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计算机科学 2010年第07期杂志 文档列表

计算机科学杂志计算机网络与信息安全

一种SMS4加密算法差分功耗攻击39-41

摘要：针对SMS4加密电路，采用差分功耗分析攻击方式进行密钥破解。该攻击方法是一种典型的加密芯片旁路攻击方式，其理论基础为集成电路中门电路在实现加密算法时的物理特征、功耗模型及数据功耗相关性。结合中国第一个商用密码算法SMS4，详细介绍了针对SMS4加密系统进行差分功耗分析攻击的设计与实现。开发了相应的仿真实验验证平台，实验验证成功破解了SMS4加密算法的密钥，从而给SMS4加密算法研究者提供了有益的安全设计参考。实验表明，未加防护措施的SMS4加密系统难以抵御差分功耗分析的攻击。

一种基于跳频预约模式的RFID读写器网络MAC协议42-45

摘要：在大量RFID读写器应用场合，会产生读写器冲突问题，从而影响整个系统的读取率。为了解决读写器冲突问题，提出了一个建立在慢跳频扩频（FHSS）上的MAC协议。该协议采用阅读器同步机制，读写器首先通过不同的时隙竞争预约信道，成功后使用与该时隙对应的频率进行通信，并通知相邻读写器，避免了相邻读写器同时与同一个标签通信，避免了读写器-标签冲突；采用读写器通信和标签通信按频谱分开的机制，使得读写器和标签之间不会产生频率冲突；采用多个频率跳频机制，避免了读写器频率冲突。对该协议进行的分析表明，在读写器负载较大及读写器平均通信时间较长时，该协议的系统输出较高。

一种基于聚集系数的局部社团划分算法46-49

摘要：社团划分算法是复杂网络研究中的一个热点问题。传统的复杂网络社团划分算法都必须获得全局网络的信息。随着网络规模不断增大，获得全局信息的难度随之增加；而在很多情况下只关心网络中某节点所在的局部社团。为了准确、快速地找到大规模复杂网络中的局部社团，提出了一种基于节点聚集系数性质的局部社团划分算法。该算法根据节点的连接频度，利用节点聚集系数的性质，从网络中某一待求节点开始，通过搜索邻居节点，划分该节点的社团结构。该算法只需要了解与待求节点相关的局部网络信息，在解决局部社团划分问题时其时间复杂度比传统的社团划分算法低。同时，该算法也可以应用于复杂网络全局社团结构的划分。利用该算法分别对Zachary空手道俱乐部网络和由Java开发工具包构成的软件网络图进行社团划分实验，并且分别对实验结果与对象网络的具体特征进行了对比分析。

基于TCP友好的无线网络拥塞控制机制研究50-53

摘要：网络实时多媒体业务的广泛应用对传统传输层协议提出了新的挑战：拥塞控制机制的缺乏使得UDP严重抢占TCP应用的共享带宽，从而降低网络的公平性，甚至导致网络拥塞。针对无线网络的高误码特性，将传输延时抖动引入到TFRC控制机制中，提出了一种基于速率控制的TCP友好拥塞控制算法TFRC-JI。该算法基于传输延时抖动有效区分无线链路的拥塞和误码，并以此反馈至发送端，实现不同的速率控制机制。实验结果表明，与传统的TFRC相比，改进的TFRC-JI在保持对TCP业务友好性的同时实现了链路的高效使用，并降低了传输时延抖动，从而较好地适应多协议共存的无线网络实时业务传输。

网络蠕虫实验环境构建技术研究54-56

摘要：网络蠕虫实验环境可以为蠕虫研究提供有效的实验分析支持。在系统分析解析模型、报文级模拟、网络仿真、混合方法等蠕虫仿真环境构建技术的基础上，提出了虚实结合的蠕虫仿真模型。该模型综合了报文级模拟和网络仿真技术的优点，具有良好的扩展性和逼真度，为构建灵活可扩展的蠕虫实验环境奠定了重要基础。

