专利名称：寻找可追溯网络中源故障节点的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息处理领域，更具体地说，涉及寻找可追溯网络中源故障节点的方 法和系统。
背景技术：
在信息或物质单向流动的网络中，可以通过可追溯网络以跟踪信息或物质。例如， 通过电子签名、电子印章等技术，可以构建用于信息流动的可追溯网络；通过RFID等技术， 可以构建用于物质流动的可追溯网络。可以把信息和物质统称为产品。理想的可追溯网络 记载了从产品的创建直到产品的消费所经历的各个环节，每个环节对应于可追溯网络的一 个节点，接近产品消费的环节或节点称为下游，远离产品消费的环节或节点称为上游环节 或上游节点。图I(A)是一个简单的可追溯网络，其只包括一个创建环节和两个传送环节。 对于一个包含多个组成部分的产品来说，其对应的可追溯网络可能包括很多节点，因为不 仅该产品会至少经历创建和传送环节，该产品所包括的各组成部分也都分别经历了创建和 传送环节，而这些组成部分可能是由更小的组成部分所组成的。图I(B)是包括多个组成部 分的产品的可追溯网络的一个例子。不同的产品所对应的可追溯网络彼此之间会有重合，例如，可能有多种产品包括 某种组成部分，或者某个环节影响多种组成部分。这样，各产品的可追溯网络的组合成为更 加复杂的可追溯网络。图1(c)示出了这样一种组合后的可追溯网络，其中越右边的节点表 示越下游的环节。由图1(c)可见，一个上游环节可能影响到多个下游环节。如果在可追溯网络中的某一个环节出现异常，例如在物质网络中发现质量问题或 者在信息网络中发现数据被破坏，一种显而易见的想法是出现异常的环节的所有下游环节 都会受到该异常的影响。问题是，通常无法确定该异常是由该环节本身的故障引起的，还是 由该环节的上游环节的故障引起的。在后一种情况下，该上游环节的所有下游节点都会受 到影响。如果在产品消费处出现异常，即在处于可追溯网络最下游的环节或可追溯网络的 叶节点处出现异常，就更加难以确定该异常的影响范围。因此，有必要根据可追溯网络中提 供的信息来寻找源故障节点。源故障节点指的是这样一个故障点，其上游节点都没有故障， 而其下游节点都有故障。显然，找到源故障节点以后，就可以确定该故障所影响的范围，进 而采取后续处理。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了寻找可追溯网络中源故障节点的方法和系统。所述方法包括根据出现异常的叶节点，确定可能源故障节点，所述可能源故障节 点是最可能造成所述异常的节点；选择目标节点以接收对应于所述目标节点的调查结果， 其中所述调查结果指示所述目标节点是否存在同样异常；接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络；和在根据更新后的可追溯网络无法验证所述 可能源故障节点就是源故障节点的情况下返回所述确定可能源故障节点的步骤。
所述系统包括可能源故障节点确定模块，配置为根据出现异常的叶节点，确定可 能源故障节点，所述可能源故障节点是最可能造成所述异常的节点；目标节点选择模块，配 置为选择目标节点以接收对应于所述目标节点的调查结果，其中所述调查结果指示所述目 标节点是否存在同样异常；可追溯网络更新模块，配置为接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络；和源故障节点验证模块，配置为在根据更新后 的可追溯网络无法验证所述可能源故障节点就是源故障节点的情况下返回确定可能源故 障节点。采用根据本发明实施例的技术方案，可以快速地发现源故障节点。在确定源故障 节点后，一方面，可以对源故障节点进行维护，以便排除故障。另一方面，由于源故障节点影 响其所有的后代节点，从而可以快速确定出现相同异常的节点，对这些节点的产品进行相 应的处理，避免造成进一步的影响。
所附权利要求中阐述了被认为是本发明的特点的创造性特征。但是，通过参照附 图阅读下面对说明性实施例的详细说明可更好地理解发明本身以及其优选使用模式、目 标、特征以及优点，在附图中图1 (A)——图1 (C)示出可追溯网络的例子；图2是根据本发明实施例的寻找源故障节点的方法流程图。图3是根据本发明实施例的寻找源故障节点的系统框图。
