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申请/专利权人：暨南大学

摘要：本发明公开了一种基于AODV的PCN最优路径路由方法，包括以下步骤：S1、定义闪电网络模型，将闪电网络抽象为一个无向图，定义支付通道的属性；S2、改进AODV协议，发起方建立交易请求，进行路由发现；S3、构建候选模型，路由过程完成后将满足要求的支付通道添加到候选模型；S4、最优路径选择，根据手续费、路由跳数和最大可交易金额，选取最大利益化的路径。本发明方法对路由请求RREQ和路由响应RREP的消息格式进行了改进，基于每个节点的权利和利益，选择了对每个节点利润最大的路径，提高节点参与转发的积极性，从而提高支付成功率。

主权项：1.一种基于AODV的PCN最优路径路由方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、定义闪电网络模型，将闪电网络抽象为一个无向图，定义支付通道的属性；步骤S1具体为：将闪电网络抽象为一个无向图G＝V,E，其中，V为所有节点的集合，E为节点之间的支付通道集合；对于每一个参与节点vi∈V，代表一位拥有区块链账户的用户，且至少能与一个参与者节点建立链下支付通道；对于每一条边e＝vi,vj∈E，代表vi与vj之间建立的支付通道，其中，vi为发送方，vj为接收方；每条支付通道e＝vi,vj具有以下4个属性：交易金额Tivi,vj，表示发送方vi想要支付给接收方vj的金额，同一条支付路径的交易金额是相等的；手续费fiTivi,vj，表示在进行Tivi,vj这笔交易时，发送方vi需要支付给接收方vj的手续费，vj及该路径之后中介交易节点可以通过帮助转发交易来获得这笔手续费；通道余额Bivi,vj，表示节点vi在通道e＝vi,vj中的余额，为了保证通道的流动性，对于节点vi，其通道余额Bivi,vj，交易金额Tivi,vj以及需要支付给节点vj的手续费fiTivi,vj之间的关系需满足：Bivi,vj≥Tivi,vj+fiTivi,vj1否则，不参与交易路径的构建，即不加入到候选模型中；容忍时间tiTivi,vj，表示在进行Tivi,vj这笔交易时，节点vi能等待vj揭露密钥key的最长时间，当等待时间超过容忍时间时，资金回滚，交易失败；对于同一路径上的节点来说，其容忍时间是由交易发起方开始依次递减的；S2、改进AODV协议，发起方建立交易请求，进行路由发现；改进AODV协议包括对路由请求RREQ和路由响应RREP的改进，具体为：改进后的RREQ消息格式具体为：RREQ＝＜ID,Sad,Dad,Psn,Ssn,Dsn,drreq,droute,a＞其中，ID为与Sad共同唯一标识RREQ；Sad,Ssn，交易发起方节点的地址和其对应的序列号；Psn，转发该RREQ消息的上一跳节点的序列号，每经过一个节点，Psn设置为当前节点；Dad,Dsn，目标接收方节点的地址和最新序列号；drreq，该RREQ消息的有效时间，超过有效时间，没有收到反馈信号，上一跳节点进行重发；droute，反向路由的有效时间，每个节点对droute的更新是逐级递减的；a为交易需求金额；改进后的RREP消息格式具体为：RREP＝＜ID,Sad,Ssn,Psn,Dad,Dsn,drrep,droute,fee,Tmax,hop＞其中，ID为与Sad共同唯一标识RREP；Sad,Ssn，对应的是目标接收节点的地址和序列号；Psn，转发该RREP消息的上一跳节点的序列号，每经过一个节点，Psn设置为当前节点；Dad,Dsn，对应的是交易发起方节点的地址和序列号；drrep，该RREP消息的有效时间，超过有效时间，没有收到反馈信号，上一跳节点进行重发；droute，正向路由的有效时间，每个节点对droute的更新是逐级递增的；fee，作为中间节点，向交易发起节点收取手续费,从而形成一个手续费集合fee；Tmax为节点根据需求金额a和自己在该通道的余额，确定在该路径愿意转发的最大金额，即意愿金额，Tmax设置为所经过节点的意愿金额序列中的最小值，即每经过一个节点，意愿金额Tmax需更新为Tmax＝minTmax_new,Tmax_old；并且对每一个节点vi来说，其意愿金额Tmax和需要支付给vj的手续费fiTivi,vj不超过通道余额Bivi,vj，即Tmax+fiTivi,vj≤Bivi,vj；hop，从目标节点开始出发，每经过一个节点，跳数hop加1；步骤S2中，进行路由发现具体包括：S21、交易发起者vs确定交易需求金额a以及交易接收者vd，创建支付请求R＝vs,vd,a,t，其中t为路由发现最大容忍时间，即交易发起者vs能接受的路由过程的最大耗时；S22、当发起者确定vs交易需求金额a和接收者vd，并创建立支付请求R＝vs,vd,a,