文献综述大赛—网络编码的发展和趋势

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1、科技文献综述竞赛网络编码研究综述姓名：贾骐玮张丽韩改霞专业：交通信息工程及控制学号：130112038213011203801301120372指导教师：张向东2014年4月7日网络编码研究综述贾骐玮，张丽，韩改霞（西安电子科技大学交通信息工程及控制专业，西安710071）摘要：网络编码是指网络中的节点参与编译码，它的提出对于网络信息论具有划时代的意义。网络编码具有提高网络吞吐量、均衡网络负载、节省网络带宽、降低节点能耗等显著优点。本文介绍了网络编码的起源与发展，基本原理以及其在无线网络、P2P系统、分布式文件存储、网络安全等领域的最新应用。文章最后对网络编码的研究趋势和热点进行分析，并

2、对其提出展望。关键词：网络编码网络信息论P2P系统分布式文件存储网络安全ResearchonWirelessNetworkCoding:ASurveyJiaQiwei,ZhangLi,HanGaixia(XiDianUniversity,TrafficInformationEngineering&Control,Xi’an710071,China)Abstract:Networkcodingreferstothenodeswithinthenetworkinvolvedtoencodinganddecoding,ithasagreatsignificancefornetworkinfor

3、mationtheory.Networkcodingcanlargerthroughputofthenetwork,enhancenetworkloadbalance,savenetworkbandwidthandreducetheenergyconsumptionofnodes.Thisarticledescribesnetworkcodingoriginanddevelopment,aswellasitsbasicprinciplesanditslatestapplicationsintheareasofwirelessnetwork,P2Psystems,distributedfi

4、lestorage,andnetworksecurityandsoon.Finally,weanalysisthetrendsandhotspotsfortheresearchofnetworkcoding,andthenraiseitsoutlook.Keywords:NetworkCoding;NetworkInformationTheory;P2PSystem;DistributedFileStorage;NetworkSecurity经典的信息理论指出，不论是互联网中的数据包还是移动网络中的信号，信息的传输都只是单纯的共享网络和链路资源，彼此互不相干、相互独立。数据的路由、存储、

5、差错控制等等研究都是基于上述假设。直到网络编码的提出，完全打破了这一假设，开创了一个全新的领域。网络编码(networkcoding)是一种融合了编码和路由转发的信息交换技术，在传统存储转发的路由方法基础上，通过允许对接收的多个数据包进行编码(如模二加、有限域上的运算等)信息融合，增加单次传输的信息量，以提高网络信息传输效率和整体性能。网络编码打破了经典信息论中商品流(CommodityFlow)[2]不能被压缩的结论，指出网络信息流(NetworkInformationFlow)可以被处理或压缩，从而可以进一步提升网络吞吐量。1网络编码的起源和发展网络编码概念的诞生可以追溯到1998年

6、论文“NetworkInformationFlowTheory”[3](引自文献[4])和1999年Yeung和Zhang发表的关于卫星通信的论文[5](引自文献[6])。网络编码原理论文正式发表于2000年的先锋论文“NetworkInformationFlow”[1]，这是网络编码理论的奠基之作。在2003年，网络编码领域发表了许多重要研究成果，具有里程碑意义。2003年，香港中文大学讯息工程系的李硕彦教授、杨伟豪教授、蔡宁教授发表了论文“LinearNetworkCoding”[2]指出线性网络编码可以达到多播方式下的网络容量。该文于2005年获得IEEE信息理论学会年度最佳论文奖

7、。该奖项首次颁发给亚洲学者，以表彰他们在信息理论领域的重要贡献，这也彰显出网络编码理论所具有的重大价值。2003年，Koetter和Medard[7]提出网络编码的代数学(Algebra)框架，即用抽象代数来解决线性网络编码的问题，为研究网络编码提供了一个用力的数学工具。2003年，Sanders等[8]提出具有多项式复杂度的线性信息流算法，该算法属于集中式的码构造算法。2005年，Jaggi等[9]将之正式发表于IEEE信息论会刊