具体实施例方式下面参照附图来说明本发明的实施例。在下面的说明中，阐述了许多具体细节以 便更全面地了解本发明。但是，本技术领域技术人员容易理解，本发明的实现可不具有这些 具体细节中的一些，并且本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特 征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方 面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是所附权利要求的要素或限定，除非权 利要求中明确提出。还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附 图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本 发明关系不大的其他细节。此外，除非刻意地使用“直接”或者“间接”加以限定，否则本申 请文件中的连接既包括直接连接，也包括间接地连接。如前所述，在可追溯网络中信息或物质是单向流动的，因此可以很容易理解流动 方向以及上游和下游的概念。在此基础上，可以给出在本申请中将要用到的以下术语的定 义。父节点和子节点在可追溯网络中，对于两个直接连接的节点，如果产品流动的方 向是从甲节点到乙节点，那么甲节点是乙节点的父节点，乙节点是甲节点的子节点。祖先节点和后代节点在可追溯网络中，对于两个直接连接或间接连接的节点，如 果产品流动的方向是从甲节点到乙节点，那么甲节点是乙节点的祖先节点，乙节点是甲节 点的后代节点。显然，父节点是祖先节点中的一个，子节点是后代节点中的一个。叶节点在集合中最下游的节点，其在该集合中没有任何子节点或后代节点，例如
6在图I(C)中，对于整个可追溯网络而言，节点15-25均为叶节点。在以下的描述中，除非特 别说明，则叶节点指的是整个可追溯网络范畴的叶节点。根节点在集合中最上游的节点，其在该集合中没有任何父节点或祖先节点，例如 在图1(c)中，对于整个可追溯网络而言，节点1-3均为根节点。在以下的描述中，除非特别 说明，则根节点指的是整个可追溯网络范畴的根节点。节点距离两个节点，如果直接相连，则距离为1 ；如果经过第三节点间接相连，则 距离为2。以此类推。层次与叶节点距离相同的所有节点属于同一层次。所有叶节点属于同一层次。 例如在图I(C)中，节点15-25属于同一层次，节点8-14属于同一层次，节点4-7属于同一 层次，节点1-3属于同一层次。接下来描述根据本发明实施例的寻找源故障节点的方法。作为预处理，如果通过 某些手段，确认可追溯网络中的某些节点没有出现异常或者不会出现异常，那么更新可追 溯网络，使得更新后的可追溯网络不包括这些节点。为了描述方便，以下将整个可追溯网络 用N表示。步骤201，根据出现异常的叶节点O，确定最可能造成所述异常的节点，即可能源 故障节点，用η表示。在图I(C)所示的可追溯网络中，N = {1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15， 16，17，18，19，20，21，22，23，24，25}。假设在叶节点 17 出现异常，那么 ο = 17。虽然此处以只有一个叶节点ο为例进行描述，但是本领域技术人员可以理解，如 果有多个叶节点出现异常，并不影响问题集合的确定方法。此外，这里假设在叶节点出现异常。本领域技术人员可以理解，如果在某个非叶节 点出现异常，那么可以推出作为该非叶节点的后代节点的若干叶节点也会出现异常，从而 可以按照以下在叶节点出现异常的流程处理。或者也可以将该非叶节点及其后代节点收缩 为一个单独的节点，因为该非叶节点及其后代节点都受到所述异常的影响。收缩得到的节 点变为叶节点，从而按照以下在叶节点出现异常的流程处理。这里所说的“在叶节点出现异 常”包括了推断出的在叶节点出现异常的情况，也包括在收缩后相当于在叶节点出现异常 的情况。最可能造成所发现的异常的节点可能有多个。对于多个可能源故障节点，只需重 复针对一个可能源故障节点的处理过程即可。因此，以下为了描述方便，假设可能源故障节 点 η = 5。