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计算机学报 2010年第09期杂志 文档列表

计算机学报杂志新一代网络体系结构和构建

逻辑承载网构建方法的研究1533-1540

摘要：面向服务提供的一体化承载网（UCN）的提出，增强了网络的可扩展性和可升级性，为实现三网融合提供了新的思路．如何有效管理UCN资源信息并且在物理资源有限的条件下构建出满足用户需求的逻辑承载网（LCN），是UCN研究中亟待解决的重点．文中给出了UCN的管理体系结构；提出了解决UCN资源拓扑发现和信息一致性问题的方法；建立了LCN构建数学模型，在构建策略的若干重要原则基础上，提出了带迁移同时考虑网络均衡的LCN构建方法；通过仿真实验，从构建需求接收率和构建后的平均链路利用率两个方面验证了该方法的有效性．

一种具有小世界网络特征的常数度结构化覆盖网络1541-1547

摘要：小世界网络有两个重要的特点：较短的网络直径和较大的聚集系数，这两个特点对覆盖网络有着重要的意义，较短的网络直径意味着路由查询代价较低，而较大的聚集系数意味着网络有可能在高负载下提供良好的服务．文中结合Cayley图和小世界网络的特性，基于群论中的半直积方法，构造了一个具有良好性质的静态互连网络，在该网络的基础上提出了一种新型的具有小世界网络特征的结构化覆盖网络CayDHT，理论分析和实验结果表明，CayDHT具有O（1）大小的常数路由表、O（logN）大小的网络直径和优良的容错能力．

基于无线传感器网络拓扑结构的物联网定位模型1548-1556

摘要：无线传感器网络是物联网（Internet of Things）的重要组成部分，利用其实现物联网中目标的定位技术已成为研究热点之一．由于受环境、障碍物、网络攻击和硬件错误等诸多因素的影响，传感器节点所采集的数据易产生较大误差，形成错误数据，从而对定位造成严重影响．尽管已发展出了众多定位算法和模型，但针对错误数据实现定位的研究还较罕见，尤其在国内，几乎是空白．文中针对上述问题，旨在利用网络（几何）拓扑结构信息，提出一种用局部信息刻画全局分布密度信息的新颖物联网定位模型：鲁棒的局部保持的典型相关分析定位模型LE—RLPCCA．与现有同类典型方法在真实环境中的实验结果相比，LE-RLPCCA具有更高的定位鲁棒性和稳定性．

基于构件的层次化可重构网络构建及重构方法1557-1568

摘要：下一代网络为了保持网络发展的一致性和连贯性、融合现有底层网络通信基础设施的异构性、能够保证支撑各个领域全面信息化及保证整个网络的可管可控可信做了很多尝试．作者通过对现有网络及下一代网络发展方向的分析，提出了基于构件的层次化可重构网络体系结构及松耦合、兼容融合、扩展和隔离的构建原则．作者还提出了基于进程代数的重构原则、模型、功能实体合作方法，并提出了具体实现方案，保证了构建和重构过程中的自主性、反应性和主动性．通过搭建实验网络测试，证明了可重构网络具有良好的灵活性和扩展性．

计算机学报杂志网络服务质量和性能测量

3G／WLAN网络中基于终端移动与业务认知的动态负载均衡机制1569-1579

摘要：下一代无线移动通信要求异构网络之间相互协作，3G蜂窝网与WLAN之间的密切合作将为用户提供无缝的业务链接与多样化通信服务．终端移动与业务时空分布的不均衡性是影响网络性能的重要因素，3G／WLAN网络中业务负载均衡策略是提高网络整体性能的有效途径．首先，文中提出了一种新的基于终端移动与业务认知的动态负载均衡（DLB—MSA）机制，该机制重点关注业务潜在用户，通过动态优化的联合业务接入控制，使得每个无线接入点的业务量与其通信资源保持匹配关系，实现网络的负载均衡．然后，为了探讨终端移动对无线网络通信性能的影响，文中创建了一种新的基于2维终端速率分类与状态转换的移动模型，并且给出了相应的Markov分析方法．该模型能够更准确地反映用户移动规律，通过比较简单的参数学习来逼近3G／WLAN网络中终端的群体移动特征．最后，文中基于该模型对DLB-MSA机制进行性能评估，通过仿真验证了该机制的有效性．

