎn)相遇"存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)"的協(xié)作模式傳 遞。然而，在完全開放式的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，還存在著來自內(nèi)部惡意節(jié)點(diǎn)或自私節(jié)點(diǎn)的干擾和破 壞，如惡意節(jié)點(diǎn)重放消息或阻塞消息傳輸致網(wǎng)絡(luò)紊亂的行為等，因此，達(dá)成可靠消息傳遞的 本質(zhì)在于節(jié)點(diǎn)間維持著可信的協(xié)作狀態(tài)。節(jié)點(diǎn)可信協(xié)作是指節(jié)點(diǎn)自愿參與路由合作，協(xié)助 可信節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)消息，不實(shí)施欺騙、偽裝或攻擊行為，同時(shí)，不協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)惡意信息或與惡意節(jié) 點(diǎn)交互。實(shí)際上，在機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中，廣泛存在著節(jié)點(diǎn)之間互相信任協(xié)作的現(xiàn)象，例如，大部分節(jié) 點(diǎn)會(huì)原意協(xié)助與自己具有一定社交關(guān)系或頻繁相遇的其他節(jié)點(diǎn)，只是這種協(xié)作行為亦同時(shí) 受到空間、時(shí)間、歷史行為等其它未知因素的影響。因此，機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的可信協(xié)作行為的涌 現(xiàn)和維持是一個(gè)亟待解決的新問題。
[0004] 將上述問題總結(jié)為一個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)問題:動(dòng)態(tài)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可信協(xié)作涌現(xiàn)原理 及演化規(guī)律問題?？蛇M(jìn)一步定義該問題為：如何能在包含自私及惡意節(jié)點(diǎn)的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中促 進(jìn)節(jié)點(diǎn)之間可信協(xié)作的產(chǎn)生并能維持在穩(wěn)定的普遍協(xié)作狀態(tài)。該問題可以分解為兩個(gè)子問 題，一是可信協(xié)作產(chǎn)生機(jī)理問題，另一個(gè)是演化均衡問題。要解決可信協(xié)作問題，需要從兩 方面著手，一是探尋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中節(jié)點(diǎn)協(xié)作現(xiàn)象發(fā)生必要條件;二是降低自私節(jié)點(diǎn)與惡意節(jié)點(diǎn) 對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的破壞力。要解決演化均衡問題，主要是需要從機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜演化過程的建模 著手，能準(zhǔn)確刻畫出節(jié)點(diǎn)協(xié)作行為演化的實(shí)際過程。
[0005] 針對(duì)這些新問題，利用傳統(tǒng)的方法無法有效地解決，即使近年來針對(duì)分布式P2P網(wǎng) 絡(luò)的安全機(jī)制也不能有效地解決這些問題。
[0006] 針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的安全合作問題，相關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究工作可以歸納為以下幾點(diǎn)：
[0007] ?缺乏針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的消息安全傳遞過程的本質(zhì)性研究。雖然近幾年目前國(guó)外一 些研究組提出了針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的路由、通信等協(xié)議或算法，但通信和路由的本質(zhì)問題在 于節(jié)點(diǎn)之間的相遇并發(fā)生可信協(xié)作行為，如何解決好相遇節(jié)點(diǎn)之間的自發(fā)性協(xié)作及協(xié)作可 靠性問題是關(guān)鍵，但目前針對(duì)此類問題的研究國(guó)外和國(guó)內(nèi)均還處于起步階段。
[0008] ?現(xiàn)有的信任模型并不適用于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)。信任模型相關(guān)技術(shù)研究雖然已經(jīng)很久， 但并不能直接應(yīng)用于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)；由于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)性，即時(shí)性、資源有限、P2P分布式等特 點(diǎn)，決定了其對(duì)信任的影響是多方面多角度的，雖然信任的環(huán)境決策因素在一定程度上已 知，然而如何計(jì)算這些影響因素的權(quán)重仍是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)，并且，信任是動(dòng)態(tài)變化的， 如何建立機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)信譽(yù)評(píng)估模型是一個(gè)亟待解決的問題。
[0009] 綜上所述，由于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)兼具社會(huì)性、即時(shí)性和P2P分布式等特征，所以傳統(tǒng)的安 全保護(hù)技術(shù)并不能很好地適應(yīng)，雖然當(dāng)前有少數(shù)研究學(xué)者開始關(guān)注到機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的安全問 題，但均屬于機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的問題類綜述及調(diào)研，而針對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中安全合作的研究目前卻處 于起步狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明具體通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0011] -種促進(jìn)節(jié)點(diǎn)合作的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)演化算法，包括以下步驟：