可以采用专家知识、历史记录或者贝叶斯网络模型来确定所述可能源故障节点。 但是，本领域技术人员可以理解，在这一阶段所确定的可能源故障节点只是一种假设，无论 采用的确定方法是什么，也无论可能源故障节点就是实际源故障节点的概率有多高。步骤202，确定调查集合P。根据本发明的一个实施例，调查集合P包括可能源故障节点η、可能源故障节点η 在可追溯网络N中的后代节点以及可能源故障节点η在可追溯网络N中的父节点。根据本发明的另一个实施例，按照这样的方法来确定P 确定节点η在整个可追溯 网络N中的父节点的集合，设为1 ；确定在问题集合Q中节点η的父节点以及与节点η的父 节点处于同一网络层次的节点集合，设为1 ；令Pe = 1 U 1 。令P等于Pe及其在网络N
7中后代节点集合。其中，问题集合Q包括该叶节点O在整个可追溯网络中的祖先节点，在图 I(C)所示的可追溯网络N中，Q= {17，9，12，4，5，6，1，2，3}。显然，这样确定的P包括了节 点η、节点η在可追溯网络N中的后代节点以及节点η在可追溯网络N中的父节点。此外， 令E表示节点η及其在整个调查集合P中的后代节点的集合。在图I(C)所示的可追溯网络 N 中，Pa = {1,2}, Pb = {1,2,3}, Pe = Pa U Pb = {1,2,3}, P = {1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24， 25}，E = {5,9,10，15，16，17，18，19}。本领域技术人员可以设计出其他方式来确定调查集合P。特别地，将调查集合P确 定为包括可追溯网络N的所有节点也是可行的。换句话说，步骤202是可以省略的。在步 骤202被省略的情况下，以下的调查集合P可以用可追溯网络N替代。步骤203，从调查集合P中选择目标节点即需要接收调查结果的节点，所述调查结 果指示所选择的节点是否存在同样异常。步骤204，接收对应于所选择节点的调查结果，并根据所述调查结果更新可追溯网 络N。步骤205，在根据更新后的可追溯网络N无法验证所述可能源故障节点就是源故 障节点的情况下返回步骤201。这里所说的更新主要指的是两方面。一方面，如果调查结果指示某个节点不存在 同样异常，那么该节点的所有祖先节点必然也不存在同样异常，从而可以将这些不会存在 同样异常的节点从可追溯网络N中排除。另一方面，如果调查结果指示某个节点存在同样 异常，则相当于在步骤201中在多个叶节点ο处出现异常。优选地，接收关于集合P中的叶节点是否存在同样异常的调查结果，并且根据调 查结果更新可追溯网络N。这主要是因为由于物质或者信息的流动，在非叶节点已经无法得 到是否存在同样异常的调查结果，因此接受关于叶节点是否存在同样异常的调查结果可以 更高效地更新可追溯网络N，进而找到源故障节点。优选地，可以只接收关于P中的一部分叶节点是否存在同样异常的调查结果。这 部分叶节点构成最小候选叶节点集合。最小候选叶节点集合中的叶节点包括的信息量最 大，从而可以以较少的调查结果数目发现源故障节点。下面结合实施例具体描述如何利用可追溯网络N中节点之间的关系以及关于可 追溯网络N中的叶节点是否存在同样异常的调查结果，来找到源故障节点，也就是上述步 骤203到205。特别地，以下具体实施例还描述了如何确定最小候选叶节点集合。实施例一如果Pe兴Φ即Pe不为空集，可以在集合Ρ\Ε(即P中除E以外的部分)中寻找 源故障节点。1-1、选取需要接收调查结果的节点。设集合Ρ\Ε的叶节点集合为C，从C中选取需要接收调查结果的节点。显然，Ρ\Ε ={1,2,3,4,6,7,8,11，12，13，14,20,21,22,23,24,25}，C = {20,21,22,23,24,25}。可以采用多种方法从C中选取需要接收调查结果的节点。根据本发明的一个实施 例，从C中选择任意一个叶节点作为需要接收调查结果的节点。根据本发明的另一个实施 例，从C中选择对应的Rc节点数目最大的叶节点作为需要接收调查结果的节点。这样的叶节点信息量最大，因为如果该叶节点没有相同异常则所对应的Rc中的所有节点都不会有 相同异常。这里所说的一个节点的信息量大小指的根据该节点的调查结果能确定地推断出 多少节点是否存在同样异常，即根据该节点的调查结果能够被推断出是否存在同样异常的 节点数目。