基于累积时延的流媒体传输模糊拥塞控制57-61

摘要：为保证网络流媒体传输质量，在流媒体的传输中需要采用有效的拥塞控制策略。结合流媒体数据对时延敏感的特点，提出了一种基于累积时延的模糊拥塞控制算法，该算法在流媒体数据流传输过程中检测和跟踪其时延，在转发分组数据前，根据容忍时延阈值，丢弃超时数据包，减少不必要的带宽浪费，并且对所到达的数据流按照累积时延进行优先级分类，把全局性缓冲区和各队列的局部性缓冲区按照正常、拥塞避免和拥塞的规则划分为3个具有交叉过渡域的阶段，然后采用整体和局部相结合的拥塞控制方法，实现队列调度过程中的模糊处理，从而对网络拥塞进行有效的控制。理论分析和实验结果表明，使用基于累积时延的模糊拥塞控制算法，能有效改善流媒体的传输性能，是解决流媒体传输拥塞控制的有效途径，并能对提高网络性能起到重要作用。

动态频谱访问无线网络的连通性分析62-65

摘要：与传统无线网络不同，在动态频谱访问无线网络中，授权用户对分配的频段具有优先使用权，非授权用户网络的连通性受授权用户的分布和授权用户对频段的使用行为的影响。基于连续渗流理论，证明当授权用户较为稀疏或者负载较轻时，非授权用户可以构成部分连通的网络；反之，当授权用户较为密集并且负载较重时，无法部署部分连通的非授权用户网络。此外，在授权用户和非授权用户共享1个信道的情况下，给出了非授权用户网络存在部分连通性的必要条件。仿真实验数据验证了理论分析的正确性。

一种新的基于无线射频的机会网络路由66-69

摘要：机会网络是一种能够在极端条件下互联高度异类网络的新型网络，其主要特点是不存在端到端的直接路径，数据的传输要靠存储转发过程来实现。将无线射频技术应用于机会网络中的数据传递，融合无线射频技术在数据传输过程中的无接触、无需人工干预、抗恶劣环境等特点，提出了基于无线射频的路由协议，并对其性能进行了分析和仿真，证明了该路由协议的可行性和合理性。

基于攻击效果的WSN路由安全评估模型70-73

摘要：为提高无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）的路由安全评估能力，提出了一种基于攻击效果的评估模型。根据路由攻击前后网络安全性能的变化，提出了“网络安全熵”的概念，选取并简化能客观真实地反映安全性的安全评估指标，分析了网络安全熵的计算方法。其次利用Monte Carlo方法进行统计，确定节点的安全度，对安全指标进行归一化处理，通过模型观察攻击效果，评估网络的安全性，并进行安全态势预测，从而提升了WSN网络安全评估的能力，且能够为制定反击敌方的恶意攻击的策略提供依据。经过应用实例的仿真计算与分析，表明该模型能够比较合理地评估网络安全。

多路径网络中流量均衡的优化算法74-78

摘要：在向下一代互联网络演进的过程中，多路径网络已经成为提高网络性能及可靠性的有效手段。在网络中，可选用的多条路径提供了流量流向的通路，然而如何有效地均衡各条路径的流量，提高网络的性能，是多路径网络必须解决的一个重要问题。针对丢包率比较敏感的应用需求，如VOIP，将预测思想与最优化理论相结合，研究了在多路径网络环境下的流量均衡问题。流量均衡算法首先预测每条路径的丢包率，并以减少所有路径丢包率之和及达到最优的资源利用率为目标，将流量均衡问题转化为最优问题。理论分析及仿真实验表明，该算法能有效地降低网络丢包率，提高网络性能。

基于分层成簇改进无线传感器网络iHEED协议79-82

摘要：分簇思想是设计能量高效的无线传感器网络路由协议的一种重要方法。在分析iHEED协议的基础上，通过仿真实验和理论分析，指出iHEED协议可能出现“成簇父节点丢失”现象。针对该现象提出并在TinyOS上实现了iHEED-CHLevel分簇路由协议，引入“分层成簇”思想对iHEED协议进行了改进。TOSSIM模拟仿真表明，iHEED-CHLevel协议是有效的，它实现了层次分簇，保证了簇间多跳数据传输链路的建立。

