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计算机科学 2016年第10期杂志 文档列表

计算机科学杂志2015第五届全国可信计算学术会议

基于Sun SPOT平台的无线传感器网络多跳路由协议设计43-46

摘要：多跳路由协议是无线传感器网络中的关键技术之一,针对传统多跳传输协议在无线传感器网络的实际应用中存在部署过程过于复杂等问题,设计了一种灵活实用的基于Sink节点控制的无线传感器网络多跳传输协议（Sink Controlling Multi-hop Protocol,SCMP）。Sink节点通过发送命令信息实现对传感器节点的控制,并收集各个节点的路由信息从而获得全局路由,然后对传感器节点的数据传输进行进一步控制。在Sun SPOT平台上对SCMP进行了部署实验,结果表明,基于Sink节点控制的多跳传输协议更加方便灵活,在实际的无线传感器网络应用中具有一定的有效性和可行性。

使用混合模型预测Web服务器中的资源消耗47-52

摘要：软件老化是一种在长期运行的软件系统中观察到的软件异常状态,如性能下降、暂停服务,甚至失效等现象。软件抗衰技术被用来处理软件老化带来的问题：停止软件应用、移除错误的因素、重新启动应用。对于软件老化和抗衰来说,如何准确地预测老化系统中的资源消耗并且找到一个合适的时机执行抗衰是一个关键的问题。针对该问题,提出一种混合模型方法用于资源消耗预测,并且提出多门限值时间段抗衰算法用于抗衰时机的选择。实验结果表明,混合模型方法在资源消耗预测上要好于其他模型,并且提出的抗衰算法要好于单一的门限值算法。

基于动态故障树的AFDX网络性能可靠性分析53-56

摘要：AFDX网络是现代飞机集成的基础,其性能可靠性是飞机高可靠运行的保证。当前的研究虽然进行了性能评估或预测,但并没有针对网络故障所具有的相互影响、传播、依赖等特点深入研究,更缺乏对性能可靠性进行评估的方法。提出一种基于业务的动态故障树建模方法,对AFDX网络的数据传输是否及时、完整及传输次序、到达源端是否正确等性能可靠性问题的故障原因及故障模式进行了分析和建模,给出了一种量化计算方法。分析思路和方法对AFDX网络设计、动态故障树建模、可靠性分析和评估都有较好的意义和借鉴作用。

一种基于蜕变关系的测试与失效测试用例定位模型57-62

摘要：针对传统的蜕变测试模型MTM存在的局限性,提出了一种基于蜕变关系的测试模型MRTM。首先通过对比分析,指出了MRTM的适用范围等特点;其次,针对MTM和MRTM都面临的失效测试用例难以确定的难题,提出了一种基于可疑度计算的蜕变测试失效测试用例定位方法 FTCL-MT。FTCL-MT作为对已有测试模型的补充,能够在蜕变关系不满足的情况下实现精确定位失效测试用例,从而能够为现有的故障定位技术提供支持。最后,通过实验验证了FTCL-MT方法的有效性。

一种新的在线流数据异常检测方法63-65

摘要：流数据的海量、无限、分布动态变化且不均衡等特征使得对流数据的在线异常检测成为当前一个研究热点。分析了异常数据的少而不同且更容易通过随机空间的分割而孤立出来的特征,基于在线集成学习理论,提出了一种基于隔离森林的在线流数据异常检测算法。在4个UCI标准数据集上的实验结果表明提出的方法有效。

一种面向分布式异构网络的基于可信计算的信任模型66-69

摘要：针对分布式网络中可信计算平台与传统的非可信计算平台所组成的分布式异构网络,基于可信计算技术提出了一种信任模型,并对该模型的理论架构和实现过程进行了详细的分析和研究。仿真结果表明,该模型在没有明显影响分布式异构网络响应时间的情况下,使得分布式异构网站中的节点具有较好的匿名性,同时具有一定的抗恶意节点行为的能力。

基于多值决策图的动态故障树分析方法70-73

摘要：针对具有动态故障模式的复杂系统,动态故障树分析一直是很重要的可靠性分析技术。为了提升可靠性分析效率,已有研究提出了各种模块化方法,但是对于实际动态故障树模型中由于事件关联导致的大型动态子树,这些模块化方法的状态空间爆炸问题仍然很突出。因此介绍了一种基于多值决策图（Multiple-valued Decision Diagrams,MDD）来分析动态故障树的方法,通过多值变量编码动态门,利用单一系统MDD模型刻画各种动态和静态可靠性行为,有效地缓解了状态爆炸问题。通过一个具体的实例说明了多值决策图方法的应用和优势。

