基于NPV广义超立方体最佳容错路由算法

在网络可靠性研究中,设计较好的容错路由策略、尽可能多地记录系统中最优通路信息,一直是一项重要的研究工作.超立方体系统的容错路由算法分为可回溯算法和无回溯算法.一般说来,可回溯算法的优点是容错能力强:只要消息的源节点和目的节点有通路,该算法就能够找到把消息传递到目的地的路径;其缺点是在很多情况下传递路径不能按实际存在的最短路径传递.其代表是深度优先搜索(DFS)算法.无回溯算法是近几年人们比较关注的算法.该算法通过记录各邻接节点的故障信息,给路由算法以启发信息,使消息尽可能按实际存在的最短路径传递.这些算法的共同缺点是只能计算出Hamming距离不超过n的路由.在n维超立方体系统连通图中,如果系统存在大量的故障,不少节点对之间的最短路径大于n,因此,这些算法的容错能力差.提出了一个实例说明采用上述算法将遗失60%的路由信息.另外,由于超立方体的结构严格,实际中的真正超立方体系统不多.事实上,不少的网络系统可转换为具有大量错误节点和错误边的超立方体系统.因此,研究能适应具有大量错误节点和错误边的超立方体系统的容错路由算法是一个很有实际价值的工作.研究探讨了:(1) 定义广义超立方体系统;(2) 在超立方体系统中提出了节点通路向量(NPV)概念及其计算规则;(3) 提出了中转点技术,使得求NPV的计算复杂度降低到O(n);(4) 提出了基于NPV的广义超立方体系统最佳容错路由算法(OFTRS),该算法是一种分布式的和基于相邻节点信息的算法.由于NPV记录了超立方体系统全部最优通路和次最优通路的信息,在具有大量故障的情况下,它不会遗漏任何一条最优通路和次最优通路信息,从而实现了高效的容错路由.在这一点上,它优于其他算法.     

基于局部扭曲立方体的单播容错路由算法

对n维局部扭曲立方体存在节点故障时,提出了一种基于节点安全级概念的单播容错路由算法。该算法除了考虑邻接节点的安全状况外,还充分利用了局部扭曲立方体自身特有的结构,使得信息尽可能沿最优路径传递。通过模拟仿真实验可知,算法具有较高的容错能力。当故障节点的数目达到或超过一半时,算法仍能保持一个相当高的容错路由成功率,且算法所选路径在多数情况下是最优路径。     

超立方体中基于极大安全通路矩阵的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能,随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,提出了用于最优通路记录的极大安全通路矩阵(maximum safety path matrices,简称MSPMs)这一概念,给出了一种建立MSPMs及其容错路由算法.证明了MSPMs通过n-1轮邻节点之间的信息交换,能以矩阵的形式记录最多的最优通路     

超立方体多处理机系统中基于扩展安全向量的容错路由

针对超立方体结构的多处理机系统中存在链路故障的情况,修改了吴杰提出的安全向量的概念,提出了扩展安全向量的概念,并给出了一个基于扩展安全向量的容错路由算法,与基于安全向量的路由算法相比,基于扩展安全向量的路由算法搜索最优通路的能力有了非常大的提高,即使故障数较多时,它仍能保证把绝大多数源、目的节点间有最优通路和消息沿最优通路传递。超立方体结构中各节点扩展安全向量的赋值可以通过ｎ－１轮邻接点的信息交换     

局部扭曲立方体单播容错路由算法

在n维局部扭曲立方体存在节点故障的情况下,基于路由能力的概念提出了一种单播容错路由算法,该算法首先寻找最短路径上满足路由能力值要求的邻接节点,其次寻找非最短路径上满足路由能力值要求的邻接节点。这样求得的容错路径首先是最优路径,其次为次优路径。     

超立方体系统中基于安全通路向量的容错路由

n维超立方体结构的多处理机系统在并行与分布式处理中具有良好的性能.随着多处理机系统规模的增大,系统出现链路与节点故障的概率也随之增大,因此设计容错性更强的路由算法对n维超立方体结构的多处理机系统具有重要意义.针对系统中存在链路故障的情况,提出了用于记录最优通路的安全通路向量(safety path vectors,简称SPVs)概念,并给出了建立SPVs及其容错路由算法.其中SPVs的赋值可以通过n-1轮邻节点之间的信息交换来完成,且算法中各节点的存储开销仅为n bits,因此,SPVs是安全向量(SVs)与扩展安全向量(ESVs)的一种扩展,具有比SVs和ESVs更好的记录最优通路的能力.另外，与基于最优通路矩阵(optimal path matrices,简称OPMs)及扩展最优通路矩阵(extended optimal path matrices,简称EOPMs)的容错路由算法相比,SPVs呈指数级地降低了算法的存储开销，且能够记录OPMs和EOPMs所不能记录到的最优通路信息.理论分析和仿真实验验证了SPVs的上述性能.     

交叉立方体网络的无死锁虫洞路由算法

Efe提出的交叉立方体(crossed cube)是超立方体(hypercube)的一种变型.交叉立方体的某些性质优于超立方体,比如其直径几乎是超立方体的一半.首先证明n(n≥3)维交叉立方体网络不存在无死锁的最短路径路由算法,然后利用虚通道技术将一条物理通道分成三条逻辑通道,并在此基础上提出一种基于虫洞路由的最短路径路由算法,其时间复杂度为O(n).理论证明了算法是无死锁的.     

交叉立方体网络上的一种双向搜索路由算法

交叉立方体是近年提出的一种互联网络。虽然直径大约是超立方体直径的一半,但由于节点连接方式比超立方体复杂,所以在交叉立方体中利用节点编码研究路由算法比在超立方体中复杂的多。针对交叉立方体互联网络节点编码的特点,在理论分析的基础上采用双向搜索的方法,给出了一个基于交叉立方体节点编码的多项式路由算法,证明了在交叉立方体上采用该算法求得的任意两节点间的路长不超过该交叉立方体的直径。     

基于超立方体容错路由算法分析*

基于超立方体的优良的拓扑性质,提出了一个应用于超立方体网络的容错路由算法.该容错路由算法是基于局部信息的,因为路由算法在路由过程中,只需要知道其邻节点的信息,而无须知道其他节点的出错情况.对于给定的源节点和目的节点,路由算法均能够找到一条最优容错路径,并且可以预防死锁.模拟实验结果表明,路由算法所构造的路由路径长度接近于两个节点之间的最优路径长度.     

一种改进的WSN源位置隐私保护路由算法

在无线传感器网络通信中,针对已有幻象路由协议可能因失效路径而降低源节点安全时间的问题,提出了一种基于最短距离路由的无线传感器网络源节点位置隐私保护路由算法.该路由算法包括初始化过程、改进的源节点幻象路由策略和避开源节点可视区的最短距离路由策略.理论分析和实验结果表明,与已有的幻象路由协议相比,该路由算法生成的幻象节点能较好地远离源节点,并且提高了源节点的安全时间,可以较好地保护源节点位置的隐私安全.