一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制的製作方法
2023-06-06 06:57:01 3
專利名稱：一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制的製作方法
技術領域：
本發明屬於融合泛在網協同信任技術，特別是一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制。
背景技術：
近年來中國城市在物聯網、網際網路、電信網、傳感網等網絡技術的共同發展下，實現社會化的泛在網也逐漸形成，對泛在網的融合技術，讓異構網絡實現協同交互，是研究學者研究的重點，使得融合泛在網技術在國內外興起。由於泛在融合網中的終端節點受到自身處理能力、存儲空間和電池能量等各種資源的限制，節點為了節省自身的寶貴資源經常會表現出自私性，因此激勵自私節點之間協作的機製成為泛在網重要的研究內容。針對泛在網中自私節點不合作的問題，目前主要採用兩類機制來處理:基於信任度的機制和基於非合作博弈的激勵機制。基於信任度的機制根據具體實現方式不同，又可以分為基於信譽的機制和基於支付的機制。有關信任和信譽的概念及關係，文獻「Agents, evolutionary games, andsocial networks。 Massachusetts Institute of Technology Cam—bridge， MAj USA,2003，，，『『A survey of trust and reputation systems for online service provision。Decision SupportSystemsj 2007，43(2): 618-644」 給出了較為詳細的描述。基於支付的機制則模仿了人類社會中貨幣買賣方式，採用一種虛擬的電子貨幣用於支付所獲得的網絡服務，通常來說，這種機制需要有相關硬體或可信的第三方機構提供安全保證。目前，基於信任度的機制的研究工作比較多，具有代表性的主要有文獻「A collaborativereputation mechanism to enforce node cooperation in mobile ad hoc net—works,Proceedings of the IFIP TC6/TC11 6th Joint Working Conference on Communicationsand Multimedia Security。Deventer, The Netherlands, 2002: 107-121，，等。目前這種機制主要弊端是整個系統達到性能最優時並不每個節點不能全部獲得最優回報，因此，節點存在違背協議約定的動機，所以沒有從根本上解決節點的自私性帶來的問題，同時，這種機制效率比較低，信任度的計算收斂速度也比較慢。基於非合作博弈的激勵機制借鑑了微觀經濟學和非合作博弈論中的相關理論，引入了報酬的相關概念，即對節點的合作行為給予相應的報酬激勵。在經濟領域最為人所熟知的實現了防策略性的機制是VCG(Vickrey-Clark-Groves)機制，它通過額外支付參與者存在的機會成本來實現防策略性。這種機制也被應用在無線自組織網絡中，即Ad-hoc VCG機制。在這個工作的基礎上，研究者們做了一系列的工作，比如「Asender-centrictruthful and energy-ecient routing protocol for ad hoc networkswith selfish nodes//Proceedings of the 5th IEEE Inter-national Workshopon Algorithms for Wir eless, Mobile, AdHoc and Sensor Networks ( IPDPS)。Washington, DC, USA, 2005: 239。2」等。然而Ad-hoc VCG機制也存在節點的計算量比較大，不能保證系統的防策略性，過度支付等問題。
發明內容
本發明的目的在於從根本上解決自私節點之間的協同問題，提出一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，激勵自私節點之間的協同，提升終端組織在感知、通信、計算、業務呈現等方面的能力。實現本發明目的的技術解決方案為:一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，該機制結合重複博弈理論的思想，首先建立泛在網鄰居節點之間的單階段博弈模型，得到對應的支付策略，並對該模型進行延伸，建立了無限重複博弈模型來提高自私節點的合作行為。具體過程如下:
[I]初始化階段:鄰居節點之間建立單階段博弈模型，節點i從「合作」到「不合作」的狀態轉變過程中，獲得偏離的最大收益為m，節點i如果從「不合作」轉變到「合作」狀態過程中，損失收益為n，網絡中的節點根據其它終端的請求和網絡層的決策信息，貢獻自己的資源和能力，處於一種「合作」狀態；
[2]監聽是否處於鄰居節點合作狀態:各個節點處於混雜監聽的狀態中，檢測鄰居節點的合作情況在這裡檢測合作的狀態情況，若不合作，則執行步驟[3]，若合作，則執行步驟[4]；