计算机科学杂志网络与通信

基于模型检测的OpenFlow多交换机数据包转发协议的分析与验证74-80

摘要：OpenFlow协议是SDN网络中控制平面与数据转发平面之间进行交互的规范与标准,其正确性将直接影响到整个网络功能的实现。通过模型检测技术实现一种验证OpenFlow协议正确性的形式化方法。首先提取OpenFlow协议的核心子协议,即OpenFlow多交换机数据包转发协议作为验证的实例;然后运用协议行为自动机对该子协议进行形式化建模,并且通过时态逻辑描述协议需要进行验证的性质;最后给出算法验证协议模型是否满足给定的性质要求,以此检测OpenFlow协议是否存在正确性漏洞,以便对其进行修正。

基于感知规则集策略的约束空间RFID室内符号定位算法81-86

摘要：随着普适计算的不断发展,室内定位技术的研究也成为当今研究的热点问题。室内定位技术的不断进步使得RFID也开始部署到各种各样的室内场景。为了提高室内空间中的定位精度,提出了一种基于感知规则集策略的约束空间RFID室内符号定位方法。算法基于室内空间中的符号,通过定义感知情况来确立定位规则,使得算法具有良好的室内空间适应性,且使用少量的阅读器即可实现较高精度的定位。为了提高定位精度,引入了感知规则集的概念,对场景中的情况抽象提取,进一步增加算法定位精度。最后,以约束空间中的室内场景作为实验环境对算法进行验证,分析结果表明,在室内空间中算法的定位精度及抗干扰能力优于现有算法。

移动通信宏小区信道模型的信道估计研究87-92

摘要：为了有效地削弱无线通信环境中的多径效应并提高信道参数估计的准确性,在散射体非均匀分布下,引入了到达路径物理概念,提出了一种合理的改进型信道模型。此模型能够准确地描述出宏小区环境下的重要空时参数,如波达信号在基站（Base Station,BS）处的到达角（Angle of Arrival,AOA）和到达路径（Range of Arrival,ROA）。同时,由于移动台的移动特性,基站接收信号产生多普勒频移,从而推导出基站处多普勒频移概率分布。将此模型的数值仿真结果与其他信道模型仿真结果进行比较,结果表明参数估计结果符合理论和经验,证明了提出的信道模型更适用于宏小区移动通信环境,延伸了统计信道模型的研究与应用,为仿真无线通信系统提供了有力的工具。

VANET中基于移动IPv6的快速切换策略研究93-97

摘要：针对车载自组织网络在城市道路车流量大的情况,车辆在不同的路边基站之间频繁地进行上下文切换,从而导致IPv6的移动性支持协议切换时延过长的问题,提出了一种基于移动路由的快速切换方案。采用移动路由在3G/WiMAX通信域的切换触发其它802.11p通信域内的车辆发生切换的方法,来达到宏切换与微切换相结合的目的,从而实现批量式快速切换。分析结果表明,该方案较现有方案提高了切换效率,减小了切换时延。

基于区域划分的可移动中继节点数据收集策略98-102

摘要：针对WSN中利用可移动中继节点进行数据收集的问题,提出了一种基于区域划分的数据收集策略。该策略首先利用CPSA算法选择网络中的中心节点,以减少可移动中继节点经过的止点数。然后利用CPPA分区算法对监测区域进行分区,引入代价函数,通过迭代计算得到最优分区结果,使网络在满足时延要求的前提下,最小化可移动中继节点移动距离,并使各分区内可移动中继节点负载均衡。实验结果表明,该策略可最小化可移动中继节点移动距离,且可保证可移动中继节点负载均衡。

机会路由中一种候选节点数量估计方法103-106

摘要：针对机会路由中候选节点数量过多的问题,提出一种基于距离的候选节点数量估计方法（DBNCE）。该方法根据当前节点到目的节点的距离,结合网络密度、当前节点邻居节点的数量等因素,为参与数据包转发的每个节点设置相应数量的候选节点。仿真结果表明,在机会路由中应用该方法,能够在保证数据传输成功率的基础上,有效地减少网络中候选节点的数量,从而提升网络的性能。

