Метод резервування та відновлення втрачених даних в глобальних мережах

DOI: 10.31673/2412-4338.2020.010411

Анотація

Запропоновано метод формування резервних пакетів при передачі даних в глобальних мережах, а також технологія їх використання для відновлення втрачених чи пошкоджених пакетів. Розглянутий метод гарантованого відновлення не більше трьох втрачених чи пошкоджених пакетів. Наведено математичне та технічне обґрунтування запропонованого методу. Кожен з надлишкових резервних пакетів пропонується формувати у вигляді логічної суми певних підмножин інформаційних пакетів. Математично доведено, що викладені правила формування контрольних пакетів забезпечують існування ортогональної системи рівнянь, вирішення яких визначає процес відновлення втрачених інформаційних пакетів. На основі отриманих теоретичних результатів розроблено технологію формування резервних пакетів, які передаються разом з інформаційними пакетами..
Для прискорення відновлення втрачених пакетів метод передбачає використання спеціальних таблиць передобчислень. Детально викладена технологія формування таких таблиць які містять специфікації відновлення втрачених пакетів для різних варіантів втрат пакетів ( інформаційних чи резервних). Кожен втрачений пакет відновлюється у вигляді логічної суми визначених специфікацією множин невтрачених інформаційних чи резервних пакетів. Розроблений спосіб формування специфікацій забезпечує низьку обчислювальну складність процесу відновлення пакетів.
Основна перевага запропонованого методу відновлення втрачених пакетів в глобальних мережах, в порівнянні з відомими, полягає в прискоренні процесу реконструкції втрачених пакетів за рахунок використання простих лінійних перетворень. Це відкриває можливості відновлення втрачених інформаційних пакетів в глобальних мережах в реальному часі. Запропонований метод забезпечує високу ефективність апаратної реалізації.

Ключові слова: глобальна мережа, надійність передачі даних, відновлюючі коди, відновлення втрачених пакетів, лінійні коди, реконструюючі коди, передобчислення.

Список використаної літератури
1. Leong D. On coding real-time streaming under packet erasure / D. Leong, A. Qureshi, T. Ho // Proc. IEEE International Symposium Information Theory (ISIT). ‒ Vienna. Austria. ‒ Jul. 2013. ‒ P. 1012-1016.
2. Стіренко С. Г. Забезпечення безперервного відтворення потокового відео в однорангових мережах з використанням еrasures кодів / C. Г. Стіренко, А. В., Габінет, Ю. В. Костенко // Вісник НТУУ "КПІ". Інформатика, управління та обчислювальна техніка: збірник наукових праць. – Київ: "Век+". ‒ 2015. – № 62. – С. 105–110.
3. Johnny M. A Multi-Lavel Encoding and Decoding Strategy for Binary Erasure Channel / M. Johnny, M. R. Aref // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2019. ‒ Vol. 65. ‒ No. 7. ‒ P. 4143-4151.
4. Czap L. Secure Network Coding with Erasures and Feedback / L. Czap, C. Fragouli, V. Phabhakaran, S. Diggavi // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2015. ‒ Vol. 61. ‒ No. 4. ‒ P. 1667-1686.
5. Gluesing-Luessen H. Symbol Erasure Correction in Random Network with Spread Codes / H. Gluesing-Luessen, A. L. Horlemann-Trautmann // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2019. ‒ Vol. 65. ‒ No. 4. ‒ P. 2075-2091.
6. Fan X. Variable Packet-Error Coding / X. Fan, O. Kosut, A. B. Wagner // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2018. ‒ Vol. 64. ‒ No. 3. ‒ P. 1530-1547.
7. Mortuza A. Parametric Approach to List Decoding of Reed-Solomon Codes Using Interpolation / A. Mortuza, M. A. Kuijper // IEEE Transactions on information theory. ‒ Vol. 57. ‒ № 10. ‒ 2011. ‒ P.6718-6728.
8. Wing Q. End-to-End Error-Correcting Codes on Networks with Wors-Case Bit Errors / Q. Wing, S. Jaggi // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2018. ‒ Vol. 64. ‒ No. 6. ‒ P. 4467-4479.
9. Adler N. Burs-Erasure Correcting Codes with Optimal Average Delay / N. Adler, Y. Cassuto // IEEE Transaction on Information Theory. ‒ 2017. ‒ Vol. 63. ‒ No. 5. ‒ P. 2848-2865.
10. Bardis N. G. Usage of Linear Erasure Codes for Increasing Reliability and Efficiency of Information Delivery on the Internet / Nikolaos G. Bardis, Oleksandr P. Markovskyi, Kostiantyn V. Koliada // International Journal of Circuits, System and Signal Processing. ‒ 2019. ‒ Vol. 13. ‒ P. 585-592.