基于算術編碼的魯棒性拓撲生成方法技術

技術實現思路

1、本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種具有更好魯棒性的基于算術編碼的魯棒性拓撲生成方法。

2、本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案為：基于算術編碼的魯棒性拓撲生成方法，其特征在于，包括如下步驟：

3、步驟1，按照無標度網絡的方式生成目標物聯網的多個初始拓撲且對各初始拓撲分別做優化處理，得到多個優化后拓撲；其中，初始拓撲與優化后拓撲一一對應；

4、步驟2，由每個初始拓撲與各自對應的優化后拓撲成拓撲對，且由所有拓撲對形成拓撲對集合；

5、步驟3，將位于拓撲對集合內且重復的拓撲對刪除，且由剩余后的所有拓撲對形成拓撲對備用數據集；

6、步驟4，分別計算拓撲對備用數據集中每一個拓撲對中各節點的節點度數，并按照節點度數從大到小的順序對各拓撲對中所有節點依次做編號處理，對應得到具有節點編號的編號后拓撲；

7、步驟5，利用鄰接矩陣存儲各編號后拓撲，并按照編號后拓撲內兩個節點之間的相互關系對各編號后拓撲的節點做矩陣值賦值處理，得到賦矩陣值的編號后拓撲；其中，在各編號后拓撲內，兩個節點之間存在連接關系時，該兩個節點在鄰接矩陣中的矩陣值均為1；兩個節點之間不存在連接關系且相互在通信范圍外，該兩個節點在鄰接矩陣中的矩陣值均為-1，兩個節點之間不存在連接關系且相互在通信范圍內，該兩個節點在鄰接矩陣中的矩陣值均為0；

8、步驟6，利用蛇形展開方式獲得各賦矩陣值的編號后拓撲的向量表示，且將各向量表示作為對應每一個賦矩陣值的編號后拓撲的染色體；其中，染色體與賦矩陣值的編號后拓撲的向量表示一一對應；

9、步驟7，利用算術編碼分別統計各染色體中矩陣值“0”和矩陣值“1”的矩陣值比例，且根據該矩陣值比例將其對應染色體的拓撲向量做壓縮處理，得到壓縮處理后拓撲向量的浮點數表示；

10、步驟8，對所得各壓縮處理后拓撲向量的浮點數表示做補零的對齊操作，使得全部壓縮處理后拓撲向量具有相同長度，且將具有相同長度的壓縮處理后拓撲向量作為對齊后壓縮拓撲向量；

11、步驟9，分別統計各對齊后壓縮拓撲向量中各位置上矩陣值“0”和矩陣值“1”出現的頻率，且將統計后的頻率作為對齊后壓縮拓撲向量中各位置上矩陣值“0”和矩陣值“1”的出現概率；

12、步驟10，根據所得各出現概率生成對應對齊后壓縮拓撲向量的浮點數表示，且利用算術編碼分別將各對齊后壓縮拓撲向量的浮點數表示解壓縮回染色體；

13、步驟11，按照物聯網拓撲的通信范圍要求，將各解壓縮回染色體分別填充進各自對應拓撲的鄰接矩陣，分別得到填充后鄰接矩陣；其中，填充后鄰接矩陣即為魯棒拓撲。

14、改進地，在所述基于算術編碼的魯棒性拓撲生成方法中，在步驟11之后還包括：利用預設指標對所得魯棒拓撲做魯棒性高低的評價處理；其中，預設指標記為r：

15、

16、其中，n是待評價魯棒拓撲中的節點總數量，mcs(n)表示惡意攻擊當前魯棒拓撲中具有最高節點度數的節點n次后，該當前魯棒拓撲的最大連通子圖所包含節點總數量。

17、與現有技術相比，本專利技術的優點在于：該專利技術的基于算術編碼的魯棒性拓撲生成方法按照無標度網絡方式生成目標物聯網的多個初始拓撲且對各初始拓撲做優化處理后得到多個優化后拓撲，對由各初始拓撲與對應的優化后拓撲形成的拓撲對集合做重復拓撲對去重處理以形成拓撲對備用數據集，再以節點度數降序方式對各拓撲對中節點編號得到具有節點編號的編號后拓撲，通過對各編號后拓撲節點做矩陣值賦值得到賦矩陣值的編號后拓撲，再利用蛇形展開方式得到對應各賦矩陣值的編號后拓撲的染色體，以及進一步得到壓縮處理后拓撲向量的浮點數表示進行對齊處理，經多次處理后利用具有高效無損壓縮優點的算術編碼分別將各對齊后壓縮拓撲向量的浮點數表示解壓縮回染色體，按照物聯網拓撲通信范圍要求將各解壓縮回染色體分別填充進各自對應拓撲的鄰接矩陣，分別得到填充后鄰接矩陣，由每一個填充后鄰接矩陣作為一個魯棒拓撲，從而實現利用算術編碼對目標物聯網拓撲的特征提取，生成對攻擊具有高抵抗力的網絡拓撲。