可充电传感网中移动式能量补给及数据收集策略研究107-113

摘要：可充电无线传感器网络是一种新型的无线传感网,它利用移动充电车在收集数据的同时给能量低的节点充电,可广泛应用于需要长期监测环境的应用中。但是,移动充电车如何在给定的延迟内完成数据收集,降低网络能耗并尽可能多地给低能量节点补充能量是一个具有挑战性的问题。因此提出一个新的算法RSEP（Root Selection with Energy Prediction）。首先,限定充电车的路径长度以保证延迟。然后,将路径上的低能量节点作为根节点,构造多棵数据收集树。若根节点能量可以保证其短期内不会死亡,则从树中寻找一条等于树的直径的路径。在该路径上选取网络中邻居最多的节点作为新的根节点,以改变树的结构来降低树高。树上的节点将它们的数据及能量信息沿着树传送到根节点。最后,移动充电车沿着充电路径为各个根节点充电时,就可以收集各个树上节点的数据及能量信息。此外,充电车收集到的能量信息会随着时间推移而“过时”,而能量信息是根节点选择时的重要参考因素。因此,充电车利用马尔科夫模型预测节点在下一轮数据收集开始时的能量,从而优化根节点的选择。仿真实验结果表明,与目前已有的算法相比,RSEP算法可以以较少的网络总能耗完成充电,并且每轮充电时间均较短。

一种基于复数域网络编码的双层卫星通信系统114-119

摘要：针对卫星通信网络吞吐量不足、可靠性不高的问题,提出一种基于复数域网络编码（Complex Field Network Coding,CFNC）的卫星通信方案。该方案在信号发送前对源信息作预编码处理,即在复数域上选取一个大小合适的参数化空时码与源信号相乘,编码后的信号与源信号在复数域上有着一一映射关系。对该方案的吞吐量和成对差错概率（Pairwise Error Probability,PEP）做了详尽的理论分析,结果表明,采用该编码方案的卫星通信系统在终端发射功率不变的情况下,吞吐量比路由模式提高了100%以上,比传统的CFNC方式至少可提高75%。该方案还可以扩展至更多的地面源节点,从而支持多用户网络通信。最后,仿真实验表明,在较高的信噪比下,PEP仿真值逼近于渐近值,验证了理论分析的正确性。

应用形态学滤波的卫星通信窄带干扰检测新方法120-124

摘要：针对频分多路（FDMA）卫星通信系统中转发器的信号数量、模式多变,利用单一阈值难以实现多个同频窄带干扰同时检测的问题,提出了一种基于形态学处理的窄带干扰检测方法。该方法将信号的频谱视为一维灰度图像,结合改进的图形图像处理领域的形态学梯度滤波算法,通过检测干扰的边缘梯度跳变值来实现干扰信号的定位。仿真结果表明,当监测频宽内多个不同参数的信号都存在窄带干扰时,所提方法不受噪声基底变化的影响,运算量小,复杂度低,适用于卫星通信系统的实时频谱监测。

一种基于虚拟力的分布式Voronoi控制策略125-129

摘要：针对无线移动传感器网络在目标区域的覆盖问题,提出了一种基于移动距离的局部分布式算法,利用Voronoi多边形的特征对目标区域进行有效的分割,运用力学的矢量概念,根据Voronoi图的边和顶点确定虚拟力的方向和大小即节点的移动方向和距离,提出了基于移动距离的分布式Voronoi控制算法,以确定节点移动状态。仿真实验表明,所提算法不仅使得节点在目标区域实现了高覆盖率,同时在时间上也较早地达到了收敛,优化了网络的覆盖控制。

计算机科学杂志信息安全

一种基于攻防图的网络安全防御策略生成方法130-134

摘要：复杂的网络多步攻击是当前典型的强目的性网络攻击方式,状态攻防图技术是对其进行建模分析的一种有效方案。但是,当前主流的状态攻防图技术在实施过程中存在众多局限性,如原子攻击成功概率的计算、攻击危害指数定义,使得在实际应用中如果实施人员的经验不足,则很难反映出真实网络安全态势。分析现有基于状态攻防图的网络安全防御策略生成方法的不足,改进脆弱点危害评分标准,引入攻击累计成功概率及主机信息资产值的概念,重新定义原子攻击危害指数与攻击路径危害指数的计算方式,对安全策略生成所需考虑的因素进行扩充,对安全策略的生成方法进行优化,实现攻击场景建模和攻击意图挖掘。最后通过算例分析验证了改进的方法更加易于实施和客观分析,为管理人员做出合理的防御决策提供了有效的辅助。