Muriel Médard
Associate Professor
EECS
Massachusetts Institute of Technology
Ralf Koetter
Director
Institute for Communications Engineering
Technical University of Munich
网络编码是一种创新的信息传输技术，它在传统的网络路由和转发的基础上，通过在网络节点处对数据进行编码和解码，以提高网络性能，特别是在数据传输效率、可靠性和安全性方面。这门由麻省理工学院的Muriel Médard教授和慕尼黑工业大学的Ralf Koetter主任联合讲解的课程，主要涵盖了网络编码的基础知识及其在无线多播、非多播场景以及安全性方面的应用。
课程大纲主要包括以下几个部分：
1. **网络编码基础**：首先介绍网络模型，包括网络的拓扑结构、流量模型以及如何通过网络编码来处理这些流量。然后，讨论网络编码的代数特性，如线性编码和非线性编码，以及编码如何影响数据包的延迟问题。
2. **无线多播中的网络编码**：探讨分布式随机编码策略，如何利用网络编码提高无线多播的抗错误能力，以及反馈在多播中的作用。此外，课程还会涉及在选择子图和分布式优化过程中的最佳实践，以及如何处理网络中移动节点带来的挑战。网络编码与数据压缩的关系也将被提及。
3. **非多播场景的网络编码**：这部分将详细介绍在单播和组播之外的网络编码算法和启发式方法，特别是如何利用网络编码来减少无线下载时的延迟。
4. **网络安全与网络编码**：深入研究网络编码在抵御拜占庭攻击（Byzantine security）和窃听（wiretapping aspects）方面的应用，这是确保数据安全传输的关键。
在网络编码的典型示例中，如[Ahlswede et al. 00]提出的经典例子，展示了传统方法如时间共享并不能有效解决多路流信息传输的问题。通过网络编码，可以将不同源的数据流融合，利用数据的代数性质进行编码，从而实现信息的有效组合和传输，如[KM01, 02, 03]所示的简单例子中的转移矩阵和线性网络系统。
在网络编码的多播应用中，节点可以通过组合来自多个源的信息，创建一个包含所有源信息的单一流，从而高效地向多个目的地分发数据。这种方法不仅提高了带宽效率，还能增强网络的容错能力。
这门课程旨在提供一个全面的网络编码视角，使学习者能够理解和应用这一技术来改进现有的网络通信系统。通过深入学习网络编码，可以为设计更高效、更安全的网络基础设施打下坚实基础。