一种层次结构化P2P网络中的负载均衡方法1580-1590

摘要：相对于扁平结构化P2P网络，层次结构化P2P网络可利用稳定、高性能的超级节点提高P2P网络在动态环境下的性能．然而，超级节点的负载不均是层次结构化PgP网络面临的基本问题之一．对此，作者提出一种超级节点的负载均衡方法，通过分离超级节点负责的关键字空间和负责的叶子节点空间来为均衡负载提供条件，通过采用“力矩平衡原理”来实现兼顾均衡超级节点负责的叶子节点空间和查询请求负载．实验结果表明：在节点承载容量服从Zipf分布和查找请求服从正态分布或Pareto分布的环境下，负载均衡方法可使超级节点的负载达到较好的均衡，实现了用较少的超级节点承担较大的负载总量．

分布式控制平面：并行BGP路由计算自适应负载均衡算法1591-1601

摘要：下一代互联网高度可扩展支持服务动态部署．越来越多延时和抖动敏感服务（如IPTV、VoIP等）的应用对BGP路由计算的性能提出了更高的需求．路由器采用分布式控制平面和实现并行BGP路由计算克服集中控制平面的性能瓶颈是解决这个问题的有效途径．但现有并行BGP路由计算方案因负载均衡性能差影响了系统的并行性能．文中基于Hashing技术提出了并行BGP路由计算自适应负载均衡模型．通过在线统计路由更新设计了自适应负载均衡算法P-AP（Prediction-based Adaptive Partition），自适应地动态调整路由更新在处理节点间的分配．最后设计和实现了原型系统，并利用Route Views收集的BGP Update数据进行实验．实验结果表明，P—AP算法具有负载均衡性能好、负载调整频率小和路由计算加速性能好等特点，能够有效地提高并行BGP路由计算性能．

基于联邦架构的全球网络性能测量1602-1610

摘要：性能可扩展性是当前互联网面l临的主要问题之一，对互联网开展有效的测量和评价，能为寻找提高网络性能的方法提供必要的数据支撑．目前，虽然在大规模分布式测量方面已经开展了大量的出色工作，但是它们无一例外地受到测量点数量和位置的限制．基于此，文中设计并实现了基于联邦架构的全球网络性能测量平台GPERF．该平台实现了大规模异构测量，充分利用了自有资源、伙伴资源和互联网上的开放服务等．文章将从体系结构设计、测量点发展、测量任务调度和应用研究等方面对GPERF展开介绍和讨论．

内容网络服务节点部署理论综述1611-1620

摘要：内容网络通过在Internet上部署由多个服务器组成的服务节点来构成覆盖网，有效解决了新应用对网络的多样性需求与Internet尽力而为服务之间的矛盾，一直是学术界和工业界研究的热点．服务节点部署是内容网络研究的一个核心问题，部署好坏将直接影响到覆盖网络的服务质量和运行效率．随着Internet和网络应用的发展，内容网络所处的网络环境、服务质量的要求和与网络运营商之间的关系都出现了新的变化，传统服务节点部署理论面临着众多的新挑战．近年来，如何改善现有的服务节点部署理论已成为一个热点问题．文中系统总结了现有内容网络服务节点部署理论与应用，及其面临的挑战，针对挑战提出了新的研究方向与解决方案．

