【摘 要】
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容迟网络（Delay Tolerant Network,DTN）是一种在源节点和目的节点之间不需要存在一条完整的可通信的路径的网络结构。节点采取“存储-携带-转发”的方式利用自身的移动性,通过与其他节点相遇的方式完成消息的传输过程。由于容迟网络中节点灵活、自由度大,也导致消息的投递率、链路的稳定性等变得不可控。当节点出现缓存空间不足、自身能量低、消息队列无空闲等客观条件受限制的情况时,节点通常会为
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容迟网络（Delay Tolerant Network,DTN）是一种在源节点和目的节点之间不需要存在一条完整的可通信的路径的网络结构。节点采取“存储-携带-转发”的方式利用自身的移动性,通过与其他节点相遇的方式完成消息的传输过程。由于容迟网络中节点灵活、自由度大,也导致消息的投递率、链路的稳定性等变得不可控。当节点出现缓存空间不足、自身能量低、消息队列无空闲等客观条件受限制的情况时,节点通常会为了将自己已经携带的消息能顺利传递出去或者为自己“减负”而出现丢包或者拒绝接收其他节点消息的行为。节点为了自身消息获得更多的投递机会而不主动帮助其他节点传输消息的这一行为,我们称之为自私行为,该节点为自私节点。通过现有研究表明,节点出现自私行为时,会严重影响整体网络效率,若出现大量自私节点,则可能导致网络瘫痪。本文分析节点产生自私行为的原因,对网络整体效率造成的影响以及节点之间不合作的原因,通过节点的帮助度以及博弈论相关原理,在节点自私行为与网络性能优化之间找到平衡。收集节点传输消息过程的相关信息,如接收消息数、消息的源地址以及目的地址、帮助传递其他节点消息的次数等引入帮助度概念,并利用帮助度构建博弈模型。在博弈模型中引入权值因素,对消息投递率,节点帮助度对于网络总体性能的影响进行分析,最终加权计算得到节点的自私程度。利用博弈模型,对自私节点实施惩罚,激励其主动参与帮助其他节点转发消息的行为,最终优化网络效率。本文主要改进方面如下:（1）针对网络中的节点可能因客观原因,如节点能量不足,缓存空间不够,消息剩余时间不足等,造成未能完成消息的成功转发行为,提出了基于帮助其他节点转发消息次数和实际与其他节点接触次数情况的比值计算,判定节点的自私度。根据节点的运动轨迹,记录接触节点的次数,每一次接触视作一次消息传输机会,在节点的消息队列中,每成功帮助其他节点转发消息,便计数,称为帮助次数,求得帮助次数和接触次数比值,当比值小于规定值时,该节点视作自私节点,以解决Prophet算法中单纯只依靠节点与目的节点的相遇概率来判定下一跳节点的选择可能会导致节点在传输消息途中因自私行为导致的传输失败。（2）针对网络中具有自私行为的节点会导致网络整体性能下降,消息投递率不高的问题,提出了基于博弈理论的对自私节点的激励机制。在判定节点为自私节点后,网络中所有节点限制该节点主动发送自己的消息,采取先发其他节点消息或每发数条其他节点消息再发一条自己的消息等措施,促使自私节点尽可能多地帮助其他节点传输消息,从而回到非自私节点行列,得到自由转发消息的权力。最终减少网络中的自私行为,减少消息传输过程中的丢包率,从而增加消息传输的可靠性。为验证本文提出的通过博弈模型能够激励节点合作的行为在一定程度上能提升总体网络性能。选取ONE平台完成实验以验证其有效性,并通过MATLAB软件对实验数据进行做图比对。最后,通过在仿真平台进行大量的实验,得出结果与经典算法Prophet、Epidemic、Spray＆Wait比照,并在不同方面对照分析,发现改进后的算法相比原算法在投递率,平跳数方面都有较优表现。仿真实验结果表明,基于博弈模型的激励机制能有效减少自私节点行为对网络的影响,促进节点合作,提高消息投递率。
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