基于网络编码的多信源组播通信系统，包括源代码，原理图等(二)

，而没有IGMP(组播管理)和相应的组播路由功能。当然，我们也可以直接在EC上实现转发的功能，增加R的原因是考虑到NetFPGA端口数量的限制(每块NetFPGA只有4个端口)。解码路由器DC接收编码的数据并解码，并将它发送给下游的信宿主机，在这里，由于PC数量的限制，我们使用双口网卡可以将解码路由器和信宿放到同一台主机上，这对网络性能的测试和实现没有任何影响。

　　2.4.2编码策略与方案

　　作为一种编码结构的提出，我们将编码只限于不同信源数据包之间，暂不考虑信源包内部编码。相同信源的数据包之间分“代”，以便在解码时区分信息先后顺序[32]。不同信源的包之间不区分代的概念。

　　定义：为了讨论的方便性和简洁性，我们将信源S1的第1代记为S(1,1)，信源S2的第3代记为S(2,3),……依此类推。依据包头和缓存，每个信源的代的编号从0开始，至1023结束，即信源n的最大的代编号为S(n,1023)

　　在编码路由器EC上对不同信源的IP数据包进行编码，编码系数矢量随机选择，编码方法是线性编码。例如，在上图中的编码路由器EC0，设两个链路的输入的全局编码向量为：in(e)=由于只有两个信源之间的编码有且只有一条边输出，则本地编码向量为(α β)，依据文章[33]的公式：

　　则输出out(e)=(α β)=αS(1,x)+βS(2,y)。编码后的数据以NCP(network coding protocol)包头封装，然后再封装在IP数据报中，如图2.4-2所示：

　　图2.4-2：编码后数据的封装格式

　　为减小相应的编码负担和提高编码效率，我们只对网络中的IP数据报中的有效载荷进行编码(已经编码过的数据包可以再进行编码)，不对ARP等其他数据包编码。在编码路由器中，我们为不同的输入通道开辟不同的FIFO以进行顺序存取和编码

　　2.4.3随机系数的选择

　　根据相关资料可知，随即编码系数矢量的选择可以从Galois Field中进行选择，依据论文[33][34]，我们选择域为GF256，即，此时可以解码的概率为1-=0.996，这个概率可以满足大多数的应用需求。

　　2.4.4 NCP数据包头的格式

　　为了能够在解码路由器上进行解码，我们需要在被编码的有效载荷前增加NCP数据包头[35]，根据我们的方案，其包头格式如图2.4-4：

图2.4-4：NCP数据包的包头格式

　　先将包头各个字段的含义说明如下：

　　①版本：NCP数据包格式的版本，为了后续开发研究和以前版本的区分，第一个版本为0001.

　　②首部长度和总长度：首部长度是指除了有效数据载荷以外的部分，共4位，单位是4字节，其最小值为2。当首部长度为3时，意味着该包的载荷没有被编码，只是加了包头。当其值大于3时，其值减去3为被编码的信源数。

　　总长度是之首部长度和有效载荷之和的长度，16位，单位为字节。

　　③标志：若进入编码路由器的只是一个没有编码过的IP数据包时，不进行编码，直接将包头前2行加在原IP数据包的有效载荷的前面即可。当仅有一个NCP数据包进入编码路由器时，我们不进行编码，直接进行转发，如图2.4-5所示：

图2.4-5：标志位的含义

　　④编码次数：即从原始数据包算起，被编码的次数，因为在一个实际的网络中，数据的编码可以是递归的，即可以多次被编码。有时，只有一个数据源时，直接在其前面加上NCP包头而不进行编码。增加编码次数是为了能够在多次编码后进行解码。若编码前数据包为IP数据包，其编码次数为0，若为NCP数据包，则次数≥1.当一个IP数据包和一个已编码的数据包编码时，利用编码次数，可以避免解码路由器将NCP数据包误以为IP数据包而交给主机。

⑤第一个包

的填充长度：因为不同数据源的数据包的长度可能不一样，为了便于编码计算，将它们前位补0使得长度一致。由于一个典型的以太网数据包的长度在500~1500字节之间，所以填充长度不超过1000字节。另外，我们还要考虑MAC层的最大传送单元(MTU)的限制，即编码后的MAC帧的长度不能超过1518字节。由此可以计算出，被编码的数据包的最大长度是1499字节

　　⑥编码系数：即随机选择的编码矢量的系数，是在一个GF256的有限域中随机选择。

　　⑦代的编号：即被编码的数据包的代的编号，是按照顺序产生的编号，目的是方便解码。

⑧包的信源号：4位，对进入编码路由器的数据包的信源进行编号，