可以用绝对数目或相对数目来表示能够被推断出是否存在同样异常的节点的数 目。此外，在计算所述数目的时候可以采用加权的方法，例如如果甲节点能够推断出祖先节 点中与甲节点距离为1的第一祖先节点是否存在同样异常，那么该第一祖先节点对甲节点 的信息量的贡献为1，如果甲节点能够进一步推断出祖先节点中与甲节点距离为2的第二 祖先节点是否存在同样异常，那么该第二祖先节点对甲节点的信息量贡献为2。如前所述， 作为叶节点，如果发现其存在同样异常，那么这一调查结果本身并不能用来明确地推断出 其他任何节点存在同样异常，从这一点来说C中各叶节点的信息量是一样的。但是如果发 现其不存在同样异常，那么这一调查结果本身可以用来确定地推断出该叶节点的祖先节点 都不存在同样异常，在本实施例中，对应的Rc节点数目最大的叶节点的信息量是最大的。根据本发明的再一个实施例，可以构造第一最小候选叶节点集合，并且从该第一 最小候选叶节点集合中选择需要接收调查结果的节点。令Rc表示C中的任何一个节点 c e c在p\E中的根节点集合，显然，。该第一最小候选叶节点集合L满足以下条件
权利要求
1.一种在可追溯网络中寻找源故障节点的方法，包括根据出现异常的叶节点，确定可能源故障节点，所述可能源故障节点是最可能造成所 述异常的节点；选择目标节点以接收对应于所述目标节点的调查结果，其中所述调查结果指示所述目 标节点是否存在同样异常；接收对应于所述目标节点的调查结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络；和 在根据更新后的可追溯网络无法验证所述可能源故障节点就是源故障节点的情况下 返回所述确定可能源故障节点的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中选择目标节点包括确定调查集合，所述调查集合中包括所述可能源故障节点、所述可能源故障节点在可 追溯网络中的后代节点以及所述可能源故障节点在可追溯网络中的父节点；和 从所述调查集合中选择所述目标节点。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述调查集合包括令所述调查集合包括以下节点;所述父节点在可追溯网络中的后代节点；在问题集合中且与所述父节点处于同一网络层次的节点及其在可追溯网络中的后代 节点，其中所述问题集合包括出现异常的叶节点在可追溯网络中的祖先节点。
4.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中选择目标节点包括 选择叶节点作为所述目标节点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中选择叶节点作为所述目标节点包括计算最小候选叶节点集合，并选择最小候选叶节点集合中的叶节点作为所述目标节点ο
6.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络包括响应于接收到指示某一个所述目标节点存在同样异常的调查结果，判断未接收到相应 调查结果的剩余目标节点的数目是否超过阈值；如果超过所述阈值则根据调查结果更新可追溯网络；如果不超过所述阈值则继续接收所述剩余目标节点的调查结果，直到接收完所有所述 目标节点的调查结果，然后根据调查结果更新可追溯网络。
7.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络包括在接收完所有所述目标节点的调查结果后，根据调查结果更新可追溯网络。
8.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络包括响应于接收到指示某一个所述目标节点存在同样异常的调查结果，根据调查结果更新 可追溯网络。
9.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其中接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络包括优先接收所述目标节点中出现同样异常的可能性低的节点的调查结果。
