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针对大规模组播网络中安全威胁、传输开销大等问题，研究人员开展 SHBC-R 模型结合 HECC 多路径认证的研究。结果显示模型性能提升 1-30%，该研究提升 MGC 安全性与可靠性，具重要应用价值。
在数字化浪潮席卷的当下，计算机网络如同无形的神经网络，将全球的信息与资源紧密相连。作为网络通信的重要组成部分，组播组通信（Multicast Group Communication, MGC）凭借其 “一对多” 的数据传输特性，在软件更新、音视频流媒体、远程会议等场景中大放异彩，不仅大幅降低带宽消耗，还能优化资源利用率。然而，当网络规模向大规模扩展时，MGC 仿佛驶入了暗礁密布的海域：传统单路径认证策略依赖密码密钥管理方案，导致密钥管理复杂度激增，安全威胁如影随形，传输延迟与开销也随之攀升，网络的可扩展性和可靠性面临严峻挑战。如何在保证数据传输安全的同时，让大规模组播网络在性能上 “轻装上阵”，成为亟待破解的行业难题。
为突破这一困局，研究人员开展了可扩展分层平衡聚类路由（Scalable Hierarchical Balanced Clustering-based Routing, SHBC-R）与多路径认证模型的研究，相关成果发表在《Expert Systems with Applications》。这项研究旨在解决大规模网络中存在的可扩展性差、开销高、密钥管理复杂及能源消耗低效等核心问题，为安全数据传输提供兼具效率与安全性的解决方案。
研究团队采用了三项关键技术方法：其一，引入分层树结构结合负载均衡机制，对大规模组播网络进行聚类，通过达尔文美洲狮优化器（Darwinian Puma Optimizer, DPO）动态选择最优簇数（Number of Clusters, NoC）和簇头（Cluster Head, CH），以实现网络拓扑的优化；其二，采用混合椭圆曲线密码学（Hybrid Elliptic Curve Cryptography, HECC）非对称加密算法构建多路径认证机制，该算法融合了基于身份的加密（Identity Based Encryption, IBE）、扭曲爱德华曲线（Twisted Edward Curves）和 Diffie-Hellman（DH）公钥交换协议，在保障安全的同时降低计算复杂度；其三，借助 Ad hoc 按需多路径距离矢量（Ad hoc On-Demand Multipath Distance Vector, AOMDV）协议实现多路径路由，提升数据传输的可靠性。
研究结果
网络聚类与性能优化
通过 MATLAB 仿真实验，研究团队验证了 SHBC-R 模型在不同通信模式下的性能表现。在一对多通信场景中，模型实现了 95.68% 的分组传递率、0.117 秒的端到端延迟、0.043% 的分组丢失率、0.9382bps 的吞吐量及 0.2781 焦耳的能耗；而在多对多通信场景中，分组传递率提升至 98.58%，吞吐量达 0.9612bps，尽管端到端延迟增至 0.277 秒、能耗升至 0.8321 焦耳，但整体性能相较于现有模型提升 1-30%，凸显了其在不同规模网络中的适应性。
安全机制有效性验证
HECC 多路径认证机制通过整合 IBE 与扭曲爱德华曲线，在确保前向保密（Forward Secrecy）和后向保密（Backward Secrecy）的同时，显著降低了密钥管理的计算开销。与传统的 RSA、标准 ECC 等加密方法相比，HECC 在大规模组播环境中展现出更强的安全性与效率平衡，有效抵御了未经授权的访问与合谋攻击，为动态变化的组播组成员提供了稳健的安全保障。
算法对比与优势分析
研究表明，DPO 算法在处理大规模优化问题时优于遗传算法（Genetic Algorithm, GA）、粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）等元启发式技术。其基于进化与生存的策略增强了全局搜索与局部开发能力，避免陷入局部最优解，从而实现簇头选择与负载分配的优化，延长了网络生命周期并提升了稳定性。
结论与意义
这项研究通过 SHBC-R 与 HECC 的深度融合，为大规模组播通信构建了一个 “双引擎” 驱动的解决方案：分层聚类架构赋予网络可扩展性与负载均衡能力，多路径认证机制则筑牢安全防线。实验数据表明，该模型在分组传递率、延迟、能耗等关键指标上显著优于传统方案，为物联网（Internet of Things, IoT）、5G/6G 通信等新兴技术场景提供了可靠的底层通信支撑。
从行业应用视角看，该研究成果有望推动视频直播、远程医疗等实时性强、安全性要求高的组播业务在大规模网络中的普及，助力解决动态网络环境下的密钥管理难题，为构建更智能、更安全的下一代通信网络奠定基础。未来，随着边缘计算与人工智能技术的深度融合，SHBC-R 模型或可进一步拓展至异构网络环境，为复杂场景下的通信优化提供新的思路与技术储备。