基于模型检测的时间空间性能验证方法1621-1633

摘要：对具有不确定性的复杂系统如网络协议等的性能进行分析是当前的研究热点．将空间资源分析纳入到性能评估过程，用模型检测技术验证时间或空间性能是否满足期望的需求约束．用能刻画不确定性的连续时间Markov回报过程（Continuous-Time Markov Reward Process，CTMRP）作为时间或空间性能验证模型；用正则式表示路径约束，扩展连续随机回报逻辑CSRL（continuous Stochastic Reward Logic）的时态路径算子，用以刻画更加广泛的基于状态或路径的时间或空间性能验证属性；提出并证明CTMRP在确定性策略下空间时间可达概率的对偶性质，将带有约束的空间性能验证最终转化为时间性能的可达分析，给出验证算法．文中的结论和算法为复杂系统的性能分析提供了新的思路和方法．

基于分组索引增量交换的机会网络高效低时延路由算法1634-1642

摘要：基于Epidemic机制的路由算法为机会网络提供了一类可靠的数据传送方式，但在相遇节点感知和分组交换的操作中存在冗余，导致开销和时延增加；对此，作者提出一种基于分组索引增量交换的机会网络路由算法——ERBEI，在分组索引的交换过程中只传递增量信息，并借助Request消息从节点缓存中删除已到达目的节点的分组，同时在相遇节点感知过程中只使用Hello消息，且优先发送位于最后1跳的数据分组，从而减少开销、降低分组时延．理论分析和仿真结果说明，与经典的Epidemic路由算法和它的一种改进算法ARER相比，ERBEI算法在控制开销、分组端到端时延、存储空间占用等方面的性能得到整体提升．

基于博弈论的异构融合网络接入选择方法研究1643-1652

摘要：各种异构接入网络的无缝融合是下一代网络的显著特征之一，不同网络技术接入形式的多样化使得多网络接口的用户终端可自主选择对用户最为有利的接入网络（或SP，Service Provider）获得互联网服务．文中给出一种面向用户可视化可操作的异种网络接入选择实现机制，该机制采用一种量化接入系统服务质量的统一评价模型及基于最优用户性价比的网络选择决策方法，同时依据不同接入网络之间的合作与非合作关系以及SP与用户之间的竞争关系，引入博弈论方法建立网络价格策略的两种博弈模型，通过求解模型的纳什均衡价格及共谋价格，确定网络优化定价机制．仿真结果比较了异构网络融合环境下的各接入网络在非合作和合作博弈模式中的优化定价机制及获得的收益特性，并比较了不同博弈场景下用户选择接入网络的性价比．

基于分组可调度性的实时QoS保证性能评价1653-1662

摘要：文中运用随机网络演算中统计流量包络和统计服务曲线表征网络中实时分组到达和服务的随机变化，提出概率可调度性的新概念，刻画某些弹性实时应用对QoS延时要求，通过研究某一时间间隔到达网络系统的累积分组的最坏情况延时，测试其是否满足相应的概率可调度性条件来实现实时QoS保证性能评价．概率可调度性是与实时分组到达时间相关的，因此，提出的方法能实现实时QoS保证下的瞬时特性研究以及研究某一时间间隔累积到达分组的概率可调度性．文中研究了FIFO网络系统中指数分布和一般分布服务时间下的分组概率可调度性特征，基于理论结论的数值结果和基于模型的模拟结果是一致的．同时，数值和模拟结果表明概率可调度性在实时分组的QoS保证性能评价中具有较好的适应性．

基于可信可控网络的流量工程与覆盖网路由的合作博弈模型1663-1674

摘要：传统网络中的流量工程和覆盖网络路由之间存在的目标冲突问题严重影响了网络的效率和稳定性．针对该问题，文中在可信可控网络模型的基础上提出了流量工程与覆盖网路由合作博弈模型，将其转化为一个静态Nash讨价还价问题，给出了模型的帕累托最优解，并实现了对流量工程和覆盖网路由的一次性配置．与以往的解决方法相比，该模型的解具有帕累托最优性，提高了底层网络和覆盖网的性能；通过一次性完成对流量工程和覆盖网路由的配置，该模型完全避免了传统方法引起的路由翻动现象，提高了网络的稳定性．仿真实验结果表明，文中提出的方法优于解决同样问题的已有方法．

