网络编码（Network ）提出的核心目的是提高网络通信效率和可靠性。

网络编码提升通讯效率的方法是，通过允许网络中的中继节点（而不仅仅是源节点和目的节点）执行数据包的编码和解码操作来实现这一目的。它的出现改变了传统的网络数据处理方式，传统的网络通信主要依靠“存储-转发”机制，即中间网络节点接收数据后，简单地将数据存储并转发至下一个节点或目的地。

而网络编码引入了在网络节点处将传入的数据流进行新的编码处理，生成新的编码数据流再转发出去。

当网络中有多个目的节点时，源节点能否同时为这些汇聚节点提供最大流的速度则是网络编码所讨论的问题，以经典的蝴蝶模型为例。

在上图中，源节点到目标节点的最大流均为2，而节点有两个输入链路，却只有一个输出链路，这成为了网络的瓶颈，使得节点无法同时达到网络的最大流。这一问题在引入网络编码后得到解决。如上图所示，在中间节点对数据流和进行异或运算后，使得节点和能够同时以2的速率接收数据。

【什么是流（flow）】

在一个有向图中，只有出去的边，没有进来的边的节点叫源（source），只有进来的边没有出去的边的节点叫汇（sink），其他节点进来的边和出去的边应该是平衡的。

【什么是割】

对于图中的两个节点来说，如果把图中的一些边去掉，刚好让它们之间无法连通的话，这些被去掉的边组成的集合叫割，最小割是指所有割中权重最小的一个割。

网络编码在数据传输的过程中将不同的数据包进行合并，并生成新的数据包，这样可以提高数据传输的效率和可靠性，并在一些情况下显著提高网络的吞吐量。例如，在广播或多播应用中，通过将多个数据包组合在一起发送，可以减少总体网络中的传输次数，从而减少带宽的使用和网络的拥堵。

领存实验室主要研究随机线性网络编码（RLNC）

随机线性网络编码（Random Linear Network Coding, 简称RLNC）

在RLNC中，每个数据包被视作一个向量，转发节点不仅仅简单地转发接收到的数据包，而是将多个收到的数据包进行随机的线性组合后再进行转发，这种方法可以大幅度地提高网络的吞吐量，可靠性和鲁棒性。随机线性网络编码的出现是网络编码领域内重要突破，RLNC采用随机策略在中间节点进行再编码，中间节点在编码时随机地从有限域中选择编码系数对输入的数据进行编码，然后将编码后的数据发送出去。研究表明，只要有限域的尺寸足够大，便能保证汇聚节点以很高的概率解码。

RLNC的优点主要有如下：

• 鲁棒性：在传输过程中，即使某些数据包丢失，接收方仍可以从收到的其他线性组合数据包中恢复原始信息，只要接收的数据包数目足够。
• 吞吐量提升：由于可以动态地调整编码过程，源节点和中间节点只需要按照既定的传输策略传输数据即可，RLNC可以更好地利用网络中的多路径传输，从而在多播和广播场景中显著提高网络吞吐量。
• 通用性：RLNC并不依赖于网络的特定拓扑结构，因此可以广泛地适用于不同类型的网络，如有线网络、无线网络和卫星网络。
• 简化的网络协议栈：RLNC允许执行网络层和传输层操作。
• 可以以分布式的方式运行：即网络中的节点在运行时并不需要知道网络的全局拓扑结构，这一特点极大地促进了实际应用的发展。

RLNC方法的缺点如下：

需要在较大的域尺寸上进行编解码，这样才能得到相对满意的解码效率，采用较大的有限域带来的问题是编码过程中计算的开销会相应地增加。

理论上来说，所需的编码域越小，计算的开销越小，另外，在一个较大的有限域上，也不能保证目的节点能够100%解码。

• 解码复杂度：由于接收端需要从收到的线性组合中恢复原始数据包，这通常涉及到高阶矩阵的逆计算，导致解码过程可能在计算上相当复杂，特别是在处理大量数据包的情况下。
• 延迟：RLNC可能会在数据传输过程中引入延迟，因为接收端节点需要收集足够多的线性组合数据包才能解码出原始数据，在实时通信或低延迟要求的应用场景中可能不太适用。
• 开销问题：随机生成编码向量（编码系数）会带来额外的开销，因为这些编码向量需要与数据包一起传输，以便在接收端解码，这可能会占用宝贵的带宽资源。
• 算法选择：在RLNC中，选择合适的编码向量生成算法对于系统性能至关重要。如果算法选择不当，可能会影响编码的效率和解码成功率。
• 编码效率：在某些网络条件下，特别是在丢包率很低或者网络拓扑比较简单的情况下，RLNC并不一定比传统的重传机制更有优势。
• 编码器和解码器之间的协同工作：RLNC的有效性高度依赖于编码器和解码器之间能够正确地同步，需要一个可靠的反馈和协调机制来传递编码和解码的状态信息。
• 耗电量：在低功耗设备上实施RLNC可能会消耗更多电能，因为进行编码和解码操作都需要额外的计算资源，这对于电池供电的设备（如移动设备或传感器网络节点）来说可能是一个问题。
• 实现复杂度：由于RLNC涉及到随机算法和矩阵操作，所以相较于简单的转发或重传机制，其实现相对更为复杂。

因此，采用确定性的算法设计网络编码方案能够改善这一问题，但是确定编码方法的缺点在于需要知道全局的网络拓扑结构，确定性算法的理论意义要远大于实际意义，在实际中，很少看到某个网络编码方案采用这个确定性算法。网络的整体拓扑不变时，此类算法获取网络整体拓扑信息，然后计算出网络编码方案，最后将方案用于数据传输。

总结：网络编码的关键优点包括：

1. 增加网络吞吐量：在多路径网络环境中，网络编码可以利用路径的多样性将信息流同时传输，提高传输速率。
2. 提高数据传输的鲁棒性：编码数据可以从多个获得的编码包中解码出原始信息，这意味着即使某些数据包丢失，接收者也有可能恢复出完整的信息。
3. 提高带宽利用效率：网络编码减少了在路由和转发过程中的重复数据包，从而更有效地利用网络带宽。