[0012] (1)初始化機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置相應(yīng)參數(shù):網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、移動(dòng)速度、隨機(jī)初始化節(jié)點(diǎn)策 略So和博弈歷史Ho，將博弈收益清0，信譽(yù)值清0;
[0013] ⑵它們互相進(jìn)行m代博弈，即重復(fù)執(zhí)行步驟⑶、⑷、（5)m次，每一代時(shí)間間隔為 t；
[0014] (3)每代開始博弈時(shí)，所有的兩兩相遇的節(jié)點(diǎn)在該時(shí)間間隔中同時(shí)博弈，根據(jù)當(dāng)前 支付矩陣?yán)没谛抛u(yù)的支付函數(shù)計(jì)算各自收益，并將各自所有的博弈的收益累積；
[0015] ⑷當(dāng)時(shí)間間隔t滿后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)評(píng)估本輪博弈過的節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)度，初篩出學(xué)習(xí)目 標(biāo)的候選集；
[0016] (5)實(shí)施螢火蟲算法，搜索出最優(yōu)學(xué)習(xí)目標(biāo)，并復(fù)制該學(xué)習(xí)目標(biāo)的策略作為下一輪 博弈的策略；
[0017] (6)記錄m次演化完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括協(xié)作水平、博弈的歷史。
[0018] -種促進(jìn)節(jié)點(diǎn)合作的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)演化裝置，包括：
[0019] 初始化裝置，用于初始化機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、移動(dòng)速度、隨機(jī) 初始化節(jié)點(diǎn)策略So和博弈歷史Ho，將博弈收益清0，信譽(yù)值清0;
[0020] m代博弈裝置，用于所有的兩兩相遇的節(jié)點(diǎn)互相進(jìn)行m代博弈，每一代時(shí)間間隔為 t；
[0021] 記錄裝置:用于記錄m次演化完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括協(xié)作水平、博弈的歷史；
[0022]所述m代博弈裝置包括：
[0023] 博弈子裝置，用于每代開始博弈時(shí)，所有的兩兩相遇的節(jié)點(diǎn)在該時(shí)間間隔中同時(shí) 博弈，根據(jù)當(dāng)前支付矩陣?yán)没谛抛u(yù)的支付函數(shù)計(jì)算各自收益，并將各自所有的博弈的 收益累積；
[0024] 信譽(yù)度評(píng)估子裝置，用于當(dāng)時(shí)間間隔t滿后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)評(píng)估本輪博弈過的節(jié)點(diǎn)的信 譽(yù)度，初篩出學(xué)習(xí)目標(biāo)的候選集；
[0025]最優(yōu)學(xué)習(xí)目標(biāo)搜索子裝置，用于實(shí)施螢火蟲算法，搜索出最優(yōu)學(xué)習(xí)目標(biāo)，并復(fù)制該 學(xué)習(xí)目標(biāo)的策略作為下一輪博弈的策略。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的主要技術(shù)路線總覽圖；
[0027] 圖2是模糊邏輯的信譽(yù)量化方法示意圖；
[0028]圖3是直接信任與間接信任的計(jì)算示意圖，其中，圖3(a)是直接交互產(chǎn)生直接信 任，圖3(b)是推薦信息產(chǎn)生間接信任，圖3(c)是混合方法產(chǎn)生綜合信任；
[0029]圖4是函數(shù)f(P，y)的圖像；
[0030]圖5是支付矩陣示意圖；
[0031] 圖6是系統(tǒng)演化的相位圖；
[0032] 圖7是本發(fā)明的演化算法的流程圖；
[0033] 圖8是本發(fā)明所采用的改進(jìn)的螢火蟲算法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合【附圖說明】及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0035]本發(fā)明在分析機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)特征的基礎(chǔ)上，引入演化博弈理論工具，對(duì)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的 合作機(jī)制和演化規(guī)律進(jìn)行深入探究，提供機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間的相互作用(合作、自私、攻 擊等)關(guān)系及演化動(dòng)力學(xué);我們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)與生物演化具有共性，通常是通過不斷 進(jìn)化(繼承、突變）的方法達(dá)到演化均衡的，但社會(huì)、歷史、空間等因素均會(huì)對(duì)博弈的多重均 衡的選擇產(chǎn)生影響。本課題研究對(duì)象即是隨著時(shí)間、空間變化的機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)群體，本發(fā)明目的 是為了分析從節(jié)點(diǎn)到群體普遍協(xié)作行為的形成機(jī)理，以"優(yōu)勝劣汰"的進(jìn)化方法淘汰惡意策 略或自私行為，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)整體趨向穩(wěn)定可靠的協(xié)作狀態(tài)。
[0036] 首先，應(yīng)將機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的即時(shí)性、社會(huì)性、動(dòng)態(tài)化、分布式、資源受限等特點(diǎn)納入到 模型研究中，系統(tǒng)性地探究多維因素影響下的信譽(yù)度的建模，例如社交關(guān)系、時(shí)效性、地理 位置等因素對(duì)信譽(yù)度影響的權(quán)重。其中涉及到三個(gè)子核心問題:如何量化信譽(yù)?如何確定信 譽(yù)的多維影響因子的權(quán)重？如何解決信譽(yù)度的動(dòng)態(tài)變化?其次，應(yīng)將信譽(yù)引入演化博弈中， 探究演化博弈中促進(jìn)合作涌現(xiàn)的正向激勵(lì)機(jī)制，其中包括:如何選擇學(xué)習(xí)目標(biāo)?如何制定策 略更新規(guī)則?如何設(shè)計(jì)適合的策略收益函數(shù)?最后，如何能構(gòu)建出演化博弈模型準(zhǔn)確地描繪 節(jié)點(diǎn)可信協(xié)作的過程？
[0037] 根據(jù)以上需求，本發(fā)明提出了"動(dòng)態(tài)機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)可信協(xié)作產(chǎn)生機(jī)理和演