基于自适应模糊控制的Web带宽区分服务83-86

摘要：基于线程／进程分配的Web区分服务策略仅仅关注连接延迟，而在服务器带宽受限的情况下，由于处理延迟成为客户端总延迟的主导部分，因此区分效果很差。提出的基于带宽调节的区分服务策略，通过两级自适应模糊控制，调整服务于不同优先级请求的虚拟主机的带宽配额，从而控制处理延迟，实现比例延迟保证。经稳定性分析与实验验证，这种方法取得了良好的效果，相对于静态模糊控制，其延迟比与期望值的方差减少了40％。

一种实现高效副本与查询的DHT覆盖网87-90

摘要：在对等计算应用中，副本复制技术是提升查询命中率、提升查询速度、维护负载均衡的一种有效方法，然而它也提升了在存储空间和流量上的代价。研究如何在结构化的P2P覆盖网中，通过拓扑优化手段减少复制中的冗余流量和冗余副本。首先在网络中选择支配集节点作为超级节点，设计一个层次化的、体现节点邻近度的P2P覆盖网，然后基于多hash函数，开发对应的复制技术以实现低代价的副本查询。该方法能够有效地在网络中分散副本，提升查询命中率，减少冗余消息和所需存储空间。给出了性能指标的理论分析，并通过仿真验证了该方法的优越性。

基于ECC的自认证签密方案91-92

摘要：为了克服签密中的证书管理问题和密钥托管问题，提出了一种新的基于椭圆曲线密码体制（ECC）的自认证签密方案，其困难性基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。与已有文献相比，此方案具有安全性强、密钥长度短、所需要存储空间少、占用带宽小、计算量和通信量低等优点。

一种基于流水线架构的协作式频谱感知方法93-96

摘要：协作式频谱感知在提高认知无线电网络频谱感知性能的同时，也带来额外的通信开销。针对此问题，提出了一种基于流水线架构的协作式频谱感知方法，并给出了与之相配合的快速数据融合算法。该方法采用流水线架构来调度各参与感知节点的频谱测量操作和结果回传操作，使得用于感知结果回传的时间开销也可用于频谱测量，从而拓宽了频谱测量的时间窗口。快速数据融合算法通过多线程序贯似然比检测技术消除了在检测过程中由于频谱状态变化而产生的不良影响，进一步提高了协作感知效率。

一种新型面向频谱高利用率的认知MAC协议97-101

摘要：认知无线电是无线访问领域出现的新技术，目的在于大幅度提高无线频谱的使用。其基本思想是：次用户（非授权用户）在不干扰主用户（授权用户）的条件下允许使用授权频谱。提出一种新的基于独占模式的认知MAC协议。在该协议中，次用户被划分为若干不重叠的组，每个组使用特定的拍卖算法来对其需要租用的信道进行投标。实验表明，这种新协议能够最大化利用频谱资源，并且保证信道在组间分配的公平性和动态性。

一种新的密码算法设计方法102-104

摘要：将可重构的概念引入密码算法设计中，创造性地提出密码算法簇的概念，通过密钥控制密码算法结构变化，不但提高了密码算法的灵活性，同时也适应了多层次不同用户的安全需求。分析了密码算法簇的安全性和实现效率，并结合AES算法给出了一个密码算法簇的例子。

一种基于端到端的Ad Hoc网络TCP拥塞控制改进算法105-109

摘要：提出了一种基于端到端的Ad Hoc网络TCP拥塞控制改进算法IADTCP（Improvement AD hoc network TCP congestion control）。对现有Ad Hoc网络慢启动方案进行改进，以解决拥塞窗口增长不够平滑的问题；利用两连续数据包单向传输延迟差异IDD和短期吞吐量SIT两个度量参数，联合判断网络拥塞状态；用丢包率PLR和包错序率POR判断信道错误、路由改变等网络状态；通过回送的ACK数据包携带网络状态信息，以便让发送端采取适当的控制措施。仿真结果表明，该方案是可行和有效的。