计算机学报杂志网络安全和可信

基于WAPI的WLAN与3G网络安全融合1675-1685

摘要：以3G和WLAN为代表的异构无线网络融合是下一代无线网络发展的必然趋势．安全融合是网络融合面临的主要挑战之一，如何融合不同接入网络的异构安全体系结构、统一用户管理是亟待解决的问题．针对3G与基于WAPI的WLAN之间的安全融合问题，提出了新的基于USIM的证书分发协议，给出了松耦合和紧耦合两种安全融合方案，统一了3G安全体系与WAPI的用户管理，实现了3G签约用户基于WAPI安全机制的网络接入以及身份隐私保护．利用CK模型分析了证书分发协议的身份认证和匿名性，结果表明该协议是可证明安全的．

一种可控可信的匿名通信方案1686-1702

摘要：加密技术只能对通信数据的内容进行保护，在电子投票、电子医疗、电子商务和电子现金等一些特殊的应用领域，用户的身份、行为、地理位置等隐私信息的保护程度是评估整个系统安全性的重要因素之一．常用的隐私保护方法是利用匿名通信技术来抵抗窃听和流量分析攻击，但匿名通信技术在增强用户身份等隐私信息保护的同时，恶意用户的身份与行为也受到了匿名保护，如何保护合法用户隐私的同时又能防止恶意行为的攻击是推动匿名通信技术大规模应用的关键．作者以增强计算机安全的可信计算技术为基础，提出一种基于可信平台模块的可控可信匿名通信系统架构，该架构通过群组通信技术实现发送方的身份匿名，在通信链路上采用加密嵌套封装的数据通信方法实现用户行为、地理位置等隐私信息的保护．利用这一框架实现的匿名通信方案是由用户向身份管理中心注册获取群组信息、通过可信性评估的用户从节点服务器下载信任节点、用户用随机选择的信任节点建立匿名通信链路、服务提供方对恶意匿名行为用户的追踪等4个功能模块组成．作者对这些模块的协议进行了体系化设计，并给出了每个模块对应的协议方案．通过对方案的安全性、可信性、匿名性、效率等方面的分析与仿真，表明该方案具有较好的安全性、可控性与可信性，可以满足未来互联网环境下大规模部署匿名通信系统的需要．

基于可信芯片的终端平台匿名身份建立方法研究1703-1712

摘要：文章针对当前基于隐私CA（Privacy CA）的平台身份建立方案和DAA（直接匿名证明）方案应用于网络终端平台身份管理时存在的两个问题：EK（Endorsement Key）证书管理复杂以及与传统基于管理员身份的终端管理方案未有效结合，无法支持基于管理员的平台身份撤销，提出了改进的基于可信芯片的网络终端平台身份管理方案．该方案包括平台EK产生、平台匿名身份建立、身份撤销、身份认证时的安全协议定义，利用了零知识证明以及基于ID的加密机制，有效解决了上述问题．同时在随机预言机模型下，作者还给出了该方案的正确性、匿名性以及不可伪造性的安全性证明．

基于会话异常度模型的应用层分布式拒绝服务攻击过滤1713-1724

摘要：大量的网络攻击手段和可利用的网络资源大大增加了抵御分布式拒绝服务（Distributed Denial-of-Service，DDoS）攻击的难度．应用层DDoS建立在正常的网络层行为之上，当前网络层安全设备无法有效抵御攻击．文章提出了一种应用层DDoS攻击过滤模型．基于攻击请求的生成方式，文中将应用层DDoS攻击分为5类，分析了应用层DDoS攻击与正常访问行为的不同，提出了访问行为异常属性和session异常度模型．利用此模型，可以有效区分正常访问session和应用层DDoS攻击session．将First—Come First-Serve（FCFS）、Low Suspicion First（LSF）和Round Robin 3种转发策略与session异常度模型结合，采用真实网络日志，模拟分析合法请求返回时延随时间的变化关系．结果表明，转发速率为合法请求最大速率就可获得较好的转发性能，此外，FCFS和Round Robin比LSF具有更低的合法请求返回时延．