[3]當節點在時間t對其它終端的請求處於「不合作」狀態，則此時開始採用通用懲罰機制來懲罰該節點，懲罰的時間周期為n/m，使得該節點由於自私行為獲得的最大化預期收益將在後續的重複懲罰過程中得到抵消，同時鄰居節點將採取不合作策略激勵該節點，懲罰階段結束後轉入步驟[2]，節點重新進入檢測合作階段；
[4]當節點處於「合作」狀態時，對合作節點進行重複博弈過程，使得節點在整個博弈過程中預期的收益有所增加，重複博弈過程的結束時間是通過預設計數器N的值來統計；
[5]重複合作博弈 過程結束之後，則網絡處於正常的任務協同過程。所述的步驟[2]中檢測終端節點是否處於「合作」狀態的方法是，檢測該節點是否對其他終端節點的請求消息發出應答消息來判斷，若無應答，節點處於「不合作」狀態，反之，節點處於「合作」狀態。所述的步驟[I]中，初始化階段懲罰周期T為0，損失收益為η為0，時間t為O。本發明根據單階段博弈模型建立重複博弈的信任機制，與現有技術相比，其顯著優點:(1)重複博弈機制更能夠有效地激勵自私節點之間的協同，提升終端組織在感知、通信、計算、業務呈現等方面的能力。(2)提高泛在網絡環境的吞吐量。(3)延長網絡的生存時間，以及增加網絡的總預期收益。
圖1是基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制的流程圖。
具體實施方式
實施例下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
結合圖1，本發明涉及一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，步驟如下:
第一步，初始化階段。假設根據單階段博弈模型，節點i從「合作」到「不合作」的狀態轉變過程中，可以獲得偏離的最大收益為m，但是節點i如果從「不合作」轉變到「合作」狀態過程中，則可能會損失收益為η。這時還沒有進行節點之間的博弈，所以η=0，懲罰周期Τ=0，時間t=0。這時網絡中的節點都是根據其它終端的請求和網絡側的決策信息，貢獻自己的資源和能力，處於一種「合作」狀態。第二步，各個節點也處於混雜監聽的狀態中，以此來檢測鄰居節點的合作情況。在這裡檢測合作的狀態情況，可以採用檢測節點對其他節點的請求消息是否發出應答消息來判斷，若無應答，節點處於「不合作」狀態，反之，節點處於「合作」狀態。由於互為鄰居節點都在彼此的傳輸範圍之內，因此單階段博弈在相鄰節點之間進行展開。即考慮節點i和其鄰居節點j兩個節點之間的博弈情況。假設節點i為節點j的上遊鄰居節點。在時隙t內，當節點i監聽到節點j合作轉發時，節點j獲得的收益為n，節點j因合作轉發消耗的成本為m。因此，m和η可以稱為節點i和節點j之間單階段博弈的成本和獲益。在時隙t時，節點i的支付函數如下:
權利要求
1.一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，其特徵在於步驟如下: [1]初始化階段:鄰居節點之間建立單階段博弈模型，節點i從「合作」到「不合作」的狀態轉變過程中，獲得偏離的最大收益為m，節點i如果從「不合作」轉變到「合作」狀態過程中，損失收益為n，網絡中的節點根據其它終端的請求和網絡層的決策信息，貢獻自己的資源和能力，處於一種「合作」狀態； [2]監聽是否處於鄰居節點合作狀態:各個節點處於混雜監聽的狀態中，檢測鄰居節點的合作情況在這裡檢測合作的狀態情況，若不合作，則執行步驟[3]，若合作，則執行步驟[4]； [3]當節點在時間t對其它終端的請求處於「不合作」狀態，則此時開始採用通用懲罰機制來懲罰該節點，懲罰的時間周期為n/m，使得該節點由於自私行為獲得的最大化預期收益將在後續的重複懲罰過程中得到抵消，同時鄰居節點將採取不合作策略激勵該節點，懲罰階段結束後轉入步驟[2]，節點重新進入檢測合作階段； [4]當節點處於「合作」狀態時，對合作節點進行重複博弈過程，使得節點在整個博弈過程中預期的收益有所增加，重複博弈過程的結束時間是通過預設計數器N的值來統計； [5]重複合作博弈過程結束之後，則網絡處於正常的任務協同過程。
2.根據權利要求1所述的基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，其特徵在於:所述的步驟[2]中檢測終端節點是否處於「合作」狀態的方法是，檢測該節點是否對其他終端節點的請求消息發出應答消息來判斷，若無應答，節點處於「不合作」狀態，反之，節點處於「合作」狀態。
3.根據權利要求1所述的基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制，其特徵在於:所述的步驟[I]中，初·始化階段懲罰周期T為O，損失收益為η為O，時間t為O。
全文摘要
本發明屬於融合泛在網多終端協同技術領域,公開了一種基於重複博弈的融合泛在網多終端協同信任機制。該機制結合重複博弈理論的思想，首先建立泛在網鄰居節點之間的單階段博弈模型，得到對應的支付策略，並對該模型進行延伸，建立了無限重複博弈模型來提高自私節點的合作行為。本發明能夠有效地激勵自私節點之間的協同，提升終端組織在感知、通信、計算、業務呈現等方面的能力、提高泛在網絡環境的吞吐量、延長網絡的生存時間以及增加網絡的總預期收益。
文檔編號H04L29/08GK103249062SQ20131016224
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月6日 優先權日2013年1月24日
發明者李千目, 劉振, 侯君, 戚湧 申請人:無錫南理工科技發展有限公司