10.根据权利要求1到5中任意一项所述的方法，其中接收对应于所述目标节点的调查 结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络包括优先接收所述目标节点中信息量大的节点的调查结果，其中节点的信息量表示根据该 节点的调查结果能够被推断出是否存在同样异常的节点数目。
11.一种在可追溯网络中寻找源故障节点的系统，包括可能源故障节点确定模块，配置为根据出现异常的叶节点，确定可能源故障节点，所述 可能源故障节点是最可能造成所述异常的节点；目标节点选择模块，配置为选择所述目标节点以接收对应于所述目标节点的调查结 果，其中所述调查结果指示所述目标节点是否存在同样异常；可追溯网络更新模块，配置为接收对应于所述目标节点的调查结果，并根据所述调查 结果更新可追溯网络；和源故障节点验证模块，配置为在根据更新后的可追溯网络无法验证所述可能源故障节 点就是源故障节点的情况下返回确定可能源故障节点。
12.根据权利要求11所述的方法，所述目标节点选择模块包括配置为确定调查集合的装置，所述调查集合中包括所述可能源故障节点、所述可能源 故障节点在可追溯网络中的后代节点以及所述可能源故障节点在可追溯网络中的父节点； 和配置为从调查集合中选择所述目标节点的装置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中配置为确定调查集合的装置包括配置为令所述 调查集合包括以下节点的装置所述父节点在可追溯网络中的后代节点；在问题集合中且与所述父节点处于同一网络层次的节点及其在可追溯网络中的后代 节点，其中所述问题集合包括出现异常的叶节点在可追溯网络中的祖先节点。
14.根据权利要求11到13中任意一项所述的系统，其中目标节点选择模块包括 配置为选择叶节点作为所述目标节点的装置。
15.根据权利要求14所述的系统，其中配置为选择叶节点作为所述目标节点的装置包括配置为计算最小候选叶节点集合，并选择最小候选叶节点集合中的叶节点作为所述目 标节点的装置。
16.根据权利要求11到13中任意一项所述的系统，其中可追溯网络更新模块包括 配置为响应于接收到指示某一个所述目标节点存在同样异常的调查结果，判断未接收到相应调查结果的剩余目标节点的数目是否超过阈值的装置；配置为如果超过所述阈值则根据调查结果更新可追溯网络的装置； 配置为如果不超过所述阈值则继续接收所述剩余目标节点的调查结果，直到接收完所 有所述目标节点的调查结果，然后根据调查结果更新可追溯网络的装置。
17.根据权利要求11到13中任意一项所述的系统，其中可追溯网络更新模块包括 配置为在接收完所有所述目标节点的调查结果后，根据调查结果更新可追溯网络以便重新确定可能源故障节点的装置。
18.根据权利要求11到13中任意一项所述的系统，其中可追溯网络更新模块包括配置为响应于接收到指示某一个所述目标节点存在同样异常的调查结果，根据调查结 果更新可追溯网络的装置。
19.根据权利要求11到13中任意一项所述的系统，其中可追溯网络更新模块包括 配置为优先接收所述目标节点中出现同样异常的可能性低的节点的调查结果的装置。
20.根据权利要求11到15中任意一项所述的系统，其中可追溯网络更新模块包括 配置为优先接收所述目标节点中信息量大的节点的调查结果的装置，其中节点的信息量表示根据该节点的调查结果能够被推断出是否存在同样异常的节点数目。
全文摘要
本发明提供了一种在可追溯网络中寻找源故障节点的方法和系统。所述方法包括根据出现异常的叶节点，确定可能源故障节点，所述可能源故障节点是最可能造成所述异常的节点；选择目标节点以接收对应于所述目标节点的调查结果，其中所述调查结果指示所述目标节点是否存在同样异常；接收对应于所述目标节点的调查结果，并根据所述调查结果更新可追溯网络；和在根据更新后的可追溯网络无法验证所述可能源故障节点就是源故障节点的情况下返回所述确定可能源故障节点的步骤。根据本发明的技术方案，可以以较少的调查结果数找到源故障节点。
文档编号G06Q10/00GK102111290SQ200910265278
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者曹荣增, 李实恭, 李峰, 李峻荣, 江顺, 王逢春 申请人:国际商业机器公司