t后，检查路由表发现没有通向vd的路由入口时，广播发送路由请求RREQ，寻找能到达目的节点的路由路径；如果发起者vs和接收者vd两个节点间有通向对方的有效路由，则改进的AODV协议不起任何作用；S23、当中间节点收到RREQ，根据ID和Sad判断是否有从其他邻居节点收到过该消息，若有，则丢弃该RREQ消息，若无，则进行以下操作：S24、判断目的节点是否为自身，如果是，则直接发送路由回应RREP，如果不是，则进行以下操作：S25、检查是否存在通往目的节点的有效路由，以及通道是否有足够余额；若路由表中记录了通往目的节点的有效路由且资金充足，则进行以下步骤：S26、将RREQ中的Ssn跟路由表中目的节点地址是Sad的表项的序列号进行比较，并把路由表中更新为两者最大值；S27、建立反向路由；S28、发送路由响应RREP；S29、更新RREQ，然后转发RREQ继续寻找目的节点；S210、当中间节点收到RREP，根据ID和Sad判断是否有从其他邻居节点收到过该消息，若有，则丢弃该RREP消息，若无，则进行以下操作：S211、判断目的节点是否为自身，如果是，则根据Tmax，手续费和路由跳数进行需求路径选择；如果不是，则进行继续以下操作：S212、检查是否存在通往目的节点的有效路由，以及通道是否有足够余额，如果路由表存在有效路由且通道资金充足，则直接发送RREP给交易发起方节点，路由终止，否则，继续进行以下操作：S213、建立正向路由；S214、更新RREP，然后转发RREP继续寻找交易发起方节点；S3、构建候选模型，路由过程完成后将满足要求的支付通道添加到候选模型；步骤S2的路由过程完成后，形成由N条路径组成的支付通道网络，分别为p1,p2,...,pN，验证每条路径中涉及的支付通道是否满足公式1，不满足公式1的通道则该路径不参与候选模型的构建，满足公式1的路径加入到候选模型中；步骤S3还包括：S31、N条径从vs路由到vd的路径中，与支付请求R所关联的其中一条路径序列p1表示为：v0→v1→v2→...→vn-1→vn其中，v0为支付发起者vs，vn为目标接收者vd，由路径序列得出对应的支付通道为：v0,v1,v1,v2,...,vn-1,vnS32、对于被选入到候选模型中的路径，考虑网络均衡问题：假设第k条路径交易金额为Tpkvs,vd，通道为了确保支付通道网络的收支平衡，交易需求金额a需满足： S33、支付发起者实际需要支付的总金额P需满足： S34、在候选模型中的路径p1中，需要收取手续费的节点有v1,v2,...,vn-1，因此，支付发起者vs在路径p1需要额外支付的手续费为： S35、由路径p1需要额外支付的手续费得出，交易请求R对应的交易发起者vs需要支付的总手续费FPvs,vd为： S4、最优路径选择，根据手续费、路由跳数和最大可交易金额，选取最大利益化的路径；步骤S4具体为：S41、每笔交易对应的发起节点都会收到N个来自不同候选路由路径的RREP，并根据RREP中的fee,hop,Tmax进行最优多路径选择；S42、将每一条候选路径所需的手续费集合fee分别进行求和得到Fp1,Fp2,...,FpN，表示每一条路径所需的手续费；每一条候选路径对应的路由跳数和可交易的最大金额分别为Hp1,Hp2,...,HpN和Tp1,Tp2,...,TpN；S43、在S42的基础上，定义属性元组P1表示每条路径对应的最大可交易金额，手续费和路由跳数：P1＝Tp1,Fp1,Hp1,P2＝Tp2,Fp2,Hp2,...,PN＝TpN,FpN,HpNS44、从最大可交易金额入手，从所有候选路径中，选出符合公式2的路径组合：∑Tpi≥a2记线性不等式的解为：S＝{i∈N+|Ci＝Ci1p1+Ci2p2+...+CiNpN}其中，Cij＝0或1，j＝{1,2,...,N}，当Cij＝1表示该候选路径符合公式2，共同形成公式2的解，并参与目标模型的构建；当Cij＝0表示该候选路径未被选入目标模型的构建，线性不等式的解S自动过滤组合间存在真子集的情况；即，若存在Cm,Cn∈S，满足公式：Cm＝∑pi+Cn那么，将Cm放入集合中，得集合最终，公式2的解应为S45、假设找到符合S44要求的n种符合的组合，即计算得出线性不等式2的最终解后，由于每种组合路径数量不定项，则这些组合表示为C1,C2,...,Cn，即： S46、计算每个组合的总手续费Ci.F和最大路由跳数Ci.H，分别为：C1.F,C2.F,...,Cn.F；C1.H,C2.H,...,Cn.H采用w1,w2两个权重系数来辅助评估每个路径组合的总手续费和最大路由跳数，那么每个路径组合对应的代价为：cost＝w1*Ci.F+w2*Ci.H3其中，w1,w2满足w1+w2＝1。

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